CC BY
32
УДК 66-963
Шангареева А.Н.
Магистрант Технологического факультета ФГБОУ ВО УГНТУ,
г. Уфа
АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ЭНЕРГО- И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЯ ПРИ ГИДРООЧИСТКЕ
ШИРОКОЙ БЕНЗИНОВОЙ ФРАКЦИИ
Аннотация
Гидроочистка является одним из важнейших вторичных каталитических процессов, позволяющая повышать качество топлив до требуемых норм. Вследствие увеличения добычи сернистых и высокосернистых нефтей и ужесточения требований к содержанию гетероэлементов процесс гидроочистки занял особое место в ряду гидрогенизационных процессов. В статье рассмотрен вариант усовершенствования существующей установки гидроочистки ООО «ПО «Киришинефтеоргсинтез» (ООО «КИНЕФ»).
Ключевые слова:
процесс гидроочистки, автомобильный бензин, катализатор.
В последнее время основным видом сырья на нефтеперерабатывающих заводах являются сернистые и даже высокосернистые нефти, содержание серы в которых колеблется от следов до 8%. В нефтепродуктах встречаются серосодержащие соединения следующих типов: меркаптаны, сульфиды, дисульфиды, тиофен и его производные, иногда сероводород и элементная сера.
Сероводород и меркаптаны обладают кислотными свойствами и вызывают сильную коррозию аппаратуры, оборудования и трубопроводов, что приводит к снижению их межремонтного пробега, увеличению капитальных затрат, а также к созданию аварийных ситуаций. Высокомолекулярные серосодержащие соединения подвержены окислению, а продукты окисления способствуют увеличению содержания смол в нефтепродуктах, которые являются ядом для катализаторов и способствуют быстрой их дезактивации. Поэтому снижение содержания серы в сырье остается одной из приоритетных задач в современной нефтеперерабатывающей промышленности. Основным процессом, позволяющим снизить содержание серы до требуемых норм, является гидроочистка [1, с. 215].
Целью работы является усовершенствование блока гидроочистки бензиновой фракции на установке ООО «ПО «Киришинефтеоргсинтез» (ООО «КИНЕФ»). Предлагается широкую стабилизированную бензиновую фракцию 30-180 С0 с АВТ-6 направить сначала на блок гидроочистки, а затем на разделение для получения узких фракций - сырья установок риформинга и изомеризации.
Для оценки возможности применения катализаторов АГКД-400 при гидроочистке фракции 30-180 оС в Исследовательском центре-Управление контроля качества (ИЦ-УКК) проводились испытания на лабораторной установке для моделирования технологических процессов «Двойной реактор» OL-105/2 при заданных параметрах: Т = 280 оС, Р= 2,5 МПа и при различных объемных скоростях. В результате испытаний установлено, что в интервале объемных скоростей 1,0-5,0 ч-1 наблюдается степень обессеривания фракции 30-180 оС на уровне 99%. Содержание серы в анализируемых пробах менее 0,1 ррт, что соответствует высоким требованиям к сырью риформинга и изомеризации [2, с. 3].
Блок-схема существующего НПЗ «КИНЕФ» представлена на рисунке 1.
ISSN 2410-6070 ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА „Ч»6 / 2021
HpjrTb
тч
H гм
ГФУ
с
фцтоо-ЙО-
кЧЧЬгм гбгэЗ;
ГС Г Ä-7
-EL-
i I Г
ж« «Р
1ГГТ • ■ •
&aupxv<
4«
'-il < I
|S*H
щ-
jikik.
h
yiMte
П Л/Ъ-ХВЬ Л ft/П-Ю)
В!
I_3
/его
Ьм>1 tw»
Рисунок 1 - Блок-схема ППЗ «КИНЕФ»
1|Дх> 1
1»
Предлагаемый вариант НПЗ выглядит следующим образом (Рисунок 2).
Нефть
Э/10У
Л. газ
ГФУ
Фз.100-220-
ГСД* 21-1
Фр22С-28С-
Фр280-ЙС-
АТ-616 юн. т В год]
ЗС[.
-
N(-180 -о CflOXXilW] Г71 Ж Hl mrefäfihHi Ж И 5 ' i Мкйх 5г.э.
Ф^ик-18С
ГиЭргхмггткг.
Эг«и-ов iwaxo
ср
н-62
Фр Фр
Фр
62-10S CS-КО 140-180
л-зьЗ
Ж»
Т
°1С>оркмг SnraxAta
/Г-К/В-Ю» ЛГ 35/H-3C0
т
Ксилогы
ВТ
НС_/ВГО Г|Лрон
Ken «рек мг. я йроирич.нг
Бензол Tonjc/i
Рисунок 2 - Предлагаемая блок-схема НПЗ
IA»
WoroC.' SjnfO
Спойильмоя 5визиноСюя_ фракция 30-180'С
Гидрогвмизал-
Рисунок 3 - Обвязка реакторов гидроочистки (Р-1. Р-2)
В проектном варианте стабилизированная бензиновая фракция, разделившись на два потока, направляется в реактора гидроочистки установок изомеризации и риформинга, затем одним потоком поступает в колонну разделения для получения узких фракций. Обвязка реакторов представлена на рисунке 3.
Принципиальная технологическая схема установки представлена на рисунке 4.
К-1-колонна стабилизации; П-1,2,3,4,5-печи; Р-1,2 - реактора гидроочистки; К-2,3,4-колонны разделения; Н-1.. .Н-10-насосы Рисунок 4 - Принципиальная технологическая схема установки
Сырье НК-180 0С насосом Н-1 подается через продуктовый теплообменник Т-1 в колонну К-1, где осуществляется стабилизация бензиновой фракции. Стабилизатор К-1 имеет 40 клапанных тарелок, давление в нем поддерживается на уровне 1,0-1,1 МПа. Наверху колонны за счет подачи орошения поддерживается температура около 100 0С, температура низа 230 0С. Головная фракция стабилизации после охлаждения в холодильнике Х-1 отделяется в сепараторе С-1 от сухого газа и подается насосом Н-3 на орошение стабилизатора К-1, а балансовое количество выводится с установки. Для подвода тепла в низ стабилизационной колонны К-1 служит трубчатая печь П-1.
Стабильный бензин с низа К-1 под давлением стабилизатора, предварительно смешиваясь с циркуляционным водородсодержащим газом, через теплообменник Т-2 подается в печь П-2, затем в реакторы гидроочистки Р-1,2. Нагретая до 320 °С газосырьевая смесь делится на два потока и вводится в реакторный блок.
Реакторный блок предлагаемой установки состоит из двух параллельно работающих реакторов Р-1, Р-2. Реакторы Р-1, Р-2 - существующие реакторы гидроочистки с установок изомеризации Л-35-11-300 и ЛГ-35/8-300Б, соответственно. Продукты реакции на выходе из реакторов Р-1 и Р-2 объединяются и снизу проходят систему регенерации тепла (теплообменник Т-2 и водяной холодильник Х-2). Разделение жидкой и газовой фаз происходит в сепараторе низкого давления С-2. Балансовое количество водородсодержащего газа выводится с установки.
Катализат из сепаратора С-2 поступает на одну из тарелок колонны К-2 вторичной перегонки бензиновой фракции. Здесь происходит разделение дистиллята на фракции НК-105 0С и 105-180 0С. Наверху поддерживается температура 135 0С, внизу 205 0С, давление не более 0,7 МПа.
Фракция нк-105 с верха колонны К-2 поступает на одну из тарелок колонны К-3. Здесь происходит разделение фракции НК-105 0С на фракции нк-62 0С и 62-105 0С.
Фракция 105-180 с низа колонны К-2 поступает на одну из тарелок колонны К-4. Здесь происходит разделение фракции 105-180 0С на фракции 105-140 0С и 140-180 0С [3, с. 254].
Проведен проверочный расчет основных существующих аппаратов в программном пакете HYSYS для оценки возможности применения существующего оборудования в проектном варианте установки.
Согласно проверочному расчету проектный вариант установки можно осуществить применив только существующее оборудование [4, с. 113].
Рассчитанная колонна стабилизации представлена на рисунке 5.
Рисунок 5 - Расчет колонны стабилизации в Иу8у8
Параметры колонны стабилизации
Таблица 1
Параметры стабилизационной колонны
t верха,0С 100
t низа, 0С 230
Давление, МПа 1,0
Количество тарелок 40
Высота, м 24,38
Диаметр, м 2,92
Проведен проверочный расчет существующих реакторов гидроочистки с установки изомеризации Л-35-11-300 и каталитического риформинга ЛГ-35-8-300Б.
Параметры существующих реакторов представлены в таблице 2.
Таблица 2
Параметры существующих реакторов
№ Показатели Существующий реактор Р-1 с Л-35-11-300 (Р-1) Существующий реактор с ЛГ-35/8-300Б (Р-2)
1 2 3 4
1 Расход сырья, м3/час 30-70 45-95
2 Объемная скорость, ч-1, не более 5 6
3 Кратность циркуляции ВСГ, нм3/м3, не менее 200 250
4 Расход ЦВСГ м3/ч 15000-20000 20000-30000
5 Давление, МПа 4,0 4.0
6 Катализатор КГМ-70 И-62
7 Температура расчетная, 0С 520 540
8 Объем, м3 30 36
9 Диаметр, м 2,6 2,6
10 Высота, м 7,65 8,69
С установки стабилизации бензиновая фракция смешивается с ВСГ и поступает на вход реакторов Р-1, Р-2, разделившись на два потока в соотношении 1:1,3.
