6. Описание технологической схемы

Сырье, дизельная фракция 180-350 °С, из резервуара поступает на прием сырьевого насоса Н-1 и подается в смеситель СМ-1, где смешивается с цирку­лирующим водородсодержащим газом (ЦВСГ) и свежим водородсодержащим газом (ВСГ) от компрессора ПК-1.

Газосырьевая смесь предварительно нагревается в межтрубном простран­стве последовательно работающих теплообменников Т-1/2 за счёт охлаждения газо-продуктовой смеси, поступающей из реактора Р-1. По выходу из теплооб­менников газо-сырьевая смесь с температурой порядка 220 °С подаётся в печь П-1, где нагревается до температуры реакции (порядка 350-360 °С), затем по­ступает в реактор Р-1.

В реакторе Р-1 при температуре 350 °С и давлении 4 МПа на катализато­ре в атмосфере избыточного ВСГ происходит гидрирование сернистых и азоти­стых соединений, содержащихся в сырье, а также частичный гидрокрекинг с образованием углеводородов и легких бензиновых фракций. Реакции гидрирования протекают с положительным тепловым эффектом, в результате чего тем­пература на выходе может повышаться на 10 - 15 °С. Температура в реакторе контролируется термопарами.

Газопродуктовая смесь из реактора с температурой 375 - 420 °С направля­ется в трубное пространство теплообменников Т-1/2, где, нагревая газосырьевую смесь, охлаждается до температуры 240 °С. Затем газопродуктовая смесь охлаж­дается до 40 °С последовательно в воздушном холодильнике ХВО-1, водяном холодильнике Х-1 и поступает в сепаратор высокого давления С-1, где при дав­лении не более 4 МПа происходит отделение гидрогенизата от циркулирующего водородсодержащего газа. Далее ЦВСГ поступает на очистку от сероводорода водным раствором моноэтаноламина (МЭА) в абсорбер К-2.

Для компенсации израсходованного водорода и поддержания необходи­мого парциального давления ВСГ, из заводской сети подается свежий водородсодержащий газ в трубопровод, где он смешивается с циркулирующим ВСГ, по­ступающим из К-2.

С низа сепаратора С-1 конденсат гидрогенизата и растворённых в нём уг­леводородных газов поступает через дроссельный клапан в сепаратор низкого давления С-2, где при давлении не более 0,5 МПа происходит отделение угле­водородных газов от гидрогенизата. Затем углеводородный газ из сепаратора направляется в абсорбер К-3 для удаления сероводорода из углеводородного га­за раствором МЭА.

Гидрогенизат из сепаратора С-2, пройдя межтрубное пространство тепло­обменника Т-4, нагревается за счёт охлаждения стабильного гидрогенизата - гидроочищенного дизельного топлива, отводимого из колонны К-1, и поступает в стабилизационную колонну К-1. В случае, когда температура гидрогенизата после теплообменника Т-4 ниже требуемой температуры стабилизации (порядка 220 - 240 °С), то гидрогенизат перед входом в колонну К-1 нагревается в тепло­обменнике Т-3 за счет охлаждения газопродуктовой смеси после теплообменни­ков Т-1/2.

В стабилизационной колонне К-1 при давлении 0,18 МПа происходит от­деление углеводородного газа и бензина-отгона от гидрогенизата. Для подвода тепла в колонну К-1 часть стабильного гидрогенизата с кубовой части колонны насосом Н-2 направляется в печь П-2, где подогревается до 340°С и возвращает­ся в кубовую часть колонны К-1.

Балансовое количество стабильного гидрогенизата (гидроочищенного ди­зельного топлива) направляется насосом Н-2 на охлаждение в трубное про­странство теплообменников Т-4, воздушный холодильник ХВО-4 и с темпера­турой не выше 60 °С выводится с установки.

