Rafineria Orsk ka filluar një nisje provë të kompleksit të saj të hidrokrikingut. Projekti për prodhimin dhe shpërndarjen e reaktorëve hidrokracking në Rafinerinë e Naftës RN-Tuapse (SH.A. NK Rosneft) Hidrokrisja e fraksioneve të benzinës

Hidrokrikimi ka për qëllim prodhimin e distilimeve të karburantit me squfur të ulët nga lëndë të para të ndryshme.

Hidrokrikimi është një proces gjenerimi i mëvonshëm sesa plasaritja katalitike dhe reformimi katalitik, kështu që ai kryen në mënyrë më efikase të njëjtat detyra si këto 2 procese.

Lëndët e para të përdorura në impiantet e hidrokracking janë vajrat e gazit me vakum dhe atmosferik, vajrat e gazit me plasaritje termike dhe katalitike, vajrat e deasfaltuara, vajrat e karburantit dhe katranet.

Një njësi teknologjike hidrokrakterimi zakonisht përbëhet nga 2 blloqe:

Njësia e reagimit, duke përfshirë 1 ose 2 reaktorë,

Një njësi fraksionimi që përbëhet nga një numër i ndryshëm kolonash distilimi.

Produktet hidrokrisuese janë benzina motorike, karburanti i avionëve dhe dizelit, lëndët e para për sintezën petrokimike dhe LPG (nga fraksionet e benzinës).

Hidrokrisja mund të rrisë rendimentin e përbërësve të benzinës, zakonisht duke konvertuar lëndët e para, si vaji i gazit.

Cilësia e komponentëve të benzinës që arrihet në këtë mënyrë është e paarritshme duke ri-kaluar gazinën përmes procesit të plasaritjes në të cilën është marrë.

Hidrokrikimi gjithashtu lejon shndërrimin e naftës së rëndë të gazit në distilime të lehta (karburant jet dhe naftë). Gjatë hidrokrirjes, nuk krijohen mbetje të rënda jo të distilueshme (koks, katran ose mbetje të poshtme), por vetëm fraksione që vlojnë lehtë.

Avantazhet e Hidrokrekingut

Prania e një njësie hidrokracking i lejon rafinerisë të kalojë kapacitetin e saj nga prodhimi i sasive të mëdha të benzinës (kur njësia e hidrokrikingut është në punë) në prodhimin e sasive të mëdha të karburantit dizel (kur ajo është e fikur).

Hidrokrisja përmirëson cilësinë e benzinës dhe përbërësve të distilimit.

Procesi i hidrokrikingut përdor përbërësit më të këqij të distilimit dhe prodhon një komponent benzine me cilësi mbi mesataren.

Procesi i hidrokrikimit prodhon sasi të konsiderueshme të izobutanit, i cili është i dobishëm për kontrollin e sasisë së lëndës së parë në procesin e alkilimit.

Përdorimi i njësive hidrokrakteruese rrit volumin e produkteve me 25%.

Sot përdoren rreth 10 lloje të ndryshme hidrocrakerësh, por të gjithë janë shumë të ngjashëm me një dizajn tipik.

Katalizatorët hidrokracking janë më pak të kushtueshëm se katalizatorët e plasaritjes katalitike.

Procesi teknologjik

Fjala hidrokrikim shpjegohet shumë thjeshtë. Ky është plasaritje katalitike në prani të hidrogjenit.

Futja e gazit të ftohtë që përmban hidrogjen në zonat midis shtresave të katalizatorit bën të mundur barazimin e temperaturës së përzierjes së lëndës së parë përgjatë lartësisë së reaktorit.

Lëvizja e përzierjes së lëndës së parë në reaktorë është në rënie.

Kombinimi i hidrogjenit, një katalizator dhe mënyra e duhur e procesit lejon plasaritjen e gazit të lehtë me cilësi të ulët, i cili formohet në impiante të tjera plasaritëse dhe ndonjëherë përdoret si përbërës i karburantit dizel.
Njësia e hidrokrikingut prodhon benzinë ​​me cilësi të lartë.

Katalizatorët hidrokrisues janë zakonisht komponime squfuri me kobalt, molibden ose nikel (CoS, MoS 2, NiS) dhe oksid alumini.
Ndryshe nga plasaritja katalitike, por e ngjashme me reformimin katalitik, katalizatori ndodhet në një shtrat fiks. Ashtu si reformimi katalitik, hidrokrikimi kryhet më shpesh në 2 reaktorë.

Lënda e parë e furnizuar nga pompa përzihet me gaz të freskët që përmban hidrogjen dhe gaz qarkullues, të cilat pompohen nga kompresori.

Përzierja e gazit të papërpunuar, pasi ka kaluar përmes shkëmbyesit të nxehtësisë dhe mbështjellësve të furrës, nxehet në një temperaturë reagimi prej 290-400°C (550-750°F) dhe nën një presion prej 1200-2000 psi (84-140 atm) futet në reaktor nga lart. Duke marrë parasysh çlirimin e madh të nxehtësisë gjatë procesit të hidrokrisimit, gazi i ftohtë që përmban hidrogjen (qarkullimi) futet në reaktor në zonat midis shtresave të katalizatorit për të barazuar temperaturat përgjatë lartësisë së reaktorit. Gjatë kalimit nëpër shtratin e katalizatorit, afërsisht 40-50% e lëndës së parë plasaritet për të formuar produkte me pika vlimi të ngjashme me benzinën (pika e vlimit deri në 200°C (400°F).

Katalizatori dhe hidrogjeni plotësojnë njëri-tjetrin në disa mënyra. Së pari, plasaritja ndodh në katalizator. Në mënyrë që plasaritja të vazhdojë, kërkohet një furnizim me nxehtësi, domethënë është një proces endotermik. Në të njëjtën kohë, hidrogjeni reagon me molekulat që formohen gjatë plasaritjes, duke i ngopur ato dhe kjo lëshon nxehtësi. Me fjalë të tjera, ky reagim, i quajtur hidrogjenim, është ekzotermik. Kështu, hidrogjeni siguron nxehtësinë e nevojshme për shfaqjen e plasaritjes.

Së dyti, ky është formimi i izoparafinave. Plasaritja prodhon olefina që mund të kombinohen me njëra-tjetrën, duke çuar në parafina normale. Për shkak të hidrogjenizimit, lidhjet e dyfishta ngopen shpejt, duke krijuar shpesh izoparafina, duke parandaluar kështu riprodhimin e molekulave të padëshiruara (numrat oktane të izoparafinave janë më të larta se në rastin e parafinave normale).

Përzierja e produkteve të reaksionit dhe gazit qarkullues që del nga reaktori ftohet në një shkëmbyes nxehtësie, frigorifer dhe futet në ndarësin me presion të lartë. Këtu gazi që përmban hidrogjen, për t'u kthyer në proces dhe për t'u përzier me lëndën e parë, ndahet nga lëngu, i cili nga fundi i ndarësit, përmes një valvule reduktuese të presionit, më pas futet në ndarësin me presion të ulët. Një pjesë e gazeve të hidrokarbureve lëshohet në ndarës dhe rryma e lëngshme dërgohet në një shkëmbyes nxehtësie të vendosur përpara kolonës së ndërmjetme të distilimit për distilim të mëtejshëm. Në kolonë, me presion të lehtë të tepërt, lëshohen gazra hidrokarbure dhe benzinë ​​e lehtë. Fraksioni i vajgurit mund të ndahet si një rrjedhë anësore ose të lihet së bashku me gazin si mbetje distilimi.

Benzina kthehet pjesërisht në kolonën e distilimit të ndërmjetëm në formën e ujitjes akut dhe sasia e saj e bilancit pompohet nga instalimi përmes sistemit të "alkalinizimit". Mbetja nga kolona e distilimit të ndërmjetëm ndahet në një kolonë atmosferike në benzinë ​​të rëndë, karburant dizel dhe fraksion >360°C. Duke qenë se lëndët e para në këtë operacion i janë nënshtruar tashmë hidrogjenizimit, plasaritjes dhe reformimit në reaktorin e parë, procesi në reaktorin e dytë vazhdon në një gjendje më të rëndë (temperatura dhe presione më të larta). Ashtu si produktet e fazës së parë, përzierja që del nga reaktori i dytë ndahet nga hidrogjeni dhe dërgohet për fraksionim.

Trashësia e mureve të reaktorit të çelikut për procesin që zhvillohet në 2000 psi (140 atm) dhe 400 ° C ndonjëherë arrin 1 cm.

Detyra kryesore është të parandaloni që plasaritja të dalë jashtë kontrollit. Meqenëse procesi i përgjithshëm është endotermik, një rritje e shpejtë e temperaturës dhe një rritje e rrezikshme e shkallës së plasaritjes janë të mundshme. Për të shmangur këtë, shumica e hidrokarkerëve përmbajnë pajisje të integruara për të ndaluar shpejt reagimin.

Benzina nga kolona atmosferike përzihet me benzinë ​​nga kolona e ndërmjetme dhe hiqet nga instalimi. Karburanti dizel pasi kolona e zhveshjes ftohet, "alkalinizohet" dhe derdhet nga instalimi. Fraksioni >360°C përdoret si një rrjedhë e nxehtë në fund të kolonës atmosferike dhe pjesa tjetër (mbetja) hiqet nga instalimi. Në rastin e prodhimit të fraksioneve të naftës, njësia e fraksionimit ka edhe një kolonë vakum.

Rigjenerimi i katalizatorit kryhet me një përzierje ajri dhe gazi inert; Jeta e shërbimit të katalizatorit është 4-7 muaj.

Produktet dhe rezultatet.

Kombinimi i plasaritjes dhe hidrogjenizimit prodhon produkte dendësia relative e të cilave është dukshëm më e ulët se dendësia e lëndës së parë.

Më poshtë është një shpërndarje tipike e rendimenteve të produkteve hidrokracking kur vaji i gazit nga një njësi koksimi dhe fraksionet e lehta nga një njësi plasaritje katalitike përdoren si lëndë ushqyese.

Produktet hidrokrisuese janë 2 fraksione kryesore që përdoren si përbërës të benzinës.

Thyesat vëllimore

Gazi koks 0.60

Fraksionet e lehta nga njësia e plasaritjes katalitike 0.40

Produktet:

Izobutan 0.02

N-Butani 0,08

Produkt i lehtë hidrokriking 0.21

Produkt i rëndë hidrokriking 0.73

Fraksionet e vajgurit 0,17

Kujtojmë se nga 1 njësi lëndë e parë fitohen rreth 1.25 njësi produktesh.

Nuk tregon sasinë e kërkuar të hidrogjenit, e cila matet në standarde ft 3 /bbl ushqim.

Konsumi i zakonshëm është 2500 st.

Produkti i rëndë i hidrokrikimit është nafta, e cila përmban shumë prekursorë aromatikë (domethënë komponime që shndërrohen lehtësisht në aromatike).

Ky produkt shpesh dërgohet te një reformator për përmirësim.

Fraksionet e vajgurit janë një lëndë djegëse e mirë avioni ose lëndë ushqyese për karburantin e distiluar (naftë), sepse ato përmbajnë pak aromatike (si rezultat i ngopjes së lidhjeve të dyfishta me hidrogjen).

Hidrokrisja e mbetjes.

Ekzistojnë disa modele të hidrocrakerëve që janë krijuar posaçërisht për të përpunuar mbetjet ose mbetjet e distilimit me vakum.

Prodhimi është më shumë se 90% karburant i mbetur (bojler).

Objektivi i këtij procesi është heqja e squfurit si rezultat i reaksionit katalitik të përbërjeve që përmbajnë squfur me hidrogjenin për të formuar sulfur hidrogjeni.

Kështu, një mbetje që përmban jo më shumë se 4% squfur mund të shndërrohet në lëndë djegëse të rëndë që përmban më pak se 0.3% squfur.
Përdorimi i njësive hidrokracking është i nevojshëm në skemën e përgjithshme të rafinimit të naftës.