После реактора гидроочистки стабилизированная гидроочищенная бензиновая фракция направляется в существующие колонны разделения.
Для оценки возможности разделения полученной фракции и определения количественного состава продукции проведен проверочный расчет колонн разделения в Иу8у8.
Колонны разделения, рассчитанные в Иу8у8, представлены на рисунке 6.
105-Ш
Рисунок 6 - Расчет колонн разделеия К-2, К-3, К-4 в Иу8у8
Рассчитанные колонны сравнили с существующими колоннами разделения на НПЗ «КИНЕФ». Результаты сравнения представлены в таблицах 3, 4, 5.
Таблица 3
Проверочный расчет колонны К-2
№ Показатели По расчету Существующая колонна
1 2 3 4
1 Расход сырья, м3/час 65 70-85
2 Давление в колонне, МПа 0,6 0,6-0,7
3 Температура верха, С0 135 135-140
4 Температура низа, С0 205 200-210
5 Тип тарелок Клапанные Клапанные
6 Количество тарелок, шт. 60 60
7 Объем колонны, м3 261,51 262
8 Диаметр, мм 2,995 3000
9 Высота, мм 43000 43050
10 Печь для поддержания температуры внизу Вертикально-факельного Вертикально-факельного
колонны типа типа
11 Тепловая мощность печи, кДж/ч 27,83 млн 28 млн
Таблица 4
Проверочный расчет колонны К-3
№ Показатели По расчету Существующая колонна
1 Расход сырья, м3/час 37 30-60
2 Давление в колонне, МПа 0,35 0,35-0,4
3 Температура верха, С0 95 95-100
4 Температура низа, С0 182,7 180-185
5 Тип тарелок Клапанные Клапанные
6 Количество тарелок, шт. 60 60
7 Объем колонны, м3 261,51 262
8 Диаметр, м 2,995 3000
9 Высота, м 43000 43050
10 Печь для поддержания температуры внизу колонны Вертикально-факельного типа Вертикально-факельного типа
11 Тепловая мощность печи, кДж/ч 27,83 млн 26
Таблица 5
Проверочный расчет колонны К-4
№ Показатели По расчету Существующая колонна
1 Расход сырья, м3/час 32 25-50
2 Давление в колонне, МПа 0,2 0,2-0,25
3 Температура верха, С0 145 145-150
4 Температура низа, С0 205 200-210
№ Показатели По расчету Существующая колонна
5 Тип тарелок Клапанные Клапанные
6 Количество тарелок, шт. 60 60
7 Объем колонны, м3 261,51 262
8 Диаметр, м 2,995 3000
9 Высота, м 43000 43050
10 Печь для поддержания температуры внизу колонны Вертикально-факельного типа Вертикально-факельного типа
11 Тепловая мощность печи, кДж/ч 27,83 млн 26
Так как параметры рассчитанных колонн находятся в пределах параметров существующих колонн, существующие колонны разделения могут быть применены в предлагаемой схеме.
В результате экономического расчета были определены технико-экономические показатели по существующему и проектному вариантам. При повышении качества продукта на 0,6 % себестоимость единицы продукции увеличилась на 1,53 %. Прибыль, остающаяся в распоряжении предприятия, возросла на 1,77 %, а годовой экономический эффект составил 20 637,39 тыс. руб [5, с. 145].
В предлагаемом варианте гидроочистки в колонах разделения происходит разделение гидроочищенной бензиновой фракции, следовательно, уменьшается коррозия и увеличивается межремонтный пробег и уменьшаются затраты на ремонт и эксплуатацию.
Выполненный анализ и расчет показал, что совершенствование установки гидроочистки путем реконструкции установки экономически целесообразно и может быть реализовано. Список использованной литературы:
1 Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа / С.А. Ахметов - Уфа: Гилем, 2002. - 672 с.
2 Р.Р. Галимуллин, Д.А. Цветков, Д.Н. Новичихин, А.А. Трухина Перспективы снижения содержания серы в сырье установки каталитического риформинга легкой прямогонной нафты ОАО «АНХК»/ Р.Р. Галимуллин, Д.А. Цветков - Журнал. Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология, 2013, № 2.
3 Регламент технологической установки ЛЧ-35-11/600 «ПО «Киришинефтеоргсинтез».
4 Танатаров М.А., Ахметшина М.Н., Фасхутдинов Р.А. и др. Технологические расчёты установок переработки нефти - М.: Химия,1987.-352 с.
5 Кочеров Н.П. Технико-экономическое обоснование инженерных решений при проектировании химических производств: Метод. указ. по разработке курс. проекта/Н.П. Кочеров; СПбГТИ(ТУ). Фак. экономики и менеджмента. - СПб., 2004.
© Шангареева А.Н., 2021
