АВТО БЛОГ YAMAHA-VOLGA.RU

Гидрокрекинг это: Гидрокрекинг — Что такое Гидрокрекинг?

3 июля, 2023 by admin

Гидрокрекинг — Что такое Гидрокрекинг?

предназначен для получения малосернистых топливных дистил­лятов из различного сырья

ИА  Neftegaz.RU. Гидрокрекинг (Hydrocracking) предназначен для получения малосернистых топливных дистил­лятов из различного сырья.

Если по простому, то гидрокрекинг — каталитическая переработка высококипящих нефтяных фракций и остаточных продуктов дистилляции нефти (мазута, гудрона) под давлением водорода (5-10 МПа) при 260-450 °С в целях получения бензина, авиакеросина, дизельного малосернистого котельного топлива и тд.

Первый коммерческий технологический процесс гидрокрекинга был реализован концерном IG Farben Industrie в 1927 г. для производства лигнитного бензина, а 1^й современный дистилляционный гидрокрекинг в нефтеперерабатывающей промышленности — концерном Chevron в 1958 г.

Гидрокрекинг — процесс более позднего поколения, чем каталитический крекинг и каталитический риформинг, поэтому он более эффективно осуществляет те же задачи, что и эти 2 процесса.

В качестве сырья на установках гидрокрекинга используют вакуумный и атмосферный газойль, га­зойль термического и каталитического крекинга, деасфальтизаты, мазут, гудрон.

Технологическая установка гидрокрекинга состоит обычно из 2^х  блоков:

• реакционного блока, включающего 1 или 2 реактора, 
• блока фракционирования, состоящего из различного числа дистилляционных колонн.

Продуктами гидрокрекинга являются автомобильные бензины, реактивное и дизельное топливо, сырье для нефтехимического синтеза и СУГ (из бензиновых фракций).

Гидрокрекинг позволяет увеличить выход компонентов бензина, обычно за счет превращения сырья типа газойля.

Качество компонентов бензина, которое при этом достигается, недостижимо при повторном прохождении газойля через процесс крекинга, в котором он был получен.

Гидрокрекинг также позволяет превращать тяжелый газойль в легкие дистилляты (реактивное и дизельное топливо). При гидрокрекинге не образуется никакого тяжелого неперегоняющегося остатка (кокса, пека или кубового остатка), а только легко кипящие фракции. 

Преимущества гидрокрекинга

Наличие установки гидрокрекинга позволяет переключать мощности НПЗ с выпуска больших количеств бензина (когда установка гидрокрекинга работает) на выпуск больших количеств дизельного топлива (когда она отключена).
Гидрокрекинг повышает качество компонентов бензина и дистиллята.
В процессе гидрокрекинга используются худшие из компонентов дистиллята и выдает компонент бензина выше среднего качества.
В процессе гидрокрекинга образуются значительные количества изобутана, что оказывается полезным для управления количеством сырья в процессе алкилирования.

Технологический процесс

Слово гидрокрекинг расшифровывается очень просто. 
Это каталитический крекинг в присутствии водорода.
Ввод холодного водородсодержащего газа в зоны между слоями катали­затора позволяет выравнивать температуры сырьевой смеси по высоте реактора.
Движение сырьевой смеси в реакторах нис­ходящее.
Сочетание водорода, катализатора и соответствующего режима процесса позволяют провести крекинг низкокачественного легкого газойля, который образуется на других крекинг-установках и иногда используется как компонент дизельного топлива.

Сырье, пода­ваемое насосом, смешивается со свежим водородсодержащим газом и циркуляционным газом, ко­торые нагнетаются компрессором.
Газосырьевая смесь, пройдя теплообменник и змеевики печи, нагревается до температуры реакции 290- 400°С (550-750°F) и под давлением 1200- 2000 psi (84-140 атм) вводится в реактор сверху. 

Катализатор и водород дополняют друг друга в не­скольких аспектах: 

• Во-первых, на катализаторе идет кре­кинг.  

Чтобы крекинг продолжался, требуется подвод теп­ла, то есть это — эндотермический процесс. 

• Во-вторых — это образование изопарафинов. 

При крекинге получаются олефины, которые могут соединяться друг с другом, при­водя к нормальным парафинам. 
За счет гидрирования двой­ные связи быстро насыщаются, при этом часто возникают изопарафины, и таким образом предотвращается повтор­ное получение нежелательных молекул (октановые числа изопарафинов выше, чем в случае нормальных парафинов).

Выходящая из реактора смесь продуктов реакции и циркуляционного газа охлаждается в теплооб­меннике, холодильнике и поступает в сепара­тор высокого давления.

Бензин частично возвращается в промежуточную ректификационную колонну в виде острого орошения, а балансовое его количество через систему «защелачивания» откачивается с уста­новки. 
Остаток из промежуточной ректификационной колонны разделяется в атмосфер­ной колонне на тяжелый бензин, дизельное топ­ливо и фракцию >360°С.

Основная задача — не дать крекингу выйти из-под контроля. 
Поскольку суммарный процесс эндотермичен, то возможен быстрый подъем температу­ры и опасное увеличение скорости крекинга. 
Чтобы избе­жать этого, большинство установок гидрокрекинга содержат встроенные приспособления, позволяющие быст­ро остановить реакцию.

Бензин атмосферной колонны смешивается с бен­зином промежуточной колонны и выводится с уста­новки. 
Дизельное топливо после отпарной колонны охлаждается, «защелачивается» и откачивается с уста­новки.  
Фракция >360°С используется в виде горя­чего потока внизу атмосферной колонны, а остальная часть (остаток) выводится с установки. 
В случае произ­водства масляных фракций блок фракционирования имеет также вакуумную колонну.

Водородсодержащий газ подвергается очистке водным раствором моноэтаноламина и возвращается в систему. 
Необходимая концентрация водорода в циркуляционном газе обеспечивается подачей све­жего водорода, например, с установки каталитиче­ского риформинга.
Регенерация катализатора проводится смесью воздуха и инертного газа; срок службы катализа­тора 4-7 мес.

Продукты и выходы

Сочетание крекинга и гидрирования дает продукты, относительная плотность которых значительно ниже, чем плотность сырья.
Ниже приведено типичное распределение выходов продуктов гидро¬крекинга при использовании в качестве сырья газойля с установки коксования и светлых фракций с установки каталитического крекинга.
Продукты гидрокрекинга — это 2 основные фракции, которые используются как компоненты бензина.

Объемные доли

Сырье:

• Газойль коксования 0,60
• Светлые фракции с установки каталитического крекинга 0,40

Всего 1,00

Продукты:

• Пропан-Изобутан 0,02
• Н-Бутан 0,08
• Легкий продукт гидрокрекинга 0,21
• Тяжелый продукт гидрокрекинга 0,73
• Керосиновые фракции 0.17

Всего 1,21

Напомним, что из 1 ед. сырья получается около 1,25 ед. продукции.

Здесь не указано требуемое количество водорода, которое измеряется в стандартных фт³/барр сырья.

Обычный расход составляет 2500 ст.

Тяжелый продукт гидрокрекинга — это лигроин (нафта), содержащий много предшественников ароматики (то есть соединений, которые легко превращаются в ароматику).

Этот продукт часто направляют на установку риформинга для облагораживания.

Керосиновые фракции являются хорошим реактивным топливом или сырьем для дистиллятного (дизельного) топлива, поскольку они содержат мало ароматики (в результате насыщения двойных связей водородом).

Гидрокрекинг остатка

Существует несколько моделей установок гидрокрекинга, которые были сконструированы специально для переработки остатка или остатка от вакуумной перегонки.

На выходе получается более 90% остаточного (котельного) топлива.

Задачей данного процесса является удаление серы в результате каталитической реакции серосодержащих соединений с водородом с образованием сероводорода.

Таким образом, остаток с содержанием серы не более 4% может быть превращен в тяжелое жидкое топливо, содержащее менее 0,3% серы.
Использовать установки гидрокрекинга необходимо в общей схеме переработки нефти.

С одной стороны, установка гидрокрекинга является центральным пунктом, так как она помогает установить баланс между количеством бензина, дизельного топлива и реактивного топлива.
С другой стороны, скорости подачи сырья и режимы работы установок каталитического крекинга и коксования не менее важны.
Кроме того, алкилирование и риформинг также следует учитывать при планировании распределения продуктов гидрокрекинга.

Гидрокрекинг | это… Что такое Гидрокрекинг?

Гидрокрекинг  — один из видов крекинга, переработка высококипящих нефтяных фракций, мазута, вакуумного газойля или деасфальтизата для получения бензина, дизельного и реактивного топлива, смазочных масел, сырья для каталитического крекинга и др. Проводят действием водорода при 330—450°С и давлении 5-30 МПа в присутствии никель-молибденовых катализаторов. В процессе гидрокрекинга происходят следующие превращения:

1. Гидроочистка — из сырья удаляются сера-азотсодержащие соединения; 2. Расщепление тяжелых молекул углеводорода на более мелкие; 3. Насыщение водородом непредельных углеводородов.

В зависимости от степени превращения сырья различают легкий (мягкий) и жесткий гидрокрекинг.

Легкий гидрокрекинг

Л.г. — процесс, проходящий при давлении 5 МПа и температуре 380—400°С и избытке водорода в одном реакторе (стадии), который направлен на получение дизельного топлива и сырья каталитического крекинга.

Типичный материальный баланс легкого одностадийного гидрокрекинга

Качество дизельного топлива:

показатели	Дизельное топливо 165—360°С
Плотность кг/м³,	840
Содержание серы %масс,	0,005
Йодное число г I2/100 г.	2,0
Температура застывания, °С	−15
Цетановое число	50-52

Жесткий гидрокрекинг

Ж.г. — процесс, проходящий при давлении 10 МПа и температуре 380—400°С и избытке водорода в нескольких реакторах (стадиях), который направлен на получение дизельного топлива, керосиновых и бензиновых фракций.

Типичный материальный баланс жесткого двухстадийного гидрокрекинга

Качество дизельного топлива:

показатели	Дизельное топливо 165—330°С
Плотность кг/м³,	810
Содержание серы %масс,	0,005
Йодное число г I2/100 г.	2,0
Температура застывания, °С	−35
Цетановое число	48-50

Каталитический гидрокрекинг (получение высокоиндексных масел)

Гидрокрекинг — гидрокаталитическая переработка сырья для получения базовых масел с высоким индексом вязкости (100 и выше), низким содержанием сернистых и ароматических углеводородов. Масла нужного качества получаются не удалением нежелательных компонентов из сырья (как в случае с очисткой селективными растворителями, адсорбционной очисткой и гидроочисткой), а преобразованием их в углеводороды необходимой структуры за счёт реакций гидрирования, крекинга, изомеризации и гидрогенолиза (происходит удаление серы, азота, кислорода), что сказывается на стабильности получаемых масел. При гидрокрекинге получают высококачественные основы широкого ассортимента товарных смазочных масел: гидравлических, трансформаторных, моторных, энергетических, индустриальных и.т.д. По своим физико-химическим свойствам масла ГК приближаются по свойствам к синтетическим маслам (ПАО), при более низкой стоимости производства. По сравнению с базовыми маслами получаемыми традиционными способами очистки имеют безоговорочные преимущества, особенно при производстве автомобильных масел.

Гидрокрекинг — Citizendium

	Основной артикул	Обсуждение	Статьи по теме     [?]	Библиография   [?]	Внешние ссылки   [?]	Версия для цитирования   [?]
	Эта редактируемая основная статья в разработке и подлежит отказу от ответственности . [изменить введение]

(PD) Фото: Министерство сельского хозяйства США
Установка гидрокрекинга на нефтеперерабатывающем заводе.

