مقارنة بين عملية الهدرجة في سرير الغليان بالقطران الفحمي وعملية الهدرجة في السرير الثابت

Thread Content

تم تعديل هذا المنشور آخر مرة بواسطة liuquan1100 في تاريخ 2017-12-29 الساعة 14:21. المواد الخام المستخدمة هي قطران الفحم من درجة حرارة متوسطة إلى منخفضة، وحجم المدخلات للمصنع هو 100 ألف طن سنويًا. أما ضغط التشغيل في نظام الهيدروجين فهو 16.6 ميجا باسكال، وذلك لتلبية معايير جودة المنتجات من البنزين والديزل المطلوبة على مستوى البلاد في عام 2016. تتمتع شركة شانغهاي شينيو لتكنولوجيا الطاقة المحدودة بخبرة سابقة في معالجة قطران الفحم؛ حيث يتميز قطران الفحم بكثافته العالية، ونسبة الكربون إلى الهيدروجين المرتفعة، بالإضافة إلى ارتفاع محتوى الكبريت والنيتروجين والمواد اللاصقة والقطرانية فيه. ولذلك، فإن هذه المواد تؤدي إلى تكون الرواسب التي تسد الأجهزة والأنابيب، مما يجعل معالجتها صعبة. لهذا الغرض، يتم تقديم خطتي معالجة للمقارنة بينهما. (أ) الخطة الأولى: عملية التهيدرجة في السرير الثابت. نقاط الخطة: إزالة القطران الفحمي من القطران الفحمي، ثم إجراء عمليتي التنقية بالتهيدرجة في السرير الثابت والتكسير بالتهيدرجة لإنتاج وقود بمواصفات عالية. وحدة إنتاج الهيدروجين بسعة 10000 نيوتن·متر مكعب/ساعة. بالنسبة لأجهزة هيدراتة قطران الفحم، فإن أكثر العمليات نضجًا في الوقت الحالي هي عملية “المعالجة المسبقة بالضغط المنخفض والمرتفع + التنقية بالهيدراتة + تكسير الزيت المتبقي بالهيدراتة”. حيث يتم أولاً إزالة القطران والشوائب الصلبة والماء التي لا يمكن استخدامها في عملية الهيدراتة في الأسرّة الثابتة، ثم يتم إرسال الزيت المتبقي بدرجة حرارة 350 درجة مئوية إلى نظام تكسير الزيت بالهيدراتة. يتم إرسال الفئة ذات درجة الحرارة >350°م بعد عملية التنقية بالهيدروجين إلى نظام التكسير بالهيدروجين، حيث يتم فك حلقات الجزيئات الكبيرة وتحويلها إلى جزيئات أصغر (مثل النافتا وفئات الديزل). ثم يتم إرسال منتجات تفاعل التكسير إلى برج التقطير لفصل المنتجات. في هذه العملية، يجب أن يكون للمحفز قدرة انتقائية تسمح بفك روابط الهيدروكربونات متعددة الحلقات والحلقات المتراصة، كما يجب ضمان عدد السلاسل الجانبية في المنتجات الناتجة. ويتجلى ذلك في التحكم في نسبة المكونات من النوع C1 إلى C4 بحيث لا تتجاوز 4%، بالإضافة إلى أن نسبة منتجات النافتا إلى منتجات الديزل يجب أن تكون 3:7، وأن نقطة التجمد لمنتجات الديزل يجب أن تكون أقل من -20 درجة مئوية. إذا حدث تكسر مفرط في السلاسل الجانبية للزيوت أثناء عمليات الفصل والتكسير، فلن يؤثر ذلك فقط على المعدل الكلي لإنتاج المنتجات، بل سيُفقد أيضًا ميزة انخفاض نقطة التجمد في منتجات الديزل، كما سيزداد استهلاك الهيدروجين، مما يؤثر بدوره على الفوائد الاقتصادية للمشروع بأكمله. الخطة الأولى: جدول توازن المواد
البند | اسم المادة | النسبة المئوية | الكمية بالكيلوغرام في الساعة | الكمية بالآلاف من الأطنان سنويًا | ملاحظات
--- | --- | --- | --- | --- | ---
المدخلات | قطران الفحم | 100 | 12500 | 10 | 8000 ساعة
| الهيدروجين | 7 | 875 | 0.6 | 10000 نم³/ساعة
| DMDS | 0.4 | 50 | 0.04 |
| مواد التكسير | — | — | — | — |
المجموع | 107.4 | 13425 | 10.64 |

