Сравнение процессов гидрогенизации в котле с кипящим коксовым дегтем и на фиксированном слое

Thread Content

Последнее изменение в этом посте было сделано лицом liuquan1100 29.12.2017 в 14:21. Исходным сырьем является полный фракционный синтез-нефтяной деготь средней и низкой температуры коксования. Мощность установки составляет 100 тысяч тонн в год. Давление в гидрировочной системе составляет 16,6 МПа (G). Это необходимо для соответствия стандартам качества бензина и дизельного топлива, установленным на всенародном уровне в 2016 году, а именно требованиям стандарта ГОСТ V. У компании Shanghai Xinyou Energy Technology Co., Ltd. есть опыт обработки каменноугольного нафталина. Однако каменноугольный нафталин имеет высокую плотность, большое соотношение C/H, а также высокое содержание серы, азота, гумуса и асфальтенов; из-за этого в среде легко образуется кокс, который может забивать оборудование и трубопроводы, что затрудняет его обработку. Для этого предлагаются два варианта обработки для сравнения. 1. Вариант первый: процесс гидрогенизации в фиксированном слое. Основные принципы: из каменноугольного дегтя удаляется каменноугольный асфальт; затем сырье подвергается двухэтапной обработке – гидрорaffинированию и гидрокракингу – с целью получения высококачественных нефтепродуктов. Установка для производства водорода с мощностью 10 000 Нм3/ч. Для установок гидрогенизации каменноугольного тара наиболее совершенной в настоящее время технологией является процесс, включающий предварительную обработку при нормальном и пониженном давлении, гидрорефинирование и гидроразложение отходных масел. Сначала удаляются асфальт, твердые примеси и вода, которые не подходят для гидрогенизации в фиксированных катализаторах; затем отходные масла при температуре 350°C направляются в систему гидроразложения. Фракции с температурой выше 350°C, полученные в результате гидрорефинирования, поступают в систему гидрокракинга, где происходит разрыв крупномолекулярных структур на более мелкие молекулы (нефтяной газ, дизельные фракции). Продукты кракинговой реакции направляются в колонну для разделения продуктов с целью их изоляции. В этом процессе селективность катализатора должна позволять не только разрывать и кристаллизовать многокольцевые и полициклические углеводороды, но также обеспечивать определенное количество боковых цепей в продуктах. Это означает необходимость контроля за низким содержанием компонентов группы C1–C4 (не более 4%). Кроме того, соотношение нейтрального нефтяного газа и дизельного топлива должно составлять 3:7, а температура затвердевания дизельного топлива — не ниже -20°C. Если в процессе открытой кракинговой обработки происходит чрезмерное разрывание боковых цепей у масел, это не только снижает общий выход продукта, но и ухудшает преимущества дизельного топлива в виде низкой температуры затвердевания. Кроме того, увеличивается потребление водорода, что в свою очередь влияет на экономическую эффективность всего проекта. Таблица материального баланса для варианта 1
| Позиция | Наименование материала | Вес, % | Кг/час | Тыс. тонн/год | Примечания |
|---------|------------------------|--------|--------|--------------|------------|
| Вход | Деготь каменноугольный | 100 | 12500 | 10 | 8000 ч/год |
| | Водород | 7 | 875 | 0,6 | 10000 Нм³/ч |
| | DMDS | 0,4 | 50 | 0,04 | Серосодержащее вещество |
| | Итого | 107,4 | 13425 | 10,64 | |
| Выход | H2S + NH3 | 1,34 | 167,50 | 0,134 | |
| | Сухой газ | 2,46 | 307,50 | 0,246 | |
| | Нафта | 18 | 2250,0 | 1,80 | |
| | Дизельное топливо | 59,87 | 7483,75| 5,987 | |
| | Вода | 5,49 | 686,25 | 0,549 | |
| | Остаточное масло | 0,24 | 30,00 | 0,024 | |
| | Каменноугольный битум | 20 | 2500 | 2,0 | |
| | Итого | 107,40 | 13425 | 10,74 | |