Nga njëra anë, hidrokrakeri është pika qendrore pasi ndihmon në vendosjen e një ekuilibri midis sasisë së benzinës, karburantit dizel dhe karburantit të avionit.
Nga ana tjetër, normat e ushqimit dhe mënyrat e funksionimit të njësive të plasaritjes dhe koksit katalitik nuk janë më pak të rëndësishme.
Përveç kësaj, alkilimi dhe reformimi duhet gjithashtu të merren parasysh gjatë planifikimit të shpërndarjes së produkteve të hidrokracking.

Proceset e përpunimit të fraksioneve të naftës në prani të hidrogjenit quhen hidrogjenim. Ato ndodhin në sipërfaqen e katalizatorëve të hidrogjenizimit në prani të hidrogjenit në temperatura të larta (250-420 °C) dhe presion (nga 2,5-3,0 deri në 32 MPa). Procese të tilla përdoren për të rregulluar përbërjen hidrokarbure dhe fraksionale të fraksioneve të naftës të përpunuara, pastrimin e tyre nga komponimet që përmbajnë squfur, azot dhe oksigjen, metalet dhe papastërtitë e tjera të padëshirueshme, për të përmirësuar karakteristikat operacionale (konsumatore) të karburanteve të naftës, vajrave dhe petrokimike. lende e pare, lende e paperpunuar. Hidrokrikimi ju lejon të merrni një gamë të gjerë produktesh nafte nga pothuajse çdo lëndë ushqyese e naftës duke zgjedhur katalizatorët e duhur dhe kushtet e funksionimit, kështu që është procesi më i gjithanshëm, efikas dhe fleksibël i përpunimit të naftës. Ndarja e proceseve të hidrogjenizimit në hidrokrikim dhe hidrotrajtim është mjaft arbitrare bazuar në vetitë e katalizatorëve të përdorur, sasinë e hidrogjenit të përdorur dhe parametrat teknologjikë të procesit (presioni, temperatura, etj.).

Për shembull, pranohet terminologjia e mëposhtme: "Hydro-traating", "Hydrorafining" dhe "Hydrocracking". Hidrotrajtimi përfshin procese në të cilat nuk ka ndryshim të rëndësishëm në strukturën molekulare të lëndës së parë (për shembull, desulfurizimi në një presion prej 3-5 MPa). Hidrotrajtimi përfshin procese në të cilat deri në 10% e lëndës së parë pëson një ndryshim në strukturën molekulare (sulfurizimi - dearomatizimi - denitrogjenizimi me presion 6-12 MPa). Hidrokrisja është një proces (presion i lartë - më shumë se 10 MPa dhe presion i mesëm - më pak se 10 MPa) në të cilin më shumë se 50% e lëndës së parë i nënshtrohet shkatërrimit me një ulje të madhësisë molekulare. Në vitet 80 të shekullit XX. Proceset e hidrofinimit me një konvertim më të vogël se 50% u quajtën hidrokrikim i butë ose i lehtë, i cili filloi të përfshinte procese të ndërmjetme me hidroshkatërrim të lëndëve të para nga 10 në 50% në presione më të vogla dhe më shumë se 10 MPa. Kapaciteti i instalimeve të hidrokrikingut (milion ton/vit) në botë është afërsisht 230, dhe i hidro-trajtimit dhe hidrofinimit - 1380, nga të cilat në Amerikën e Veriut - përkatësisht 90 dhe 420; në Evropën Perëndimore - 50 dhe 320; në Rusi dhe CIS - 3 dhe 100.

Historia e zhvillimit të proceseve të hidrogjenizimit industrial filloi me hidrogjenizimin e produkteve të lëngëzimit të qymyrit. Edhe para Luftës së Dytë Botërore, Gjermania arriti sukses të madh në prodhimin e benzinës sintetike (sintin) përmes përpunimit të hidrogjenizimit të qymyrit (bazuar në përdorimin e sintezës Fischer-Tropsch), dhe gjatë Luftës së Dytë Botërore Gjermania prodhoi më shumë se 600 mijë. ton/vit lëndë djegëse të lëngshme sintetike, të cilat mbulonin pjesën më të madhe të konsumit të vendit. Aktualisht, prodhimi global i lëndëve djegëse të lëngëta artificiale me bazë qymyri është rreth 4.5 milion ton/vit. Pas prezantimit të gjerë industrial të reformimit katalitik, i cili prodhon hidrogjen të lirë të tepërt si nënprodukt, një periudhë e shpërndarjes masive të proceseve të ndryshme për hidrotrajtimin e fraksioneve të naftës së papërpunuar (nga rruga, e nevojshme për proceset e reformimit) dhe produkteve të rafinerisë tregtare (benzina, fraksionet e vajgurit, të naftës dhe të naftës) fillon.

Hidrokrikimi (HC) bën të mundur marrjen e produkteve të lehta të naftës (benzinë, vajguri, fraksionet e naftës dhe gazrat e lëngshëm C3-C4) nga pothuajse çdo lëndë ushqyese e naftës duke zgjedhur katalizatorët e duhur dhe kushtet e procesit teknologjik. Ndonjëherë termi "hidrokonvertim" përdoret si sinonim për termin hidrokrikim. Instalimi i parë GK u lançua në vitin 1959 në SHBA. Shumica e proceseve GC përfshijnë përpunimin e lëndës fillestare të distilimit: vajra gazi të rëndë atmosferikë dhe vakum, vajra gazi për çarje katalitike dhe koks, si dhe agjentë deasfaltues. Produktet që rezultojnë janë gaze hidrokarbure të ngopura (të ngopura), fraksion i benzinës me oktan të lartë, fraksione të ngurtësimit të ulët të naftës dhe karburanteve të avionëve.

Hidrokrisja e lëndëve të para që përmbajnë sasi të konsiderueshme të përbërjeve me bazë squfuri, azoti, oksigjeni dhe elementë të tjerë zakonisht kryhet në dy faza (Fig. 2.22). Në fazën e parë, hidrokrisja e butë e cekët kryhet në modalitetin e hidrotrajtimit për të hequr papastërtitë e padëshiruara, të cilat zakonisht janë helme katalizatore ose për të zvogëluar aktivitetin e tyre. Katalizatorët e kësaj faze janë identikë me katalizatorët konvencionalë hidrotrajtues dhe përmbajnë okside dhe sulfide të nikelit, kobaltit, molibdenit dhe tungstenit në bartës të ndryshëm - alumin aktiv, aluminosilikat ose zeolite speciale. Në fazën e dytë, lënda e parë e përgatitur, e pastruar, që përmban jo më shumë se 0,01% squfur dhe jo më shumë se 0,0001% azot, i nënshtrohet hidrokrirjes bazë të fortë në katalizatorët e bazuar në palladium ose platin në një bartës - zeolite të tipit Y.

Hidrokrisja e fraksioneve të naftës së rëndë të gazit përdoret për të prodhuar benzinë, karburant avioni dhe naftë, si dhe për të përmirësuar cilësinë e vajrave, karburantit të bojlerit dhe lëndëve të para të pirolizës dhe plasaritjes katalitike. Hidrokrisja e distilimeve me vakum me squfur të ulët në benzinë ​​kryhet në një fazë në katalizatorët sulfide që janë rezistent ndaj helmimit nga komponimet heteroorganike në një temperaturë prej 340-420 ° C dhe një presion prej 10-20 MPa me një rendiment benzine prej 30- 40% dhe deri në 80-90 vol. %. Nëse lënda e parë përmban më shumë se 1,5% squfur dhe 0,003-0,015% azot, atëherë përdoret një proces me dy faza me hidrotrajtim të lëndës së parë në fazën e parë. Hidrokrisja në fazën e dytë ndodh në temperaturë 290-380 °C dhe presion 7-10 MPa. Prodhimi i benzinës arrin 70-120 vol. % për lëndët e para, benzina e lehtë që rezulton deri në 190 °C përdoret si një përbërës me oktan të lartë të benzinës komerciale, benzina e rëndë mund të dërgohet për reformim. Hidrokrisja e vajrave të gazit të rëndë në fraksione të mesme (karburant avion dhe naftë) kryhet gjithashtu në një ose dy faza.

Në rrjedhën e benzinës, merrni deri në 85% të karburantit jet ose naftë. Për shembull, procesi vendas i hidrokarburimit me vaj gazi me vakum me një fazë në një katalizator me përmbajtje zeoliti të tipit GK-8 mund të prodhojë deri në 52% të karburantit të avionëve ose deri në 70% të karburantit dizel dimëror me një përmbajtje hidrokarbure aromatike prej 5. -7%. Hidrokrisja e distilimeve me vakum të vajrave të squfurit kryhet në dy faza. Duke përfshirë hidrokrikingun në skemën teknologjike të një rafinerie, arrihet fleksibilitet i lartë në prodhimin e produkteve të saj tregtare.

Në të njëjtin instalim hidrokracking, opsione të ndryshme për prodhimin e benzinës, avionit ose karburantit me naftë janë të mundshme duke ndryshuar regjimin teknologjik të hidrokarakimit dhe njësinë për korrigjimin e fraksionimit të produkteve të reaksionit. Për shembull, versioni i benzinës prodhon një fraksion benzine me rendiment deri në 51% të lëndëve të para dhe një fraksion të karburantit dizel prej 180-350 °C me një rendiment prej 25% të lëndëve të para. Fraksioni i benzinës ndahet në benzinë ​​të lehtë C5-C6 me RON = 82 dhe benzinë ​​të rëndë Su-Syu me RON = 66 me përmbajtje squfuri deri në 0,01%. Fraksioni Cy-C^ mund të dërgohet në reformimin katalitik për të rritur numrin e tij oktan. Fraksioni i naftës ka një numër cetani prej 50-55, jo më shumë se 0,01% squfur dhe një pikë derdhjeje jo më të lartë se minus 10 ° C (përbërësi i karburantit dizel veror).

Ndryshe nga plasaritja katalitike, gazrat C3-C4 dhe fraksionet e lëngëta të hidrokarbureve përmbajnë vetëm hidrokarbure të qëndrueshme të ngopura dhe praktikisht nuk përmbajnë komponime heteroorganike; ato janë më pak të aromatizuara se vajrat e gazit me plasaritje katalitike. Me opsionin e karburantit të avionit, është e mundur të përftohet deri në 41% e fraksionit 120-240 °C, i cili plotëson kërkesat standarde për karburantin e avionit. Me opsionin e karburantit me naftë, është e mundur të prodhohet 47 ose 67% e fraksionit të karburantit dizel me një numër cetani prej rreth 50.

Një zonë premtuese e hidrokrisjes është përpunimi i fraksioneve të naftës (distilat me vakum dhe vajrat e deasfaltuara). Hidrogjenizimi i thellë i fraksioneve të vajit rrit indeksin e viskozitetit të tyre nga 36 në 85-140 ndërsa zvogëlon përmbajtjen e squfurit nga 2 në 0.04-0.10%, koksi reduktohet pothuajse me një renditje të madhësisë dhe pika e derdhjes zvogëlohet. Duke zgjedhur mënyrën teknologjike të hidrokrirjes, është e mundur të merren fraksione të vajit bazë me një indeks të lartë viskoziteti nga pothuajse çdo vaj. Gjatë hidrokrikimit të fraksioneve të vajit, ndodhin reaksione hidroizomerizimi të alkaneve normale (që ngurtësohen në temperatura më të larta), kështu që hidroizomerizimi ul pikën e derdhjes (për shkak të rritjes së izoparafinave në vajra) dhe eliminon nevojën për depilim të vajrave me tretës. Hidroizomerizimi i fraksioneve të vajit të vajgurit-gazit në katalizatorët dyfunksionalë alumin-platin ose sulfidet e nikelit dhe tungstenit në oksid alumini bën të mundur marrjen e karburantit dizel me një pikë derdhjeje deri në minus 35 ° C.

