НЕФТЕПЕРЕРАБОТКА

Общие сведения о термическом гидродеалкилировании компании UOP

Бензол считается важнейшим после этилена полупродуктом для процессов производства органических материалов, представля собой базовый строительный блок для прямого или косвенного синтеза более чем 250 индивидуальных продуктов или их категорий.

Исторически принято, что основными потребителями бензола являются производства:

• этилбензола - для синтеза полистирола;
• кумола - для синтеза фенола и ацетона;
• циклогексана - для синтеза нейлона.

Значительные объёмы бензола расходуются на производство анилина, моющих средств и малеинового ангидрида.

В наши дни свыше 90% мирового бензола производится напрямую из нефти. Большую долю нефтехимического бензола снабжает сырьём каталитический риформинг. Однако при риформинге синтезируется больше толуола, чем бензола, и низкий рыночный спрос на толуол в определенных регионых может стать причиной экономической обоснованности его конверсии в бензол посредством деалкилирования. Порядка 13% нефтехимического бензола в мировом масштабе синтещируется именно деалкилированием толуола.

Эффективным методом конверсии алкилбензолов в бензол высокой концентрации является процесс термического гидродеалкилирования (далее - ТГДА). Кроме получения бензола, процесс ТГДА может иметь экономическую обоснованность при синтезе качественного нафталина из подходящего сырья.

Описание процесса

Процесс ТГДА компании UOP трансформирует алкилбензолы и алкилнафталины в соответствующие им ароматические углеводороды - бензол и нафталин. Соотношение между исходным и готовым продуктами и полнота процесса таковы, что при получение как бензола, так и нафталина за один проход трансформируется лишь немногим меньше 100% исходного сырья. Принципиальная технологическая схема процесса получения бензола показана на нижеследующем рисунке.

Боковые цепи алкильной группы алкилароматического сырья наряду с возможными неароматическими компонентами в его составе, трансформируются в легкий побочный газ, который состоит преимущественно из метана. Целевая реакция гидродеалкилирования позволяет синтезировать товарный бензол или нафталин высокой концентрации без использования экстракции или суперфракционирования, даже когда сырьё представляет собой смесь алкилароматических и неароматических углеводородов. Избыточное количество неароматических компонентов в составе сырья значительно увеличивает потребление водорода.

Выход продуктов близок к стехиометрическому соотношению при получении бензола из толуола около 99% мольн. Одновременно вырабатывается небольшое количество высокоипящих ароматических компонентов, которые состоят из соединений бифенильного типа.

Бензольная установка термического гидродеалкилирования

В бензольной установке свежее толуольное сырьё объединяется с рецикловым толуолом и смешивается с рецикловым и подпиточным водородом, подвергается нагреву в печи, после чего подается в реактор, где:

• происходит гидроделкилирование алкилароматических углеводородов с получением:
• бензола;
• неароматических углеводородов;
• парафины и нафталины подвергаются гидрокрекингу.

Продукты реакции охлаждаются и подаются в сепаратор, где разделяются на:

• насыщенную водородом газовую фазу, которая подается обратно в реактор;
• жидкость, направялемую в отгонную колонну для отдувки низкокипящих фракций.

Продукт с низа отгонной колонны подвергается обработке глиной и подается в секцию фракционирования, где:

• в качестве верхнего бокового погона отбирается бензол высокой концентрации;
• непрорегировавший толуол подается обратно в реактор, в качестве нижнего боковой погона бензольной колонны;
• высококипящий ароматический побочный продукт с нижней части колонны выводится в хранилище.

Нафталиновая установка термического гидродеалкилирования

Технологическая схема реакторного блока нафталиновой установки ТГДА идентична схеме бензольной установки:

• свежее сырьё объединяется с непреобразованными рецикловыми алкилароматическими углеводородами и смешивается со свежим и рецикловым водородом;
• далее смесь подвергается нагреву и направляется в реактор;
• компоненты в сырье. имеющие точку кипения близкую к точке кипения нафталина, могут сделать получение продукта высокой концентрации невозможным либо экономически невыгодным, если не подвергнутся трансформации;
• условия процесса настраиваются так, чтобы подобные соединения безусловно преобразовывались посредством гидрокрекинга или деалкилирования в компоненты, легко извлекаемые фракционированием.

При производстве нафталина кубовый продукт колонны отделения ароматических компонентов направляется в колонну отделения нафталина, из которой:

• в качестве нижнего отбора выводятся небольшие объёмы побочного высококипящего ароматического продукта, подаваемые обратно в реакторную секцию;
• верхний продукт направляется в колонну фракционирования нафталина, где в качестве верхнего погона отбирается нафталин высокой концентрации.

И бензольной, и в нафталиновой установках ТГДА обычно необходима обработка продукта глиной, чтобы он не имел отклонений от требований технических условий при испытании кислотой на цвет.

Конструктивные варианты

Для обоих типов установок существует несколько возможных конструктивных вариантов, оптимизирующих потребление водорода:

• для поддержания концентрации водорода из реакторной секции необходимо удалять побочные низкокипящие фракции, которые состоят преимущественно из метана;
• если подача свежего водорода лимитирована, требуется сделать акцент на удалении из подпиточного газа С₃ и более высококипящих неароматических компонентов, которые, если их не удалить, будут подвергаться гидрокрекингу и знаичтельно повышать потребление водорода.

При разработке проекта установки гидродеалкилирования внимательно следует проанализировать потребление водорода и его достаточность в масштабах всего предприятия.

Установки ТГДА могут перерабатывать различные виды сырья:

• при производстве бензола могут подаваться на переработку:
• экстрагированный легкий алкилбензол;
• надлежащим образом обработанные светлые продукты коксования (нафта);
• побочные продукты пиролиза;
• при производстве нафталина
  • тяжелый катализат (риформат);
  • газойль каталитического крекинга (процесс FCC);
  • газойль битумной установки.

Бензол, вырабатываемый промышленными установками ТГДА, обычно характеризуется точкой замерзания 5,5 °C, что удовлетворяет требованиям технических условий ASTM Benzene-545 к бензолу.