СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РЕАКТИВНОГО ТОПЛИВА ДЛЯ СВЕРХЗВУКОВОЙ АВИАЦИИ
METHOD OF PRODUCING JET FUEL FOR SUPERSONIC AIRCRAFT

Изобретение относится к способам получения реактивного топлива для сверхзвуковой авиации и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности.
-1
-1
Известен способ получения реактивного топлива, включающий гидрогенизационную обработку нефтяных дистиллятов и каталитическую депарафинизацию при повышенных температуре и давлении в присутствии катализаторов. Способ отличается тем, что в качестве сырья используют прямогонные керосиногазойлевые дистилляты, которые последовательно подвергают сначала каталитической депарафинизации, затем гидроочистке, причем соотношение объемов катализаторов стадий каталитической депарафинизации и гидроочистки составляет соответственно от 25-60 об.% до 75-40 об.%. При этом стадию каталитической депарафинизации осуществляют при давлении 2-5 МПа, температуре 290-380°C, объемной скорости подачи сырья 2-10 ч, соотношении водород/сырье 200-1000 н.об./об. в присутствии молибденового или никель-молибденового катализатора на цеолитсодержащем носителе. Стадию гидроочистки осуществляют при давлении 2-5 МПа, температуре 290-360°C, объемной скорости подачи сырья 2-10 ч, соотношении водород/сырье 200-1000 н.об./об. в присутствии алюмоникель- или алюмокобальт-молибденового катализатора (Патент РФ №2352613, 20.04.2009).
Способ позволяет получить малосернистое реактивное топливо типа РТ. Недостатком способа является невозможность получения реактивного топлива для сверхзвуковой авиации типа Т-6. Другим недостатком способа является невозможность облагораживать газойлевые фракции вторичного происхождения - от процессов каталитического крекинга, коксования и др.
-1
3
3
Также известен способ получения топлива для летательных аппаратов путем контактирования нефтяного сырья с водородсодержащим газом (ВСГ) при повышенных температуре и давлении в присутствии катализатора с последующим выделением топлива путем ректификации гидрогенизата. Способ отличается тем, что в качестве сырья используют газойли вторичных процессов с содержанием не менее 50 мас.% ароматических углеводородов. Способ осуществляют в системе реакторов с раздельными реакционными зонами, заполненными сульфидным никель-вольфрамовым или никель-молибденовым катализатором, при этом не менее 30 об.% ВСГ подают на смешение с сырьем, а остальное количество распределяют по 12-21 реакционным зонам реакторов. В качестве целевого продукта выделяют фракцию, выкипающую внутри интервала температур 190-280°C. Процесс осуществляют при давлении 26-30 МПа, температуре 330-450°C, объемной скорости подачи сырья 0,3-1,0 ч, соотношении ВСГ/сырье 1500-3000 нм/м.
(Патент РФ №2292380 от 27.01.2007 г.)
Недостатком способа является ограниченность сырьевых ресурсов, т.к. в качестве сырья используют только газойли вторичного происхождения без вовлечения прямогонных видов сырья. Другим недостатком является сравнительно низкий выход целевого продукта - на уровне 50-54 мас.%.
3
Наиболее близким к заявляемому является способ получения реактивного топлива для сверхзвуковой авиации путем гидропереработки легкого газойля каталитического крекинга. Способ включает гидрирование и последующую гидродепарафинизацию легкого газойля каталитического крекинга, которые осуществляют в одном гидрогенизационном блоке, состоящем из трех реакторов высокого давления, последовательно загруженных катализаторами гидрирования (в первых двух реакторах), а также катализаторами гидродепарафинизации и гидрирования (в третьем реакторе) при давлении 30 МПа. В результате получают топливо для сверхзвуковой авиации, характеризующееся плотностью порядка 840 кг/м, содержанием ароматических углеводородов не более 10 мас.%, что соответствует требованиям к топливу Т-6 (ГОСТ 123-08-89). Выход топлива составляет 70-75 мас.%.
(Е.Д.Радченко, В.А.Хавкин и др. Гидрогенизационные процессы производства реактивных топлив «Химия и технология топлив и масел» №9, 1993, с.32).
К недостаткам способа следует отнести ограниченность сырьевых ресурсов, т.к. в качестве сырья используют только газойли каталитического крекинга. Другим недостатком является сложность регулирования температуры по слою катализатора гидрирования, а также недостаточно высокий выход целевого продукта.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа получения реактивного топлива для сверхзвуковой авиации, позволяющего расширить сырьевые ресурсы за счет использования смесевого сырья вторичного происхождения (смесь газойля каталитического крекинга и газойля замедленного коксования) и доступного прямогонного газойля, а также улучшить технологичность процесса за счет упрощения схемы терморегулирования в зоне реакции, и несколько увеличить выход целевого реактивного топлива.
Поставленная задача решается способом получения реактивного топлива для сверхзвуковой авиации путем гидрирования и последующей гидродепарафинизации нефтяного сырья вторичного происхождения в присутствии ВСГ и катализаторов, при повышенных температуре и давлении, в двух реакторах гидрирования и в реакторе гидродепарафинизации. Способ отличается тем, что в качестве сырья вторичного происхождения используют смесь газойлей каталитического крекинга и замедленного коксования и дополнительно вводят прямогонный газойль в количестве не более 30 мас.% от суммарной загрузки сырья. Причем прямогонный газойль подают в верхнюю часть первого или второго реактора гидрирования или в равных долях в верхнюю часть первого и второго реакторов гидрирования.
Реакторы гидрирования загружают сульфидным никель-вольфрамовым катализатором, а реактор гидродепарафинизации на 70% загружают молибденовым катализатором на цеолитном носителе, и на 30% - сульфидным никель-вольфрамовым катализатором. Использование сульфидного никель-вольфрамового катализатора гидрирования в реакторе гидродепарафинизации обусловлено необходимостью удаления следов непредельных соединений на выходе из зоны гидродепарафинизации.
-1
3
3
Процесс гидрирования осуществляют при давлении 26-30 МПа, температуре 330-450°С, объемной скорости подачи сырья 0,2-1,0 час, соотношении ВСГ/сырье 1500-3000 нм/м.
-1
3
3
Процесс гидродепарафинизации осуществляют при давлении 26-30 МПа, температуре 350-370°С, объемной скорости подачи сырья 1,0-2,0 час, соотношении ВСГ/сырье 1500-2000 нм/м.
В качестве сырья вторичного происхождения используют смесь газойлей каталитического крекинга и замедленного коксования в соотношении от 90-10% до 70-30% в сочетании с прямогонным газойлем (в количестве не более 30% от суммарной загрузки сырья). Это позволяет решить задачу расширения сырьевых ресурсов при получении дефицитного реактивного топлива для сверхзвуковой авиации.
Целесообразность подачи прямогонного газойля в сырье для получения реактивного топлива обусловлена также тем, что прямогонный газойль не требует такой глубокой степени гидрирования, как газойли вторичного происхождения. Использование прямогонного газойля в качестве компонента сырья, предлагаемая схема его подачи и подобранное соотношение к исходному сырью позволяют снизить тепловой эффект реакции и достаточно просто регулировать тепловые условия осуществления процесса гидрирования, а также несколько повысить выход целевого топлива.
На стадии гидродепарафинизации осуществляется реакция селективного гидрокрекинга н-парафиновых углеводородов, что позволяет улучшить низкотемпературные характеристики получаемого топлива.
Качество получаемого топлива после выделения его из гидрогенизата соответствует требованиям ГОСТ 123-08-89 на топливо Т-6 (после введения соответствующих присадок).
Предлагаемое техническое решение подтверждено следующими примерами.
Пример 1.
Предлагаемый способ получения реактивного топлива осуществляют в одном гидрогенизационном блоке, состоящем из двух реакторов гидрирования и реактора гидродепарафинизации.
3
3
Смесь газойлей каталитического крекинга и замедленного коксования в соотношении 90-10%, выкипающих внутри интервала температур 180-390°C, с содержанием 72 мас.% ароматических углеводородов, плотностью при 20°C 945 кг/м, иодным числом 15 г иода/100 г, подают в верхнюю часть первого реактора гидрирования, куда дополнительно вводят прямогонный газойль (содержание ароматических углеводородов 23 мас.%, плотность при 20°C - 844 кг/м, иодное число - 2,5 г иода/100 г, пределы выкипания 210-355°C) в количестве 30 мас.% от суммарной загрузки сырья. Затем гидрогенизат после прохождения первого реактора поступает в верхнюю часть второго реактора гидрирования. Гидрирование осуществляют в присутствии сульфидного никель-вольфрамового катализатора.
-1
3
3
Условия процесса гидрирования - температура 330°C, давление 26 МПА, объемная скорость подачи сырья 1,0 час, соотношение ВСГ/сырье - 1500 нм/м.
Гидрогенизат после прохождения двух реакторов гидрирования поступает в верхнюю часть реактора гидродепарафинизации. Реактор гидродепарафинизации на 70% заполнен молибденовым катализатором на цеолитном носителе и на 30% - сульфидным никель-вольфрамовым катализатором.
-1
3
3
Условия процесса гидродепарафинизации - температура 350°C, давление 26 МПа, объемная скорость подачи сырья 1,0 час, соотношение ВСГ/сырье - 1500 нм/м.
3
После прохождения через реактор гидродепарафинизации и разгонки полученного гидрогенизата получают топливную фракцию, выкипающую внутри интервала температур 190-300°C, характеризующуюся плотностью 841 кг/м, содержанием ароматических углеводородов 8 мас.%, температурой начала кристаллизации ниже минус 60°C и отвечающую по своим показателям требованиям ГОСТ 12308-89 на топливо Т-6 (после введения соответствующих присадок).
Выход целевого продукта составляет 76,5 мас.% на сырье.