Гидрокрекинг — каталитический химический процесс, используемый на нефтеперерабатывающих заводах для преобразования высококипящих углеводородов сырой нефти в более ценные низкокипящие продукты, такие как бензин, керосин, реактивное топливо и дизельное топливо. Процесс протекает в богатой водородом атмосфере при повышенных температурах (260–425 °C) и давлении (35–200 бар). ^{[1] [2] [3]}

В основном процесс расщепляет высококипящие высокомолекулярные углеводороды на низкокипящие низкомолекулярные олефиновые и ароматические углеводороды, а затем гидрирует их. Любая сера и азот, присутствующие в сырье для гидрокрекинга, в значительной степени также гидрируются и образуют газообразный сероводород (H ₂ S) и аммиак (NH ₃ ), которые затем удаляют. В результате продукты гидрокрекинга практически не содержат примесей серы и азота и состоят в основном из парафиновых углеводородов.

Установки гидрокрекинга способны перерабатывать широкий спектр сырья с различными характеристиками для производства широкого спектра продуктов. Их можно спроектировать и эксплуатировать для увеличения производства компонента бензиновой смеси (называемого гидрокрекингом ) или для увеличения производства дизельного топлива.

Содержание

• 1 История
• 2 Конфигурации процесса и типовая блок-схема
  • 2.1 Типовая технологическая схема двухступенчатой ​​установки гидрокрекинга
• 3 Химия и катализаторы
• 4 Каталожные номера

История

Гидрокрекинг был впервые разработан в Германии еще в 1915 году для производства жидкого топлива, полученного из местных угольных месторождений. Первый завод, который можно было бы считать промышленной установкой гидрокрекинга, начал работу в Лейне, Германия, в 1927 году. Аналогичные попытки перевести уголь в жидкое топливо предпринимались в Великобритании, Франции и других странах. ^{[4] [5]}

Между 1925 и 1930 годами Standard Oil of New Jersey сотрудничала с I.G. Farbenindustrie Германии для разработки технологии гидрокрекинга, способной превращать тяжелые нефтяные масла в топливо. Такие процессы требовали давления 200–300 бар и температуры более 375 °C и были очень дорогими.

В 1939 году компания Imperial Chemical Industries из Великобритании разработала двухстадийный процесс гидрокрекинга. В годы Второй мировой войны (1939 – 1945 гг.) процессы двухстадийного гидрокрекинга сыграли важную роль в производстве авиационного бензина в Германии, Великобритании и Соединенных Штатах Америки.

После Второй мировой войны технология гидрокрекинга потеряла свое значение. Доступность сырой нефти с Ближнего Востока устранила мотивацию для преобразования угля в жидкое топливо. Недавно разработанные процессы каталитического крекинга с псевдоожиженным слоем были намного более экономичными, чем гидрокрекинг, для преобразования высококипящих нефтяных масел в топливо.

В начале 1960-х гидрокрекинг стал экономичным по ряду причин:

• Автомобильная промышленность начала производство автомобилей с более высокими характеристиками, для которых требовался высокооктановый бензин.

• Жидкий каталитический крекинг быстро расширялся, чтобы удовлетворить спрос на высокооктановый бензин. Однако флюид-каталитический крекинг, помимо производства бензина, дает побочный продукт — высококипящее масло, называемое циклическим маслом , которое очень трудно рециркулировать для дальнейшего крекинга. Однако гидрокрекинг может расщепить это цикловое масло.

• Переход от железнодорожных паровых двигателей к дизельным двигателям и внедрение коммерческих реактивных самолетов в 1950-е годы увеличили спрос на дизельное топливо и топливо для реактивных двигателей. Гибкость гидрокрекинга для производства бензина, топлива для реактивных двигателей или дизельного топлива сделала желательным установку установок гидрокрекинга на нефтеперерабатывающих заводах.

• Катализаторы на основе цеолитов, разработанные и коммерциализированные в период примерно с 1964 по 1966 год, работали намного лучше, чем более ранние катализаторы. Что наиболее важно, они позволяли работать при более низких давлениях, чем это было возможно с более ранними катализаторами. Более высокая производительность и более низкое рабочее давление, ставшие возможными благодаря новым катализаторам, привели к значительно более экономичным установкам гидрокрекинга.

Гидрокрекинг быстро развивался в Соединенных Штатах в конце 1960-х и начале 1970-х годов. К середине 1970-х годов гидрокрекинг стал зрелым процессом, и его рост стал замедляться. С тех пор рост гидрокрекинга в США шел медленными темпами. Однако в то же время гидрокрекинг получил значительный рост в Европе, Азиатско-Тихоокеанском регионе и на Ближнем Востоке.

По состоянию на 2001 год в мире работало около 155 установок гидрокрекинга ^[1] и перерабатывает около 4 000 000 баррелей (550 000 метрических тонн) сырья в день. ^[6] По состоянию на 2009 год мощность установок гидрокрекинга в США по переработке сырья составляла 1 740 000 баррелей (238 000 метрических тонн) в день. ^[7]

Конфигурации процесса и типовая схема

(PD) Изображение: Милтон Бейчок
Три конфигурации установки гидрокрекинга.

