Переработка нефти - Суханов В.П.
Скачать (прямая ссылка):
' § 25. ГИДРОГЕНИЗАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ
При более рациональной переработке нефти возникает необходимость в увеличении выхода светлых нефтепродуктов, что может быть обеспечено двумя путями или их сочетанием.
186
Первый путь — переработка остаточных продуктов первичной перегонки нефти на установках термокаталитических процессов с получением более легких продуктов. Одновременно получают менее ценные продукты: крекинг-остатки, коксовые и каталитические газойли, кокс. Происходит как бы перераспределение водорода, содержащегося в сырье, между продуктами, получаемыми на указанных установках (в светлых — больше водорода, а в менее ценных темных — меньше).
Второй путь — переработка остаточных продуктов первичной перегонки нефти и термокаталитических процессов в присутствии водорода, вводимого в систему извне. В результате образуется больше светлых нефтепродуктов и меньше кокса и других продуктов, обедненных водородом. Промышленные процессы, используемые для второго пути, называются гидрогенизационными. Они протекают в среде и при расходовании водорода под влиянием катализаторов в соответствующих условиях. Роль этих процессов на современных нефтеперерабатывающих заводах непрерывно возрастает. Это объясняется повышением требований к качеству нефтепродуктов, получаемых из сырья со все увеличивающейся в нем долей сернистых и высокосернистых нефтей.
При переработке разнообразного сырья (от углей и смол различного происхождения до бензиновых фракций) на гидрогениза-ционных установках можно получать различные продукты с очень малым содержанием серы, азота и кислорода (от сжиженных газов и легких изопарафиновых углеводородов до котельного топлива и высокоиндексных масел). Гидрогенизационные процессы можно разделить на несколько основных групп *.
Недеструктивная гидрогенизация — одноступенчатый каталитический процесс, которому можно подвергать все виды дистиллят-ного сырья. В результате процесса без деструкции свойства сырья улучшаются: в основном оно освобождается от непредельных углеводородов. В некоторых случаях это позволяет получать высококачественные продукты, например изооктан гидрированием диизобу-тилена и циклогексан гидрированием бензола. Кроме облагорожи-вавия нефтяных и иных углеводородных фракций недеструктивная гидрогенизация позволяет осуществлять ряд синтезов. Так, синтетический бензин образуется из СО и H2 при 180—21O0C под давлением 0,7—1,5 МПа (7—15 кгс/см2) на катализаторах, содержащих кобальт, двуокись тория, медь и кизельгур.
Деструктивная гидрогенизация — одно- или многоступенчатый каталитический процесс присоединения молекул водорода под высоким давлением, сопровождающийся расщеплением высокомолекулярных углеводородов и гетерогенных ** соединений, содержащихся
* О гидроочистке, гидрокрекинге и диалкилировании см. в гл. 6 и 8. ** Гетерогенными (гетероциклическими) являются соединения, в составе которых имеются углеводороды (нафтеновые или ароматические, а иногда смешанные), в которых один или несколько атомов водорода замещены атомами серы, азота, кислорода или металла.
187
в сырье, и образованием низкомолекулярных углеводородов, используемых в качестве моторных топлив. В качестве сырья используют указанные выше остаточные продукты переработки нефти, а также дистилляты и газойли вторичных процессов. Не исключено использование высокосернистых и асфальто-смолистых нефтей.
Гидрогенизационные процессы требуют больших капиталовложений и резко увеличивают эксплуатационные расходы, что ухудшает технико-экономические показатели работы заводов, на которых их применяют. Затраты тем больше, чем выше применяемое в процессе давление, чем более тяжелое (по плотности и фракционному составу) перерабатывается сырье и чем больше в нем серы. Соответственно увеличивается расход водорода. Так, при увеличении давления в 3 раза расход водорода возрастает в 3,2—3,3 раза.
Выбор типа процесса, катализатора и технологии зависит от его цели. Основной целью гидрирования и гидроочистки обычно является улучшение качества продукта без значительного изменения его углеводородного состава. В других случаях, обычно с участием процессов деструктивной гидрогенизации и гидрокрекинга, требуется получать продукты с измененным углеводородным составом. Вот почему важно знать свойства катализаторов, состав сырья и изменение его в зависимости от условий гидрогенизации.
При гидрогенизации нефтяного сырья в реакции вступают углеводороды всех рядов, а также многие органические соединения, содержащие серу, азот, кислород и металлы. Наибольшее значение имеют реакции гидрирования, гидрокрекинга, гидроизомеризации парафиновых и нафтеновых углеводородов, а также реакции гете-роорганических соединений. Так как в СССР перерабатывается много сернистых и высокосернистых нефтей, рассмотрим более подробно некоторые реакции серосодержащих соединений (где R — радикал углеводородов парафинового ряда, R' — ароматический радикал):
Как видно из приведенных примеров, во всех случаях образуются соответствующий углеводород и сероводород. Это наблюдается и при гидрировании более сложных соединений, например:
