СПОСОБ ГИДРОПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ
METHOD FOR HYDRAULIC PROCESSING OF HYDROCARBON RAW MATERIALS

Изобретение относится к способам гидропереработки углеводородного сырья в присутствии неподвижного слоя катализатора и может найти применение в нефтеперерабатывающей промышленности.
Для процессов гидропереработки, в которых химические превращения компонентов сырья сопровождаются выделением значительного количества тепла, важно обеспечить проведение процесса в области оптимальной температуры в условиях, близких к изотермическим.
Известен и широко используется способ гидроочистки [Н.Л. Солодова, Н.А. Терентьева. Гидроочистка топлив. Казань: Изд-во Казан. гос. технол. ун-та, 2008, с. 32], включающий смешение сырья со свежим и циркулирующим водородсодержащим газом (водородом), нагрев в теплообменнике и печи, аксиальную подачу в каталитический реактор, охлаждение продуктов реакции в теплообменнике, холодильнике и их сепарацию с получением циркулирующего водорода, который очищают от сероводорода, компримируют и рециркулируют, и нестабильного гидрогенизата, который редуцируют, сепарируют с получением углеводородного газа и катализата, который разделяют на товарный продукт, легкую углеводородную фракцию и газ стабилизации.
Недостатками известного способа являются высокие энергозатраты на циркуляцию водорода, а также повышенное газо- и коксообразование из-за подъема температуры в реакторе за счет тепла процесса гидропереработки.
Наиболее близки к заявляемому изобретению система управления, способ и устройство для непрерывной жидкофазной гидропереработки [RU 2411285, опубл. 10.02.2011 г., МПК C10G 47/00, C10G 45/02]. Способ включает смешение нагретого жидкого углеводородного сырья с разбавителем и водородом, выделение гомогенной сырьевой смеси и ее контактирование с катализатором в по меньшей мере одном реакторе с аксиальной подачей сырья и по меньшей мере одним слоем катализатора с получением отдува и гидрогенизата, разделение последнего на разбавитель и балансовый гидрогенизат, который разделяют на товарный продукт, легкую углеводородную фракцию и отработанный (отходящий) газ. Разбавитель может быть дополнительно смешан с углеводородной фракцией. Для уменьшения подъема температуры в реакторах подают холодный водород между слоями катализатора и/или реакторами.
Недостатками данного способа являются: повышенное газо- и коксообразование из-за подъема температуры в реакторе, сложность из-за необходимости подачи холодного водорода, высокие энергозатраты на циркуляцию разбавителя из-за большого гидравлического сопротивления слоя катализатора при аксиальной подаче сырья.
Задача изобретения - исключение подъема температуры в реакторе, упрощение способа и снижение энергозатрат.
Техническим результатом является исключение подъема температуры в реакторе за счет охлаждения слоя катализатора редуцированным гидрогенизатом, упрощение способа за счет исключения выделения гомогенной сырьевой смеси и подачи холодного водорода, а также снижение энергозатрат за счет применения реактора с радиальным вводом сырья.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе, включающем смешение нагретого жидкого углеводородного сырья с разбавителем и водородом, контактирование гомогенной сырьевой смеси с катализатором в по меньшей мере одном реакторе с по меньшей мере одним слоем катализатора с получением гидрогенизата, разделение последнего на разбавитель и балансовый гидрогенизат, который разделяют на товарный продукт, легкую углеводородную фракцию и отходящий газ, особенностью является то, что смешение осуществляют с получением гомогенной сырьевой смеси, контактирование которой с катализатором осуществляют в реакторе с радиальной подачей сырья и по меньшей мере двумя теплообменными блоками, размещенными в слое катализатора, а балансовый гидрогенизат предварительно редуцируют и нагревают во внутреннем пространстве по меньшей мере одного из блоков теплообменных элементов, при этом во внутреннее пространство остальных блоков теплообменных элементов подают хладагент.
Разделение балансового гидрогенизата осуществляют любым способом, известным из уровня техники. В качестве углеводородного сырья могут быть использованы прямогонные или вторичные углеводородные фракции. Гидропереработку осуществляют путем гидрирования, или гидроочистки, или гидрокрекинга, или гидроизомеризации, например гидродепарафинизации, или иными процессами, осуществляемыми в присутствии водорода и неподвижного катализатора, или путем комбинации вышеуказанных процессов. Разбавитель может быть дополнительно смешан с углеводородной фракцией.
Смешение с получением гомогенной сырьевой смеси позволяет исключить выделение гомогенной сырьевой смеси, что упрощает способ. Контактирование сырьевой смеси в реакторе с радиальной подачей сырья позволяет уменьшить гидравлическое сопротивление, за счет чего снизить энергозатраты на циркуляцию. Размещение теплообменных блоков в слое катализатора позволяет исключить подъем температуры в реакторе за счет охлаждения редуцированным балансовым гидрогенизатом и хладагентом. Холодный водород при этом не подают, что также упрощает способ.
Для гидропереработки гомогенную сырьевую смесь, полученную смешением нагретого углеводородного сырья 1, разбавителя 2 и водорода 3, приводят в контакт с катализатором в реакторе 4 с блоками теплообменных элементов 5 и 6 (условно показано два блока), размещенными в слое катализатора 7. Из реактора 4 выводят гидрогенизат, который разделяют на разбавитель 2 и балансовый гидрогенизат 8, который редуцируют, например, с помощью дроссельного вентиля 9, нагревают во внутреннем пространстве по меньшей мере одного блока теплообменных элементов 5 и разделяют в блоке стабилизации 10 на товарный продукт 11, легкую углеводородную фракцию 12 и отходящий газ 13. Реактор 4 дополнительно охлаждают хладагентом 14, подаваемым в блок теплообменных элементов 6. Разбавитель 2 может смешиваться с углеводородной фракцией 15 - показано пунктиром.
Сущность изобретения иллюстрирует пример гидрообработки вторичной дистиллятной фракции 150-350°С с целью повышения ее стабильности к окислению путем гидрирования, для чего нагретую гомогенную жидкую сырьевую смесь (100 мас.%), содержащую 25% вторичной дистиллятной фракции, 74,93% циркулирующего гидрогенизата и 0,07% водородсодержащего газа, при 5,5 МПа и 280°С подают в реактор с радиальным вводом сырья, оснащенный катализаторной корзиной с двумя блоками теплообменных элементов радиально-спирального типа, заполненной гранулированным никельсодержащим катализатором, полученный гидрогенизат разделяют на разбавитель и 25,07% балансового гидрогенизата, который редуцируют до 0,8 МПа и при 264°С подают в первый теплообменный блок, где нагревают до 276°С и разделяют с получением 0,09% отходящего газа, 0,20% легкой углеводородной фракции и 24,78% товарного судового топлива марки DMX по ГОСТ Р 54299-2010. Во второй блок теплообменных элементов в качестве хладагента подают конденсат водяного пара при 250°С и 4,0 МПа и выводят из него пароводяную смесь с той же температурой. Расчетный расход электроэнергии на циркуляцию разбавителя составил 0,054 кВтч/т сырья. Максимальная разница температур в реакторе составила 1,4°С, подъема температуры не наблюдали.
В условиях прототипа расчетный расход электроэнергии на циркуляцию разбавителя составил 0,283 кВтч/т сырья. Подъем температуры в реакторе составил 9,5°С.
Из примера следует, что предлагаемый способ проще, позволяет снизить энергозатраты, исключает подъем температуры в реакторе и может найти применение в нефтеперерабатывающей промышленности.