Hidrokrisja, duke kombinuar hidrokrisjen reformuese dhe selektive, e quajtur selektoformim, rrit numrin oktan të riformateve ose rafinatit (pas ndarjes së hidrokarbureve aromatike) me 10-15 pikë në një temperaturë prej rreth 360 ° C, një presion prej 3 MPa dhe një hidrogjen që përmban shpejtësia e rrjedhjes së gazit prej 1000 nm3/m3 lëndë e parë në një katalizator me përmbajtje zeoliti me madhësi dritareje hyrëse 0,50-0,55 nm me metale aktive të grupit të platinit, nikel ose me okside ose sulfide të molibdenit dhe tungstenit. Duke hequr në mënyrë selektive alkanet normale nga fraksionet e vajgurit dhe të naftës, pika e derdhjes së karburanteve jet dhe naftë reduktohet në minus 50-60 °C dhe pika e derdhjes së vajrave mund të ulet nga 6 në minus 40-50 °C.

Hidrodearomatizimi është procesi kryesor për prodhimin e karburanteve të avionëve me cilësi të lartë nga lëndët e para direkte (me një përmbajtje arene 14-35%) dhe dytësore (me një përmbajtje arene deri në 70%). Karburanti i avionit për aviacionin supersonik, për shembull T-6, nuk duhet të përmbajë më shumë se 10 maj. % hidrokarbure aromatike. Prandaj, përmirësimi i fraksioneve të karburantit të avionit kryhet duke hidrotrajtuar në modalitetin e hidrodearomatizimit. Nëse lënda e parë ka më pak se 0,2% squfur dhe më pak se 0,001% azot, atëherë hidrokrisimi kryhet në një fazë në një katalizator zeoliti platini në një temperaturë prej 280-340 °C dhe një presion prej 4 MPa me shkallën e largimit. (konvertimi) i areneve deri ne 75-90%.

Me përmbajtje më të lartë të squfurit dhe azotit në lëndën e parë, hidrokrikimi kryhet në dy faza. Lëndët e para të ricikluara përpunohen në kushte më të rrepta në një temperaturë prej 350-400 °C dhe një presion prej 25-35 MPa. Hidrokrisja është një proces shumë i shtrenjtë (konsum i lartë i hidrogjenit, pajisje të shtrenjta me presion të lartë), por prej kohësh është përdorur gjerësisht në industri. Përparësitë e tij kryesore janë fleksibiliteti teknologjik i procesit (aftësia për të prodhuar produkte të ndryshme të synuara në një pajisje: fraksione benzine, vajguri dhe nafte nga një shumëllojshmëri e gjerë lëndësh të para: nga benzina e rëndë deri tek fraksionet e mbetura të naftës); rendimenti i karburantit të avionit rritet nga 2-3 në 15% për naftën, dhe rendimenti i karburantit dizel dimëror - nga 10-15 në 100%; cilësi e lartë e produkteve që rezultojnë në përputhje me kërkesat moderne.

Proceset e hidrotrajtimit përdoren gjerësisht në rafinimin e naftës dhe industrinë petrokimike. Ato përdoren për të prodhuar benzinë ​​me oktan të lartë, për të përmirësuar cilësinë e karburanteve të naftës, avionëve dhe bojlerëve dhe vajrave të naftës. Hidrotrajtimi largon squfurin, azotin, përbërjet e oksigjenit dhe metalet nga fraksionet e naftës, zvogëlon përmbajtjen e përbërjeve aromatike dhe largon hidrokarburet e pangopura duke i kthyer ato në substanca dhe hidrokarbure të tjera. Në këtë rast, squfuri, azoti dhe oksigjeni hidrogjenohen pothuajse plotësisht dhe shndërrohen në një mjedis hidrogjeni në sulfid hidrogjeni H2S, amoniak NH3 dhe ujë H20, përbërjet organometalike dekompozohen me 75-95% me lëshimin e metalit të lirë, i cili ndonjëherë është një katalizator. helm. Për hidrotrajtimin, përdoren një sërë katalizatorësh që janë rezistent ndaj helmimit nga helme të ndryshme. Këto janë okside dhe sulfide të metaleve të shtrenjta: nikel Ni, kobalt Co, molibden Mo dhe tungsten W, në oksid alumini A1203 me aditivë të tjerë. Shumica e proceseve të hidrotrajtimit përdorin katalizatorë alumin-kobalt-molibden (ACM) ose alumin-nikel-molibden (ANM). Katalizatorët ANM mund të kenë një aditiv zeoliti (lloji G-35). Këta katalizatorë zakonisht prodhohen në formën e kokrrizave cilindrike të çrregullta me madhësi 4 mm dhe densitet të madh 640-740 kg/m3. Kur ndizni reaktorët, katalizatorët sulfidohen (procesi i sulfurit) me një përzierje gazi të sulfurit të hidrogjenit dhe hidrogjenit. Katalizatorët ANM dhe alumini-kobalt-tungsten (AKV) janë projektuar për hidrotrajtim të thellë të lëndëve të para të rënda, shumë aromatike, parafinave dhe vajrave. Rigjenerimi i katalizatorëve për djegien e koksit nga sipërfaqja e tij kryhet në një temperaturë prej 530 °C. Proceset e hidrotrajtimit zakonisht kufizohen në një temperaturë prej 320-420 °C dhe një presion prej 2,5-4,0, më rrallë 7-8 MPa. Konsumi i gazit që përmban hidrogjen (HCG) varion nga 100-600 në 1000 nm3/m3 lëndë e parë në varësi të llojit të lëndës së parë, perfeksionit të katalizatorit dhe parametrave të procesit.

Hidrotrajtimi i fraksioneve të benzinës përdoret kryesisht në përgatitjen e tyre për reformimin katalitik. Temperatura e hidrotrajtimit 320-360 °C, presioni 3-5 MPa, konsumi VSG 200-500 nm3/m3 lëndë e parë. Kur pastroni fraksionet e benzinës të plasaritjes katalitike dhe termike, konsumi i VSG është më shumë se 400-600 nm3/m3 lëndë të parë.

Hidrotrajtimi i fraksioneve të vajgurit kryhet në një katalizator më aktiv me një presion deri në 7 MPa për të reduktuar përmbajtjen e squfurit në më pak se 0,1% dhe hidrokarburet aromatike në 10-18 maj. %.

Më shumë se 80-90% e fraksioneve i nënshtrohen hidrotrajtimit të fraksioneve të naftës në një temperaturë prej 350-400 °C dhe një presion prej 3-4 MPa me një konsum VSG prej 300-600 nm3/m3 të lëndëve të para në katalizatorët AKM. shkalla e desulfurizimit arrin 85-95% ose më shumë. Për të rritur numrin e cetanit të fraksioneve të naftës që vijnë nga produktet e reaksionit të plasaritjes katalitike dhe termike, një pjesë e hidrokarbureve aromatike hiqet në katalizatorët aktivë në një temperaturë prej rreth 400 °C dhe një presion deri në 10 MPa.

Hidrotrajtimi i distilimeve me vakum (gazovajrat) për përdorim si lëndë të para për plasaritje katalitike, hidrokrikim dhe koks (për të prodhuar koks me squfur të ulët) kryhet në një temperaturë prej 360-410 °C dhe një presion prej 4-5 MPa. Në këtë rast, arrihet desulfurizimi 90-94%, përmbajtja e azotit zvogëlohet me 20-25%, metalet - me 75-85, arene - me 10-12, aftësia e koksit - me 65-70%.

Hidrotrajtimi i vajrave dhe parafinave. Hidrotrajtimi i vajrave bazë është më i avancuar se pastrimi klasik me acid sulfurik me pas-trajtim kontakti të vajrave. Hidrotrajtimi i vajrave kryhet në katalizatorët AKM dhe ANM në një temperaturë prej 300-325 ° C dhe një presion prej 4 MPa. Hidrotrajtimi i vajrave në një katalizator alumini-molibden me nxitës bën të mundur uljen e temperaturës në 225-250 °C dhe presionin në 2,7-3,0 MPa. Hidrotrajtimi i parafinave, ceresinave dhe vajrave kryhet për të reduktuar përmbajtjen e squfurit, përbërjeve rrëshinore, hidrokarbureve të pangopura, për të përmirësuar ngjyrën dhe qëndrueshmërinë (si për vajrat). Procesi i përdorimit të katalizatorëve AKM dhe ANM është i ngjashëm me hidrotrajtimin e vajrave. Gjithashtu janë përdorur katalizatorë të sulfiduar alumin-krom-molibden dhe nikel-volfram-hekur.

Hidrotrajtimi i mbetjeve të vajit. Zakonisht merret nga vaji në 45-55 maj. % e mbetjeve (vajrat djegës dhe katranet) që përmbajnë sasi të mëdha të përbërjeve organometalike, squfurit, azotit, rrëshirave, asfalteneve dhe hirit. Për të përfshirë këto mbetje në përpunimin katalitik, është i nevojshëm pastrimi i mbetjeve të vajit. Hidrotrajtimi i mbetjeve të naftës nganjëherë quhet hidrodesulfurizimi, megjithëse hiqet jo vetëm squfuri, por edhe metalet dhe komponimet e tjera të padëshirueshme. Hidrodesulfurizimi i mazutit kryhet në temperaturë 370-430 °C dhe presion 10-15 MPa në katalizatorët AKM. Rendimenti i karburantit me përmbajtje squfuri deri në 0,3% është 97-98%. Në të njëjtën kohë hiqet azoti, rrëshirat, asfaltenet dhe bëhet përmirësimi i pjesshëm i lëndëve të para. Hidrotrajtimi i katranit është një detyrë më komplekse sesa hidrotrajtimi i vajrave djegëse, pasi çmetalizimi dhe deasfaltimi i konsiderueshëm i katranit duhet të arrihet ose paraprakisht ose drejtpërdrejt gjatë procesit të hidrodesulfurizimit. Kërkesa të veçanta vendosen për katalizatorët, pasi katalizatorët konvencionalë humbasin shpejt aktivitetin për shkak të depozitave të mëdha të koksit dhe metaleve. Nëse koksi digjet gjatë rigjenerimit, atëherë disa metale (nikeli, vanadium, etj.) helmojnë katalizatorët dhe aktiviteti i tyre zakonisht nuk rikthehet gjatë rigjenerimit oksidativ. Prandaj, hidrodemetalizimi i mbetjeve duhet t'i paraprijë hidrotrajtimit, gjë që bën të mundur uljen e konsumit të katalizatorëve hidrotrajtues me 3-5 herë.

Reaktorët hidrokrisues dhe hidrotrajtues me shtrat të fiksuar përdoren gjerësisht dhe janë kryesisht të ngjashëm në dizajn me reaktorët reformues katalitik. Reaktori është një aparat cilindrik vertikal me funde sferike me diametër 2-3 deri në 5 m dhe lartësi 10-24 dhe madje 40 m. Në presione të larta të procesit, trashësia e murit arrin 120-250 mm. Zakonisht përdoret një shtrat i vetëm fiks i katalizatorit. Por ndonjëherë, për shkak të lëshimit të një sasie të madhe nxehtësie gjatë reaksioneve ekzotermike të hidrokrisimit, bëhet e nevojshme të ftohet hapësira e brendshme e reaktorit duke futur ftohës në secilën zonë. Për ta bërë këtë, vëllimi i reaktorit ndahet në 2-5 zona (seksione), secila prej të cilave ka një grilë mbështetëse për derdhjen e katalizatorit, pajisje anësore për ngarkimin dhe shkarkimin e katalizatorit, pajisje shpërndarëse për përzierjen avull-gaz, si dhe. si pajisje dhe shpërndarës për futjen e ftohësit - gazi qarkullues i ftohtë për të hequr nxehtësinë e reaksionit dhe për të rregulluar temperaturën e kërkuar përgjatë lartësisë së reaktorit. Shtresa katalizatore e një reaktori me një seksion ka një lartësi deri në 3-5 m ose më shumë, dhe në reaktorët me shumë seksione - deri në 5-7 m ose më shumë. Lënda e parë hyn në aparat përmes montimit të sipërm, dhe produktet e reaksionit largohen nga reaktori përmes montimit të poshtëm, duke kaluar nëpër pako të veçanta rrjete dhe topa porcelani për të mbajtur katalizatorin. Pajisjet filtruese (një sistem grykash me vrima dhe rrjeta metalike) janë instaluar në krye të reaktorit për të kapur produktet e korrozionit nga burimi i gazit me avull. Për pajisjet me presion të lartë (10-32 MPa), kërkesa të veçanta vendosen në hartimin e strehimit dhe pajisjeve të brendshme.

