Влияние фракционного состава сырья ксилольного риформинга на степень ароматизации углеводородов с 8 Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

Процессы и аппараты

УДК 665.64

Н.Н. Коронатов1, Н.В. Кузичкин2, В.И.Федоров3

Группа Парафины Изопарафины Ароматич. углеводороды Нафтены Олефины Итого

C6 0,02 0,01 G G G 0,03

C7 1,34 0,03 3,04 7,76 G 12,17

C8 25,64 34,17 2,41 24,44 G 86,66

C9 G 1,14 G G G 1,14

Итого 27,00 35,35 5,45 32,20 G 1GG

Ранее было показано [1], что риформирование широкой бензиновой фракции 85-180°С предпочтительнее, чем фракции 85-180°С без фр. 105-125°С, поскольку при той же степени ароматизации получается риформат с более низкими температурами кипения и меньшим содержанием бензола.

Другими словами, выделение фракции 105-125°С, необходимой для производства товарных ксилолов, приводит к некоторому ухудшению характеристик основного риформата. Один из возможных путей частичной компенсации этих последствий состоит в оптимизации фракционного состава сырья кси-лольного риформинга. Представляется целесообразным исключить из состава фракции 105-125°С углеводороды С6-С7, а также диметилгексаны, степень конверсии которых по данным хроматографии незначительна. При этом не только улучшатся показатели основного риформата (широкой бензиновой фракции без сырья ксилольного риформинга) за счёт изменения фракционного состава, но и снизится загрузка реакторов ксилольного риформинга, что позволит достичь большей степени ароматизации парафинов С8 на установке ксилольного рифориминга.

для выработки рекомендаций по указанному вопросу были проведены экспериментальные исследования влияния состава сырья ксилольного риформинга на содержание целевых ароматических углеводородов в риформате. Для исследования использовался гидрогенизат фракции 105-125°С с установки ксилольного риформинга ООО «Кинеф», групповой и фракционный состав приведены в таблицах 1, 2.

Таблица 1. Групповой углеводородный состав гидрогенизата фракции

ВЛИЯНИЕ ФРАКЦИОННОГО СОСТАВА СЫРЬЯ КСИЛОЛЬНОГО РИФОРМИНГА НА СТЕПЕНЬ АРОМАТИЗАЦИИ УГЛЕВОДОРОДОВ Сз

Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет) 190013, Санкт-Петербург, Московский пр., 26

В статье рассмотрено влияние фракционного состава сырья ксилольного риформинга на степень ароматизации углеводородов С. Показано, что сужение фракции 105-125С до 112-125С приведет, во-первых, к улучшению характеристик основного риформата (широкой фракции 85-180°С без сырья ксилольного риформинга) и, во-вторых, позволит достичь большей степени ароматизации парафинов С8 на установке ксилольного риформинга.

Ключевые слова: ксилольный риформинг, степень ароматизации, компонентный состав, ароматические углеводороды, риформат.

Таблица 2. Фракционный состав гидрогенизата фракции 105-1250С Фракционный состав

ИТК ASTM D86

Доля отгона, Температура Доля отгона, Температура

% мас oC % об. оС

5 100,9 5 106,7

10 109,1 10 107,7

15 111,4 15 108,7

20 115,6 20 109,7

25 117,7 25 110,7

30 117,7 30 111,8

35 117,7 35 112,8

40 118,5 40 113,8

45 118,5 45 114,9

50 118,9 50 115,9

55 119,4 55 116,9

60 121,1 60 118,0

65 123,4 65 119,0

70 125,7 70 120,1

75 125,7 75 121,2

80 125,7 80 122,2

85 125,7 85 123,3

90 125,7 90 124,4

95 131,0 95 125,4

Для изучения влияния фракционного состава сырья ксилольного риформинга на содержание целевых углеводородов в риформате была произведена разгонка исходной фракции 105-125°С на фр. 105-112°С и фр.112-125°С. Разделение гидрогенизата фракции 105-125°С проводилось ректификацией в насадочной колонке высотой 0,4м и эффективностью 15 теоретических тарелок.

