Введение к работе
Актуальность проблемы, Процессы термической переработки газов и неф
тяных остатков сопровождаются образованием значительного количества жид
ких продуктов реакции, головные фракции которых представляют собой потен
циальное сырье для выработки бензинов. Однако они имеют крайне низкое каче
ство по причине высокого содержания серы и азота и низкой химической ста
бильности. Перед вовлечением в состав товарных или риформируемых бензинов
такие фракции подлежат облагораживанию с целью удаления из них серы, азота
и насыщения компонентов, участвующих в образовании смол и отравляющих ка
тализаторы. ,; '
Квалифицированное облагораживание бензинов деструктивных процессов (ДП) обеспечивается процессом гидроочистки (ГО). Однако он связан с трудностями из-за осмолення и закоксовывания оборудования и катализатора процесса присутствующими в бензинах смоло- и коксогениыми компонентами (СКК). Для борьбы с осмолением и закоксовыванием, в настоящее время, разработаны и применяются достаточно эффективные, но дорогие технологические способы и приемы. Поэтому проблема создания дешевых и эффективных способов очистки таких бензинов от СКК перед их рнформированием или непосредственным вовлечением в товарную продукцию остается актуальной.
Одним из таких способов очистки бензинов ДП от СКК является процесс каталитической олигомеризации. Он основан на принципе низкотемпературного каталитического превращения наиболее реакционно-способных СКК бензиновых фракций в более высококипящие образования. При этом образуются два основных продукта - очищенный бензин (ОБ) и олигомеры. Последние можно отделить от ОБ известными методами, например ректификацией. Однако процесс олигомеризационной очистки требует соответствующей теоретической и экспериментальной доработки с использованием новых реакционных устройств и современных методов физико-химического анализа для выявления роли и значения УВ состава бензинов и технологических факторов в процессе.
Цель работы. Разработка новых вариантов осуществления процесса оли-гомеризационной очистки и их исследование на примерах облагораживания бензинов висбрекинга (БВБ) и пиролиза (БП).
Основные задачи работы. 1. Разработать концепции реакторов для раз-
rrYiTiurtv в^лп^итлч лгттл-пхе^птт'эспп.тгтипй пиигттгм ^РЇ-ПЇТІЇПП 11 ГТПТТМТТЫГТГЛ irv vnvr-
<*Л ж1іш.ь „^.і^.и^ч V.*... ~.~ -J,..— -^..J ~ -.^.....-^ ... .
струкши. 2. На основе пилотных исследований выбрать и предложить марку катализатора для процесса. 3. Исследовать с помощью новейших физико-химических методов анализа изменения УВ состава бензинов в результате олигомеризационной очистки и на этой основе составить теоретические представления о смоло- и коксообразугощей способности (СКС) отдельных групп УВ. 4. Определить возможность рационального применения олигомеризационного способа очистки в совокупности процессов облагораживания бензинов ДП. 5. Разработать для промышленного использования энергосберегающие и экономически эффективные схемы олигомеризационной очистки БП и БВБ.
Научная новизна. Предложены концепции жпдкофазных и парофазных вариантов осуществления олигомеризационной очистки бензинов ДП, дополняющие теорию о гетерогешю-гомогенизирующемся катализаторе, иммобилизующем на своей поверхности активный комплекс из равновесных олигомеров. На их основе разработаны и успешно испытаны лабораторные и пилотные конструкции реакторов. Установлена степень участия различных групп и отдельных УВ бензинов в реакциях образования олигомеров. В условиях оптимального режима, рассчитанного на минимальную коксуемость катализатора, моноолефи-ны практически не олигомеризуются и не удаляются в виде олигомеров. Поэтому использовать показатель «йодное число» для характеристики осмоляемо-сти бензинов ДП или степени их очистки невозможно. На основании теоретических обобщений явления ос.моляемости бензинов разработаны принципы и методы непосредственной оценки их СКС, а также экспресс-методы анализа бензинов на содержание СКК, позволяющие осуществлять непрерывный контроль за эффективностью их очистки.
Практическая ценность. Разработаны и предложены конструкции каталитических реакторов с секцией разделения продуктов очистки, позволяющая исключить последующую их фракционировку в отдельной колонне.
Разработаны и предложены энергосберегающие схемы для олигомериза-ционной очистки БП и БВБ непосредственно на установках, вырабатывающих эти бензины. Разработанная энергосберегающая схема олигомеризационной очистки бензина висбрекинга от смоло- коксогенных компонентов предложена к внедрению на установке «Висбрекинг» ОАО «Уфанефтехим» и внесена в ((Генеральный план развития ОАО «Уфанефтехим»».
Для исключения реакций уплотнения и конденсации равновесных оли-гомеров на поверхности катализатора и подавления их обменной активности рекомендовано не допускать длительных остановок горячего реактора без подачи сырья. В случае их неизбежности предусматривать меры по заполнению реактора прямогонной фракцией. Эти рекомендации представляют также практический интерес и для случая эксплуатации реакторов полимеризации газов С3-С5 на фосфорнокнелотных катализаторах.
Рекомендовано использовать олигомернзационцуга очистку как альтернативу стадии селеетнвного гидрирования пиробешинов при производстве из них компонента автобензинов. Олигомеризационная очистка БВБ позволяет отказаться от его предварительного гидрооблагораживания в смеси с прямогонны-ми дизельными фракциями, перед каталитическим риформироваїшем на установках, имеющігх в своем составе секции, ГО.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы представлялись и докладывались: на международной н.-т. конференции "Проблемы нефтегазового комплекса России" (Уфа, УГНТУ, 1997 г.); на Всерос- . сийском «Конгрессе нефтегазопромышленников России» (Уфа, 1998 г.); на Всероссийских н.-т. конференциях «Теория и практика массообменных процессов химической технологии (Марушкинские чтения)» (Уфа, УГНТУ, 1996 г.), «Проблемы защиты окружающей среды на предприятиях нефтепереработки и
нефтехимии» (Уфа, ИГГЯХП АН РБ, 1997 г.); на Всероссийском семинаре-дискуссии «Концептуальные вопросы развития комплекса «Нефтедобыча-нефтепереработка-нефтехимия» в регионе в связи с увеличением доли тяжелых, высокосернистых нефтей» (Казань, Волго-Камское отделение РАЕН, 1997г.); а также на 48-й и 49-й н.-т. конф. студентов, ахпирянтпв и моподых ученых УГНТУ (г.Уфа, 1997 и 1998 гг.).
Публикации. По результатам научных исследований опубликовано 11 печатных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация представлена на 236 страницах, состоит из введения, пяти глав, семи приложений и содержит.27 рисунков, 63 таблицы и список литературы из 158 наименований.
