Технологическая схема установки каталитического риформинга

Установка предназначена для реформирования бензина и повышения октанового числа.

Установка состоит из следующих блоков:

· Блок гидроочистки

· Блок стабилизации гидрогенизата

· Блок очистки газов и регенерации моноэтаноламина (МЭА)

· Блок риформинга

· Блок стабилизации катализата (риформата)

Описание схемы каталитического риформинга.

Исходное сырье фр.95-180ºС подается насосом на смешение с циркулирующим газом гидроочистки и избыточным водородом риформинга. Полученная газо-сырьевая смесь после нагрева в теплообменнике и печи П1 поступает в реактор гидроочистки P-1. Далее смесь газа и гидроочищенного бензина отдает свою теплоту в кипятильнике, холодильнике и направляется в сепаратор высокого давления гидроочистки С-1, где газ отделяется от гидрогенизата. В водородосодержащем газе присутствует сероводород, выделяющийся при гидроочистке. Из сепаратора газ поступает в колонну К-1, где сероводород отмывается 15% - ным раствором моноэтаноламина.

Очищенный газ разделяется на две неравные части: большая – циркуляционный газ гидроочистки – поступает на прием циркуляционного компрессора 1 и вновь смешивается с сырьем, меньшая – избыточный водород – выводится с установки. Жидкая фаза в сепараторе С-1 содержит гидроочищенный бензин с растворенными в нем сероводородом, углеводородным газом и водой. Поэтому гидрогенизат поступает через теплообменник в отпарную колонну К-2, где происходит отпарка газа, воды и сероводорода от бензина за счет теплоты потока из реактора, подводимого в кипятильник. Стабильный гидрогенизат с низа колонны К-2 проходит теплообменник и направляется на смешение с циркулирующим водородом блока платформинга. Смесь бензина и газа нагревается в теплообменнике и во второй секции печи П-1, а затем последовательно проходит реактор Р-2, третью секцию печи П-1, реактор Р-3, четвертую секцию печи П-1 и реактор Р-4.

Продукт риформинга из реактора Р-4 направляется в теплообменник, охлаждается и поступает в сепаратор высокого давления платформинга С-3, где происходит разделение газа и бензина. Газ поступает на прием компрессора,а жидкий продукт из сепаратора С-3 попадает в сепаратор низкого давления С-4, где из платформата выделяется растворенный углеводородный газ гидроочистки и риформинга, смешивается и подается во фракционирующий абсорбер К-4.

Нестабильный бензин из сепаратора С-4 двумя потоками поступает в абсорбер К-4: часть холодного бензина подается на верх абсорбера, другая часть нагревается в теплообменнике и подается в низ абсорбера. С верха абсорбера К-4 уходит сухой углеводородный газ, с низа – бензин в колонну стабилизации К-5 после предварительного нагрева в теплообменнике за счет стабильного бензина. С верха колонны К-5 с установки выводится головка стабилизации, с низа колонны К-5 через теплообменники – стабильный бензин. Подвод теплоты в низ колонн К-4 и К-5 осуществляется методом горячей струи через двухкамерную печь. При полном выделении из бензина этана (режим деэтанизации) в верху колонны К-5 поддерживается 70ºС, при полном удалении пропана (режим депропанизации) – 45ºС. В обоих случаях температура низа колонны 220ºС, давление 11,5 МПа.

См. также файл «Крекинг, риформинг»

 

Изомеризация

Изомеризация — процесс получения изо-углеводородов, то есть углеводородов с более разветвленными цепочками атомов углерода, из углеводородов нормального строения. Например, если молекула пентана представляет собой цепочку из пяти расположенных друг за другом атомов углерода, то изопентан — это цепочка из четырех атомов углерода с ответвлением, образованным пятым атомом углерода. Изомеризация позволяет повысить октановое число смеси и используется для облагораживания бензина.

Стимулом к расширению объема производства бензина-изомеризата, как и других высокооктановых компонентов неароматического содержания, явилось введение жестких ограничений на экологические свойства товарных бензинов, связанные с содержанием ароматических компонентов и давлением насыщенных паров. Этим требованиям в полной мере отвечает бензин-изомеризат.

Наиболее существенным недостатком бензинов риформинга является большое содержание ароматических углеводородов, оказывающих вредное воздействие на состояние окружающей среды. Одним из наиболее рентабельных способов получения высокоокта­новых бензинов без ароматических компонентов является изомеризация углеводородов фракции н.к.–180^оС. Получаемый прирост октанового числа изомеризата по сравнению с сырьем колеблется в пределах 13-15 пунктов в зависимости от содержания изомеров в сырье, а октановое число стабильного изомеризата составляет 84-90 по исследовательскому методу.

