НЕФТЕХИМИЯ, 2013, том 53, № 3, с. 199-202
УДК 665.635
ГИДРООЧИСТКА СМЕСЕЙ ДИЗЕЛЬНЫХ ФРАКЦИЙ С БЕНЗИНОМ И ЛЕГКИМ ГАЗОЙЛЕМ КОКСОВАНИЯ
© 2013 г. П. С. Солманов, Н. М. Максимов, Ю. В. Еремина, Е. О. Жилкина,
Ю. Ю. Дряглин, Н. Н. Томина
Самарский Государственный Технический Университет E-mail: tominann@yandex.ru Поступила в редакцию 02.11.2012 г.
В лабораторных условиях исследовано вовлечение бензина и легкого газойля коксования в состав сырья установок гидроочистки дизельных фракций. Представлено влияние состава сырья и условий проведения процессов на химический состав и показатели качества получаемых продуктов.
Ключевые слова: дистилляты коксования, прямогонная дизельная фракция, гидроочистка продуктов вторичных процессов.
DOI: 10.7868/S0028242113030118
Глубина переработки нефти ведущих зарубежных предприятий на сегодняшний день составляет более 85—90%, при этом средний показатель для российских НПЗ достигает примерно 70% [1]. Энергетическая стратегия развития России предполагает увеличение глубины переработки нефти до 90% к 2020 г. [2].
Концентрирование углерода и нежелательных гетероэлементов в коксе является наиболее простым и дешевым способом получения дистиллят-ных фракций из тяжелых остатков [3]. Процесс коксования широко представлен в нефтепереработке, всего в мире существует 155 установок коксования [4], и, в связи с "утяжелением" нефтей, наиболее вероятно, что роль этого процесса будет возрастать. В Канаде и Венесуэле процесс замедленного коксования используется в качестве базового при промышленной переработке тяжелых и битуминозных нефтей [5]. Процесс коксования, направленный на получение светлых нефтепродуктов, может служить источником большего объема продуктов коксования, которые по качеству, к сожалению, уступают прямогонным дистиллятам [6].
Один из вариантов переработки низкокачественных вторичных бензинов — их гидроочистка в смеси с прямогонным дизельным дистиллятом [7]. Добавление к прямогонной дизельной фракции бензина коксования в количестве до 25 об. % рассматривалось в работе [8], в которой показано, что качество дизельного топлива практически не зависит от содержания в исходной смеси вторичного бензина. В данной работе рассмотрена гид-
роочистка прямогонного дизельного дистиллята с добавлением бензина коксования или легкого газойля коксования в количестве до 40 об. %. Данное соотношение было выбрано, исходя из доли процессов коксования нефтяных остатков [1], выхода бензиновой фракции в процессе коксования [9], из мощностей имеющихся и перспективных установок замедленного коксования и гидроочистки дизельного топлива [10].
Цель данной работы — исследование качества гидрогенизатов при совместной гидроочистке дизельной фракции в смеси с бензином коксования (до 40%) и легким газойлем коксования (до 40%).
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Состав сырья для лабораторных исследований — смесь прямогонной дизельной фракции (60— 100 об. %) и бензина УЗК (0-40 об. %) и смесь прямогонной дизельной фракции (60-100 об. %) и легкого газойля коксования (0-40 об. %). Гидроочистку смесей прямогонной дизельной фракции с продуктами коксования проводили на лабораторной проточной установке при температуре 340°С, давлении водорода 3.5 МПа, объемной скорости подачи сырья 2.5 ч-1, отношении водорода к сырью 290 : 1. Использован промышленный катализатор гидроочистки НКЮ-300, загрузка катализатора - 10 см3, размер частиц катализатора 0.50.25 мм. Температура в реакторе поддерживалась с точностью ±1оС; давление - ±0.1 МПа; расход сырья ±0.2 мл/ч; расход водорода ±0.2 л/ч.
200
СОЛМАНОВ и др.
Таблица 1. Результаты гидроочистки смеси прямогонной дизельной фракции (ПДФ) и бензина коксования (БЗК)
Смесь фракций Содержание в смеси фракций, мас. % Содержание в стабильной гидроочищенной дизельной фракции, мас. % Степень ГДС дизельной фракции, %
серы аромат. углеводородов серы аромат. углеводородов
1. 100% БЗК* 0.570 0.66 - - -
2. 100% ПДФ 0.780 5.16 0.040 3.23 94.9
3. 90% ПДФ + 10% БЗК 0.759 4.71 0.034 3.74 95.5
4. 80% ПДФ + 20% БЗК 0.738 4.28 0.028 3.95 96.2
5. 60% ПДФ + 40% БЗК 0.696 3.34 0.024 3.99 96.5
* Не подвергали гидроочистке.
Полученные гидрогенизаты подвергали разгонке. Определяли показатели качества стабильной гидроочищенной дизельной фракции и бензина-отгона (28—180°С). Для нефтяных фракций, их смесей и гидрогенизатов определены плотность по ГОСТ 3900-85 и фракционный состав согласно ГОСТ 2177-99. Определение содержания общей серы проведено с помощью рентгено-флю-оресцентного анализатора ВЫтаёги EDX800HS. Калибровки выполнены по сертифицированным образцам. Количественное определение конденсированных ароматических углеводородов проведено согласно [11] на спектрофотометре Shimadzu иУ-1700. Содержание непредельных углеводородов рассчитано согласно ГОСТ 2070-82 с использованием иодного числа.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Гидроочистка смеси прямогонной дизельной фракции и бензина замедленного коксования. Одним из наиболее низкокачественных нефтепродуктов вторичного происхождения является бензин процесса замедленного коксования. Бензиновые фракции коксования характеризуются невысокими октановыми числами (ОЧ 60, по моторному методу), низкой химической стабильностью вследствие высокого содержания олефинов (>100 г 12/100 г), повышенным содержанием серы (до 0.5 мас. %) и требуют глубокой очистки [12].