Существует много различных запатентованных конструкций установок гидрокрекинга, доступных для использования по лицензии, как и многие другие процессы, используемые на нефтеперерабатывающих заводах. Существует также ряд различных конфигураций технологического оборудования установки гидрокрекинга, наиболее распространенные из которых изображены на следующей схеме:

• Одноступенчатая, одноступенчатая установка гидрокрекинга : В этой конфигурации используется только один реактор, и любое некрекинговое остаточное углеводородное масло со дна колонны фракционирования (дистилляции) продуктов реакции не рециркулируется для дальнейшего крекинга. Для одностадийного гидрокрекинга либо исходное сырье должно быть сначала подвергнуто гидроочистке для удаления аммиака и сероводорода, либо катализатор, используемый в одном реакторе, должен быть пригоден как для гидроочистки, так и для гидрокрекинга. ^[1]

• Одноступенчатая установка гидрокрекинга с рециклом : Это наиболее часто используемая конфигурация. Некрекинговое остаточное углеводородное масло со дна колонны фракционирования продуктов реакции возвращается обратно в отдельный реактор для дальнейшего крекинга. Опять же, для одностадийного гидрокрекинга либо исходное сырье должно быть сначала подвергнуто гидроочистке для удаления аммиака и сероводорода, либо катализатор, используемый в одном реакторе, должен быть пригоден как для гидроочистки, так и для гидрокрекинга. ^[1]

• Двухступенчатая установка гидрокрекинга : В этой конфигурации используются два реактора, а остаточное углеводородное масло со дна колонны фракционирования продуктов реакции рециркулируется обратно во второй реактор. для дальнейшего взлома. Поскольку реактор первой ступени выполняет как гидроочистку, так и гидрокрекинг, сырье реактора второй ступени практически не содержит аммиака и сероводорода. Это позволяет использовать высокоэффективные катализаторы из благородных металлов (палладий, платина), которые подвержены отравлению соединениями серы или азота. ^[1]

Типовая блок-схема двухступенчатой ​​установки гидрокрекинга

Высококипящие высокомолекулярные углеводороды, используемые в качестве сырья для установок каталитического гидрокрекинга, включают то, что обычно называют атмосферным газойлем 9 0052 от установки атмосферной перегонки сырой нефти, вакуумный газойль установки вакуумной перегонки, газойль замедленного коксования установки замедленного коксования и цикловое масло из установок каталитического крекинга с псевдоожиженным слоем. Для описания процесса гидрокрекинга, изображенного на типовой блок-схеме ниже, исходное сырье будет обозначаться просто как газойль .

Газойль из сырьевого насоса смешивается с потоком водорода высокого давления и затем проходит через теплообменник, где нагревается горячими продуктами реакции, вытекающими из реактора первой ступени установки гидрокрекинга. Затем сырье дополнительно нагревается в нагревателе, работающем на топливе, прежде чем оно попадет в верхнюю часть реактора первой ступени и стекает вниз через три слоя катализатора. Условия температуры и давления в реакторе первой ступени зависят от конкретной лицензированной конструкции установки гидрокрекинга, свойств сырья, желаемых продуктов, используемого катализатора и других переменных. Как правило, давление в реакторе первой ступени может находиться в диапазоне от 35 до 200 бар, а температура может находиться в диапазоне от 260 до 480°С.

После того, как поток продуктов реакции, выходящий из нижней части реактора, охлаждается поступающим газойлевым сырьем, в него вводят промывную воду , частично конденсируют в конденсаторе с водяным охлаждением и направляют в парожидкостной сепаратор высокого давления для разделение на три фазы: водородсодержащий газ, углеводородную жидкость и воду. Соединения серы и азота в газойлевом сырье превращаются в газообразный сероводород и аммиак путем гидрирования, происходящего в реакторе первой ступени. Промывочная вода предназначена для растворения некоторого количества сероводорода и газов аммиака, присутствующих в потоке продуктов реакции первой стадии. Полученный водный раствор гидросульфида аммония (NH ₄ HS) обозначается как кислая вода и обычно направляется в отпарную колонну кислой воды на другом нефтеперерабатывающем заводе. Отпарная колонна кислой воды удаляет сероводород из кислой воды, и этот сероводород впоследствии преобразуется в элементарную серу конечного продукта в технологической установке Клауса.

Обогащенный водородом газ из сепаратора высокого давления направляется через аминовый скруббер, где он контактирует с водным раствором амина ^[8] для поглощения и удаления остаточного сероводорода в газе. Обогащенный раствор амина (содержащий абсорбированный сероводород) обычно направляется на центральную установку очистки газа амином в другом месте нефтеперерабатывающего завода.

Жидкая углеводородная фаза из сепаратора высокого давления проходит через клапан сброса давления (т. е. редукционного клапана) в сепаратор низкого давления. Снижение давления частично испаряет (см. мгновенное испарение) жидкость. Образующийся пар (обозначается как 9Отходящий газ 0045 ) направляется на центральную установку очистки аминового газа в другом месте нефтеперерабатывающего завода. Конечные продукты гидрокрекинга углеводородной жидкой фазы из сепаратора низкого давления нагревают в подогревателе, работающем на топливе, и подают во ректификационную колонну.

Ректификатор представляет собой колонну непрерывной дистилляции, которая разделяет поток гидрокрекинговых углеводородов на нафту, реактивное топливо (или керосин) и дизельное топливо. Отходящий газ из барабана флегмы, связанного с градирней, соединяется с отходящим газом из сепаратора низкого давления.

Не все углеводороды сырья для реактора первой ступени подвергаются гидрокрекингу (т.е. конвертируются) в низкокипящие низкомолекулярные углеводороды. Нижний поток из ректификационной колонны состоит из непрореагировавших углеводородов из реактора первой ступени, и этот поток смешивается с водородом высокого давления и рециркулируется в качестве сырья в реактор второй ступени. Сначала он нагревается горячими продуктами реакции, вытекающими из реактора второй ступени. Затем повторно используемое сырье дополнительно нагревается в нагревателе, работающем на топливе, прежде чем оно попадет в верхнюю часть реактора второй ступени и стекает вниз через три слоя катализатора. Условия температуры и давления в реакторе второй ступени зависят от тех же переменных, которые определяют условия в реакторе первой ступени. Как правило, давление в реакторе второй ступени может находиться в диапазоне от 80 до 200 бар, а температура может находиться в диапазоне от 345 до 425°С.

