Гидроочистка дизельных топлив

Каталитическую гидроочистку дизельных топлив применяют для уменьшения содержания в них серы до 0,2 % мас. и ниже, для повыше­ния их термической стабильности и улучшения других свойств. Про­цесс гидроочистки сопровождается реакциями насыщения олефиновых углеводородов и деструктивной гидрогенизации сернистых, кислородных и азотных соединений с образованием парафиновых углеводоро­дов, сероводорода, воды и аммиака.

Гидроочистка осуществляется в присутствии водородсодержащего газа при температуре 360...425 С и давлении 2...5 МПа: Степень обессе­ривания и глубина гидрирования непредельных соединений повыша­ются с ростом температуры и давления процесса, а также с увеличением кратности циркуляции водородсодержащего газа. Для ускорения про­цесса применяют различные катализаторы, однако особенно часто - алюмокобальтомолибденовый таблетированный катализатор.

Реакции гидрирования протекают с выделением тепла, избыток которого отводят с помощью хладоагентов (холодного циркуляционного газа, сырья или гидрогенизата).

На отечественных заводах гидроочистку дизельных топлив сернис­тых нефтей осуществляют на двухблочных установках, реакторные блоки которых работают следующим образом. Сырье после смешения с очищенным циркуляционным газом и свежим техническим водоро­дом нагревают сначала в теплообменниках, затем в трубчатой печи (до 360...380°С) и направляют в реакторы. По мере снижения активности катализатора температуру подогрева сырья повышают. При этом необ­ходимо следить за тем, чтобы максимальная температура в зоне реакции не превышала 435 °С. В противном случае ускоряется закоксовывание поверхности катализатора и повышается газообразование, являющееся результатом термического крекинга сырья.

Газопродуктовый поток, представляющий собой смесь паров гидрогенизата, газов реакции, сероводорода и циркуляционного газа, поступает из реакторов в сепаратор после предварительного охлаждения в теплообменниках и секционных холодильниках до 50 °С. В сепараторе смесь газов и паров при давлении 4,5 МПа, разделяется на гидрогенизат и циркуляционный газ, которые далее перерабатывают в соответству­ющих аппаратах.

Отработанный катализатор в конце реакции содержит 10... 13 % (мас.) кокса и до 7 % мас. серы. Активность катализатора восстанавливают пу­тем окислительной газовоздушной регенерации. Перед регенерацией систему продувают под давлением 0,8 МПа инертным газом, который затем удаляют из аппарата через вытяжную трубу. Газы регенерации содержат до 0,2 % об. двуокиси серы. Процесс восстановления катали­затора начинают с выжигания кокса газами при температуре 420...430 °С и давлении 4 МПа и заканчивают прокаливанием катализатора в течение четырех часов при температуре 520...550 °С и давлении 2 МПа. Чтобы сохранить прочность металла коммуникационных труб при высокой температуре, давление в процессе прокаливания постепенно снижают. Продолжительность выжи­гания составляет 48...60 ч в зависимо­сти от количества кокса и серы.

Общая продолжительность цик­ла регенерации катализатора равна

100…150 ч, поэтому данную опера­цию совмещают во времени с плано­во-предупредительными ремонтами. Периодичность регенерации опреде­ляется качеством сырья и глубиной очистки топлива и составляет от трех месяцев до двух лет.

Реакторы устанавливают на же­лезобетонных постаментах таким образом, чтобы обеспечить выгрузку катализатора самотеком через соответствующие люки.

На рис. 8.16 показан политропический (многослойный, многосекционный) реактор установки гидроочистки дизельных топлив. Он представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат диаметром 1400 мм и высотой 14 000 мм с эллиптическими днищами. Корпус реактора изготовлен из двух­слойной стали 12ХМ + ОХ18НЮТ толщиной 40 мм, штуцеры — из стали Х5М. Изнутри корпус футеруют жа­ропрочным торкрет-бетоном толщи­ной обычно 125...200 мм. Футеровка должна быть монолитной и состоять из двух слоев: термоизоляционного — непосредственно у корпуса и эро­зионностойкого — внутреннего.

Состояние футеровки проверяют путем измерения температуры стенок корпуса аппарата поверхностными термопарами.

Превышение допустимой температуры (200 °С) свидетельствует о нарушении герметичности футеровки на данном участке.

Внутри аппарата имеется шесть съемных колосниковых решеток, на которые насыпан таблетированый алюмокобальтомолибденовый катализатор. Колосники устанавливают на кольцевые опоры, приваренные к корпусу реактора. Все внутренние устройства аппарата выполнены из стали ОХ18Н10Т.

Над каждым слоем катализатора расположен маточник из хромо­никелевых труб для подачи охлаждающего циркуляционного газа. Это позволяет поддерживать в каждой секции необходимую температуру с постепен­ным повышением ее по ходу парогазо­вой смеси. Таким образом, в любой сек­ции протекает адиабатический процесс, а в реакторе в целом — политропический.

Таблетированный катализатор в ко­личестве 12 м³ загружают в аппарат через верхний люк диаметром 450 мм, на крыш­ке которого имеется воздушник для отво­да продувочных газов. Над блоком реак­торов сооружают специальные площадки.

С них катализатор по гибкому рукаву засыпают в соответствующую секцию (снизу вверх), где рабочий, находящийся внутри аппарата, соблюдая требования техники безопасности для работы в за­крытых сосудах выравнивает вручную слой катализатора. Газо-сырьевая смесь поступает в верхнюю секцию по штуцеру в верхней части аппарата, последователь­но проходит через слой катализатора во всех секциях и по штуцеру под нижней секцией выводится из реактора.

Другим типом реактора для гидроо­чистки дизельного топлива является ре­актор с аксиальным движением сырья.

Реактор гидроочистки дизельного то­плива с аксиальным движением сырья (рис. 8.17) имеет корпус 3, изолирован­ный снаружи. В реакторе размещены два слоя катализатора, через которые сверху вниз проходит сырье. Каждый слой катализатора защищен от динамического воздействия потока сре­ды слоем фарфоровых шаров 6.

В верхней части реактора установлена распределительная тарелка 1 с патрубками, под которой размещено фильтрующее устройство 2, со­стоящее из цилиндрических корзин, погруженных в слой катализатора. Корзины сварены из прутка и обтянуты сбоку и снизу сеткой. Сверху корзины открыты. В корзинах и верхней части слоя катализатора за­держиваются продукты коррозии и механические примеси.

Верхний слой катализатора поддерживается колосниковой решет­кой 4, на которой уложены два слоя сетки и слой фарфоровых шаров. В пространстве между верхним и нижним слоями катализатора находит­ся коллектор 5 для ввода пара. В нижней части реактора размещен слой фарфоровых шаров, служащих опорой для нижнего слоя катализатора и обеспечивающий равномерный вывод продуктов реакции из аппарата. В верхнем днище имеются три штуцера для установки многозонных тер­мопар 12, контролирующих температурное поле в слое катализатора, кро­ме того, предусмотрена термопара в средней части реактора. Катализатор выгружается из верхнего слоя через штуцер 11 в стенке аппарата, из ниж­него слоя через дренажную трубу и штуцер в нижнем днище 9. В стенке реактора между верхним и нижним слоями катализатора установлен люк. В нижней части имеются скобы для удобства обслуживания и ремонта.