Rigjenerimi i katalizatorëve kryhet me djegie oksiduese të koksit. Rigjenerimi është në shumë mënyra i ngjashëm me rigjenerimin e katalizatorëve reformues katalitikë, por gjithashtu ka karakteristikat e veta. Pas shkëputjes së reaktorit nga lënda e parë, ulni presionin dhe kaloni në qarkullim duke përdorur VSG. Për llojet e rënda të lëndëve të para, lani katalizatorin me tretës, benzinë ​​ose naftë në një temperaturë prej 200-300 °C. Pastaj VSG zëvendësohet me një gaz inert (avull uji). Në rastin e rigjenerimit gaz-ajër, procesi është i ngjashëm me rigjenerimin e katalizatorëve reformues. Gjatë rigjenerimit me avull-ajër, sistemi pastrohet fillimisht me gaz inert derisa përmbajtja e hidrogjenit të mbetur të mos jetë më e lartë se 0,2 vol. %, pastaj gazi inert zëvendësohet me avull uji dhe shkarkohet në oxhakun e një furre me tuba në kushte që përjashtojnë kondensimin e avullit të ujit (temperatura në dalje të furrës 300-350 °C, presioni në reaktor rreth 0,3 MPa). Më pas, katalizatori nxehet në një temperaturë prej 370-420 °C duke djegur koksin në një përqendrim oksigjeni në përzierjen jo më shumë se 0,1 vol. % Rritja e fluksit të ajrit në një përqendrim oksigjeni deri në 1,0-1,5 vol. % temperatura e katalizatorit rritet në 500-520 °C (por jo më e lartë se 550 °C). Duke monitoruar uljen e përqendrimit të CO2 në gazrat e gripit, merret një vendim për ndalimin e rigjenerimit, i cili përfundon kur përmbajtja e oksigjenit në gazrat e gripit i afrohet përmbajtjes së oksigjenit në përzierje në hyrje të reaktorit. Rigjenerimi avull-ajër është më i thjeshtë dhe ndodh në presione të ulëta jo më të larta se 0,3 MPa duke përdorur avullin e ujit nga rrjeti i centralit. Avulli i ujit përzihet me ajrin dhe futet në reaktor përmes një furre me tub; gazrat e gripit shkarkohen në oxhakun e furrës së tubit.

Impiante industriale hidrotrajtimi dhe hidrokracking. Instalime tipike të periudhës 1956-1965. për hidrotrajtimin e karburanteve me naftë ishin njësi me dy faza me kapacitet 0,9 milion ton lëndë të parë/vit, tip L-24-6; hidrotrajtimi i fraksioneve të benzinës u krye në njësi të veçanta me një kapacitet prej 0,3 milion ton. lëndët e para/vit. Në vitet 1965-1970 U prezantuan njësi hidrotrajtimi për fraksione të ndryshme distilimi me kapacitet 1.2 milion ton/vit, të tipit L-24-7, LG-24-7, LCh-24-7. Fraksionet e benzinës u pastruan në blloqe të njësive të kombinuara reformuese me një kapacitet prej 0.3 dhe 0.6 milion ton/vit. Fraksionet e vajgurit u pastruan në njësi hidrotrajtimi me naftë të pajisura më parë për këto qëllime. Që nga viti 1970, impiantet e zgjeruara të llojeve dhe qëllimeve të ndryshme janë futur gjerësisht - të dyja të pavarura të tipit J1-24-9 dhe J14-24-2000, dhe si pjesë e impianteve të kombinuara JlK-bu (seksioni 300) me një kapacitet 1 deri në 2 milionë tonë/vit. Skemat teknologjike për hidrotrajtimin e karburanteve të avionëve dhe dizelit janë në shumë mënyra të ngjashme me skemën për njësinë e hidrotrajtimit për fraksionet e benzinës - lënda e parë e njësive reformuese katalitike.

Instalimet për hidrodesulfurizimin e karburanteve të kaldajave, vajrave djegëse dhe katranit të tipit 68-6 funksionojnë në reaktorë me një shtrat të lëngshëm trefazor. Kapaciteti i instalimit, në varësi të lëndës së parë, mund të variojë nga 1,25 milion ton/vit katranë squfuri deri në 2,5 milion ton/vit naftë squfuri. Presioni i procesit është 15 MPa, temperatura është 360-390 °C, konsumi VSG është 1000 nm3/m3 lëndë e parë. Katalizatori AKM përdoret në formën e grimcave të ekstruduara me diametër 0,8 mm dhe lartësi 3-4 mm. Katalizatori në reaktor nuk rigjenerohet, por hiqet në sasi të vogla dhe zëvendësohet me një pjesë të freskët një herë në 2 ditë. Ena e reaktorit është shumështresore me trashësi muri 250 mm, pesha e reaktorit është rreth 800 ton.

Këtu janë emrat e proceseve të hidrokracking dhe hidrotrajtimit të kompanive të huaja:

Proceset moderne të hidrogjenizimit të kompanisë Union Oil: procesi Unicracking/DP, i cili përfshin dy reaktorë hidro-trajues dhe selektiv që funksionojnë në mënyrë të njëpasnjëshme për përpunimin e lëndëve të para - fraksionet e naftës dhe vajrat e gazit vakum për prodhimin e karburantit dizel me ngurtësim të ulët (pika e derdhjes ndonjëherë deri në minus 80 ° C ) që përmban 0,002% squfur, më pak se 10% aromatike në katalizatorët NS-K dhe NS-80 me një konvertim ushqimor prej 20%; Procesi i shkrirjes me konvertim të pjesshëm të 80% të lëndëve të para - vajra gazi me vakum për të prodhuar karburant dizel që përmban 0,02% squfur, më pak se 10% aromatike në katalizatorin para-hidrotrajtues NS-K dhe një katalizator të përmirësuar zeoliti DHC-32, procesi mund të të përdoret gjithashtu në rafineri të punës me opsion benzine në skemën e përgatitjes së lëndëve të para për plasaritje katalitike; Procesi i gërryerjes me konvertim të plotë 100% të lëndëve të para - vajra gazi me vakum me një pikë fundore vlimi 550 ° C për të prodhuar karburante miqësore me mjedisin dhe naftë që përmbajnë 0,02% squfur, 4 dhe 9% aromatike në një katalizator sferik amorf DHC-8 ( Cikli i funksionimit të katalizatorit është 2-3 vjet), duke siguruar rendiment maksimal të distilimeve me cilësi të lartë, veçanërisht karburantet me naftë; procesi "Unisar" me një konvertim prej 10% në katalizatorin e ri AS-250 për reduktimin efektiv të përmbajtjes aromatike deri në 15% në karburantet jet dhe naftë (hidrodearomatizimi), veçanërisht i rekomanduar për prodhimin e karburanteve dizel nga të papërpunuara të vështira për t'u rafinuar materiale, të tilla si vajra gazi të lehta nga plasaritja katalitike dhe koks; Procesi AN-Unibon nga kompania UOP për hidrotrajtimin dhe hidrofinimin e karburanteve me naftë të tipit AR-10 dhe AR-10/2 (dy faza) në një përmbajtje squfuri prej 0.01 wt. % dhe aromatike deri në 10 vol. % me një numër cetani prej 53 në presionet e procesit 12,7 dhe 8,5 MPa (dy faza).

Për riformulimin (hidropërpunimi i kontrolluar) i mbetjeve të naftës në praktikën botërore, në veçanti, përdoren proceset e mëposhtme: hidrotrajtimi - procesi RCD Unionfining i kompanisë Union Oil për të zvogëluar përmbajtjen e squfurit, azotit, asfalteneve, metaleve dhe zvogëlimin e vetive të koksit. e lëndëve të para të mbetura (mbetjet e vakumit dhe asfaltet në proceset e deasfaltimit) për të përftuar lëndë djegëse të kaldajave me cilësi të lartë me squfur të ulët ose për përpunim të mëtejshëm gjatë hidrokrackimit, koksimit, plasaritjes katalitike të lëndëve të para të mbetura; hidrotrajtim - procesi RDS/VRDS nga Chevron është i ngjashëm në qëllim me procesin e mëparshëm; ai përpunon lëndë të para me një viskozitet në 100 °C deri në 6000 mm2/s me një përmbajtje metalike deri në 0,5 g/kg (për thellësi hidrodemetalizimi i lëndëve të para), përdoret teknologjia e zëvendësimit të katalizatorit në lëvizje, e cila bën të mundur shkarkimin e katalizatorit nga reaktori dhe zëvendësimin e tij me një të freskët duke ruajtur funksionimin normal në reaktorët paralelë, gjë që bën të mundur përpunimin shumë lëndë të para të rënda me një instalim më shumë se një vit; thyerja e ujit - procesi "Aqvaconversion" nga kompanitë "Intevep SA", "UOP", "Foster Wheeler" siguron një ulje të ndjeshme të viskozitetit (më shumë në krahasim me thyerjen e viskozitetit) të karburanteve të rëndë të kaldajave me një konvertim më të lartë të lëndëve të para, dhe gjithashtu ju lejon të merrni hidrogjen nga uji në procesin e kushteve bazë duke futur në lëndën e parë, së bashku me ujin (avullin), një përbërje prej dy katalizatorësh të bazuar në metale bazë; hidrokrikim - procesi "LC-Fining" nga kompanitë "ABB Lummus", "Oxy Research", "British Petroleum" për desulfurizimin, çmetalizimin, reduktimin e koksimit dhe shndërrimin e mbetjeve atmosferike dhe vakum me një konvertim të lëndëve të para 40- 77%, shkalla e desulfurizimit 60-90%, çmetalizimi i plotë 50-98% dhe një reduktim i koksit me 35-80%, ndërsa në reaktor katalizatori mbahet pezull nga një rrjedhje ngjitëse e lëngut të lëndës së parë (për shembull, katran) i përzier me hidrogjen; hidrokrikim - procesi “H-Oil” (Fig. 2.23) për hidropërpunimin e lëndëve të para të mbetura dhe të rënda, si katrani, në dy ose tre reaktorë me një shtrat katalizator të varur; gjatë procesit, katalizatori mund të shtohet dhe hiqet. nga reaktori, duke ruajtur aktivitetin e tij dhe shkallën e katranit të konvertimit nga 30 në 80%; hidrorafinimi i lëndëve të para të mbetura - Procesi i Shell's Nusop përdor të gjithë reaktorët bunker (një ose më shumë në varësi të përmbajtjes së metalit të lëndës së parë) me një shtrat katalizator në lëvizje për të përditësuar vazhdimisht katalizatorin në reaktorë (0,5-2,0% të katalizatorit total për ditë. ), në këtë rast, dy reaktorë me një shtrat fiks katalizator mund të përdoren gjithashtu pas reaktorëve bunker; nëse është e nevojshme, në skemë përfshihet një reaktor hidrokracking për të rritur konvertimin e lëndëve të para për presionet e procesit 10-20 MPa dhe temperaturat. prej 370-420 ° C (Fig. 2.24).

Arritja më e rëndësishme e viteve të fundit në teknologjinë e prodhimit të karburanteve avionë dhe naftë me ngurtësim të ulët pa squfur dhe vajra bazë me indeks të lartë është krijimi i proceseve të hidrogjenizimit të quajtur "Isocracking" nga kompanitë Chevron së bashku me ABB.