Пример 2.
Предлагаемый способ получения реактивного топлива осуществляют в одном гидрогенизационном блоке, состоящем из двух реакторов гидрирования и реактора гидродепарафинизации.
3
Смесь газойлей каталитического крекинга и замедленного коксования в соотношении 80-20%, выкипающих внутри интервала температур 180-390°C, с содержанием 69 мас.% ароматических углеводородов, плотностью при 20°C 940 кг/м, йодным числом 19 г иода/100 г, подают в верхнюю часть первого реактора гидрирования.
3
Затем гидрогенизат после прохождения первого реактора гидрирования поступает в верхнюю часть второго реактора гидрирования, куда дополнительно вводят прямогонный газойль (содержание ароматических углеводородов 23 мас.%, плотность при 20°С - 844 кг/м, йодное число - 2,5 г иода/100 г, пределы выкипания 210-355°С) в количестве 30 мас.% от суммарной загрузки сырья. Гидрирование осуществляют в присутствии сульфидного никель-вольфрамового катализатора.
-1
3
3
Условия процесса гидрирования - температура 450°С, давление 30 МПА, объемная скорость подачи сырья 0,2 час, соотношение ВСГ/сырье - 3000 нм/м.
Гидрогенизат после прохождения двух реакторов гидрирования поступает в верхнюю часть реактора гидродепарафинизации. Реактор гидродепарафинизации на 70% заполнен молибденовым катализатором на цеолитном носителе и на 30% - сульфидным никель-вольфрамовым катализатором.
-1
3
3
Условия процесса гидродепарафинизации - температура 370°С, давление 30 МПа, объемная скорость подачи сырья 2,0 час, соотношение ВСГ/сырье - 2000 нм/м.
3
После прохождения через реактор гидродепарафинизации и разгонки полученного гидрогенизата получают топливную фракцию, выкипающую внутри интервала температур 190-300°С, характеризующуюся плотностью 842 кг/м, содержанием ароматических углеводородов 9,0 мас.%, температурой начала кристаллизации ниже минус 60°С и отвечающую по своим показателям требованиям ГОСТ 12308-89 на топливо Т-6 (после введения соответствующих присадок).
Выход целевого продукта составляет 77,5 мас.% на сырье.
Пример 3.
Предлагаемый способ получения реактивного топлива осуществляют в одном гидрогенизационном блоке, состоящем из двух реакторов гидрирования и реактора гидродепарафинизации.
3
3
Смесь газойлей каталитического крекинга и замедленного коксования в соотношении 70-30%, выкипающих внутри интервала температур 180-390°С, с содержанием 65 мас.% ароматических углеводородов, плотностью при 20°C 935 кг/м, иодным числом 23 г иода/100 г, подают в верхнюю часть первого реактора гидрирования, куда дополнительно вводят прямогонный газойль (содержание ароматических углеводородов 23 мас.%, плотность при 20°С - 844 кг/м, иодное число - 2,5 г иода/100 г, пределы выкипания 210-355°С), в количестве 10 мас.% от суммарной загрузки сырья. Затем гидрогенизат после прохождения первого реактора гидрирования поступает в верхнюю часть второго реактора гидрирования, куда дополнительно вводят прямогонный газойль в количестве 10 мас.% от суммарной загрузки сырья.
Гидрирование осуществляют в присутствии сульфидного никель-вольфрамового катализатора.
-1
3
3
Условия процесса гидрирования - температура 400°С, давление 28 МПА, объемная скорость подачи сырья 0,5 час, соотношение ВСГ/сырье - 2000 нм/м.
Гидрогенизат после прохождения двух реакторов гидрирования поступает в реактор гидродепарафинизации. Реактор гидродепарафинизации на 70% заполнен молибденовым катализатором на цеолитном носителе и на 30% - сульфидным никель-вольфрамовым катализатором.
-1
3
3
Условия процесса гидродепарафинизации - температура 360°С, давление 28 МПа, объемная скорость подачи сырья 1,5 час, соотношение ВСГ/сырье - 1500 нм/м.
3
После прохождения через реактор гидродепарафинизации и разгонки полученного гидрогенизата получают топливную фракцию, выкипающую внутри интервала температур 190-305°С, характеризующуюся плотностью 841,5 кг/м, содержанием ароматических углеводородов 8,5 мас.%, температурой начала кристаллизации ниже минус 60°С и отвечающую по своим показателям требованиям ГОСТ 12308-89 на топливо Т-6 (после введения соответствующих присадок).
Выход целевого продукта составляет 78 мас.% на сырье.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет расширить сырьевые ресурсы производства дефицитного реактивного топлива для сверхзвуковой авиации за счет использования смесевого сырья вторичного происхождения (смесь газойля каталитического крекинга и газойля замедленного коксования) и доступного прямогонного газойля, а также улучшить технологичность процесса за счет упрощения схемы терморегулирования в зоне реакции и несколько увеличить выход целевого реактивного топлива.