Пары бензина-отгона и углеводородный газ с верха колонны К-1 конден­сируются и охлаждаются в воздушном конденсаторе - холодильнике ХВО-2, во­дяном холодильнике Х-2 и поступают в сепаратор С-3. В сепараторе при темпе­ратуре 40 °С и давлении 0,1 МПа происходит разделение углеводородного газа и бензина-отгона, а также отстой воды. Бензин-отгон из сепаратора С-3 подает­ся насосом Н-3 в качестве орошения в колонну К-1, а его балансовое количест­во охлаждается в воздушном холодильнике ХВО-3 до 40 °С и выводится с уста­новки.

Из сепаратора С-1 ВСГ подаётся на очистку от сероводорода в абсорбер К-2, где очищается раствором МЭА. Очищенный ВСГ с верха абсорбера К-2 с температурой не более 50 °С поступает в сепаратор С-4, где от ВСГ отделяются унесённые капли раствора МЭА. Для поддержания необходимой для реакции концентрации водорода в ЦВСГ, часть ВСГ сбрасывается из трубопровода из С-4 в топливную сеть или на факел (на отдув). Затем очищенный ВСГ циркуляци­онным компрессором ПК-1 поступает на рециркуляцию в узел смешения с ис­ходным сырьём.

Углеводородный газ очищается от сероводорода раствором МЭА в аб­сорбере К-3. С верха К-3 очищенный углеводородный газ направляется в топ­ливную сеть.

Насыщенный сероводородом раствор моноэтаноламина с низа абсорберов К-2 и К-3 после нагревания в теплообменнике Т-6 за счёт тепла регенерирован­ного раствора МЭА, отводимого с низа К-4 через рибойлер Т-5, поступает в от­гонную колонну (десорбер) К-4 на регенерацию. Регенерация проводится при давлении не более 0,15 МПа и температуре на выходе из рибойлера Т-5 не вы­ше 130 °С. С низа колонны К-4 раствор МЭА поступает в рибойлер Т-5, где на­гревается за счёт конденсации водяного пара 1,6 МПа или пара 0,45 МПа.

Пары сероводорода, воды и унесённый раствор МЭА с верха рибойлера Т-5 возвращаются в колонну К-4, а регенерированный раствор МЭА из кармана рибойлера после охлаждения в теплообменнике Т-6 подаётся в ёмкость цирку­лирующего раствора МЭА Е-1, сюда же насосом Н-6 подаётся свежий раствор МЭА. С низа ёмкости Е-1 насосом Н-5 раствор МЭА поступает в абсорберы К-2, К-3.

Сероводород и пары воды, уходящие сверху колонны К-4, охлаждаются в водяном холодильнике Х-3 до температуры 40 °С и поступают в сепаратор С-5. Сероводород из С-5 отводится на установку элементарной серы, а также имеет­ся возможность подачи на сероводородный факел. А сероводородная вода из сепаратора насосом Н-4 подаётся в виде орошения в колонну К-4 для улавлива­ния уносимого МЭА и поддержания температуры верха не выше 110 °С.

Принципиальная схема установки гидроочистки дизельного топлива представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. - Принципиальная схема установки гидроочистки дизельного топлива