Lummus”, të cilat kryejnë hidrokrikim me një konvertim 40-60% (naftë), 50-60, 70-80 ose 100% (naftë) të vajrave të gazit vakum 360-550 °C ose vajrave të gazit me vakum të rëndë 420-570 ° C, zvogëloni përmbajtjen e squfurit në 0,01-0,001% (karburant naftë) ose deri në 0,005% (vaj), sillni përmbajtjen aromatike në 1-10% në varësi të markës së katalizatorit (amorf-zeolit ​​ose zeolit) ICR-117, 120, 139, 209 etj., numri i fazave të reagimit (një ose dy), presioni në reaktorë (më pak se 10 ose më shumë se 10 MPa), përdorimi i sistemeve të riciklimit, dhe gjithashtu kryen hidroizomerizimin selektiv të n- parafinat. Ky proces, në një modalitet me hidroizodyllim, bën të mundur përpunimin e vajrave të gazit me vakum të rëndë me rendiment maksimal të vajrave lubrifikues me indeks të lartë (IV = 110-130) duke prodhuar njëkohësisht lëndë djegëse nafte me ngurtësim të ulët. Ndryshe nga hidrodeparafinizimi, në të cilin hiqen n-parafinat, në këtë proces ato hidroizomerizohen. Një modifikim i veçantë në vitet e fundit të hidrokrikingut (me një nivel të lartë konvertimi) është përdorimi i zgjidhjeve teknologjike shtesë për heqjen e aromave të rënda polinukleare (HMA) nga lëngu i ricikluar (ndarja e nxehtë, adsorbimi selektiv i TMA, etj.) në sistemet e hidrokracking me riciklim. TMA (aromatikët me 11 ose më shumë unaza) të formuara gjatë funksionimit është e padëshirueshme në produktet komerciale; zvogëlon efikasitetin e katalizatorit, precipiton në sipërfaqet më të ftohta të pajisjeve dhe tubacioneve dhe prish funksionimin e instalimit.

Hidrokrikimi është një proces katalitik për përpunimin e distilimeve dhe mbetjeve të naftës në temperatura të moderuara dhe presione të larta hidrogjeni në katalizatorët polifunksionalë me veti hidrogjenizuese dhe acidike (dhe në proceset e hidrokrikingut selektiv dhe efektit të sitës).

Hidrokrisja bën të mundur marrjen e një game të gjerë produktesh nafte me cilësi të lartë (gazrat e lëngshëm C 3 - C 4 , benzina, karburantet e avionëve dhe dizelit, përbërësit e naftës) me rendiment të lartë nga pothuajse çdo lëndë ushqyese e naftës duke zgjedhur katalizatorët dhe kushtet teknologjike të përshtatshme dhe është një nga proceset me kosto efektive, fleksibël dhe që thellojnë rafinimin e naftës.

1. Hidrokrikim i lehtë i gazit vakum

Për shkak të tendencës së vazhdueshme të rritjes së përshpejtuar të kërkesës për naftë krahasuar me benzinën motorike jashtë vendit, që nga viti 1980, ka filluar zbatimi industrial i njësive të lehta hidrokrikinge (LHC) të distilimeve vakum, gjë që bën të mundur prodhimin e sasive të konsiderueshme të karburantit dizel. njëkohësisht me lëndë të para me përmbajtje të ulët squfuri për plasaritjen katalitike. Futja e proceseve JIGC u krye fillimisht nga rindërtimi i impianteve të hidrodesulfurizimit të operuara më parë për lëndët e para të plasaritjes katalitike, më pas me ndërtimin e impianteve të reja të projektuara posaçërisht.

Teknologjia e brendshme e procesit LGK u zhvillua në Institutin e Kërkimeve Shkencore Gjith-Ruse të NP në fillim të viteve 1970, por ende nuk ka marrë zbatim industrial.

Përparësitë e procesit LHA mbi hidrodesulfurizimin:

Fleksibilitet i lartë teknologjik, i cili lejon, në varësi të kërkesës për lëndë djegëse motorike, të ndryshojë (rregullojë) lehtësisht raportin e karburantit dizel: benzinë ​​në mënyrën e shndërrimit maksimal në karburant dizel ose desulfurizimi i thellë për të marrë sasinë maksimale të lëndëve të para për plasaritje katalitike. ;

Për shkak të prodhimit të karburantit dizel nga LGK, kapaciteti i njësisë së plasaritjes katalitike shkarkohet përkatësisht, gjë që bën të mundur përfshirjen e burimeve të tjera të lëndëve të para në përpunim.

Procesi i brendshëm LGC me një fazë të vajit të gazit vakum 350...500 °C kryhet në një katalizator ANMC me një presion prej 8 MPa, një temperaturë prej 420...450 °C, një shpejtësi vëllimore të rrjedhës së papërpunuar materiali prej 1.0...1.5 h -1 dhe një raport qarkullimi VSG prej rreth 1200 m 3 / m 3 .

Gjatë përpunimit të lëndëve të para me përmbajtje të lartë metali, procesi LGK kryhet në një ose dy faza në një reaktor shumështresor duke përdorur tre lloje katalizatorësh: me pore të gjerë për hidrodemetalizim (T-13), me aktivitet të lartë hidrodesulfurizimi (GO-116 ) dhe me përmbajtje zeoliti për hidrokrikim (GK-35). Në procesin LGC të gazit vakum, është e mundur të merret deri në 60% karburant dizel veror me një përmbajtje squfuri prej 0,1% dhe një pikë derdhjeje 15 °C (Tabela 8.20).

Disavantazhi i procesit LGK me një fazë është cikli i shkurtër i punës (3...4 muaj). Versioni i mëposhtëm i procesit, i zhvilluar në Institutin Kërkimor Shkencor Gjith-Rus të NP, është një LGK me dy faza me një cikël ndër-rigjenerimi prej 11 muajsh. - rekomandohet për kombinim me njësinë e plasaritjes katalitike të tipit G-43-107u.

Hidroçarje e distilimit me vakum në 15 MPa

Hidrokrikimi është një proces katalitik efektiv dhe jashtëzakonisht fleksibël që lejon një zgjidhje gjithëpërfshirëse të problemit të përpunimit të thellë të distilimeve me vakum (GVD) me prodhimin e një game të gjerë karburantesh motorike në përputhje me kërkesat dhe nevojat moderne për lëndë djegëse të caktuara.

Procesi i hidrokrikimit të distilimit me vakum me një fazë kryhet në një reaktor shumështresor (deri në pesë shtresa) me disa lloje katalizatorësh. Për të siguruar që gradienti i temperaturës në secilën shtresë të mos kalojë 25 °C, sigurohet një VSG ftohës (shuarje) midis shtresave individuale të katalizatorit dhe janë instaluar pajisje shpërndarëse të kontaktit për të siguruar transferimin e nxehtësisë dhe masës midis gazit dhe rrjedhës reaguese dhe uniforme. shpërndarja e rrjedhës gaz-lëng mbi shtresën e katalizatorit. Pjesa e sipërme e reaktorit është e pajisur me absorbues të energjisë kinetike të rrjedhës, kuti rrjetë dhe filtra për të kapur produktet e korrozionit.

Në Fig. Figura 8.15 tregon një diagram skematik të rrjedhës së njërit prej dy seksioneve paralele të funksionimit të njësisë së hidrokarakrit njëfazor të distilimit me vakum 68-2k (me një kapacitet prej 1 milion ton/vit për versionin me naftë ose 0,63 milion ton/vit për prodhimin e karburanti i avionit).

Lëndët e para (350...500 °C) dhe mbetjet e ricikluara të hidrokrackingut përzihen me VSG, nxehen fillimisht në shkëmbyesit e nxehtësisë, pastaj në një furrë P-1 në temperaturën e reaksionit dhe futet në reaktorë R-1 (R-2 etj.). Përzierja e reaksionit ftohet në shkëmbyesit e nxehtësisë së lëndës së parë, më pas në ftohës të ajrit dhe në një temperaturë prej 45...55°C dërgohet në një ndarës me presion të lartë. S-1, ku ndodh ndarja në VSG dhe hidrogjenizimi i paqëndrueshëm. VSG pas pastrimit nga H 2 S në absorbues K-4 kompresori jepet për qarkullim.

Hidrogjenati i paqëndrueshëm dërgohet përmes një valvule reduktuese të presionit në një ndarës me presion të ulët S-2, ku një pjesë e gazeve hidrokarbure ndahet dhe rryma e lëngshme futet përmes shkëmbyesve të nxehtësisë në kolonën e stabilizimit K-1 për distilimin e gazeve hidrokarbure dhe benzinës së lehtë.

Hidrogjenati i qëndrueshëm ndahet më tej në një kolonë atmosferike K-2 për benzinë ​​e rëndë, karburant dizel (përmes një kolone zhveshjeje K-3) dhe një fraksion >360 °C, një pjesë e të cilit mund të shërbejë si riciklim, dhe sasia e bilancit mund të shërbejë si lëndë e parë për pirolizë, bazë e vajrave lubrifikues etj.

Në tabelë 8.21 tregon ekuilibrin material të HCVD me një dhe dy faza me riqarkullimin e mbetjeve të hidrokracking (modaliteti i procesit: presioni 15 MPa, temperatura 405...410 ° C, shpejtësia vëllimore e rrjedhës së lëndëve të para 0.7 orë -1, shkalla e qarkullimit të VSG 1500 m 3 / m 3 ).

Disavantazhet e proceseve të hidrokarakimit janë konsumi i lartë i metaleve, kostot e larta kapitale dhe operative, si dhe kostoja e lartë e instalimit të hidrogjenit dhe vetë hidrogjenit.

Vaj. Në Rusi është shfaqur një kompleks i ri për rafinimin e thellë të naftës duke përdorur teknologjinë e hidrokaraktimit. Por është shumë herët të thuhet se kompanitë e naftës po kalojnë nga rafinimi primar në rafinimin e thellë.

Kompleksi i ri përfshin një njësi hidrokracking, e cila është një teknologji mjaft moderne, por e shtrenjtë. “F” na tregoi më shumë për këtë. Alexander Yakovlev, drejtor i kompanisë EPN-Consulting: "Më parë, në Rusi, një njësi hidrokarakterimi funksiononte vetëm në Ufa në Ufaneftekhim. Por funksionoi keq - rindërtohej vazhdimisht. Tani një njësi e dytë ka filluar të funksionojë në Perm duke përdorur një të re, teknologji më moderne, e cila ju lejon të rrisni prodhimin e produkteve të lehta të naftës.Megjithatë, ky proces është shumë i kushtueshëm, kështu që tani kryesisht përdoret plasaritja katalitike.Ndërtimi i një fabrike për përpunimin e 2 milion ton naftë në vit kushton afërsisht 1.5$- 2 miliardë, po aq sa kostoja e një rafinerie nafte për 5-6 milionë tonë "Vendimi se çfarë saktësisht do të ndërtojë varet nga aftësitë fillestare të kompanisë. Nëse ka pak kapacitet rafinimi, atëherë ndërton një rafineri të re, por nëse ka mjaftueshëm, mund të përballojë modernizimin”.

Dmitry Lukashov, një analist në Aton Investment Group, i tha F. se hidrokërkimi nuk konsiderohet një super teknologji jashtë vendit, por për Rusinë është mjaft progresiv. Kur e përdorni, rendimenti i produkteve të lehta të naftës rritet, por në shkallën e Lukoil ndryshimet nuk do të jenë serioze. Dhe kompleksi është i shtrenjtë. Me këto para u bë e mundur të ndërtohej një fabrikë e re përpunuese. Megjithatë, Lukoil nuk është kompania e vetme që ka vendosur të përdorë hidrokarakrimin. Rosneft planifikon ta përdorë këtë teknologji në rafinerinë Komsomolsk që nga viti 2005, dhe Surgutneftegaz planifikon ta instalojë atë në Rafinerinë Kirishi deri në vitin 2008.

Sipas përllogaritjeve të Lukoil, kompleksi i ri do të rrisë prodhimin e karburantit motorik me më shumë se 1 milion ton në vit, ndërsa cilësia e derivateve të naftës do të plotësojë standardet evropiane. "Megjithatë, produktet me përpunim të ulët janë në kërkesë të madhe jashtë vendit," i tha F. Anastasia Andronova, një analiste në CenterInvest Securities. "Në afat të shkurtër, do të ishte më fitimprurëse të ndërtoje një ndërmarrje për rafinimin parësor të naftës. Në këtë rast, Lukoil është duke u fokusuar në "të ardhmen, por në 3-4 vjet kjo teknologji do të jetë më e lirë. Nuk ka gjasa që hidrokrikimi të bëhet shumë popullor tani, pasi ka mungesë të kapacitetit përpunues në Rusi".

