Инструменты пользователя

Инструменты сайта


courses:refining:гидроочистка_производство_серы

Различия

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

Ссылка на это сравнение

courses:refining:гидроочистка_производство_серы [19.05.2016 10:48] (текущий)
wikicat создано
Строка 1: Строка 1:
 +====== Гидроочистка и производство серы ======
  
 +В сырой нефти можно найти примеси самых разных видов. Во время перемещения нефтяных фракций по установкам нефтеперерабатывающего завода эти примеси могут оказывать вредное влияние на оборудование,​ катализаторы и качество конечных продуктов. Кроме того, содержание многих примесей в нефтепродуктах официально или неофициально ограничивается. \\
 +
 +Нефтяные фракции,​ содержащие углеводороды C6 и более тяжелые,​ весьма вероятно,​ содержат и органические соединения серы. Атомы серы могут быть присоединены к атомам углерода в разных положениях молекул и, таким образом,​ с химической точки зрения,​ сера входит в состав фракции. Гидроочистка позволяет оторвать атомы серы от молекул углеводородов. ((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»).)) Основой процесса является то, что энергия связи C—S значительно меньше,​ чем для связи C—C. В процессе гидроочистки нефтепродукта происходит разрыв связи C—S с превращением серы в сероводород. ((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.)) \\
 +
 +В настоящее время гидроочистке подвергают светлые дистилляты прямой перегонки,​ выкипающие при температурах ниже 350 °С, в том числе и дистилляты,​ направляемые на платформинг,​ аналогичные дистиллятам из сырья вторичного происхождения (газойли каталитического крекинга и коксования),​ тяжелые газойли,​ поступающие на каталитический крекинг,​ а также другие продукты.((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»).)) \\
 +
 +При этом более легкие дистилляты,​ например,​ бензины,​ легче подвергаются гидроочистке в соответствии с характером содержащихся в них сернистых соединений (меркаптаны,​ сульфиды) и более низкомолекулярных непредельных. С утяжелением сырья в нем появляются более стабильные сернистые соединения (например,​ тиофены) и труднее гидрируемые непредельные,​ если это сырье вторичного происхождения. В то же время при утяжелении сырья требования к содержанию серы снижаются. Так, допустимое содержание серы в бензине,​ поступающем после гидроочистки на установку риформинга,​ составляет тысячные доли процента;​ содержание серы в реактивном топливе не должно превышать 0,0 5 %, в дизельном 0,2 %. Это обстоятельство несколько нивелирует режимы очистки сырья различного фракционного состава.((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.)) \\
 +
 +Для гидроочистки нефтяных продуктов от сернистых соединений обычно применяют кобальт-молибденовый или никель-молибденовый катализатор на носителе — оксиде 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»).)) Кобальт-молибденовый катализатор имеет высокую активность и селективность по целевой реакции обессеривания,​ почти не сопровождающегося гидрокрекингом,​ и достаточно активен в процессе насыщения непредельных углеводородов водородом. Никель-молибденовый катализатор менее активен при насыщении непредельных,​ но способен вызывать насыщение ароматических углеводородов и более активен при гидрировании азотистых соединений. ((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.)) \\
 +
 +Промышленные установки гидроочистки могут быть самостоятельными или скомбинированными с другими. При этом гидроочистка может являться головным процессом комбинированной установки,​ замыкать ее или быть промежуточным звеном.((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_гидроочистки_масел.jpg?​400|}}\\
 +//​Установка гидроочистки масел//​ \\
 +