Эти обстоятельства приводят к значительному росту числа техноло­гических установок изомеризации в различных странах мира.

Первые промышленные установки изомеризации парафинов появились во время Второй мировой войны и были предназначены для производства высокооктанового компонента авиационных бензинов. В связи с резким падением спроса на авиационный бензин процесс изомеризации в послевоенные годы утратил свое значение, однако интерес к нему возобновился из-за возросших требований к качеству автомобильных бензинов.

На начало ХХI века в мире производилось около 50 млн. т. бензина-изомеризата, из которых на долю России приходилось около 1 млн. т. Ведущими зарубежными фирмами-лицензиарами процесса изомеризации являются «Union Oil Products» (UOP), British Petroleum (BP), Shell, Kellog и др. (табл. 5). Большинство действующих, строящихся и проектируемых установок изомеризации основано на использовании процессов «пенекс» и «ТИП» фирмы UOP. Американская фирма UOP UOP считает­ся мировым, а краснодарское ОАО НПП «Нефтехим» отечествен­ным лидером по разработке устано­вок изомеризации и производству катализаторов для них.

 

 

Таблица 5

Процессы изомеризации углеводородных фракций

Показатели	Фирма/процесс
UOP/пенекс	Shell/ хайзомер	UOP/ТИП	ВР/Lsom
Температура, оС	120 – 200	260 – 370	260 – 370	90 – 100
Давление, МПа	2,1 – 7	1,4 – 3,5	1,4 – 3,5	2 – 3
Объемная скорость подачи сырья, ч–1	1 – 3	1 – 3	1 – 3	1 – 3
Катализатор	Pt/Al2O3	Pt/цеолит	Pt/цеолит	Pt/Al2O3
Соотношение Н2/ сырье	1: (1 – 4)	1: 4	1: 4	1: 3
Октановое число (ИМ)
Удельные кап. вложения долл./т	14,3	10,7		7,5
Удельные энергозатраты на 1 м3 сырья: электроэнергии, кВт∙ч	10,6	11,9	19,5	8,17
топливо, тыс. ккал				15,2
водорода, м3	-	13,1	17,8	-

 

Технология изомеризации пентан-гексановых фракций Изомалк-2 является уникальной российской разработкой НПП «Нефтехим» в области изомеризации легких бензиновых фракций. Особенностью технологии является использование катализатора СИ-2, обеспечивающего протекание процесса в термодинамически выгодной для изомеризации парафиновых углеводородов низкотемпературной области 120-180°C, обладающего повышенной устойчивостью к действию каталитических ядов — воды, серы, азота. В состав катализатора входит платина, нанесенная в количестве 0,25 % масс. на оксид алюминия. Срок службы катализатора 10-12 лет.

Установка Изомалк-2 Омского НПЗ, спроектированная по лицензии «НПП Нефтехим», позволяет получать изопентановую фракцию с октановым числом 92-93 пункта и легкую изогексановую фракцию с октановым числом до 92,5 пунктов по исследовательскому методу. Пуск установки производительностью 800 тыс. т/год состоялся в ноябре 2010 года.

 

Основной особенностью технологии является выделение С₇–фракции и осуществление ее изомеризации на отдельной установке по разработанной ОАО "НПП Нефтехим" технологии.

Гидропроцессы

В гидропроцессах все реакции происходят под действием водорода. Простейший гидропроцесс — гидроочистка. Она применяется для того, чтобы удалить из нефтепродуктов компоненты, содержащие серу, и некоторые другие соединения. Гидроочистке подвергаются бензиновые и керосиновые фракции, дизельное топливо, вакуумный газойль и фракции масел.

Гидрокрекинг — один из видов крекинга, используемый для получения бензина, дизельного и реактивного топлива, смазочных масел, и др. из мазута или гудрона. Одновременно с реакциями крекинга происходит гидроочистка продуктов от соединений серы и насыщение водородом непредельных углеводородов, то есть получение устойчивых соединений.

Давления, используемые в современных процессах гидрокрекинга, составляют от примерно 70 атм для превращения сырой нефти в сжиженный нефтяной газ (LP-газ) до более чем 175 атм, когда происходят полное коксование и с высоким выходом превращение парообразной нефти в бензин и реактивное топливо. Процессы проводят с неподвижными слоями (реже в кипящем слое) катализатора. Процесс в кипящем слое применяется исключительно для нефтяных остатков – мазута, гудрона. В других процессах также использовались остаточное топливо, но в основном – высококипящие нефтяные фракции, а кроме того, легкокипящие и среднедистиллятные прямогонные фракции. Катализаторами в этих процессах служат сульфидированные никель-алюминиевые, кобальт-молибден-алюминиевые, вольфрамовые материалы и благородные металлы, такие, как платина и палладий, на алюмосиликатной основе.