Формат	Зона	Поз.		Обозначение					Наименование						Кол.			Приме-чание
									Документация
									Пояснительная записка						2
									Чертёж общего вида						2
									Сборочные единицы
		1		Е-1					Ёмкость раствора МЭА						1
		2		К-1					Колонна стабилизационная						1
		3		К-2					Абсорбер ЦВСГ						1
		4		К-3					Абсорбер углеводородного газа						1
		5		К-4					Отгонная колонна (десорбер)						1
		6		Н-1					Насос сырьевой						1
		7		Н-2					Насос ГО ДТ						1
		8		Н-3					Насос бензиновый						1
		9		Н-4					Насос для подачи орошения в К-4						1
		10		Н-5					Насос регенерированного раствора МЭА						1
		11		Н-6					Насос свежего раствора МЭА						1
		12		П-1					Печь нагрева сырья						1
		13		П-2					Печь «горячей струи» стабилизации						1
		14		ПК-1					Поршневой компрессор						1
		15		Р-1					Реактор гидроочистки						1
		16		С-1					Сепаратор высокого давления						1
		17		С-2					Сепаратор низкого давления						1
		18		С-3					Сепаратор бензина						1
		19		С-4					Сепаратор ЦВСГ						1
		20		С-5					Сепаратор сероводорода						1
		21		СМ-1					Смеситель						1
		22		Т-1, Т-2, Т-3, Т-4, Т-6					Теплообменники						5
		23		Т-5					Подогреватель с паровым пространством (рибойлер)						1
		24		Х-1, Х-2					Водяные холодильники						2
		25		ХВО-1,ХВО-2, ХВО-3, ХВО-4					Воздушные холодильники						4
								Установка гидроочистки дизельного топлива
Изм			Лист		№ докум.	Подп	Дата
Разраб.					К. И. Подъячева			Пояснительная записка		Лит				Лист			Листов
Провер.					Л. В. Долматов								1			1
										УГНТУ БТП-09
Н. контр.
Зав. каф.					А.Ф.Ахметов

2. Технологический расчёт установки гидроочистки [28].

1. Выход гидроочищенного дизельного топлива

Выход гидроочищенного дизельного топлива (В_дт), в % (масс.) на исход­ное сырьё равен:

В_ДТ=100 - В_Б - В_г - ∆S, (14)

где В_г, В_Б, ∆S - выход газа, бензина и количество удаленной из сы­рья серы соответственно на сырье, % (масс.).

Газ образуется преимущественно при гидрогенолизе серни­стых соединений, и выход можно рассчитать по следующим формулам:

В_г = 0,3 · ∆S (15)

В_г = 0,3 · 0,959 = 0,2877 % (масс.);

В_Б = ΔS = 0,959 % (масс.).

В_ДТ = 100 – 0,959 – 0,2877 – 0,959 = 97,79 % масс.

Полученная величина в дальнейших расчётах уточняется после оп­ределения количества водорода, вошедшего в состав дизельного топлива при гидрогенолизе сернистых соединений и гидрировании непредельных и арома­тических углеводородов.

2. Расчёт расхода водорода на гидроочистку

Водород в процессе гидроочистки расходуется на:

- гидрогенолиз сероорганических соединений (G₁);

- гидрирование непредельных углеводородов (G₂);

- гидрирование ароматических углеводородов (G₃);

- потери водорода от растворения в гидрогенизате (G₄);

- механические потери водорода (G₅);

- потери водорода с отдувом (G_отд).

Таким образом, общий расход водорода в процессе гидроочистки:

G_H2 = G₁ + G₂ + G₃ + G₄ + G₅+ G_отд (16)

1. Расход водорода на гидрогенолиз сероорганических соединений

Расход водорода на гидрогенолиз сероорганических соединений рассчитывается по формуле:

G₁ = m · ∆S, (17)

где G₁ - расход 100%-го водорода, % (масс.) на сырьё;

∆S - количество серы, удаляемое при гидроочистке, % масс, на сырьё;

m - коэффициент, зависящий от характера сернистых соединений.

Поскольку в нефтяном сырье присутствуют различные сернистые соединения, то определяют расход водорода на гидрогенолиз каждого из них и ре­зультаты суммируются.

Значение m для соединений серы:

меркаптановой серы 0,062

сульфидной серы 0,125

дисулъфидной серы 0,0938

тиофеновой серы 0,250

тиофановой серы 0,125

Расход водорода на гидрогенолиз сероорганических соединений ди­зельной фракции:

G₁ = 0,062∙0,06 + 0,125∙0,5 + 0,0938∙0,3 + 0,25∙0,05 + 0,125∙0,05 =

= 0, 113% (масс.)