По данному варианту все показатели качества получаемых нефтепродуктов находятся на высоком уровне; выход нефтепродуктов несколько ниже. Кроме того, образуется небольшое количество остаточного масла (тяжелое судовое топливо), а также побочный продукт — битум. Дизельное топливо представляет собой готовый продукт высокого класса с низкой температурой затвердевания и низким содержанием серы и азота; его рыночная цена довольно высока. (II) Вариант два: технология гидрорегенерации с использованием кипящего слоя и фиксированного слоя. Основные принципы этой технологии: весь спектр фракций угольного катрана подвергается гидрорегенерации в кипящем слое; полученные бензиновые фракции затем проходят дальнейшую обработку в фиксированном слое. Тяжелые фракции подвергаются гидрорегенерации с последующим кристаллизацией для получения готового топлива. К этой схеме прилагается установка для производства водорода мощностью 13000 Нм3/ч. В общем составе каменноугольного дегтя содержание асфальтенов может достигать примерно 50%. При использовании традиционных методов переработки удельный выход жидкости составляет всего 76%. Если использовать технологию обработки в режиме кипящего слоя от компании Shanghai Xinyou Energy Technology Co., Ltd. для уменьшения массы гумуса и асфальтенов в угольном нафте, то можно довести степень получения жидкой фракции до 90–95%. После гидризации всего спектра каменноугольного дегтя в реакторе с кипящим слоем удается устранить более 85% содержащихся в нем элементов S, N, O и металлов; при этом степень облегчения состава гумуса и асфальтенов превышает 90%. Бензиновый фракт, полученный в результате реакционной сепарации, направляется в реактор для гидрорегенерации с твердым слоем. В этом реакторе эффективно удаляются элементы S, N, O, а также металлы из фракта; кроме того, алкины, диалины и ароматические вещества насыщаются. Компоненты нефтяного газа становятся пригодными для использования. Тяжелые фракции, образующиеся в котле с кипящим слоем, сначала проходят фильтрацию и под давлением поступают в реактор с фиксированным слоем для очистки и крекинга. Здесь эти фракции подвергаются гидрокрекингу: большие молекулы разрушаются на более мелкие (например, нейтральное нефть, дизельные фракции). После завершения процесса крекинга продукты направляются в колонну для разделения продуктов с целью их изоляции. В этом процессе селективность катализатора должна позволять не только разрывать и крахмалить многокольцевые и полициклические углеводороды, но также обеспечивать определенное количество боковых цепей в продуктах. Это означает необходимость контроля над низким содержанием компонентов группы C1–C4 (не более 4%). Кроме того, соотношение нефтяного газа и дизельного топлива должно составлять 3:8, а температура затвердевания дизельного топлива — не ниже -20°C. Если в процессе открытой кракинговой обработки происходит чрезмерное разрывание боковых цепей у масел, это не только снижает общий выход продукта, но и ухудшает преимущества дизельного топлива в виде низкой температуры затвердевания. Кроме того, увеличивается потребление водорода, что в свою очередь влияет на экономическую эффективность всего проекта. **Схема 2: Таблица баланса материалов**

| Параметр | Название материала | Вес, % | Кг/час | Тыс. тонн в год | Примечания |
|----------|---------------------|---------|---------|------------------|------------|
| Входящие материалы | Угольный катран | 100 | 12500 | 10 | 8000 часов |
| | Водород | 9 | 1125 | 0,9 | 13000 Нм³/час |
| | DMDS | 0,3 | 37,5 | 0,03 | Сульфидирующее вещество |
| **Итого** | | 109,3 | 13662,5 | 10,93 | |

| Выходящие материалы | H2S + NH3 | 1,37 | 171,25 | 0,137 | |
|--------------------|-----------|-------|---------|--------|---|
| | Сухой газ | 5 | 625,00 | 0,50 | |
| | Нефтяной газ | 25,38 | 3172,5 | 2,538 | |
| | Дизельное топливо | 69,19 | 8468,75 | 6,919 | |
| | Вода | 6,86 | 857,5 | 0,686 | |
| | Остаточное топливо | 1,5 | 187,5 | 0,15 | Тяжелое морское топливо |
| **Итого** | | 109,3 | 13662,5 | 10,93 | |

**Общая стоимость реализации схемы 1 составляет 308,99 миллиона юаней, из которых 305,70 миллиона юаней приходится на строительные работы. Общая стоимость реализации схемы 2 составляет 291,70 миллиона юаней, из которых 288,22 миллиона юаней приходится на строительные работы.**

Обе схемы соответствуют требованиям к утверждению проекта. Однако схема 2 имеет преимущества по сравнению с схемой 1: 1) используется технология кипящего слоя, что делает процесс более совершенным; это позволяет лучше решать проблемы отбора тепла, нагрева и образования кокса ； 2. Более высокий коэффициент преобразования сырья: угольный асфальт преобразуется в бензин и дизельное топливо высокого качества с высокой добавленной стоимостью ； 3. Обеспечивается длительная непрерывная работа установок водородации (более 2 лет для установок с кипящим слоем и 8–10 месяцев — для установок с фиксированным слоем), что снижает сложность эксплуатации и требует меньших инвестиций ； 4. Катализатор восстанавливается в режиме онлайн, без необходимости остановки оборудования для замены катализатора; это способствует более стабильной и эффективной работе установки ； 5. Экономическая эффективность выше, в то же время значительно повышается производительность устройства, что придает ему ещё более значительные потенциальные преимущества. Промышленное оборудование для гидрогенизации дегтя на кипящем слое мощностью 150 тыс. тонн в год было успешно запущено в августе 2015 года в Хуанхуа, провинция Хэбэй; процесс работает стабильно, и достигнуты желаемые результаты.