Текущий контроль качества фракций 105-112°С и 112-125°С осуществлялся с помощью лабораторного рефрактометра. Измерение показателя преломления продуктов верха и низа колонны проводилось по завершении каждого цикла ректификации, при этом разброс измеренных значений не превышал 0,05 %, что свидетельствовало о постоянстве состава разделяемых фракций. Хромато-

1 Коронатов Николай Николаевич, гл. технолог ООО ПО «КИНЕФ», соискатель каф. ресурсосберегающих технологий, 187110 Ленинградская обл., Кириши, шоссе Энтузиастов, 1

2 Кузичкин Николай Васильевич, канд. техн. наук. доцент, зав. каф. ресурсосберегающих технологий, e-mail: kuz@ntik.ru

3 Федоров Владимир Иванович, канд. техн. наук, доцент, каф. ресурсосберегающих технологий, e-mail: vfdrv@restech.ru

Дата поступления - 8 апреля 2013 года

графический анализ фракций проводился однократно после наработки всего объёма сырья, необходимого для лабораторных экспериментов по риформированию. Составы полученных узких фракций приведены в таблицах 3-5.

Таблица 3. Групповой углеводородный состав гидрогенизата фракции ________________________________________ 105-1120С %% ' мас)

Груп- па Парафи- ны Изопарафи- ны Аром. углево- до- роды Нафте- ны Олефи- ны Ито- го

Сб 0,19 0,12 0,02 0,03 0,01 0,37

С7 27,14 9,77 13,70 8,48 0,01 59,10

Св 1,34 23,38 0,02 15,25 0 39,99

Итого 28,67 33,27 13,74 23,76 0,02 99,46

Таблица 4. Групповой углеводородный состав гидрогенизата фракции ________________________________________ 112-125°С %% ' мас)

Груп- па Парафи- ны Изопарафи- ны Аром. углево- до- роды Нафте- ны Олефи- ны Ито- го

С6 0,03 0 0 0 0 0,03

С7 0,05 0 0,47 0,78 0 1,30

С8 31,91 36,09 3,05 26,25 0 97,30

С9 0 1,36 0 0 0 1,36

Итого 31,99 37,45 3,52 27,03 0 99,99

Таблица 5. Фракционный состав гидрогенизатов узких фракций (ИТК) ________________________Фракционный состав___________________________

фракция 105-112°С фракция 112-125°С

Доля отгона, Температура, Доля отгона, Температура,

% мас. °С % мас. оС

5 98,4 5 113,7

10 101,0 10 117,7

15 101,0 15 117,7

20 101,0 20 117,7

25 101,0 25 117,7

30 101,0 30 118,5

35 101,0 35 118,9

40 103,5 40 118,9

45 103,5 45 119,6

50 109,1 50 121,1

55 110,6 55 121,1

60 110,6 60 125,7

65 110,6 65 125,7

70 111,4 70 125,7

75 112,0 75 125,7

80 116,7 80 125,7

85 117,7 85 125,7

90 117,7 90 125,7

95 118,9 95 131,0

По лабораторным замерам выход фракции 112-125°С составил 82 %. Расчетный выход, определенный по содержанию компонентов Су и С8 в разделяемых фракциях на основании данных хроматографического анализа, составил 81,3 %.

Риформинг фракций 105-125°С и фр.112-125°С проводился на лабораторной установке, представленной на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема лабораторной установки риформинга

В реактор для проведения испытаний был загружен полиметаллический катализатор риформинга ПР-71. Восстановление катализатора проводили в атмосфере чистого водорода (по ГОСТ 3022-80) при работе установки под давлением 1,5 МПа и температуре 480 °С. Расход водорода составлял 0,03 нм3/ч.

Эксперименты проводили при следующих условиях:

• Температура 465, 480, 490°С;

• Объемная скорость 1,0; 1,5 ч-1

• Соотношение водород: сырье 1000, 1500 нм3/м3 Риформаты анализировались на хроматографе

«Кристалл 5000.2», колонка ВР-1 РОЫД 100м*0,25 мм*0,5мкм, детектор ПИД.

