Гидродоочистка масел

Назначение процесса гидроочистки масел, состав установки

Каталитическая гидродоочистка применяется в основном для уменьшения интенсивности окраски депарафинированных рафинатов, а также для улучшения их стабильности против окисления. Одновременно в результате гидродоочистки снижаются коксуемость и кислотность масла, содержание серы; температура застывания масла может повышаться на 1—2°С, индекс вязкости — незначительно (на 1—2 единицы), а вязкость масла если и уменьшается, то мало.

Выход гидродоочищенного масла достигает 97—99% (масс.) от сырья. В качестве побочных продуктов в относительно небольших количествах образуются отгон, газы отдува и технический сероводород. Количество водорода, участвующего непосредственно в реакции, а также растворившегося в очищенном продукте и отводимом вместе с газами отдува, составляет 0,2—0,4% (масс.) на сырье. Расход технического водорода (свежего газа), поступающего с установки каталитического риформинга, выше: от 0,6 до 1,4% (масс.) на сырье, поскольку в этом газе присутствуют балластные газы.

Установка гидродоочистки включает несколько секций:

  • нагревательную;
  • реакторную;
  • сепарационно-стабилизационную;
  • секцию очистки водородсодержащего газа от сероводорода.

Для установок гидродоочистки депарафинированных рафинатов характерен однократный пропуск сырья через реактор. Водородсодержащий газ после очистки от сероводорода снова присоединяется к исходному сырью и непрерывно вводимому в сцстему свежему водородсодержащему газу.

Во избежание понижения вязкости масла и его температуры вспышки из масляного гидрогенизата стремятся тщательно удалить растворенные газы и отгон (легкие по сравнению с маслом жидкие фракции). В промышленности получили распространение установки гидродоочистки масел с высокотемпературной (210—240°С) сепарацией основной массы газов от масляного гидрогенизата, что позволяет исключить повторный нагрев гидрогенизата перед удалением отгона.

Технологическая схема

Fig33

Сырье, нагнетаемое насосом 22, проходит теплообменник 20 и перед теплообменником 3 смешивается с предварительно нагретыми в теплообменнике 4 газами: свежим техническим водородом и водородсодержащим циркуляционным газом (который подается компрессором 7). Газосырьевая смесь поступает в змеевики печи 1 и затем в заполненный катализатором реактор 2, где и осуществляется процесс гидродоочистки. Движение смеси в реакторе нисходящее, слой катализатора — неподвижный, а поскольку суммарный тепловой эффект реакций невелик, то охлаждающий газ (квенчинг-газ) в среднюю зону реактора на подается. На данной установке применяется реактор с одним слоем катализатора. Основная масса сырья поступает в реактор в жидком состоянии, несмотря на испаряющее действие сопровождающего газа.

В высокотемпературном сепараторе высокого давления 9, куда направляется газопродуктовая смесь, предварительно несколько охлажденная в теплообменнике 3, происходит разделение смеси. Горячие газы, охладившись в теплообменнике 4 и водяном холодильнике 5, поступают в низкотемпературный сепаратор высокого давления 14, а нестабильное гидродоочищенное масло (содержащее растворенные газы и отгон) проходит дроссельный клапан 8 и направляется в отпарную колонну 11. Здесь за счет снижения давления и продувки, водяным паром очищенного продукта удаляются газы и отгон.

Выходящая из тарельчатой колонны 11 сверху смесь газов и паров поступает в водяной конденсатор-холодильник 16. Полученная здесь трехфазная смесь (две жидкости и газы) далее разделяется в сепараторе 18: водный конденсат, собирающийся слева от вертикальной перегородки, выводится из сепаратора снизу; отгон из правого отсека сепаратора забирается насосом 19 и отводится с установки. Колонна 11 работает при небольшом избыточном давлении.

С целью осушки масло по выходе из колонны 11 подают в колонну 15 вакуумной осушки, откуда оно насосом 17 через сырьевой теплообменник 20, водяной холодильник 21, фильтр 23 и доохладитель 24 выводится с установки в резервуар гидродоочищенного масла. В фильтре 23 масло освобождается от катализаторной пыли и твердых частиц — продуктов коррозии.

Конденсат, собирающийся в небольшом количестве в низкотемпературном сепараторе высокого давления 14, поступает по линии с дроссельным клапаном 13 в сепаратор 18. Водородсодержащий газ высокого давления, уходящий из сепаратора 14 через каплеуловитель насадочного типа 10, очищается практически при том же давлении от сероводорода регенерируемым поглотителем в секции очистки газа. Часть очищенного газа (отдув) отводится если требуется, в топливную сеть. Основная же масса газа после каплеотбойника 12 сжимается компрессором 7 и, пройдя приемник 6 и теплообменник 4, вновь смешивается с сырьем.

Известны установки, на которых теплообменник 4 отсутствует и водородсодержащий газ смешивается с сырьем перед теплообменником 20, а не перед теплообменником 3.

Технологический режим

Показатели Значения показателей
Остаточное давление в колонне вакуммной осушки, кПа 13 - 13,5
Перепад давления в реакторе, МПа ≈0,1
Объёмная скорость подачи сырья, ч-1 1 - 3
Расход циркуляционного газа на жидкое сырье, нм33 сырья 300 - 500
Конецентрация водорода в циркуляционном газе, % (об.) не менее 75
Катализатор Al-Co-Mo или Al-Ni-Mo (размер таблеток 4-4,5 мм)

Температура и давление потоков в основных аппаратах

Продукт Температура, °С Избыточное давление, МПа
Газосырьевая смесь на входе:
    в змеевик печи > 160 -
    в реактор 280 - 330 < 4,0
Газопродуктовая смесь в сепараторе:
    низкотемпературном 200 - 230 3,5 - 3,8
    в реактор ≈ 40 3,5 - 3,8
Гидроочищенное масло:
    перед фильтром < 130 -
    в отпарной колонне 190 - 225 ≈ 0,3

Режим работы установки

Длительность работы катализатора от 10 до 60 мес., расход его 0,01—0,03 кг на 1 т очищенного сырья. Катализатор регенерируют около 1,5 сут, примерно такое же время требуется для выполнения вспомогательных операций. На ряде установок отработанный катализатор не регенерируют, а заменяют свежим.

Многие установки гидродоочистки нефтяных масел имеют три параллельные взаимозаменяемые технологические линии для одновременной раздельной доочистки трех масел разной вязкости. Эти линии обслуживаются общей секцией очистки циркуляционного газа от сероводорода, а также общей системой для проведения периодической окислительной регенерации катализатора.

Установки, подобные рассмотренной, пригодны для гидроочистки парафина-сырца с целью осветления парафина и улучшения его стабильности. Условия для его очистки подбираются такие, чтобы требуемое качество парафина достигалось по возможности без снижения температуры плавления и увеличения содержания в готовом продукте масла; содержание серы в очищенном продукте ниже, чем в парафине-сырце. Важным показателем качества многих сортов твердых парафинов является запах. Отсутствие запаха - одно из требований стандарта на товарный парафин высокого качества.


ГИДРОГЕНИЗАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