После того как выходящий поток продуктов реакции из нижней части реактора второй ступени охлаждается поступающим рецикловым сырьем, он частично конденсируется в водоохлаждаемом конденсаторе и направляется во второй парожидкостной сепаратор высокого давления для разделения на две фазы: водород — богатый газ и углеводороды. Промывка водой выходящего потока реактора второй ступени не требуется, потому что выходящий поток реактора второй ступени практически не содержит сероводород и аммиачные газы. По той же причине газ из второго сепаратора высокого давления не требует аминной очистки от сероводорода.

Два потока газа с высоким содержанием водорода (газ, очищенный амином из первого сепаратора высокого давления, и газ из второго сепаратора высокого давления) объединяют, затем сжимают и рециркулируют для использования в реакторных системах первой и второй ступени .

Гидрирование соединений серы и азота в реакторе первой ступени требует расхода водорода. Аналогичным образом, при насыщении олефинов и ароматических соединений как в реакторах первой, так и во второй ступени с образованием парафиновых продуктов гидрокрекинга расходуется водород. В значительной степени количество потребляемого водорода зависит от содержания в сырье серы, азота, олефинов и ароматических соединений. В целом потребление водорода в установке гидрокрекинга может составлять от 1000 до 3000 стандартных кубических футов на баррель сырья (19). от 5 до 585 нормальных кубометров на метрическую тонну сырья). ^[9]

(PD) Изображение: Милтон Бейчок
Принципиальная схема типичной установки гидрокрекинга.

Химия и катализаторы

В основном каталитический гидрокрекинг включает три основных химических процесса:

• Крекинг высококипящих высокомолекулярных углеводородов, содержащихся в сырой нефти, в низкокипящие низкомолекулярные углеводороды.

• Гидрогенизация ненасыщенных углеводородов (независимо от того, присутствуют ли они в исходном сырье или образуются при крекинге высококипящих высокомолекулярных углеводородов сырья) для получения насыщенных углеводородов, обычно называемых парафинами или алканами.

• Гидрирование любых соединений серы, азота или кислорода в исходном сырье в газообразный сероводород, аммиак и воду.

Вышеуказанные первичные процессы включают слишком много сложных реакций, чтобы описать каждую из них подробно. В качестве примеров таких сложных реакций приведены следующие четыре реакции: ^[10]

• Реакция 1: Добавление водорода к ароматическим соединениям превращает их в гидрогенизированные кольца. Затем они легко расщепляются с использованием кислотных катализаторов.

• Реакция 2: Крекинг на кислотном катализаторе открывает парафиновые кольца, разбивает более крупные парафины на более мелкие части и создает двойные связи.

• Реакция 3: Присоединение водорода к двойным связям олефинов с получением парафинов.

• Реакция 4: Изомеризация парафинов с разветвленной и прямой цепью.

Катализаторы гидрокрекинга состоят из активных металлов на твердых кислых носителях и выполняют двойную функцию, в частности функцию крекинга и функцию гидрирования. Функция крекинга обеспечивается кислотным носителем катализатора, а функция гидрирования обеспечивается металлами. ^{[4] [11]}

Твердая кислотная подложка состоит из аморфных оксидов, таких как алюмосиликат, кристаллический цеолит или смесь аморфных оксидов и кристаллического цеолита. Реакции крекинга и изомеризации (реакции 2 и 4 выше) протекают на кислом носителе. Металлы обеспечивают реакции гидрирования (реакции 1 и 3 выше).

Металлы, обеспечивающие функции гидрирования, могут представлять собой благородные металлы палладий и платину или неблагородные металлы (т. е. неблагородные металлы) молибден, вольфрам, кобальт или никель.

Срок службы катализатора оказывает большое влияние на экономику гидрокрекинга. Циклы могут быть как 1 год, так и 5 лет. Два года типичны.

Каталожные номера

1. ↑ ^{1,0 1,1 1,2 1,3 1,4} Дэвид С.Дж. Джонс и Питер П. Пуджадо (редакторы) (2006 г.). Справочник по переработке нефти , первое издание. Спрингер. ISBN 1-4020-2819-9.
2. ↑ Джеймс Х. Гэри и Гленн Э. Хэндверк (1984). Нефтепереработка: технология и экономика , 2-е издание. Марсель Деккер. ISBN 0-8247-7150-8.
3. ↑ Редакция (ноябрь 2002 г.). «Процессы нефтепереработки 2002». Переработка углеводородов  : стр. 115–117.
4. ↑ ^{4.0 4.1} Юлиус Шерцер и А.Дж. Груя (1996). Наука и технология гидрокрекинга , 1-е издание. КПР Пресс. ISBN 0-8247-9760-4.   (Эта книга была источником большей части раздела «История» этой статьи)
5. ↑ Гидрокрекинг (с веб-сайта Chemical Engineering Resources, который также предоставил часть этой исторической информации)
6. ↑ Дж.Г. Спейт и Баки Озум (2002). Процессы нефтепереработки . Марсель Деккер. ISBN 0-8247-0599-8.
7. ↑ Количество и мощность нефтеперерабатывающих заводов Взято с веб-сайта Управления энергетической информации США (U.S. EIA), в раскрывающемся меню «Серии данных» выберите «Емкость загрузки каталитического гидрокрекинга».
8. ↑ Амины, наиболее часто используемые для удаления сероводорода из газов нефтепереработки, включают моноэтаноламин (МЭА), диэтаноламин (ДЭА) и метилдиэтаноламин (МДЭА).
9. ↑ Стандартные кубические футы водорода имеют температуру 60 °F, а нормальные кубические метры — 0 °C, при абсолютной температуре 1 атмосфера.
10. ↑ Джон С. Маги и Джеффри Э. Долбир. Нефтяные катализаторы на нетехническом языке . Книги Пеннуэлла. 0-87814-661-Х.
11. ↑ Хорхе Анчейта и Джеймс Дж. Спейт (2007). Гидрообработка тяжелых масел и остатков , 1-е издание. КПР Пресс. ISBN 0-8493-7419-7.

