Параметры технологического процесса [14]

Основные технологические параметры процесса установки изомеризации «Пенекс»:

температура на входе в реакторы;

давление;

объёмная скорость подачи сырья;

кратность циркуляции водородсодержащего газа;

мольное соотношение «водород/у.в.»;

промотор катализатора.

Изменением указанных параметров с учётом качества перерабатываемого сырья подбирается жёсткость процесса, обеспечивающая заданную октановую характеристику изомеризата.

Глубина очистки исходного сырья от серы, азота и других микропримесей зависит от следующих параметров:

температуры процесса;

давления процесса;

кратности подачи водородсодержащего газа;

содержания водорода в водородсодержащем газе;

объёмной скорости подачи сырья.

С увеличением температуры интенсивность реакций гидрообессеривания, гидрирования непредельных углеводородов увеличивается, что приводит к снижению содержания серы, азота, кислорода и металлов в продуктах гидрогенизации.

По мере повышения температуры расход водорода увеличивается, а затем может несколько снизиться, так как могут начаться реакции дегидрирования, при этом до этого момента расход водорода возрастает весьма быстро при увеличении температуры. Однако, при высокой температуре протекают реакции между олефинами и сероводородом с образованием меркаптанов.

Поэтому рекомендуется поддерживать температуру процесса возможно более низкой, если это не отражается на качестве получаемых продуктов. Также при высоких температурах интенсивность реакции гидрообессеривания и особенно гидрирования непредельных углеводородов снижается. Это связано с возрастанием интенсивности реакции гидрокрекинга. При гидрокрекинге снижается выход жидких продуктов, увеличивается отложение кокса на катализаторе и сокращается тем самым, срок службы последнего. Процесс гидроочистки бензина протекает с выделением незначительного количества тепла, которое расходуется на компенсацию тепловых потерь в окружающую среду.

Подбор оптимальных температур гидроочистки зависит от состава сырья.

При гидроочистке пентан — гексановых фракций для катализатора НКЮ-100 оптимальными пределами температур являются 290 — 340 ^оC.

В гидрогенизационных процессах следует рассматривать комплексно — учитывать общее давление в системе и парциальное давление водорода в циркулирующем газе с повышением парциального давления водорода в циркулирующем газе.

С повышением парциального давления водорода увеличивается скорость гидрирования и достигается более полное удаление серы, азота, кислорода и металлов, а также насыщение непредельных углеводородов снижается содержание ароматических углеводородов и асфальтенов, и уменьшается закоксованность катализаторов, что увеличивает срок их службы. Целесообразно также поддерживать содержание водорода в циркулирующем газе на максимально возможном уровне.

Повышение общего давления в системе способствует увеличению глубины сероочистки и возрастанию срока службы катализатора. Это связано с повышением концентрации реагентов в единице объёма (увеличение числа эффективных столкновений реагирующих молекул).

Для данной установки технологическое давление в реакторе составляет 4,0 МПа, что при объёмной скорости 2,5 — 3,5 час^-1 обеспечивает глубину гидроочистки сырья изомеризации до требуемых количеств -0,5% весовых (0,5 ppmпо сере).

Объёмной скоростью называют отношение объёма жидкого сырья, подаваемого в реактор за один час, к объёму катализатора, объёмная скорость измеряется в м³/м³ час или час^-1.

При определении объёма сырья принимается его плотность, отнесённая к стандартным условиям, то есть при температуре 20 ^оС.

Размер объёмной скорости: м³/час * м³ = 1/час = час^-1.

С увеличением объёмной скорости уменьшается время пребывания сырья в реакторе, то есть время контакта сырья с катализатором. При этом уменьшается глубина гидрообессеривания сырья. В случае уменьшения объёмной скорости (увеличения времени контакта сырья и катализатора) увеличивается глубина обессеривания, но снижается производительность установки.

Реакционная способность сернистых соединений неодинакова. Меркаптаны, сульфиды и дисульфиды легко гидрируются при высоких объёмных скоростях; тиофены удаляются значительно труднее, поэтому гидрирование тиофенсодержащего сырья следует проводить при более низких объёмных скоростях.

В зависимости от химического и фракционного состава сырья и требуемой глубины гидроочистки, объёмные скорости процесса могут быть в пределах от 2,5 до 3,5 час^-1. Для лёгких нефтепродуктов, более термостойких, уменьшение глубины гидроочистки при повышенных объёмных скоростях компенсируется за счёт повышения температур.

Для данной установки принята объёмная скорость 2,5 — 3,5 час^-1.

Кратность подачи водородсодержащего газа.

С увеличением кратности подачи водородсодержащего газа увеличивается парциальное давление водорода в системе, что в свою очередь способствует увеличению глубины очистки пентан — гексановой фракции и уменьшению закоксовывания катализатора.

Кратность подачи водородсодержащего газа циркуляционным компрессором гидроочистки составляет не менее 200 нм³/м³ сырь.

В данной установке на предварительную гидроочистку в качестве свежего водородсодержащего газа поступает избыточный водородсодержащий газ риформинга.

Концентрация водорода в свежем водородсодержащем газе может колебаться в пределах от 75% до 85% объёмных, в зависимости от характера сырья и степени отработки катализатора риформинга.

Для номинального режима данной установки принята концентрация водорода в свежем водородсодержащем газе в пределах 76−82% об.

Чем выше активность катализатора, тем с более высокой объёмной скоростью можно проводить процесс при обеспечении заданной глубины очистки сырья.

Определение активности катализатора проводят по сравнительной способности эталонного образца.

Испытания ведут на пилотной установке по специальной методике.

Индекс активности рассчитывают по формуле:

где S₀ — содержание серы в исходном образце сырья;

S_k — содержание серы в гидрогенизате, очищенном на испытываемом катализаторе;

S_э — содержание серы в гидрогенизате, очищенном на эталонном катализаторе.

Свежий катализатор должен иметь индекс активности не ниже 95%. Если активность свежего катализатора не достигает максимальной величины, катализатор активируют в течение нескольких часов при температуре выше 300 ^оC.

При этом окись молибдена восстанавливается. Молибден меняет свою валентность от высшей валентности до каталитически более активной низшей. Окончательное повышение активности до максимума происходит в процессе сульфирования катализатора, после чего окисный катализатор переходит в более активную сульфидную форму.

Со временем активность катализатора падает за счёт отложения кокса на поверхности катализатора. Частичную регенерацию катализатора можно провести гидрированием коксовых отложений при циркуляции водорода и температуре 340 ^оC.

Однако такая регенерация не удаётся, если коксообразование произошло при падениях давления в системе, превышениях температур выше допустимых. Поэтому при кратковременном нарушении технологических параметров за пределы допустимых колебаний температуры и давления, прекращение циркуляции водородсодержащего газа недопустимо.