 +{{:​courses:​refining:​установка_гидроочистки_дт.jpeg?​400|}}\\
 +//​Установка гидроочистки дизельного топлива//​ \\
 +
 +Упрощенная схема установки гидроочистки приведена на рисунке ниже. Поток нефтепродукта смешивают с потоком водорода и нагревают до 260—425°С (500—800°F). Затем смесь нефтепродукта и водорода направляют в реактор,​ заполненный катализатором в форме таблеток. \\
 +
 +{{:​courses:​refining:​установка_гидроочистки.jpg?​500|}} \\
 +
 +В присутствии катализатора происходит несколько химических реакций:​ \\
 +
 +  - Водород соединяется с серой с образованием сероводорода (H<​sub>​2</​sub>​S).
 +  - Некоторые соединения азота превращаются в аммиак.
 +  - Любые металлы,​ содержащиеся в нефти, осаждаются на катализаторе.
 +  - Некоторые олефины и ароматические углеводороды насыщаются водородом;​ кроме того, в некоторой степени идет гидрокрекинг нафтенов и образуется некоторое количество метана,​ этана, пропана и бутанов. \\
 +
 +Поток, выходящий из реактора,​ направляют в испаритель,​ где газообразные углеводороды,​ а также H<​sub>​2</​sub>​S и малое количество аммиака сразу поднимаются вверх. Чтобы полностью отделить все эти легкие продукты,​ на выходе из реактора устанавливают небольшую ректификационную колонну. \\
 +
 +Значение процесса гидроочистки постоянно возрастает вследствие двух основных причин:​ \\
 +
 +  - Удаление серы и металлов из фракций,​ направляемых на дальнейшую переработку,​ является важной защитой для катализаторов процессов риформинга,​ крекинга и гидрокрекинга.
 +  - Согласно законам о чистом воздухе,​ допустимое содержание серы в нефтепродуктах постоянно снижается,​ что требует обессеривания дистиллятов и реактивных топлив. \\
 +
 +===== Реактор гидроочистки =====
 +
 +Говоря о процессах гидроочистки,​ мы не можем не остановиться на основном оборудовании,​ в котором эти процессы протекают,​ — реакторе гидроочистки. \\
 +
 +В качестве примера рассмотрим двухсекционный реактор гидроочистки дизельного топлива (см. рисунок ниже). Он представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат с эллиптическими днищами. Верхний слой катализатора засыпают на колосниковую решетку,​ а нижний — на фарфоровые шарики,​ которыми заполняют сферическую часть нижнего днища. Для отвода избыточного тепла реакций под колосниковой решеткой вмонтирован коллектор для подачи холодного ВСГ (водородсодержащего газа). Сырье, подаваемое через штуцер в верхнем днище, равномерно распределяют по всему сечению и сначала для задерживания механических примесей пропускают через фильтрующие устройства,​ состоящие из сетчатых корзин,​ погруженные в верхний слой катализатора. Промежутки между корзинами заполняют фарфоровыми шарами. Газосырьевую смесь пропускают через слой катализатора в обеих секциях и по штуцеру нижней секции выводят из реактора.((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.))\\
 +
 +{{:​courses:​refining:​реактор_гидроочистки.jpg?​200|}} \\
 +
 +===== Получение серы =====
 +
 +В процессе гидроочистки образуется поток сероводорода (H<​sub>​2</​sub>​S),​ смертельно ядовитого газа, который нужно как-то утилизировать. Обычный процесс его превращения включает две стадии:​ сначала нужно отделить сероводород от прочих газов, а затем превратить его в элементную серу, которая безвредна. \\
 +
 +**Выделение H<​sub>​2</​sub>​S**. Приблизительно до 1970 г. сероводород с установок нефтеперерабатывающего завода,​ наряду с прочими газообразными фракциями,​ в основном использовался как топливо на том же заводе. При сгорании сероводорода в печи образуется диоксид серы (SO<​sub>​2</​sub>​). В настоящее время законы,​ регулирующие чистоту воздуха,​ настолько ограничивают выбросы этого вещества,​ что это ставит заслон попаданию основного количества сероводорода в топливную систему. \\
 +
 +Сероводород можно отделить несколькими химическими способами. Наиболее часто ​ используется экстракция диэтаноламином (ДЭА). Смесь ДЭА и воду прокачивают сверху вниз через сосуд, заполненный тарелками либо насадкой. \\
 +
 +{{:​courses:​refining:​получение_серы_с_помощью_дэа.jpg?​500|}} \\
 +//Блок обработки диэтаноламином//​ \\
 +
 +Газовая смесь, содержащая сероводород,​ поступает снизу. При прохождении потока ДЭА селективно поглощает H<​sub>​2</​sub>​S. После этого ДЭА, насыщенный сероводородом,​ фракционируют для отделения H<​sub>​2</​sub>​S,​ который затем направляют на установку получения серы, а ДЭА возвращают в процесс. Эта схема аналогична схеме циркуляции тощего масла и жирного масла в процессе деметанизации с той разницей,​ что ДЭА избирательно поглощает сероводород и не поглощает углеводороды. \\
 +
 +**Получение серы**. Процесс для превращения H<​sub>​2</​sub>​S в обыкновенную серу разработал немец по фамилии Клаус еще в 1885 г. В настоящее время созданы различные варианты этого метода для разных соотношений H<​sub>​2</​sub>​S и углеводородов,​ но в основном используется классический двухстадийный процесс с делением потока. \\
 +
 +1. Сжигание. Часть потока H<​sub>​2</​sub>​S сжигают в печи, в результате образуется диоксид серы, вода и сера. Сера получается из-за того, что кислорода,​ который подается в печь, недостаточно для сжигания всего сероводорода до SO<​sub>​2</​sub>,​ а хватает только на сжигание одной трети. \\
 +
 +2H<​sub>​2</​sub>​S + 2O<​sub>​2</​sub>​ → SO<​sub>​2</​sub>​ + S + 2H<​sub>​2</​sub>​O \\
 +
 +2. Реакция. Оставшийся сероводород смешивают с продуктами сгорания и пропускают над катализатором. H<​sub>​2</​sub>​S реагирует с SO<​sub>​2</​sub>​ с образованием серы: \\
 +
 +2H<​sub>​2</​sub>​S + SO<​sub>​2</​sub>​ → 3S + H<​sub>​2</​sub>​O \\
 +
 +Сера выводится из реакционного сосуда в виде расплава. В большинстве случаев ее хранят и отгружают в расплавленном состоянии,​ хотя некоторые компании выливают серу в формы и дают ей застыть. В таком виде серу можно хранить сколь угодно долго.((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»).)) Сера широко применяется в народном хозяйстве — в производстве серной кислоты,​ красителей,​ спичек,​ в качестве вулканизирующего агента в резиновой промышленности и др. ((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.)) \\
 +
 +{{:​courses:​refining:​получение_серы_-_процесс_клауса.jpg?​400|}} \\
 +//​Получение серы по Клаусу//​ \\
 +
 +Традиционным катализатором в процессе Клауса вначале являлся боксит. На современных установках преимущественно применяют более активные и термостабильные катализаторы на основе из оксида алюминия.((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.)) \\
 +
 +В процессе Клауса приблизительно 90—93% сероводорода превращается в серу. В зависимости от состояния окружающей среды в данной местности,​ оставшийся сероводород,​ который называется остаточным газом, иногда можно сжечь в заводской топливной системе. Кроме того, остаточный газ можно переработать для удаления большей части H<​sub>​2</​sub>​S с помощью более современных методов,​ таких как процесс Sulfreen, процесс Стретфорда или SCOT (процесс на основе метода Клауса,​ разработанный фирмой Шелл).((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»).)) \\
 +
 +{{youtube>​rPqO3FQpCiA?​medium}}
 +
 +===== Словарь =====
 +
 +|диэтаноламин (ДЭА) |diethanolamine |
 +|примеси |impurities |
 +|процесс Клауса |Claus conversion process |
 +|реактор гидроочистки |hydrotreater |
 +|сера |sulfur |
 +
 +
 +[[dsp:​blogpage|Назад в блог]]
 +
 +{{tag>​Тема}}
 +
 +~~DISCUSSION|Комментарии переводчиков~~
courses/refining/гидроочистка_производство_серы.txt · Последние изменения: 19.05.2016 10:48 — wikicat