Гидрокрекинг — Citizendium

	Основной артикул	Обсуждение	Статьи по теме     [?]	Библиография   [?]	Внешние ссылки   [?]	Версия для цитирования   [?]
	Эта редактируемая основная статья находится в разработке и подлежит отказу от ответственности . [изменить введение]

(PD) Фото: Министерство сельского хозяйства США
Установка гидрокрекинга на нефтеперерабатывающем заводе.

Гидрокрекинг — каталитический химический процесс, используемый на нефтеперерабатывающих заводах для преобразования высококипящих углеводородов сырой нефти в более ценные низкокипящие продукты, такие как бензин, керосин, реактивное топливо и дизельное топливо. Процесс протекает в богатой водородом атмосфере при повышенных температурах (260–425 °C) и давлении (35–200 бар). ^{[1] [2] [3]}

В основном процесс расщепляет высококипящие высокомолекулярные углеводороды на низкокипящие низкомолекулярные олефиновые и ароматические углеводороды, а затем гидрирует их. Любая сера и азот, присутствующие в сырье для гидрокрекинга, в значительной степени также гидрируются и образуют газообразный сероводород (H ₂ S) и аммиак (NH ₃ ), которые затем удаляют. В результате продукты гидрокрекинга практически не содержат примесей серы и азота и состоят в основном из парафиновых углеводородов.

Установки гидрокрекинга способны перерабатывать широкий спектр сырья с различными характеристиками для производства широкого спектра продуктов. Их можно спроектировать и эксплуатировать для увеличения производства компонента бензиновой смеси (называемого гидрокрекингом ) или для увеличения производства дизельного топлива.

Содержание

• 1 История
• 2 Конфигурации процесса и типовая блок-схема
  • 2.1 Типовая технологическая схема двухступенчатой ​​установки гидрокрекинга
• 3 Химия и катализаторы
• 4 Каталожные номера

История

Гидрокрекинг был впервые разработан в Германии еще в 1915 году для производства жидкого топлива, полученного из местных угольных месторождений. Первый завод, который можно было бы считать промышленной установкой гидрокрекинга, начал работу в Лейне, Германия, в 1927 году. Аналогичные попытки перевести уголь в жидкое топливо предпринимались в Великобритании, Франции и других странах. ^{[4] [5]}

Между 1925 и 1930 годами Standard Oil of New Jersey сотрудничала с I.G. Farbenindustrie Германии для разработки технологии гидрокрекинга, способной превращать тяжелые нефтяные масла в топливо. Такие процессы требовали давления 200–300 бар и температуры более 375 °C и были очень дорогими.

В 1939 году компания Imperial Chemical Industries из Великобритании разработала двухстадийный процесс гидрокрекинга. В годы Второй мировой войны (1939 – 1945 гг.) процессы двухстадийного гидрокрекинга сыграли важную роль в производстве авиационного бензина в Германии, Великобритании и Соединенных Штатах Америки.

После Второй мировой войны технология гидрокрекинга потеряла свое значение. Доступность сырой нефти с Ближнего Востока устранила мотивацию для преобразования угля в жидкое топливо. Недавно разработанные процессы каталитического крекинга с псевдоожиженным слоем были намного более экономичными, чем гидрокрекинг, для преобразования высококипящих нефтяных масел в топливо.

В начале 1960-х гидрокрекинг стал экономичным по ряду причин:

• Автомобильная промышленность начала производство автомобилей с более высокими характеристиками, для которых требовался высокооктановый бензин.

• Жидкий каталитический крекинг быстро расширялся, чтобы удовлетворить спрос на высокооктановый бензин. Однако флюид-каталитический крекинг, помимо производства бензина, дает побочный продукт — высококипящее масло, называемое циклическим маслом , которое очень трудно рециркулировать для дальнейшего крекинга. Однако гидрокрекинг может расщепить это цикловое масло.

• Переход от железнодорожных паровых двигателей к дизельным двигателям и внедрение коммерческих реактивных самолетов в 1950-е годы увеличили спрос на дизельное топливо и топливо для реактивных двигателей. Гибкость гидрокрекинга для производства бензина, топлива для реактивных двигателей или дизельного топлива сделала желательным установку установок гидрокрекинга на нефтеперерабатывающих заводах.

• Катализаторы на основе цеолитов, разработанные и коммерциализированные в период примерно с 1964 по 1966 год, работали намного лучше, чем более ранние катализаторы. Что наиболее важно, они позволяли работать при более низких давлениях, чем это было возможно с более ранними катализаторами. Более высокая производительность и более низкое рабочее давление, ставшие возможными благодаря новым катализаторам, привели к значительно более экономичным установкам гидрокрекинга.

Гидрокрекинг быстро развивался в Соединенных Штатах в конце 1960-х и начале 1970-х годов. К середине 1970-х годов гидрокрекинг стал зрелым процессом, и его рост стал замедляться. С тех пор рост гидрокрекинга в США шел медленными темпами. Однако в то же время гидрокрекинг получил значительный рост в Европе, Азиатско-Тихоокеанском регионе и на Ближнем Востоке.

По состоянию на 2001 год в мире работало около 155 установок гидрокрекинга ^[1] и перерабатывает около 4 000 000 баррелей (550 000 метрических тонн) сырья в день. ^[6] По состоянию на 2009 год мощность установок гидрокрекинга в США по переработке сырья составляла 1 740 000 баррелей (238 000 метрических тонн) в день. ^[7]

Конфигурации процесса и типовая схема

(PD) Изображение: Милтон Бейчок
Три конфигурации установки гидрокрекинга.

