НЕФТЕПЕРЕРАБОТКА

Гидроформинг

Как упоминалось выше, главной особенностью этого типа каталитического риформинга является использование алюмомолибденовых катализаторов, которые менее активны, чем платиновые катализаторы, но не требуют очистки исходного сырья от серы.

Гидроформинг со стационарным катализатором

Согласно базовой технической схеме промышленной установки гидроочистки (рисунок выше), сырье - бензиновая фракция с желаемым фракционным составом - прокачивается через ряд теплообменников, нагреваемых паром из конечного реактора 1с (или 1d).

Сырье, нагретое до 140-150°C, поступает в печь 3 и нагревается до 530-540°C. Трубчатая печь представляет собой двухкамерную, двухпоточную систему. Циркулирующий газ, содержащий водород, нагретый в печи от 220-210 до 550-570°C, подается в печь 2 компрессором 13 через теплообменник 7.

Смесь сырья и газообразного водорода подается в реактор 1а (или 1б), где нагревается 60-70% сырья. В результате реакции температура паров снижается до 500-510°С. Для завершения реакции пар из реактора 1a проходит через промежуточный нагревательный змеевик в реактор 3, где нагревается до 550°C и поступает в реактор 1c.

Давление на входе свежего сырья и циркулирующего газа в реактор предварительного нагрева составляет 25-26 атм, а потеря давления в реакторе составляет 3-4 атм, т.е. давление в реакторе 1a составляет около 21-22 атм. Из-за потери напора в реакторе 1a и промежуточном нагревательном змеевике давление в реакторе 1b немного ниже, т.е. около 19-20 атм. Если целевым продуктом является высокооктановый бензин, то температура в этом блоке ниже по сравнению с производством конденсата ароматических углеводородов. В последнем случае пар из реактора 1b пропускается без дополнительного нагрева через специальный реактор, предназначенный для насыщения ненасыщенных углеводородов в риформинговой фракции в мягком температурном режиме. Этот реактор может быть заполнен алюмомолибденовым или частично алюмомолибденовым, частично глиноземно-белоземельным катализаторами гидрогенизации.

Продукт из реактора в конечном итоге проходит через теплообменник 7 и охладитель 6, где он охлаждается примерно до 40 °C перед поступлением в блок 5 разделения газов высокого давления. Этот блок 5 используется для отделения газообразного водорода от жидкого дистиллята. Оставшийся газ выходит из системы через дроссельный клапан, а оставшийся газ поступает в ресивер рециркуляционного компрессора 13 и возвращается в систему. Давление в газосепараторе 5 не намного ниже, чем в последнем реакторе - 18-19 атм. При таком давлении и температуре 40°C большая часть углеводородного газа остается растворенной в жидкой фазе, а концентрация водорода в газовой фазе системы достигает 50-60%. Концентрация водорода в циркулирующем газе может быть увеличена путем адсорбции на абсорбере, распыленном стабилизированным бензином. После абсорбции концентрация водорода в газе увеличивается до 80-90% (на рисунке выше абсорбция не показана). Нестабилизированный бензин из нижней части блока 5 поступает в колонну дебанизатора 4, верхняя часть которого поглощает углеводородный газ, а нижняя - стабилизированный бензин. Дебанизатор работает под давлением 15-20 бар, с температурой 40-50°C в верхней части и 170-200°C в нижней.

Скорость подачи (в расчете на общее количество катализатора в реакторе) составляет 0,5-1 ч-1, а объем циркулирующего газа - 1000-1500 объемов в час при скорости подачи 1.

При указанных условиях выход дистиллята составляет 70-75% от объема сырья, остальное - газ. В большинстве установок гидрокрекинга катализатор используется непрерывно не более 8-10 часов, после чего его необходимо регенерировать.

Последнее делается с большой осторожностью, так как реактор не оборудован для отвода избыточного тепла во время регенерации. Вместо воздуха используется смесь инертных газов (продукты сгорания топлива в генераторе инертных газов) с начальной концентрацией кислорода не более 0,5 % и конечной концентрацией от 1,5 % до 2 %.

Для обеспечения непрерывности процесса два реактора находятся в работе и два реактора находятся на регенерации или готовы к подаче.

Недостатком процесса гидроформинга является то, что катализатор часто регенерируется и становится менее активным. Это приводит к высокому расходу катализатора и необходимости в дополнительных реакторах, оборудовании и коммуникациях для регенерации катализатора.

Стоимость производства катализатора в процессе гидроформинга в 1,3-1,4 раза выше, чем стоимость производства 1 кг катализатора на установке платформинга.

Гидроформинг с псевдоожиженным слоем катализатора

Для реализации полностью непрерывного процесса была разработана технологическая система гидроформинга с псевдоожиженным слоем катализатора. Основные отличия этой системы от аналогичных систем каталитического крекинга заключаются в следующем:

1. Осаждение кокса при гидроформилировании относительно невелико (1,0-2,0% от исходного сырья), а тепла регенерации недостаточно для полного осуществления процесса.
2. Реакторный блок работает при высоком давлении 15-18 атм.

Чтобы компенсировать затраты на реакцию в этом процессе, принимаются следующие меры:

• При нагреве до 500 °C 20-25% тепла, необходимого для процесса, подается в реактор вместе с сырьем.
• Циркулирующий водородсодержащий газ нагревают до 620-650 °C и добавляют 50-55% тепла реакции.
• Только 20-25% потерянного тепла передается циркулирующему катализатору.

Согласно схеме установки гидроформинга (рисунок выше), сырье после теплообменника нагревается до 495-500°C в печи 5 и поступает в нижнюю часть реактора 4, куда циркулирующий газ, нагретый в печи 14, также подается компрессором 13.

Часть циркулирующего газа используется для подъема отработанного катализатора из слоя в секцию зачистки 9, откуда катализатор поступает в регенератор 6.

После прохождения через циклон реактора и теплообменник продукты реакции отделяются от застрявших частиц катализатора в сепараторе 10 и проходят через систему нормального охлаждения и фракционного газоразделения. Давление в реакторе составляет 17,5 бар, температура - около 500°C, а давление в регенераторе - 18,5 бар, температура - около 600°C. Избыточное тепло может быть отведено через парогенератор 7.

В отличие от установок каталитического крекинга с такой же системой, регенератор описываемой установки имеет меньшие размеры, чем реактор, что легко объясняется меньшим поглощением кокса на единицу веса сырья. Скорость циркуляции газа составляет около 1000 м³/м³ сырья, а расход катализатора - около 1 кг/кг.