70

60

га § о а < 20

10

0

460 465 470 475 480 485 490 495

Температура,°С

СФр. 105-125 _ Фр.112-125

Рисунок 2. Содержание ароматических углеводородов С8 в риформатах

На рисунке 2 приведено содержание ароматических углеводородов С8 в риформатах фр. 105-125°С и 112-125°С при изменении температуры.

Как видно из рисунка 2, содержание ароматических углеводородов С8 в риформате узкой фракции значительно выше, чем в риформате фракции 105-125 °С во всем температурном диапазоне, при этом распределение целевых компонентов остается неизменным (таблица 6).

ТаблицЭ' 6. Компонентный состав ароматики С8 в риформатах

Компонент Фр.105-125°С, % мас. Фр.112-125°С, % мас.

Температура, °С

465 480 490 465 480 490

Этилбензол 4,82 5,3 5,53 6,13 7,83 8,07

м-Ксилол 15,69 17,26 17,93 20,62 23,74 24,65

р-Ксилол 7,12 7,79 8,1 9,47 10,78 11,18

о-Ксилол 9,06 9,58 9,6 12,07 13,6 13,63

Сумма аренов С8 36,69 39,93 41,16 48,29 55,95 57,53

Относительное содержание аренов С8, %

Этилбензол 13,14 13,27 13,44 12,69 13,99 14,03

м-Ксилол 42,76 43,23 43,56 42,7 42,43 42,85

р-Ксилол 19,41 19,51 19,68 19,61 19,27 19,43

о-Ксилол 24,69 23,99 23,32 24,99 24,31 23,69

Содержание толуола в риформате узкой фракции 112-125°С существенно ниже, чем при риформировании фракции 105-125°С (рисунок 3).

18

О

о 4—

460 465 470 475 480 485 490 495

Температура/С

ДС7 фр.112-125 О С7Фр.105-125

Рисунок 3. Содержание толуола в риформатах

Следует отметить, что в промышленных условиях сужение фракции 105-125°С приведет к уменьшению загрузки ксилольного риформинга. Поскольку при этом необходимо сохранить производительность по целевым компонентам, снижение загрузки должно быть компенсировано увеличением содержания целевых компонентов в риформате. Из полученных результатов следует, что такая компенсация в действительности обеспечивается.

Так, при температуре 480 °С содержание ароматических углеводородов С8 в риформате фракции 105-125°С составляет 40,9 %,а в риформате фракции 112-125°С 52,9% масс. (см.рисунок 2). С учетом выхода фракции 112-125°С (81,5 %) будет получено 52,9*0,815 = 43,1 % масс. ароматических углеводородов С8 в пересчете на 1 тонну исходной фракции 105-125°С.

При температуре 490°С содержание аренов С8 в риформате широкой фракции 105-125°С составляет 45,1 % масс., а в риформате фракции 112-125°С 55,5 %масс. (в пересчете на 1 тонну исходной фракции 45,3 % масс).

Таким образом, выработка суммарных ксилолов, как минимум не уменьшится. Кроме того, за счет снижения загрузки реакторов рифоминга может быть уменьшена объемная скорость подачи сырья.

Экспериментально установлено, что при снижении объемной скорости подачи сырья в 1,5 раза содержание ароматических углеводородов С8 в среднем увеличилось на 3,7 % масс.

Таким образом, сужение фракции 105-125°С до 112-125°С приведет, во-первых, к улучшению характеристик основного риформата (широкой фракции 85-180°С без сырья ксилольного риформинга) и, во-вторых, позволит достичь большей степени ароматизации парафинов С8.

Кроме того, одновременно с увеличением выработки целевых углеводородов (ксилолов) в полтора-два раза снизится расход побочного низкооктанового компонента бензина - доксилольной фракции.

Литература

1. Коронатов Н.Н. Влияние состава сырья на показатели процесса риформинга. // Нефтехимия и нефтепереработка. 2012. № 5. С. 27-32.