Существует много различных запатентованных конструкций установок гидрокрекинга, доступных для использования по лицензии, как и многие другие процессы, используемые на нефтеперерабатывающих заводах. Существует также ряд различных конфигураций технологического оборудования установки гидрокрекинга, наиболее распространенные из которых изображены на следующей схеме:

• Одноступенчатая, одноступенчатая установка гидрокрекинга : В этой конфигурации используется только один реактор, и любое некрекинговое остаточное углеводородное масло со дна колонны фракционирования (дистилляции) продуктов реакции не рециркулируется для дальнейшего крекинга. Для одностадийного гидрокрекинга либо исходное сырье должно быть сначала подвергнуто гидроочистке для удаления аммиака и сероводорода, либо катализатор, используемый в одном реакторе, должен быть пригоден как для гидроочистки, так и для гидрокрекинга. ^[1]

• Одноступенчатая установка гидрокрекинга с рециклом : Это наиболее часто используемая конфигурация. Некрекинговое остаточное углеводородное масло со дна колонны фракционирования продуктов реакции возвращается обратно в отдельный реактор для дальнейшего крекинга. Опять же, для одностадийного гидрокрекинга либо исходное сырье должно быть сначала подвергнуто гидроочистке для удаления аммиака и сероводорода, либо катализатор, используемый в одном реакторе, должен быть пригоден как для гидроочистки, так и для гидрокрекинга. ^[1]

• Двухступенчатая установка гидрокрекинга : В этой конфигурации используются два реактора, а остаточное углеводородное масло со дна колонны фракционирования продуктов реакции рециркулируется обратно во второй реактор. для дальнейшего взлома. Поскольку реактор первой ступени выполняет как гидроочистку, так и гидрокрекинг, сырье реактора второй ступени практически не содержит аммиака и сероводорода. Это позволяет использовать высокоэффективные катализаторы из благородных металлов (палладий, платина), которые подвержены отравлению соединениями серы или азота. ^[1]

Типовая блок-схема двухступенчатой ​​установки гидрокрекинга

Высококипящие высокомолекулярные углеводороды, используемые в качестве сырья для установок каталитического гидрокрекинга, включают то, что обычно называют атмосферным газойлем 9 0052 от установки атмосферной перегонки сырой нефти, вакуумный газойль установки вакуумной перегонки, газойль замедленного коксования установки замедленного коксования и цикловое масло из установок каталитического крекинга с псевдоожиженным слоем. Для описания процесса гидрокрекинга, изображенного на типовой блок-схеме ниже, исходное сырье будет обозначаться просто как газойль .

Газойль из сырьевого насоса смешивается с потоком водорода высокого давления и затем проходит через теплообменник, где нагревается горячими продуктами реакции, вытекающими из реактора первой ступени установки гидрокрекинга. Затем сырье дополнительно нагревается в нагревателе, работающем на топливе, прежде чем оно попадет в верхнюю часть реактора первой ступени и стекает вниз через три слоя катализатора. Условия температуры и давления в реакторе первой ступени зависят от конкретной лицензированной конструкции установки гидрокрекинга, свойств сырья, желаемых продуктов, используемого катализатора и других переменных. Как правило, давление в реакторе первой ступени может находиться в диапазоне от 35 до 200 бар, а температура может находиться в диапазоне от 260 до 480°С.

После того, как поток продуктов реакции, выходящий из нижней части реактора, охлаждается поступающим газойлевым сырьем, в него вводят промывную воду , частично конденсируют в конденсаторе с водяным охлаждением и направляют в парожидкостной сепаратор высокого давления для разделение на три фазы: водородсодержащий газ, углеводородную жидкость и воду. Соединения серы и азота в газойлевом сырье превращаются в газообразный сероводород и аммиак путем гидрирования, происходящего в реакторе первой ступени. Промывочная вода предназначена для растворения некоторого количества сероводорода и газов аммиака, присутствующих в потоке продуктов реакции первой стадии. Полученный водный раствор гидросульфида аммония (NH ₄ HS) обозначается как кислая вода и обычно направляется в отпарную колонну кислой воды на другом нефтеперерабатывающем заводе. Отпарная колонна кислой воды удаляет сероводород из кислой воды, и этот сероводород впоследствии преобразуется в элементарную серу конечного продукта в технологической установке Клауса.

Обогащенный водородом газ из сепаратора высокого давления направляется через аминовый скруббер, где он контактирует с водным раствором амина ^[8] для поглощения и удаления остаточного сероводорода в газе. Обогащенный раствор амина (содержащий абсорбированный сероводород) обычно направляется на центральную установку очистки газа амином в другом месте нефтеперерабатывающего завода.

Жидкая углеводородная фаза из сепаратора высокого давления проходит через клапан сброса давления (т. е. редукционного клапана) в сепаратор низкого давления. Снижение давления частично испаряет (см. мгновенное испарение) жидкость. Образующийся пар (обозначается как 9Отходящий газ 0045 ) направляется на центральную установку очистки аминового газа в другом месте нефтеперерабатывающего завода. Конечные продукты гидрокрекинга углеводородной жидкой фазы из сепаратора низкого давления нагревают в подогревателе, работающем на топливе, и подают во ректификационную колонну.

Ректификатор представляет собой колонну непрерывной дистилляции, которая разделяет поток гидрокрекинговых углеводородов на нафту, реактивное топливо (или керосин) и дизельное топливо. Отходящий газ из барабана флегмы, связанного с градирней, соединяется с отходящим газом из сепаратора низкого давления.

Не все углеводороды сырья для реактора первой ступени подвергаются гидрокрекингу (т.е. конвертируются) в низкокипящие низкомолекулярные углеводороды. Нижний поток из ректификационной колонны состоит из непрореагировавших углеводородов из реактора первой ступени, и этот поток смешивается с водородом высокого давления и рециркулируется в качестве сырья в реактор второй ступени. Сначала он нагревается горячими продуктами реакции, вытекающими из реактора второй ступени. Затем повторно используемое сырье дополнительно нагревается в нагревателе, работающем на топливе, прежде чем оно попадет в верхнюю часть реактора второй ступени и стекает вниз через три слоя катализатора. Условия температуры и давления в реакторе второй ступени зависят от тех же переменных, которые определяют условия в реакторе первой ступени. Как правило, давление в реакторе второй ступени может находиться в диапазоне от 80 до 200 бар, а температура может находиться в диапазоне от 345 до 425°С.