Результаты гидроочистки смеси прямогонной дизельной фракции (ПДФ) и бензина коксования приведены в табл. 1. В процессе гидроочистки сме-севого сырья во всех случаях произошло снижение содержания серы в бензине с 0.570 до 0.027 мас. %. Эти данные совпадают с результатами, полученными при гидроочистке смеси 20% бензина коксования с прямогонной дизельной фракцией [13]. Остаточное содержание серы в гидроочищенном бензине соответствует уровню содержания серы в прямогонных бензиновых фракциях, что благо-
приятно для дальнейшей переработки бензина на блоке гидроочистки установки каталитического риформинга. Разбавление дизельной фракции бензином коксования положительно сказывается на протекании реакций гидрообессеривания сернистых соединений, входящих в состав дизельной фракции. При введении бензина в состав сырья процесса гидроочистки происходит увеличение испаряемости сырья (в условиях эксперимента доля отгона увеличивается с 72.4 до 76.2%). Известно [14], что лимитирующей стадией процесса гидроочистки является диффузия водорода к поверхности катализатора через пленку жидкой фазы. Таким образом, увеличение испаряемости сырья приводит к снижению диффузионных ограничений процесса.
Остаточное содержание серы в гидроочищенной дизельной фракции (0.040 мас. %) во всех случаях превышает содержание серы в стабильных гидроочищенных дизельных фракциях, полученных из смешанного сырья.
Таким образом, вовлечение бензина коксования в процесс гидроочистки дизельной фракции позволяет снизить содержание серы и непредельных углеводородов в бензине коксования, т.е. провести его гидрооблагораживание.
В случае добавления бензина коксования в сырье установки гидроочистки дизельных фракций увеличение доли легкокипящих фракций приводит к увеличению линейной скорости паров в стабилизационной колонне, что неблагоприятно сказывается на ее работе. В связи с этим, а также с учетом того, что при возрастании содержания бензина коксования положительный эффект в реакции гидродесульфуризации (ГДС) соединений дизельной фракции постоянно снижается, мы предлагаем в промышленных условиях равномерное распределение всего количества бензина замедленного коксования между всеми имеющимися на НПЗ установками гидроочистки дизельных фракций.
ГИДРООЧИСТКА СМЕСЕЙ ДИЗЕЛЬНЫХ ФРАКЦИЙ С БЕНЗИНОМ
201
Таблица 2. Физико-химические характеристики прямогонной дизельной фракции и легкого газойля коксования
Наименование показателей Прямогонная дизельная фракция Легкий газойль коксования
Плотность, г/см3 0.838 0.847
Фракционный состав
н.к. 177 159
50% 268 184
90% 337 251
к.к. 358 272
Содержание серы, мас. % 0.780 0.960
Иодное число, г 12/100 г 1.4 12.3
Содержание олефиновых углеводородов, мас. % 0.94 8.72
Цвет, единиц ЦНТ 0.5 3.0-3.5
Содержание аромат. углеводородов, мас. % 5.16 4.98
Гидроочистка смеси прямогонной дизельной фракции и легкого газойля коксования. Известно, что легкий газойль замедленного коксования подвергается гидрогенизационной переработке труднее прямогонных фракций из-за наличия в нем большого количества непредельных углеводородов (ароматических, олефиновых, диолефиновых и т.д.), смолистых веществ, азоторганических соединений, являющихся сильнейшими ингибиторами реакций гидродесульфуризации [15—17].
В лабораторных исследованиях в качестве сырья использовали прямогонную дизельную фракцию и ее смеси с 5, 10, 20 и 40 об. % легкого газойля коксования, физико-химические характеристики которых приведены в табл. 2.
Как следует из табл. 2, легкий газойль коксования отличается низкой температурой конца кипения (272°С). Содержание серы в легком газойле коксования приблизительно в 1.3 раза больше, чем в прямогонной дизельной фракции, а содержание ароматических углеводородов примерно равное.
Результаты гидроочистки смеси прямогонной дизельной фракции и легкого газойля коксования приведены в табл. 3. В случае добавления легкого газойля коксования содержание серы в гидрогени-зате наиболее возрастает (с 0.049 до 0.054 мас. %) при добавлении 5% легкого газойля коксования. Увеличение доли продукта коксования в прямо-гонной дизельной фракции от 20 до 40% не вызывает значительного снижения глубины удаления сернистых соединений (остаточное содержание серы возрастает на 0.003 мас. % с 0.057 до 0.060 мас. %). С данной точки зрения целесообразно использование всего количества легкого газойля коксования в качестве компонента сырья одной из установок гидроочистки дизельных фракций, имеющихся на НПЗ.
При гидроочистке смесей прямогонной дизельной фракции и легкого газойля коксования, по сравнению с гидроочисткой 100% дизельной фракции, наблюдается снижение степени ГДС с 93.72 до 92.96%. Степень гидрирования ароматических углеводородов также снизилась с 3
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.