В апреле 2015 года «Газпромнефть–ОНПЗ» и новосибирский Институт катализа имени Г.К. Борескова заключили генеральное соглашение о сотрудничестве в области развития технологий производства и применения катализаторов гидроочистки и гидрокрекинга. Министерство энергетики РФ присвоило проекту компании «Газпром нефть» «Катализаторы глубокой переработки нефтяного сырья на основе оксида алюминия» статус национального проекта. Он рассчитан до 2020 года и предполагает создание на Омском НПЗ производства не выпускаемых пока в России катализаторов гидрогенизационных процессов мощностью 6 тыс. тонн в год и катализаторов каткрекинга годовой мощностью 15 тыс. тонн.

Алкилирование

Алкилирование — это процесс, который позволяет получить высокооктановые бензиновые компоненты (алкилат) из непредельных углеводородных газов. В основе процесса лежит реакция соединения алкена и алкана с получением алкана с числом атомов углерода, равным сумме атомов углерода в исходных соединениях. По сути это реакция, обратная крекингу, так как в результате получаются вещества с более длинными цепочками молекул и большей молекулярной массой. Впоследствии алкилат смешивают с низкооктановыми бензиновыми фракциями, получая на выходе облагороженный бензин.

Все процессы алкилирования для производства моторных топлив производятся с использованием в качестве катализаторов либо серной, либо фтороводородной кислоты при температуре сначала 0–15^о C, а затем 20–40^о С.

Термические процессы

Термические процессы нефтепереработки позволяют получать различные нефтепродукты под воздействием тепла и высокого давления. Первым из таких процессов стал термический крекинг. В настоящее время различные варианты термических процессов (коксование, пиролиз, флексикокинг, висбрекинг) используются в первую очередь для переработки тяжелых фракций нефти и нефтяных остатков.

К примеру, коксование позволяет получать из них твердый нефтяной кокс (состоящий преимущественно из углерода), а также низкокипящие углеводороды, которые можно использовать в качестве сырья для других процессов с последующим получением ценных моторных топлив.

Висбрекинг применяют для получения главным образом котельных топлив (топочных мазутов) из гудронов. Флексикокинг предназначен для переработки остатков различных процессов, которые смешиваются с нагретым коксовым порошком и дают на выходе разнообразные компоненты жидких топлив и газ.

Пиролиз

Пиролиз используется для получения углеводородного газа, содержащего такие вещества, как этилен, пропилен и дивинил — сырье для нефтехимической промышленности. Самые важные с точки зрения дальнейшей переработки олефины — этилен (с формулой С₂Н₄) и пропилен (с формулой С₃Н₆), а пиролиз — главный процесс для их получения. При этом пропилен может производиться еще и в процессе дегидрирования пропана и на НПЗ в процессе каталитического крекинга. Этилен же — достижение исключительно пиролиза. В нефтянке пиролиз — самый горячий процесс. Он протекает при температурах 700–900°C и давлениях, близких к атмосферному. В результате такой сильной термической обработки молекулы исходного вещества расщепляются на менее длинные — углеводородные цепочки алканов становятся короче, а заодно и теряют в процессе часть молекул водорода. Например, из бутана (С₄Н₁₀) получается пропилен (С₃Н₆) и метан (СН₄). Помимо пропилена и этилена, пиролиз позволяет получить ароматические углеводороды.

Дегидрирование

В отличие от пиролиза, где на выходе получаются смеси важнейших олефинов, а сам процесс сложен и очень энергоемок, в ходе дегидрирования алканы* превращаются в индивидуальные олефины. В этом случае в качестве сырья выступают отдельные компоненты сжиженных углеводородных газов, а сам процесс заключается в «отъеме» у них молекулы водорода (Н₂).Так, например, из молекулы пропана (С₃Н₈) получается пропилен (С₃Н₆), а из бутана (С₄Н₁₀) — бутилен (С₄Н₈). Многокомпонентные продукты пиролиза должны проходить дальнейшее дорогое и сложное фракционирование, в то же время при дегидрировании достаточно отделить целевой олефин от исходного, не вступившего в реакцию алкана и незначительного количества побочных продуктов. Среди недостатков процесса можно отметить высокую стоимость его катализаторов и ограниченный состав сырья, требующего предварительного фракционирования.

Химия и нефть