Sipas Lukoil, investimet në kompleks arritën në 10.8 miliardë rubla. "Sipas llogaritjeve tona, të ardhurat shtesë nga projekti do të arrijnë në më shumë se 4 miliardë rubla në vit," i tha F. Dmitry Mangilev, analist në Prospekt Investment Company. "Kështu, ne mund të flasim për një shpagim mjaft të shpejtë për projektin. Për kompaninë.Nga ana tjetër, ndërtimi i një rafinerie të re, e projektuar për të përpunuar 2 milionë tonë naftë në vit, mund t'i kushtojë Lukoil-it rreth 300-350 milionë dollarë, që është afërsisht i njëjti nivel me një instalim të ri. Është e dyshimtë nëse kompanitë e tjera vendase do të investojnë në projekte të ngjashme apo do të preferojnë të ndërtojnë kapacitete të reja. Për më tepër, kompanitë e mëdha përveç Lukoil janë më të fokusuara në eksportin e naftës bruto”.

Kështu, teknologjitë e reja të përpunimit të naftës po zënë vend në Rusi, por tani është e vështirë të thuhet se sa gjerësisht do t'i përdorin kompanitë e naftës. Kompanitë e mëdha ende preferojnë të eksportojnë naftë primare. Për më tepër, për disa, problemi i mungesës së kapaciteteve përpunuese është i mprehtë dhe para së gjithash do të përpiqen ta zgjidhin duke ndërtuar rafineri. Dhe vetëm atëherë ata do të mendojnë për modernizimin dhe përmirësimin e cilësisë së produktit. l

Informacioni i referencës

Rritja e kërkesës për lëndë djegëse motorike me përmbajtje më të ulët squfuri dhe lëshimi i më pak ndotësve në atmosferë gjatë prodhimit dhe djegies së tyre ndikoi në lindjen e një procesi të tillë si procesi katalitik i hidrokrisimit të lëndëve të para nën presionin e hidrogjenit.

Qëllimi kryesor i procesit të hidrokarakimit është prodhimi i fraksioneve të benzinës të trajtuara me ujë, vajgurit komercial dhe karburanteve me naftë, si dhe gazrave të lëngshëm nga lëndët fillestare më të rënda të naftës sesa produktet e synuara që rezultojnë. Përveç kësaj, nëse mbetja e pa reaguar nuk kthehet në lëndën e parë për hidrokrikim, atëherë ajo mund të përdoret si lëndë ushqyese me cilësi të lartë ose përbërës të lëndëve ushqyese të plasaritjes katalitike, koksimit dhe pirolizës.

Procesi i hidrokarakimit është përdorur me sukses për të prodhuar vajra lubrifikues bazë me indeks të lartë.

Hidrokrikimi kombinon plasaritjen katalitike dhe hidrogjenizimin. Skema sekuenciale e reaksioneve që ndodhin në proceset tipike të hidrokrackimit të naftës së rëndë është paraqitur në Figurën 1.

Hidrogjenoliza e komponimeve jo hidrokarbure ndodh më shpejt, gjë që lejon që heteroatmet në formën e sulfurit të hidrogjenit, amoniakut dhe ujit të largohen nga lënda e parë. Hidrogjenoliza e përbërjeve S-organike ndodh më lehtë. Më rezistentët ndaj tij janë përbërjet që përmbajnë N.

Shkalla e desulfurizimit të hidrogjenizimit zvogëlohet me rritjen e peshës molekulare dhe struktura e molekulave të komponimeve që përmbajnë squfur bëhet më komplekse.

Reaksionet e hidrogjenolizës së përbërjeve që përmbajnë azot karakterizohen nga faza e ngopjes së unazës me hidrogjen. Më pas shpërbëhet për të formuar një përbërje, e cila shndërrohet në hidrokarbur dhe amoniak përmes hidrogjenolizës.

Hidrokrikimi i fraksioneve të naftës- procesi është ekzotermik. Meqenëse hidrokrikimi është një grup kompleks reaksionesh kimike, përbërja e të cilave varet nga lënda e parë që përpunohet, thellësia e konvertimit të miratuar dhe faktorë të tjerë, nxehtësia e reaksionit nuk mund të përcaktohet pa mëdyshje. Për lëndët e para parafinike, efekti termik i hidrokrikingut është zakonisht 290-420 kJ/kg. Për lëndët e para shumë aromatike, efekti termik mund të arrijë 840 kJ/kg. Kjo sugjeron që sa më i lartë të jetë konsumi i hidrogjenit për reaksione, aq më shumë nxehtësi lirohet.

Për të rregulluar temperaturën e procesit përgjatë lartësisë së reaktorit, gazi i ftohtë që përmban hidrogjen (HCG) futet në zonat midis shtresave të katalizatorit. Lartësia e secilës shtresë katalizatore merret e tillë që temperatura në të të mos rritet me më shumë se 25 °C (afërsisht).

Meqenëse llojet e reaksioneve, nivelet e depozitimit të koksit dhe metalit në katalizator dhe aktiviteti i katalizatorit ndryshojnë përgjatë rrjedhës së përzierjes së lëndës së parë (lëndët e para, VSG, produktet hidrokracking), gjenerimi i nxehtësisë zvogëlohet përkatësisht dhe lartësitë e shtresave katalizatore rriten.

Katalizatorëthidrokracking

Disa lloje të katalizatorëve përdoren në procesin e hidrokarakimit. Këta katalizatorë kombinojnë aktivitetet e plasaritjes dhe hidrogjenizimit në përmasa të ndryshme për të arritur shndërrimin e synuar të një lëndë ushqyese specifike në produktin e dëshiruar. Aktiviteti i hidrogjenizimit arrihet nëpërmjet përdorimit të nxitësve metalikë të depozituar në një suport katalizator. Nxitës mund të jenë metalet e grupeve VI dhe VIII.

Aktiviteti i plasaritjes arrihet duke ndryshuar aciditetin e suportit të katalizatorit. Këto opsione arrihen kryesisht duke përdorur një kombinim të aluminit amorf dhe kristalor dhe silicës ose zeolitit (sitë molekulare) si material mbështetës. Zeolitet kristalore përdoren për mbështetëse katalizatore.

Kur zgjidhni llojin e katalizatorit, aftësia e tij për të rivendosur aktivitetin gjatë rigjenerimit është e një rëndësie të madhe. Një periudhë funksionimi katalizator prej më shumë se 2 vjet ndërmjet rigjenerimeve mund të konsiderohet normale. Qëllimi kryesor i rigjenerimit është djegia e koksit të depozituar në katalizator. Katalizatorët amorfë dhe që përmbajnë zeolite e ruajnë pothuajse plotësisht aktivitetin e tyre pas djegies së koksit.

Zgjedhja e katalizatorit përcakton prodhimin e produktit të dëshiruar:

Karakteristikat kryesore të katalizatorëve amorfë dhe zeolite janë dhënë më poshtë:

Katalizatorët prodhohen kryesisht në formën e ekstrudeve ose ndonjëherë në formën e mikrosferave me madhësi grimcash 1-2 mm.

Përpara se uzina të fillojë të funksionojë me lëndë të parë, katalizatori i nënshtrohet sulfurit për të aktivizuar qendrat e tij. Sulfurizimi i katalizatorit kryhet në një temperaturë prej 150-350 °C dhe një presion prej 20-50 MPa në një rrjedhë gazi qarkullues që përmban hidrogjen që përmban nga 0,5 në 5,0 vol. % e përbërjeve të squfurit për sa i përket sulfurit të hidrogjenit. Merkaptanët, disulfidet, produktet e naftës të lehta që përmbajnë S dhe të tjera përdoren si sulfurizues të shtuar në gazin qarkullues që përmban hidrogjen.

Për procesin e hidrokarakimitçdo lëndë ushqyese hidrokarbure është e përshtatshme, duke përfshirë fraksionet e benzinës të proceseve parësore dhe dytësore, vajrat e gazit me përdorim të drejtpërdrejtë, vajrat e gazit vakum, vajrat katalitikë të gazit, vajrat e gazit koks, vajin e gazit që thyen vizë, vajin e deasfaltimit.

Hidrokrisje për lloje të ndryshme të lëndëve të para:

Lëndët e para të drejtpërdrejta janë më të lehta për t'u përpunuar. Lëndët e para të plasaritura janë më të vështira për t'u përpunuar sepse: përmban më shumë papastërti të ndryshme që vendosen dhe helmojnë katalizatorin; Komponimet aromatike policiklike kërkojnë një regjim më të ashpër, i cili çon në çaktivizimin më të shpejtë të katalizatorit.

Pasojat e përdorimit të kësaj lënde të parë shprehen në një rritje të temperaturave të hidrotrajtimit dhe plasaritjes, shkallës së çaktivizimit të katalizatorit dhe uljes së selektivitetit të katalizatorit; si dhe cilësinë e produkteve të hidrokrackingut.

Çështja e ndikimit të përbërësve të ndryshëm të lëndëve të para në aktivitetin e katalizatorëve është shumë e rëndësishme. Asfaltenet e përmbajtura në lëndën e parë kanë një efekt të fortë çaktivizues në katalizator, i cili ngadalëson ndjeshëm shkallën e hidrogjenolizës së komponimeve të squfurit, pa asnjë efekt praktikisht në formimin e koksit. Helmi më i fortë për katalizatorët hidrokracking janë komponimet që përmbajnë azot. Besohet se komponimet e azotit me molekulare të lartë absorbohen fuqishëm në vendet e acidit, duke i bllokuar ato dhe duke zvogëluar kështu aftësinë e dekompozimit. Me një rritje të presionit të pjesshëm të hidrogjenit, i cili rrit përqendrimin e tij në sipërfaqen e katalizatorit, proceset e hidrogjenizimit të molekulave të përbërjeve azotike përshpejtohen.

Gjatë përpunimit të mbetjeve të naftës, metalet që përmbahen në lëndën e parë në formën e përbërjeve organometalike paraqesin një rrezik të madh për katalizatorët. Depozitimi i metaleve në katalizatorë është pothuajse i pashmangshëm. Para së gjithash, shuma e metaleve të nikelit dhe vanadiumit (Ni + V) ka një efekt negativ në aktivitetin e katalizatorit hidrokracking. Problemi i ngadalësimit të procesit të helmimit të katalizatorëve hidrokracking zgjidhet në mënyra të ndryshme. Gjatë hidrokrisimit të gazit me vakum, kërkesa të rrepta vendosen për distilimin me vakum të vajit të karburantit (mbetjet e distilimit atmosferik), i cili kufizon përmbajtjen e metalit (Ni + V). Kur hidrokrikimi i mbetjeve të naftës së rëndë, sigurohet hidrodesulfurizimi paraprak dhe demetalizimi i lëndëve të para në një katalizator të veçantë. Në fazën paraprake, ndodhin reaksionet e "pastrimit" që përfshijnë metale, squfur, azot, oksigjen, olefina, komponime aromatike (përfshirë ato policiklike) etj.. Fazat e "pastrimit" dhe hidrokracking mund të ndodhin në të njëjtin reaktor. Kur hidrokrikimi i lëndëve ushqyese të rënda të naftës në një shtrat të lëngshëm trefazor, aktiviteti i vazhdueshëm i katalizatorit mbahet duke hequr periodikisht katalizatorin ekuilibër nga sistemi dhe duke futur katalizator të freskët.