После того как выходящий поток продуктов реакции из нижней части реактора второй ступени охлаждается поступающим рецикловым сырьем, он частично конденсируется в водоохлаждаемом конденсаторе и направляется во второй парожидкостной сепаратор высокого давления для разделения на две фазы: водород — богатый газ и углеводороды. Промывка водой выходящего потока реактора второй ступени не требуется, потому что выходящий поток реактора второй ступени практически не содержит сероводород и аммиачные газы. По той же причине газ из второго сепаратора высокого давления не требует аминной очистки от сероводорода.

Два потока газа с высоким содержанием водорода (газ, очищенный амином из первого сепаратора высокого давления, и газ из второго сепаратора высокого давления) объединяют, затем сжимают и рециркулируют для использования в реакторных системах первой и второй ступени .

Гидрирование соединений серы и азота в реакторе первой ступени требует расхода водорода. Аналогичным образом, при насыщении олефинов и ароматических соединений как в реакторах первой, так и во второй ступени с образованием парафиновых продуктов гидрокрекинга расходуется водород. В значительной степени количество потребляемого водорода зависит от содержания в сырье серы, азота, олефинов и ароматических соединений. В целом потребление водорода в установке гидрокрекинга может составлять от 1000 до 3000 стандартных кубических футов на баррель сырья (19). от 5 до 585 нормальных кубометров на метрическую тонну сырья). ^[9]

(PD) Изображение: Милтон Бейчок
Принципиальная схема типичной установки гидрокрекинга.

Химия и катализаторы

В основном каталитический гидрокрекинг включает три основных химических процесса:

• Крекинг высококипящих высокомолекулярных углеводородов, содержащихся в сырой нефти, в низкокипящие низкомолекулярные углеводороды.

• Гидрогенизация ненасыщенных углеводородов (независимо от того, присутствуют ли они в исходном сырье или образуются при крекинге высококипящих высокомолекулярных углеводородов сырья) для получения насыщенных углеводородов, обычно называемых парафинами или алканами.

• Гидрирование любых соединений серы, азота или кислорода в исходном сырье в газообразный сероводород, аммиак и воду.

Вышеуказанные первичные процессы включают слишком много сложных реакций, чтобы описать каждую из них подробно. В качестве примеров таких сложных реакций приведены следующие четыре реакции: ^[10]

• Реакция 1: Добавление водорода к ароматическим соединениям превращает их в гидрогенизированные кольца. Затем они легко расщепляются с использованием кислотных катализаторов.

• Реакция 2: Крекинг на кислотном катализаторе открывает парафиновые кольца, разбивает более крупные парафины на более мелкие части и создает двойные связи.

• Реакция 3: Присоединение водорода к двойным связям олефинов с получением парафинов.

• Реакция 4: Изомеризация парафинов с разветвленной и прямой цепью.

Катализаторы гидрокрекинга состоят из активных металлов на твердых кислых носителях и выполняют двойную функцию, в частности функцию крекинга и функцию гидрирования. Функция крекинга обеспечивается кислотным носителем катализатора, а функция гидрирования обеспечивается металлами. ^{[4] [11]}

Твердая кислотная подложка состоит из аморфных оксидов, таких как алюмосиликат, кристаллический цеолит или смесь аморфных оксидов и кристаллического цеолита. Реакции крекинга и изомеризации (реакции 2 и 4 выше) протекают на кислом носителе. Металлы обеспечивают реакции гидрирования (реакции 1 и 3 выше).

Металлы, обеспечивающие функции гидрирования, могут представлять собой благородные металлы палладий и платину или неблагородные металлы (т. е. неблагородные металлы) молибден, вольфрам, кобальт или никель.

Срок службы катализатора оказывает большое влияние на экономику гидрокрекинга. Циклы могут быть как 1 год, так и 5 лет. Два года типичны.

Каталожные номера

1. ↑ ^{1,0 1,1 1,2 1,3 1,4} Дэвид С.Дж. Джонс и Питер П. Пуджадо (редакторы) (2006 г.). Справочник по переработке нефти , первое издание. Спрингер. ISBN 1-4020-2819-9.
2. ↑ Джеймс Х. Гэри и Гленн Э. Хэндверк (1984). Нефтепереработка: технология и экономика , 2-е издание. Марсель Деккер. ISBN 0-8247-7150-8.
3. ↑ Редакция (ноябрь 2002 г.). «Процессы нефтепереработки 2002». Переработка углеводородов  : стр. 115–117.
4. ↑ ^{4.0 4.1} Юлиус Шерцер и А.Дж. Груя (1996). Наука и технология гидрокрекинга , 1-е издание. КПР Пресс. ISBN 0-8247-9760-4.   (Эта книга была источником большей части раздела «История» этой статьи)
5. ↑ Гидрокрекинг (с веб-сайта Chemical Engineering Resources, который также предоставил часть этой исторической информации)
6. ↑ Дж.Г. Спейт и Баки Озум (2002). Процессы нефтепереработки . Марсель Деккер. ISBN 0-8247-0599-8.
7. ↑ Количество и мощность нефтеперерабатывающих заводов Взято с веб-сайта Управления энергетической информации США (U.S. EIA), в раскрывающемся меню «Серии данных» выберите «Емкость загрузки каталитического гидрокрекинга».

   Comments |0|

   Cancel

   Remember me

   * Name:

   * @ Email:

   Website:

    
   Legend

   *) Required fields are marked
   **) You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>
   
   Category: Разное