Инструменты пользователя

Инструменты сайта


courses:refining:гидрокрекинг

Различия

Здесь показаны различия между выбранной ревизией и текущей версией данной страницы.

Ссылка на это сравнение

courses:refining:гидрокрекинг [19.05.2016 10:48] (текущий)
wikicat создано
Строка 1: Строка 1:
 +====== Гидрокрекинг ======
  
 +Гидрокрекинг — процесс более позднего поколения,​ чем каталитический крекинг и каталитический риформинг,​ поэтому он более эффективно осуществляет те же задачи,​ что и эти два процесса. Гидрокрекинг позволяет увеличить выход компонентов бензина,​ обычно за счет превращения сырья типа газойля. Качество компонентов бензина,​ которое при этом достигается,​ недостижимо при повторном прохождении газойля через процесс крекинга,​ в котором он был получен. Гидрокрекинг также позволяет превращать тяжелый газойль в легкие дистилляты (реактивное и дизельное топливо). И, вероятно,​ самое важное — то, что при гидрокрекинге не образуется никакого тяжелого неперегоняющегося остатка (кокса,​ пека или кубового остатка),​ а только легко кипящие фракции. \\
 +
 +{{:​courses:​refining:​установка_гидрокрекинга_танеко_фото.jpeg?​400|}} \\
 +
 +
 +
 +===== Технологический процесс =====
 +
 +Слово гидрокрекинг расшифровывается очень просто. Это каталитический крекинг в присутствии водорода. Сочетание водорода,​ катализатора и соответствующего режима процесса позволяют провести крекинг низкокачественного легкого газойля,​ который образуется на других крекинг-установках и иногда используется как компонент дизельного топлива. Установка гидрокрекинга производит высококачественный бензин.((Леффлер Уильям Л. Переработка нефти. — 2-е изд., пересмотренное / Пер. с англ. — М.: ЗАО «Олимп-Бизнес»,​ 2004. — 224 с: ил. — (Серия «Для профессионалов и неспециалистов»).)) \\
 +
 +Водород на гидрокрекинг направляется со специализированных установок конверсии природного или нефтезаводских газов с водяным паром либо после газификации нефтяных остатков. Недостающее количество поступает с установок риформинга бензиновых фракций и производства этилена.
 +Как правило,​ водородсодержащий газ (ВСГ) содержит (по объему) более 95% водорода. Примесями являются азот, метан, оксиды углерода (наличие последних нежелательно).((Справочник нефтепереработчика:​ Справочник/​Под ред. Г. А. Ластовкина,​ Е. Д. Радченко и М. Г. Рудина. - Л.: Химия, 1986. - 648 с.)) \\
 +
 +В процессе глубокого превращения при гидрокрекинге протекают разнообразные реакции:​ расщепление,​ изомеризация,​ алкилирование,​ гидродеалкилирование и др. Парафиновые углеводороды,​ расщепляясь,​ дают олефины и парафины меньшей молекулярной массы. Изоолефины,​ насыщаясь водородом,​ переходят в изопарафины;​ н-олефины предварительно изомеризуются и затем гидрируются. Благодаря этому в продуктах гидрокрекинга наблюдается значительная концентрация изопарафинов,​ превышающая равновесную. Возможна и изомеризация н-парафинов.((Смидович,​ Е. В. Технология переработки нефти и газа. Крекинг нефтяного сырья и переработка углеводородных газов : учебник для вузов по специальности «Химическая технология переработки нефти и газа» / Е. В. Смидович. - 4-е изд., стереотип.,​ перепечатка с третьего издания 1980 г. - Москва : Альянс,​ 2011. - 328 с.)) \\
 +
 +Самое важное преимущество процесса гидрокрекинга — это способность переключать мощности нефтеперерабатывающего завода с выпуска больших количеств бензина (когда установка гидрокрекинга работает) на выпуск больших количеств дизельного топлива (когда она отключена). \\
 +
 +Гидрокрекинг повышает качество как компонентов бензина,​ так и дистиллята. Он потребляет худшие из компонентов дистиллята и выдает компонент бензина выше среднего качества. \\
 +
 +Следует отметить еще один момент:​ в процессе гидрокрекинга образуются значительные количества изобутана,​ что оказывается полезным для управления количеством сырья в процессе алкилирования. \\
 +
 +{{:​courses:​refining:​установка_гидрокрекинга_киришский_нпз_фото.jpg?​200|}} \\
 +