المخرجات | H2S+NH3 | 1.34 | 167.50 | 0.134 |
| الغاز الجاف | 2.46 | 307.50 | 0.246 |
| النافتا | 18 | 2250.0 | 1.80 |
| الديزل | 59.87 | 7483.75 | 5.987 |
| الماء | 5.49 | 686.25 | 0.549 |
| الزيت الثقيل | 0.24 | 30.00 | 0.024 |
| القطران الناتج عن تكسير الفحم | 20 | 2500 | 2.0 |
المجموع | 107.40 | 13425 | 10.74 |

جميع مؤشرات جودة المنتجات النهائية في هذه الخطة مرتفعة، لكن معدل استخلاص المنتجات النهائية أقل قليلاً. كما يتم التخلص من كمية صغيرة من الزيت الثقيل (وقود السفن ذو الكثافة العالية)، بالإضافة إلى إنتاج القطران كمنتج ثانوي. منتجات الديزل هي منتجات نهائية ذات درجة انصهار منخفضة ومحتوى منخفض من الكبريت والنيتروجين، وسعرها في السوق مرتفع.
الخطة الثانية: خطة عملية الهيدروجنة باستخدام سرير التفاعل الغلياني + سرير التفاعل الثابت.
النقاط الرئيسية لهذه الخطة: يتم تمرير جميع فئات قطران الفحم إلى سرير التفاعل الغلياني لعملية الهيدروجنة، بينما يتم تمرير الزيوت الناتجة إلى سرير التفاعل الثابت لعملية التنقية بالهيدروجنة، أما الزيوت ذات القطر الثقيل فتُخضع لعملية التنقية بالهيدروجنة مع عملية التكسير، لإنتاج منتجات نهائية. يأتي هذا النظام مع جهاز لإنتاج الهيدروجين بسعة 13000 نيوتن·متر³/ساعة. يمكن أن تصل نسبة المواد القطرانية في الفرز الكامل لقطران الفحم إلى حوالي 50٪، وإذا تم استخدام الطرق التقليدية في المعالجة، فإن معدل الحصول على السائل يكون 76٪ فقط. إذا تم استخدام تقنية المعالجة بالسرير الغلياني من شركة شانغهاي شينيو لتكنولوجيا الطاقة المحدودة لتخفيف كثافة المواد اللاصقة والقطرانية في قطران الفحم، فإن معدل الحصول على المنتج السائل سيرتفع إلى 90%–95%. بعد تخفيف كثافة جميع مكونات قطران الفحم عبر مفاعل التهيدروجينة ذو السرير المغلي، يتم إزالة أكثر من 85% من مكونات الكبريت والنيتروجين والأكسجين بالإضافة إلى المعادن، كما يزيد معدل تخفيف كثافة المواد اللاصقة والقطرانية عن 90%. يتم نقل فواتح البنزين الناتجة بعد عملية الفصل إلى مفاعل التكرير بالهيدروجين ذو السرير الثابت، حيث يتم إزالة عناصر الكبريت والنيتروجين والأكسجين بالإضافة إلى المعادن من هذه الفواتح بشكل فعال، كما يتم تشبع المركبات الألكينية والديألكينية والأروماتية، مما يجعل مكونات النافتا صالحة للاستخدام. أما الفراغات الثقيلة الناتجة عن السرير المغلي، فإنها تمر أولاً بعملية التصفية والضغط ثم تدخل إلى مفاعل التكرير والتكسير ذو السرير الثابت، حيث يتم تكسير هذه الفراغات بواسطة الهيدروجين، مما يؤدي إلى فك الروابط الكيميائية في الجزيئات الكبيرة وتحويلها إلى جزيئات أصغر (مثل النافتا وفراغات الديزل). بعد انتهاء عملية التكسير، يتم إرسال المنتجات إلى برج التقطير لفصل المنتجات عن بعضها. في هذه العملية، يجب أن يكون للمحفز قدرة انتقائية تسمح بفتح حلقات الهيدروكربونات متعددة الحلقات والحلقات المتراصة وتكسيرها، كما يجب ضمان عدد السلاسل الجانبية في المنتجات الناتجة. ويتجلى ذلك في التحكم في نسبة المكونات من النوع C1 إلى C4 بحيث لا تتجاوز 4%، بالإضافة إلى أن نسبة منتجات النافتا إلى منتجات الديزل يجب أن تكون 3:8، وأن نقطة التكثف لمنتجات الديزل يجب أن تكون أقل من -20 درجة مئوية. إذا حدث تكسر مفرط في السلاسل الجانبية للزيوت أثناء عمليات الفصل والتكسير، فلن يؤثر ذلك فقط على المعدل الكلي لإنتاج المنتجات، بل سيُفقد أيضًا ميزة انخفاض نقطة التجمد في منتجات الديزل، كما سيزداد استهلاك الهيدروجين، مما يؤثر بدوره على الفوائد الاقتصادية للمشروع بأكمله. الخطة الثانية: جدول توازن المواد
البند | اسم المادة | النسبة المئوية | الكمية بالكيلوغرام في الساعة | الكمية بالآلاف من الأطنان سنويًا | ملاحظات
المدخلات:
القطران الفحمي: 100، 12500، 10، 8000 ساعة
الهيدروجين: 9، 1125، 0.9، 13000 متر مكعب في الساعة
DMDS: 0.3، 37.5، 0.03
مواد التكسير:
المجموع: 109.3، 13662.5، 10.93