Parametrat teknologjikë të procesit

Në varësi të lëndëve të para që përpunohen dhe produkteve të kërkuara, procesi i hidrokrikingut ka parametra të ndryshëm teknologjikë. Ndikimi i parametrave kryesorë teknologjikë është si më poshtë:

Krahas parametrave kryesorë teknologjikë, në procesin e hidrokrikingut ndikojnë: presioni i pjesshëm i hidrogjenit, përqendrimi i hidrogjenit në gazin që përmban hidrogjen (HCG), temperatura, shkalla vëllimore e ushqimit të lëndëve të para, konsumi (kimik dhe total) prej 100%. hidrogjeni, raporti i qarkullimit të HCG në raport me lëndët e para të përpunuara.

Temperatura. Gama karakteristike e temperaturës për procesin e hidrokrisimit është 350-405 °C. Temperatura rritet nga kufiri i poshtëm në atë të sipërm gradualisht ndërsa aktiviteti i katalizatorit zvogëlohet. Përveç kësaj, sa më i lartë të jetë konvertimi i procesit, aq më e lartë është temperatura në reaktor (Fig. 2). Kur kryhet procesi në katalizatorët amorfë, kërkohen temperatura më të larta (në rangun 390-400 °C) sesa në katalizatorët që përmbajnë zeolite (350-365 °C).

Presioni. Presioni i procesit të hidrokracking (më shpesh quhet presion në ndarësin e presionit të lartë, domethënë në hyrjen e kompresorit të qarkullimit) ndryshon shumë - nga 5.5 në 20.0 MPa. Zgjedhja e presionit të procesit varet kryesisht nga cilësia e lëndës së parë dhe produkti i kërkuar (Fig. 3).

Presioni absolut në reaktor varet nga presioni i pjesshëm i hidrogjenit në sistem, i cili luan një rol të madh në procesin e hidrogjenit dhe varet nga përqendrimi i hidrogjenit në gazin qarkullues që përmban hidrogjen.

Në impiantet industriale të hidrokrikingut, përmbajtja minimale e hidrogjenit në gazin që përmban hidrogjen nuk është më e ulët se 80-85 vol. %. Duke rritur përqendrimin e hidrogjenit në VSG qarkulluese, është e mundur të zvogëlohet presioni i përgjithshëm i procesit të procesit dhe, në përputhje me rrethanat, presioni i projektimit të pajisjeve të njësisë së reaktorit.

Konvertimi. Procesi i hidrokrikimit përmirëson cilësinë e produktit (Fig. 4) për shkak të efekteve të kombinuara të presionit të pjesshëm të hidrogjenit dhe nivelit të konvertimit në prani të një katalizatori. Lëndët djegëse të distiluara me cilësi shumë të lartë, duke përfshirë karburantin e avionëve Jet A-1, mund të prodhohen nga lëndë të para të rënda në hidrokarburet tradicionale me konvertim të lartë ose konvertim të plotë në presione të procesit nga 14.0 në 17.5 MPa.

Shkalla vëllimore e ushqimit të lëndëve të para. Shkalla vëllimore e rrjedhës së lëndëve të para është raporti i vëllimit të lëndëve të para të lëngshme të furnizuara brenda 1 ore me vëllimin e katalizatorit të përcaktuar nga masa e madhe. Shpejtësia vëllimore varet nga cilësia e lëndës së parë, katalizatori i përdorur, presioni i procesit, lloji i produkteve të marra dhe thellësia e konvertimit. Shpejtësitë tipike volumetrike gjatë hidrokrackimit janë në intervalin 0,5-2,0 h -1 (për lloje të caktuara të lëndëve të para dhe më të larta). Zvogëlimi i kohëzgjatjes së kontaktit si rezultat i rritjes së shkallës vëllimore të ushqimit të lëndëve të para redukton thellësinë e desulfurizimit.

Konsumi i hidrogjenit. Konsumi i hidrogjenit, i cili përcaktohet nga diapazoni i produkteve të përftuara, është i një rëndësie vendimtare për treguesit ekonomikë të hidrokarakimit. Konsumi i hidrogjenit për reaksione mund të përcaktohet duke përdorur një ekuacion të thjeshtuar të bilancit të materialit:

100 N s + X = N p (100 + X)

ku: X është konsumi i hidrogjenit për reaksionin në masë. % mbi lëndët e para; Hc është përqendrimi i hidrogjenit në lëndën e parë; Hp është përqendrimi mesatar i hidrogjenit në produkte.

Sa më të rënda të jenë produktet që rezultojnë, aq më i ulët është konsumi i hidrogjenit. Në praktikë, konsumi i hidrogjenit përcaktohet në mënyrë eksperimentale.

Konsumi i përgjithshëm i hidrogjenit gjatë procesit të hidrokrackimit përbëhet nga konsumi i tij për reaksion, për tretje në produktin e hidrogjenizimit, për zhveshje dhe humbje. Sasia kryesore e hidrogjenit shpenzohet në reaksion. Konsumi i hidrogjenit për tretje në produktin e hidrogjenizuar mund të kompensohet duke e nxjerrë atë nga produkti i hidrogjenizuar duke përdorur skema efektive të ndarjes teknologjike duke përdorur karakteristikat e tretshmërisë së tij në hidrokarbure të ndryshme në temperatura dhe presione të ndryshme. Konsumi i hidrogjenit me fryrje, i cili është një gaz qarkullues me përmbajtje hidrogjeni në përbërje, varet nga sasia e kësaj fryrjeje që kërkohet nga teknologjia për të rregulluar presionin e pjesshëm optimal të hidrogjenit në sistem. Konsumi total i hidrogjenit mund të ndryshojë nga 1,5 në 4,0 wt. % në lëndët e para.

Pothuajse të gjitha impiantet e hidrokarbureve furnizohen me hidrogjen nga impiantet e prodhimit të hidrogjenit duke përdorur metodën e reformimit me avull të gazit natyror, gazit hidrokarbur të bimëve, fraksioneve të benzinës dhe produkteve të tjera të naftës. Kohët e fundit, për të reduktuar përdorimin e hidrogjenit të shtrenjtë nga impiantet e konvertimit, pas përqendrimit paraprak, i shtohen gazrat që përmbajnë hidrogjen nga reformimi dhe hidrotrajtimi. Për shembull, duke përdorur procesin e përthithjes me cikël të shkurtër nga UOP ose Linde. Përqendrimi i hidrogjenit të freskët arrin 99,9 wt. %.

Raporti i qarkullimit të gazit që përmban hidrogjen (HCG). Procesi i hidrokritimit kryhet me një sasi të tepërt të hidrogjenit, duke pasur parasysh se me rritjen e presionit të pjesshëm të hidrogjenit, shpejtësia e reagimit rritet. Raporti i qarkullimit përfaqëson vëllimin e VSG në lidhje me vëllimin e lëndëve të para të furnizuara në reaktor (nm 3 /m 3 lëndë të parë). Shkalla e qarkullimit të VSG pranohet, në varësi të qëllimit të procesit dhe pastërtisë së VSG, në intervalin 800-2500 nm 3 / h.

Modeli i qarkullimit të WASH në bllokun e reaktorit është komponenti kryesor i kostove të energjisë për të gjithë njësinë e hidrokrackingut. Prandaj, përparësi duhet t'i jepet teknologjisë së hidrokrisimit që kërkon shkallën më të ulët të qarkullimit, dhe gjatë projektimit, është e nevojshme të përpiqeni për rezistencë minimale hidraulike në sistem nga dalja e kompresorit të qarkullimit në hyrjen e tij.

Pastërtia e WASH. Në shumicën e impianteve industriale të hidrokrackingut, përqendrimi i WASH qarkullues mbahet në 80-85 vol. %, pjesa tjetër është metan, etani dhe përbërës të tjerë të lehtë. Përveç hidrogjenit dhe hidrokarbureve, përzierja që del nga reaktori përmban edhe sulfur hidrogjeni, amoniak dhe avull uji.

Gjatë ftohjes së përzierjes së reaktorit, amoniaku reagon me sulfid hidrogjeni, duke formuar sulfid amoniumi, i cili pas ftohjes së mëtejshme mund të precipitojë në ftohësin e ajrit. Për të shmangur këtë proces të padëshiruar dhe për të hequr sasinë e balancuar të amoniakut nga sistemi, sulfuri i amonit shpërndahet në ujin e larjes që i jepet sistemit përpara ftohësit të ajrit. Më pas, në një ndarës me presion të ulët, kjo zgjidhje acidike hiqet nga sistemi për zhveshje, e cila përsëri mund të prodhojë sulfid hidrogjeni dhe amoniak. Me rritjen e sasisë së sulfurit të hidrogjenit në VSG, efikasiteti i procesit të hidrokrikingut zvogëlohet, kështu që në instalimet moderne ai hiqet vazhdimisht përpara kompresorit të qarkullimit në amortizuesin e aminës. Tretësirat ujore të monoetanolaminës (MEA), dietanolaminës (DEA), metildietanolaminës (MDEA) të përqendrimeve të ndryshme përdoren si absorbues i sulfurit të hidrogjenit të rigjenerueshëm. Një tretësirë ​​amine e ngopur, kur rigjenerohet në një zhveshëse me anë të zhveshjes, çliron sulfid hidrogjeni të përthithur, i cili përdoret në bimë për prodhimin e acidit sulfurik ose prodhimin e squfurit elementar duke përdorur metodën Claus.

Me zhvillimin e katalizatorëve të rinj, më selektivë për hidrokrikim, vëmendje në rritje po i kushtohet pastërtisë së VHC dhe rritjes së përmbajtjes së hidrogjenit.

Proceset industriale të hidrokrackingut

Hidrokrisja karakterizohet nga një sërë llojesh dhe skemash teknologjike:

1. nga presioni i procesit - hidrokrikim me presion të lartë dhe hidrokrikim "i butë";
2. mbi kryerjen e procesit në reaktor - në një shtrat katalizator të palëvizshëm (shumica dërrmuese e instalimeve industriale) dhe në një shtrat të lëngshëm trefazor me zëvendësim periodik të pjesëve të katalizatorit;
3. sipas skemave teknologjike:

• kalim i vetëm me një fazë ("për kalim");
• njëfazësh me riqarkullim të mbetjeve;
• me dy faza;
• me sistem paralel.

Zgjedhja e skemës teknologjike varet nga shumë faktorë të përmendur më sipër. Më e përdorura në industri është skema e riqarkullimit me një fazë (Fig. 5), e cila i tejkalon dukshëm skemat e tjera në numrin e zbatimeve.

Njësitë e hidrokrisjes në një shtrat të lëngshëm trefazor janë projektuar për përpunimin e mbetjeve të vajit të rëndë (karburant, katrani, etj.), por janë zbatuar në shkallë industriale në sasi të vogla. Kjo për shkak të investimeve të larta kapitale, konsumit të lartë të katalizatorit të shtrenjtë dhe vështirësisë për të mbajtur aktivitetin e tij konstant. Aktiviteti i vazhdueshëm mbahet duke futur periodikisht katalizator të freskët në sistem dhe duke hequr katalizatorin e ekuilibrit nga sistemi. Skema teknologjike e këtij procesi është e ngjashme me skemat e hidrokrackimit në një shtresë stacionare.

Shfrytëzimi i sinergjive ndërmjet hidrokarkerëve dhe njësive të tjera të procesit

Procesi i hidrokrikimit është veçanërisht i përshtatshëm për prodhimin e përbërësve të karburantit me distilim të mesëm me cilësi të lartë, me squfur të ulët dhe mund të kombinohet për të arritur sinergji me procese të tjera konvertimi, veçanërisht me plasaritjen katalitike të lëngshme (FCC) dhe koksin. Kjo rrethanë ka sjellë hidrokrikim me një fazë "në kalim" në presione të ndryshme në pozicionin drejtues. Skema teknologjike "për kalim" ka një numër avantazhesh të rëndësishme:

• kostoja më e ulët;
• produktiviteti maksimal për lëndët e para (deri në 3-3,5 milion ton në vit);
• aftësia për të përpunuar lëndë të para shumë të rënda me një pikë vlimi të lartë;
• prodhimi i një produkti fundesh cilësor për përdorim të mëtejshëm në instalime të tjera.