 +В настоящее время широко используется около десяти различных типов гидрокрекинг-установок,​ но все они очень похожи на типичную конструкцию,​ описанную в следующем разделе.((Леффлер Уильям Л. Переработка нефти. — 2-е изд., пересмотренное / Пер. с англ. — М.: ЗАО «Олимп-Бизнес»,​ 2004. — 224 с: ил. — (Серия «Для профессионалов и неспециалистов»).)) \\
 +
 +++++ Основные типы промышленных процессов гидрокрекинга|
 +
 +1) гидрокрекинг бензиновых фракций с целью получения легких изопарафиновых углеводородов,​ представляющих собой ценное сырье для производства синтетического каучука,​ высокооктановых добавок к автомобильным бензинам;​ \\
 +
 +2) селективный гидрокрекинг бензинов с целью повышения октанового числа, реактивных и дизельных топлив с целью понижения температуры их застывания;​ \\
 +
 +3) гидродеароматизация прямогонных керосиновых фракций и газойлей каталитического крекинга с целью снижения содержания в них ароматических углеводородов;​ \\
 +
 +4) легкий гидрокрекинг вакуумных газойлей с целью облагораживания сырья каталитического крекинга с одновременным получением дизельных фракций;​ \\
 +
 +5) гидрокрекинг вакуумных дистиллятов с целью получения моторных топлив и основы высокоиндексных масел; \\
 +
 +6) гидрокрекинг нефтяных остатков с целью получения моторных топлив,​ смазочных масел, малосернистых котельных топлив и сырья для каталитического крекинга. ((Ахметов С. А. и др. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа: Учебное пособие / С. А. Ахметов,​ Т. П. Сериков,​ И. Р. Кузеев,​ М. И. Баязитов;​ Под ред. С. А. Ахметова. — CПб.: Недра, 2006. — 868 с.; ил.)) \\
 +++++
 +
 +===== Оборудование и химические реакции =====
 +
 +Катализаторы гидрокрекинга,​ к счастью,​ менее ценны и дороги,​ чем катализаторы риформинга. Обычно это соединения серы с кобальтом,​ молибденом или никелем (CoS, MoS<​sub>​2</​sub>,​ NiS) и оксид алюминия.((Леффлер Уильям Л. Переработка нефти. — 2-е изд., пересмотренное / Пер. с англ. — М.: ЗАО «Олимп-Бизнес»,​ 2004. — 224 с: ил. — (Серия «Для профессионалов и неспециалистов»).)) В отличие от каталитического крекинга,​ но так же как при каталитическом риформинге,​ катализатор располагается в виде неподвижного слоя. Как и каталитический риформинг,​ гидрокрекинг чаще всего проводят в двух реакторах,​ как показано на рисунке ниже (хотя разработка эффективных аморфных и цеолитсодержащих алюмосиликатникельмолибденовых катализаторов,​ устойчивых к действию каталитических ядов, позволяет заменить двухступенчатые схемы на одноступенчатые((Справочник нефтепереработчика:​ Справочник/​Под ред. Г. А. Ластовкина,​ Е. Д. Радченко и М. Г. Рудина. - Л.: Химия, 1986. - 648 с.))). \\
 +
 +Сырье смешивается с водородом,​ нагретым до 290—400°С (550—750°F) и находящимся под давлением 1200—2000 psi (84—140 атм), и направляют в первый реактор. Во время прохождения сквозь слой катализатора примерно 40—50% сырья подвергается крекингу с образованием продуктов,​ соответствующих по температурам кипения бензину (точка выкипания до 200°С (400°F)).((Леффлер Уильям Л. Переработка нефти. — 2-е изд., пересмотренное / Пер. с англ. — М.: ЗАО «Олимп-Бизнес»,​ 2004. — 224 с: ил. — (Серия «Для профессионалов и неспециалистов»).)) Катализатор в реакторах размещен по секциям:​ для отвода тепла между секциями предусмотрена подача холодного водорода.((Смидович,​ Е. В. Технология переработки нефти и газа. Крекинг нефтяного сырья и переработка углеводородных газов : учебник для вузов по специальности «Химическая технология переработки нефти и газа» / Е. В. Смидович. - 4-е изд., стереотип.,​ перепечатка с третьего издания 1980 г. - Москва : Альянс,​ 2011. - 328 с.)) \\
 +
 +{{:​courses:​refining:​установка_двухступенчатого_гидрокрекинга.jpg?​400|}} \\
 +//​Установка двухступенчатого гидрокрекинга // \\
 +
 +Катализатор и водород дополняют друг друга в нескольких аспектах. Во-первых,​ на катализаторе идет крекинг. Чтобы крекинг продолжался,​ требуется подвод тепла, то есть это — эндотермический процесс. В то же время, водород реагирует с молекулами,​ которые образуются при крекинге,​ насыщая их, и при этом выделяется тепло. Другими словами,​ эта реакция,​ которая называется гидрирование,​ является экзотермической. Таким образом,​ водород дает тепло, необходимое для протекания крекинга. \\
