ПРОЦЕСС ГИДРИРОВАНИЯ КАК СПОСОБ ОЧИСТКИ НЕФТЯНОГО СЫРЬЯ

HYDROGENING PROCESS AS A METHOD FOR CLEANING OIL RAW MATERIALS

Anastasia Sazonova

Ulyanovsk Institute of the Civil Aviation

Russia, Ulyanovsk

АННОТАЦИЯ

Неотъемлемой частью подготовки сырья к переработке является его очистка, не исключение и нефть, которая содержит набор элементов, играющие как положительную роль для конечного продукта, так и отрицательную – для промежуточных процессов, а именно катализаторов, оборудования и коммуникаций, контактирующих с агрессивной средой. В статье рассматривается очистка гидрированием - превращение веществ под воздействием водорода. Кроме того, освещается круг проблем по улучшению качества выходящего продукта.

ABSTRACT

An integral part of preparing raw materials for processing is refining, not an exception, and oil, which contains a set of elements that play both a positive role for the final product and a negative one for intermediate processes, namely, catalysts, equipment and communications in contact with an aggressive environment. The article discusses hydrogenation purification - the conversion of substances under the influence of hydrogen. In addition, a circle of problems on improving the quality of the output product is highlighted.

Ключевые слова: катализатор, очистка, нефть.

Keywords: catalyst, refining, oil.

Нефть содержит в своем составе значительное количество соединений серы, азота и кислорода. Для их удаления из топливных фракций необходимо осуществить их облагораживание путем гидроочистки. Гидроочистка нефтяных дистиллятов является одним из наиболее распространенных процессов на нефтеперерабатывающих предприятиях.

Включенные в состав нефти гетероорганические соединения негативно влияют на последующие стадии переработки, т.к. они отравляют катализаторы процессов, ухудшают качество и снижают выход целевых продуктов, важно отметить, что соединения серы являются коррозионно-активными, и ее содержание ведет к нарушению целостности или выходу из строя основного и вспомогательного оборудования.

Кроме того, важность гидроочистки возрастает в связи с увеличением в общем балансе доли сернистых нефтей, а также ужесточением требований по охране окружающей среды и к качеству товарных нефтепродуктов.

Процесс гидроочистки, как и многие другие процессы нефтепереработки, протекает на поверхности катализаторов, в данном случае, в присутствии водорода при высоких значениях температуры (250-420 °С) и давления (от 2,5-3,0 вплоть до 32 МПа). В состав катализаторов гидроочистки входят оксиды и сульфиды таких металлов, как платина, палладий, кобальт, никель, молибден, вольфрам. Исходя из набора этих элементов катализаторы, используемые в современной не только отечественной, но и зарубежной промышленности, существуют двух типов – алюмокобальтмолибденовый (АКМ) и алюмоникельмолибденовый (АНМ).

АКМ катализатор состоит из активных компонентов: оксида кобальта и триоксида молибдена, нанесенных на оксид алюминия. Активными компонентами АНМ катализатора являются оксид никеля и триоксид молибдена, также нанесенных на активный оксид алюминия. Ниже на рисунке 1 представлена схема состава катализатора гидроочистки нефтяного сырья.

Рисунок 1. Состав катализатора гидроочистки нефтяного сырья

Зачастую эти два катализатора используются в комплексе, однако для достижения лучшего результата необходимо использовать первый в реакциях удаления гетероорганических соединений и насыщения непредельных углеводородов, а второй для крекинга высокомолекулярных соединений, следовательно, сырьем для таких реакций может послужить в первом случае – легкие фракции нефти, например сырье изомеризации, во втором – тяжелые, к примеру сырье каталитического крекинга.

На катализаторе после определенного времени эксплуатации образуется так называемый кокс – твердый остаток вторичной переработки сырья. В большинстве случаев регенерацию производят выжиганием при температуре 550-600 °С, после чего катализатор используют вновь (полный срок службы составляет 7-8 лет с межрегенерационным периодом в 1-2 года).

В качестве конструктивного решения для увеличения межрегенерационного периода предлагается хоть и капиталозатратная, но весьма эффективная двухступенчатая гидроочистка, то есть гироочистка сырья с использованием двух колонн-реакторов, где последовательно происходят реакции гидрогенолиза и гидрирования сырья сначала при мягком режиме – в первой колонне, затем при более высокой температуре – во второй. На выходе получают смесь паровой фазы, полученной после первой ступени, и гидрогенизата, полученного из жидкокой фазы первой ступени во второй колонне. Таким образом мягкий режим в первой колонне позволяет увеличить срок службы катализатора и длительность межрегенерационного периода.

Кроме того, если каждый реактор будет иметь охлаждающие зоны между слоями катализаторов, то это снизит риск возникновения побочных реакций крекинга, это уменьшит образование кокса и ,как следствие, увеличит межрегенерационный период.

Также для улучшения различных показателей катализаторов в их состав стоит вводить неорганические соединения и элементы такие, как фосфор, бор, марганец, редкоземельные металлы и др., каждый из которых вносит свой положительный эффект в процесс гидроочистки и свойства катализатора. В нашем случае для увеличения межрегенерационного периода могут быть использованы катализаторы на цеолитах, выступая в качестве активных компонентов они резко увеличивают расщепляющую активность катализатора.

Для наглядного примера в табл.1 приводятся показатели качества сырья и продукции установок гидроочистки. Анализ данных показывает, что содержание гетероорганических соединений после процесса гидрирования резко падает и становится незначительным.

Таблица 1.

Характеристика сырья и продукции

Продолжение таблицы 1.

Таким образом, гидроочистка является неотъемлемой частью нефтеперерабоки и нефтехимии, перспектива к совершенствованию процесса велика, методов и подходов к этому тоже множество, как было указано выше.

Список литературы:

1. Гуреев, А. А. Производство высокооктановых бензинов / А. А Гуреев., Ю. М. Жоров, Е. В. Смидович.— М.: Химия, 2013.— 224 с.
2. Аспель Н. Б. Гидроочистка моторных топлив/ Н. Б. Аспель, Г. Г. Демкина.—  Л.: Химия, 1977.— 160 с.
3. Баннов П.Г. Процессы переработки нефти/ П. Г. Баннов.— М.: ЦНИИТЭнефтехим, 2001. Т. II.—   415 с.