Karakteristikat e fraksionimit:

• zhveshja e rrymës anësore për të hequr sulfid hidrogjeni;
• fraksionimi atmosferik me ngrohës të ndezur;
• heqja e fraksioneve të benzinës me kërkesë të klientit;
• Fraksionimi me vakum të nxehtë për produktet përfundimtare me vlim të lartë (nevoja e vlerësuar në bazë projekt pas projekti).

Hidrokrikimi me presion të lartë me një fazë për disa opsione është dhënë në tabelën më poshtë.

Hidrokrikim i lehtë

Ndërtimi i njësive hidrokrakteruese me një shkallë të lartë konvertimi kërkon shpenzime të mëdha kapitale. Në këtë drejtim, disa rafineri e rritën thellësinë e përpunimit të naftës në ndërmarrjet e tyre duke rindërtuar njësitë ekzistuese të hidrotrajtimit të naftës me gaz vakum në njësi të butë hidrokracking. Këto njësi funksionojnë në presione të procesit nga 5,5 në 8,5 MPa, që korrespondon me qasjen standarde kur zgjedh presionin e projektimit të njësive hidrotrajuese me vaj gazi me vakum. Në këto raste, rendimenti i karburantit dizel dhe cilësia e tij kufizohen nga karakteristikat maksimale të lejuara të pajisjeve ekzistuese, dhe më së shpeshti qëllimi kryesor i projekteve të tilla është rritja e thellësisë së përpunimit të naftës, sesa përmirësimi i cilësisë së produkteve.

Funksionimi i një njësie të butë hidrokriking me presion relativisht të ulët dhe konvertim nuk lejon marrjen e produkteve me cilësi të lartë. Indeksi i cetanit i karburantit dizel që rezulton varion nga 39 në 42 pikë. Shumë shpesh, lartësia e flakës pa tym të vajgurit që rezulton është vetëm 10 mm, që është dukshëm më e ulët se 19 mm e kërkuar nga specifikimet aktuale të karburantit të avionit.

Tabela më poshtë tregon parametrat e funksionimit të një hidrocrakeri të butë konvencional dhe një hidrocraker me një fazë, me një kalim, i projektuar për të prodhuar karburant dizel me të njëjtin konvertim prej 40%.

Skemat e hidrokrikingut me presion të mesëm me një kalim me konvertim të pjesshëm të lëndëve të para. Hidrocrakerët tradicionalë me presion të lartë janë shumë të vështirë për t'u thyer. Pajisjet operative me konvertim jo të plotë të lëndëve të para mund të bëjnë të mundur optimizimin e marrëdhënies midis presionit, shkallës së konvertimit, jetëgjatësisë së shërbimit të katalizatorit, konsumit të hidrogjenit dhe cilësisë së produktit që rezulton, gjë që mund të zvogëlojë ndjeshëm kostot e nevojshme kapitale dhe të rrisë fitimet.

Procesi i hidrokrikimit me presion të mesëm (MPHC) me markën "MAK". Procesi MAK-MRNS u zhvillua nga Mobil, Akzo Nobel dhe M.W. Kellogg." Dallimet kryesore midis procesit MAK-MRNS (Tabela 3) dhe hidrokrackimit tradicional janë përdorimi i një modeli të ri efektiv të pajisjeve të reaktorit të brendshëm të quajtur "Spider-Vortex" dhe përfshirja e një ndarësi me temperaturë të lartë në skemën teknologjike të reaktorit. bllokoj.

Hidrokrisje me shndërrim të pjesshëm të lëndëve të para. Njësitë hidrokarakteruese me konvertim të pjesshëm të lëndëve të para nga UOP, si dhe procesi MAK-MRNS, sigurojnë një rendiment më të lartë të produkteve me cilësi më të mirë krahasuar me njësitë e buta hidrokracking. Fletët e rrjedhës tradicionale të konvertimit të pjesshëm 35-70% të hidrokrikingut janë të ngjashme me fletët rrjedhëse të konvertimit të plotë të hidrokrikingut, përveç se diapazoni i presionit të funksionimit është rreth 10,5 MPa në vend të 14,0-17,5 MPa. Për shkak të presionit më të ulët të procesit, ka një përkeqësim të cilësisë së produktit të distiluar. Përveç kësaj, cilësia e produktit të distiluar kufizohet gjithashtu nga shkalla e konvertimit. Edhe me konvertim më të lartë të ushqimit, cilësia e produktit të distilimit të marrë nga një hidrokrip tradicional me konvertim të pjesshëm të lëndës së parë mbetet mjaft i lartë për të përmbushur kërkesat për karburant dizel me karakteristika të larta cetani.

UOP ka zhvilluar tre skema të reja teknologjike për hidrokrikim me konvertim të pjesshëm të lëndëve të para në të njëjtin presion. Cilësia e karburanteve të distiluar të prodhuara duke përdorur këto skema të reja është shumë më e mirë - përmbajtja e squfurit është më pak se 50 ppm, indeksi i cetanit është mbi 50 pikë.

Diagramet e rrjedhës së kompanisë UOP janë paraqitur në Fig. 5, 6, 7. Në të tre skemat ekzistojnë dy zgjidhje teknologjike identike. Së pari, të gjitha skemat ofrojnë dy reaktorë. Së dyti, në çdo fletë rrjedhëse, hidrotrajtimi dhe hidrokrikimi ndahen në zona të veçanta reaksioni, kështu që jo të gjitha lëndët e para që i nënshtrohen hidrotrajtimit duhet t'i nënshtrohen hidrokrackimit. Kjo veçori e skemës teknologjike është shumë e rëndësishme dhe është e mundur vetëm nëse instalimi ka dy reaktorë.

Skema e parë teknologjike është një modifikim i skemës së hidrokrikingut me dy faza me shndërrim të plotë, ndarje të përgjithshme dhe fraksionim të produkteve të reaksionit (Fig. 6). Skema e dytë parashikon përdorimin e dy reaktorëve paralel me një kalim, gjithashtu me ndarje dhe fraksionim të përbashkët të produkteve të reaksionit (Fig. 7). Skema e tretë teknologjike përdor hidrokrikim me dy faza të zhvilluar nga UOP me modele rrjedhjeje të modifikuara (Fig. 8). Secila prej këtyre skemave ka disa avantazhe në krahasim me skemën tradicionale të një njësie hidrokracking me konvertim të pjesshëm të lëndëve të para.

Çelësi për sigurimin e produkteve me cilësi të lartë me konvertim të ulët të procesit të përgjithshëm është ndarja e funksioneve të hidrotrajtimit dhe hidrokrackimit në reaktorë të veçantë. Përdorimi i konvertimit për të arritur cilësinë e produktit është një zgjidhje më efikase e procesit në krahasim me përdorimin e presioneve më të larta të procesit.

Sinergjia e një njësie të kombinuar të plasaritjes katalitike (FCC) me para-trajtimin e lëndëve të para

Kur zëvendësoni seksionin e përgatitjes së lëndës së parë FCC duke u trajtuar me hidrokrikim me konvertim të pjesshëm të lëndëve të para, densiteti i lëndës së parë të FCC zvogëlohet. Kështu, efekti i kombinuar i presionit më të lartë dhe konvertimit më të lartë gjatë procesit të hidrokarakimit me konvertimin e pjesshëm të lëndës së parë na lejon të marrim lëndë ushqyese FCC me cilësi më të lartë me pothuajse të njëjtin nivel të desulfurizimit të lëndës së parë si në procesin tradicional të hidrotrajtimit. Sinergjia nga hidrotrajtimi i lëndës së parë për kriking katalitik konfirmohet nga përmirësimi i treguesve tekniko-ekonomikë të rafinerisë dhe rritja e prodhimit të lëndëve djegëse motorike të cilësisë së lartë.

Skemat e paraqitura teknologjike për hidrokarakrimin me konvertim të pjesshëm të lëndëve të para bëjnë të mundur rritjen e fleksibilitetit të rafinerive në drejtim të prodhimit të karburantit komercial dizel me cilësi të lartë nga vajrat e gazit me cilësi të ulët (pa përdorur variante të skemës së hidrokarakimit në presion të lartë me konvertim të plotë). Duke ndarë në reaktorë të ndryshëm reaksionet e hidro-trajtimit dhe të hidrokrackimit, këto skema të reja teknologjike bëjnë të mundur rritjen e fleksibilitetit të procesit, i cili ka kufizime të caktuara kur kryhet në mënyrat e hidrokrackimit të butë dhe hidrokrackimit tradicional me konvertim të pjesshëm të lëndëve të para.

HyCYCLE-Procesi unicracking nga UOP

Procesi HyCYCLE-Uniccraking është një hap përpara në teknologji për prodhimin e sasive maksimale të distilimeve përmes procesit të hidrokrackingut. Procesi është një fletë rrjedhëse e optimizuar e krijuar për të maksimizuar rendimentin e karburantit dizel me cilësi të lartë. Procesi përdor një kombinim të disa teknologjive unike, duke përfshirë një ndarës të përmirësuar të nxehtësisë, një sistem reaktori me rrjedhje mbrapa dhe një fraksionues të projektuar rishtazi me një hapje vertikale. Një tipar i dizajnit të bllokut të reaktorit është se riciklimi dërgohet fillimisht në zonën e katalizatorit hidrokracking, dhe më pas në zonën e katalizatorit hidrotrajtues. Përparësitë janë se lënda e parë më e pastër hyn në katalizatorin e plasaritjes me një presion të pjesshëm më të lartë të hidrogjenit. Rezultati përfundimtar është rritja e aktivitetit të katalizatorit për njësi vëllimi dhe për këtë arsye kërkohet më pak katalizator.

Procesi karakterizohet nga presioni më i ulët dhe shpejtësia vëllimore më e lartë në krahasim me instalimet tradicionale. Duke minimizuar reaksionet dytësore të plasaritjes, konsumohet më pak hidrogjen. Një përfitim tjetër sinergjik mund të realizohet aty ku kërkohet përmirësimi i distilimeve sekondare me cilësi të ulët. Në këtë rast, për shembull, vaji i gazit katalitik i lehtë ngarkohet drejtpërdrejt në ndarësin e avancuar HighCYCLE. Si rezultat, uzina nuk do të ketë nevojë të ndërtojë një njësi të veçantë për përmirësimin e gazit të lehtë katalitik të plasaritjes.

Vendi i hidrokrikingut në një rafineri

Në shumicën e rafinerive të huaja të naftës me rafinim të thellë të naftës, prania e një procesi hidrokracking është e rëndësishme. Përveç rritjes së thellësisë së përpunimit të naftës, hidrokrikimi është procesi kryesor që ndikon në fleksibilitetin e skemës teknologjike të ndërmarrjes dhe cilësinë e produkteve të saj tregtare. Në mungesë të proceseve të tjera për përpunimin e mbetjeve të distilimit të vajit në rafineri, hidrokrikimi me shndërrim të plotë përdoret kryesisht për qëllimin e synuar të një produkti specifik.

Në rastet kur rafineritë kanë tashmë procese të konvertimit të mbetjeve, alternativa më tërheqëse është përdorimi i hidrokrikingut me konvertim të pjesshëm dhe kombinimi i tij me procese të tjera konvertimi. Në këtë rast, hidrokrikimi përdor si lëndë të parë vajra gazi me cilësi të ulët nga procese të tjera dhe prodhon një mbetje cilësore, e cila shërben si lëndë e parë e përmirësuar ose përbërës i lëndëve të para të të njëjtave instalime. Mbetjet e hidrokrisimit të vajit të gazit me vakum janë një lëndë ushqyese e shkëlqyer për impiantet e etilenit, duke tejkaluar lëndët e tjera të para.

Pra, prania e hidrokrikingut në skemën teknologjike të një rafinerie rrit ndjeshëm fleksibilitetin dhe, rrjedhimisht, efikasitetin e funksionimit të saj.

Informacioni në këtë seksion jepet vetëm për qëllime referimi. Ju do të gjeni informacione rreth produkteve dhe shërbimeve të NPP Neftekhim LLC në seksionet "