 +
 +Другой аспект,​ в котором они дополняют друг друга, — это образование изопарафинов. При крекинге получаются олефины,​ которые могут соединяться друг с другом,​ приводя к нормальным парафинам. За счет гидрирования двойные связи быстро насыщаются,​ при этом часто возникают изопарафины,​ и таким образом предотвращается повторное получение нежелательных молекул (октановые числа изопарафинов выше, чем в случае нормальных парафинов). \\
 +
 +Когда углеводородная смесь выходит из первого реактора,​ ее охлаждают,​ сжижают и пропускают через сепаратор для отделения водорода. Водород снова смешивают с сырьем и направляют в процесс,​ а жидкость подают на перегонку. Продукты,​ полученные в первом реакторе,​ разделяются в ректификационной колонне,​ и в зависимости от того, что требуется в результате (компоненты бензина,​ реактивное топливо или газойль),​ отделяется их часть. Керосиновую фракцию можно выделить как боковой погон или оставить вместе с газойлем в качестве остатка от перегонки. \\
 +
 +Остаток от перегонки снова смешивают с током водорода и запускают во второй реактор. Так как это вещество уже подвергалось гидрированию,​ крекингу и риформингу в первом реакторе,​ процесс во втором реакторе идет в более жестком режиме (более высокие температуры и давления). Как и продукты первой стадии,​ смесь, выходящая из второго реактора,​ отделяется от водорода и направляется на фракционирование. \\
 +
 +Представьте себе, какое оборудование потребуется для процесса,​ проходящего при 2000 psi (140 атм) и 400°С (750°F). Толщина стенок стального реактора иногда достигает 15 см. Основная проблема — это не дать крекингу выйти из-под контроля. Поскольку суммарный процесс эндотермичен,​ то возможен быстрый подъем температуры и опасное увеличение скорости крекинга. Чтобы избежать этого, большинство установок гидрокрекинга содержат встроенные приспособления,​ позволяющие быстро остановить реакцию.((Леффлер Уильям Л. Переработка нефти. — 2-е изд., пересмотренное / Пер. с англ. — М.: ЗАО «Олимп-Бизнес»,​ 2004. — 224 с: ил. — (Серия «Для профессионалов и неспециалистов»).)) \\
 +
 +Представленная на рисунке выше схема является упрощенной. В реальности полная схема двухступенчатой установки гидрокрекинга намного сложнее и выглядит следующим образом:​ \\
 +
 +{{:​courses:​refining:​установка_гидрокрекинга_смидович.jpg?​500|}}((Смидович,​ Е. В. Технология переработки нефти и газа. Крекинг нефтяного сырья и переработка углеводородных газов : учебник для вузов по специальности «Химическая технология переработки нефти и газа» / Е. В. Смидович. - 4-е изд., стереотип.,​ перепечатка с третьего издания 1980 г. - Москва : Альянс,​ 2011. - 328 с.)) \\
 +
 +Как видно из этой схемы, кроме реакторов,​ нагревателей (печей),​ сепараторов и ректификационных колонн,​ на реальных установках также имеются колонны очистки газа от сероводорода,​ в которых газообразные углеводороды очищают с помощью раствора моноэтаноламина,​ колонна для освобождения этаноламина от сероводорода,​ колонны стабилизации,​ отпарные секции,​ теплообменники,​ холодильники,​ компрессоры. Эту подробную схему мы приводим здесь для того, чтобы вы имели представление о том, насколько сложны технологические схемы на НПЗ и какого количества оборудования они требуют. Поскольку мы изучаем основы процессов нефтепереработки,​ нам для изучения будет достаточно и упрощенных схем. \\
 +
 +//​Продукты и выходы//​. Одним из замечательных свойств процесса гидрокрекинга является увеличение объема продуктов на 25%. Сочетание крекинга и гидрирования дает продукты,​ относительная плотность которых значительно ниже, чем плотность сырья.