المخرجات:
H2S+NH3: 1.37، 171.25، 0.137
الغاز الجاف: 5، 625.00، 0.50
النافتا: 25.38، 3172.5، 2.538
الديزل: 69.19، 8468.75، 6.919
الماء: 6.86، 857.5، 0.686
الزيت الخام: 1.5، 187.5، 0.15
وقود السفن الثقيل:
المجموع: 109.3، 13662.5، 10.93

التكلفة الإجمالية للخطة الأولى هي 30899 مليون يوان، منها 30570 مليون يوان كتكلفة إنشاء. أما التكلفة الإجمالية للخطة الثانية فهي 29170 مليون يوان، منها 28822 مليون يوان كتكلفة إنشاء.

كلا الخطتين تلبيان متطلبات الموافقة على المشروع. لكن الخطة الثانية تتمتع بمزايا أكبر مقارنة بالخطة الأولى، وذلك لأنها تستخدم تقنية السرير الغلياني، مما يجعل العملية أكثر تقدمًا، ويساعد في حل مشاكل استخلاص الحرارة ورفع درجة الحرارة وتكون الكوك ； 2. معدل تحويل المواد الخام أعلى، حيث يتم تحويل قطران الفحم إلى وقود بنزين وديزل عالي الجودة وذو قيمة مضافة عالية ； ٣. ضمان التشغيل المستمر لأجهزة الهيدروجنة لفترات طويلة، (أكثر من ٢ سنة في حالة أجهزة الهيدروجنة ذات السرير الغالي، ومن ٨ إلى ١٠ أشهر في حالة أجهزة الهيدروجنة ذات السرير الثابت)، مما يقلل من صعوبة التشغيل ويخفض التكاليف اللازمة ； ٤. إعادة تنشيط العامل المسرع عبر الإنترنت، دون الحاجة إلى توقف العمل لأغراض التحميل والتفريغ، مما يسهل تحقيق تشغيل مستقر وفعّال للمنشأة على المدى الطويل ； 5. الفوائد الاقتصادية أفضل، كما تم تحسين قدرة الجهاز على المعالجة بشكل كبير، مما يجعل الفوائد المحتملة أكثر وضوحًا. تم تشغيل محطة التحويل الصناعي لتهيدرات القطران في أسرّة الغليان بطاقة 150 ألف طن سنويًا بنجاح في أغسطس من العام 15 في هوانغهوا بمقاطعة خبي، حيث تم تفعيل العمليات وتحقيق النتائج المرجوة.