 +Продукты гидрокрекинга — это две основные фракции,​ которые используются как компоненты бензина. Тяжелый продукт гидрокрекинга — это лигроин (нафта),​ содержащий много предшественников ароматики (то есть соединений,​ которые легко превращаются в ароматику). Этот продукт часто направляют на установку риформинга для облагораживания. Керосиновые фракции являются хорошим реактивным топливом или сырьем для дистиллятного (дизельного) топлива,​ поскольку они содержат мало ароматики (в результате насыщения двойных связей водородом). \\
 +
 +//​Гидрокрекинг остатка//​. Существует несколько моделей установок гидрокрекинга,​ которые были сконструированы специально для переработки прямогонного остатка или остатка от вакуумной перегонки. Большинство из них работает по типу установок гидроочистки,​ которые описываются в одном из следующих уроков. На выходе получается более 90% остаточного (котельного) топлива. Задачей данного процесса является удаление серы в результате каталитической реакции серосодержащих соединений с водородом с образованием сероводорода (H<​sub>​2</​sub>​S). Таким образом остаток с содержанием серы не более 4% может быть превращен в тяжелое жидкое топливо,​ содержащее менее 0,3% серы.((Леффлер Уильям Л. Переработка нефти. — 2-е изд., пересмотренное / Пер. с англ. — М.: ЗАО «Олимп-Бизнес»,​ 2004. — 224 с: ил. — (Серия «Для профессионалов и неспециалистов»).)) \\
 +
 +Остаточное сырье крекируют также по двухступенчатой схеме. Принципиальное отличие технологических схем гидрокрекинга остаточного сырья заключается в конструкции реактора. В этом случае используются реакторы как с неподвижным,​ так и с псевдоожиженным слоем катализатора. В первом случае реактор первой ступени может работать только при режиме обессеривания (т.е.подготовки сырья для катализатора второй ступени);​ при этом наиболее тяжелую часть гидрогенизата с первой ступени возвращают на рециркуляцию. \\
 +
 +Для более эффективного контактирования используют реакторы с псевдоожиженным слоем микросферического катализатора или со «взрыхленным» слоем (меньшая степень ожижения). Катализатор не циркулирует в системе,​ но медленно и непрерывно обновляется за счет частичного вывода отработанного катализатора и ввода свежих его порций в реактор. \\
 +
 +Во всех случаях,​ когда гидрокрекинг остаточного (и тяжелого дистиллятного) сырья осуществляют в псевдоожиженном слое катализатора,​ в реакторе имеется система из трех фаз: твердой (катализатор),​ жидкой (неиспарившееся сырье) и газовой (водород,​ пары сырья и продуктов реакции).((Смидович,​ Е. В. Технология переработки нефти и газа. Крекинг нефтяного сырья и переработка углеводородных газов : учебник для вузов по специальности «Химическая технология переработки нефти и газа» / Е. В. Смидович. - 4-е изд., стереотип.,​ перепечатка с третьего издания 1980 г. - Москва : Альянс,​ 2011. - 328 с.)) \\
 +
 +//​Резюме//​. Теперь,​ когда мы можем включить установку гидрокрекинга в общую схему переработки нефти, необходимость согласованных операций становится очевидной. С одной стороны,​ установка гидрокрекинга является центральным пунктом,​ так как она помогает установить баланс между количеством бензина,​ дизельного топлива и реактивного топлива. С другой стороны,​ скорости подачи сырья и режимы работы установок каталитического крекинга и коксования не менее важны. Кроме того, алкилирование и риформинг также следует учитывать при планировании распределения продуктов гидрокрекинга. \\
 +
 +{{:​courses:​refining:​установка_гидрокрекинга_схема1.jpg?​1000|}} \\
 +
 +==== Монтаж реакторов гидрокрекинга ====
 +
 +{{youtube>​L5vKn01jx_w?​medium}}
 +
 +
 +===== Словарь =====
 +
 +|водородсодержащий газ (ВСГ) |hydrogen-rich gas |
 +|гидрокрекинг |hydrocracking |
 +|насыщение связей |bond saturation |
 +|парафин |paraffin |
 +|равновесная концентрация |equilibrium concentration |
 +|расщепление |cracking, breaking up |
 +|сероводород |hydrogen sulfide |
 +|экзотермическая реакция |exothermic reaction |
 +|эндотермический процесс |endothermic process |
 +
 +
 +[[dsp:​blogpage|Назад в блог]]
 +
 +{{tag>​Тема}}
 +
 +~~DISCUSSION|Комментарии переводчиков~~
courses/refining/гидрокрекинг.txt · Последние изменения: 19.05.2016 10:48 — wikicat