11.3. Основы управления процессом

11.3.1. Температура

С повышением температуры скорость реакций гидрирования увеличивается. Однако при применяемых обычно давлениях воз­растание температуры выше 400—420°С ограничивает возможную степень очистки термодинамическим равновесием гидрирования тиофенов и, вероятно, азоторганических соединений типа хиноли­на, бензохинолина и других. Повышение температуры увеличивает скорость гидрокрекинга на алюмокобальтмолибденовом катализа­торе, проходящего со значительно более высокой кажущейся энер­гией активации— 190—250 кДж·моль^-1, чем гидроочистка. Уве­личивается также термодинамически возможный и реально дости­гаемый выход непредельных углеводородов и продуктов дегидри­рования полициклических циклоалканов. В зависимости от каче­ства исходного сырья и требуемого качества очищенного продукта применяют температуры 250—420 °С. Минимальные температуры применяют тогда, когда недопустимы реакции гидрокрекинга и де­гидрирования.

Для наиболее распространенного вида сырья — лигроинов пря­мой перегонки нефти, подвергаемых каталитическому риформингу, основной задачей является глубокая очистка от серы и азота, не­большое дегидрирование алканов и циклоалканов и гидрокрекинг значения не имеют. Чтобы обеспечить максимальную скорость очистки, можно применять максимальные температуры 400— 420°С. При очистке авиационных керосинов недопустимо образо­вание алкенов и аренов, а иногда необходимо и неглубокое гидри­рование последних (нафталинов). При применяемых обычно пар­циальных давлениях водорода термодинамически возможный вы­ход нафталина при дегидрировании декалина и тетралина резко возрастает при температурах выше 370 °С, и очистку обычно про­водят при 350—360°С. Фракции, используемые в качестве дизельного топлива, можно очищать при температурах до 400—420°С, и случае дальнейшего повышения температуры в результате де­гидрирования би- и полициклических циклоалканов снижается цетановое число, растет выход продуктов гидрокрекинга — газа и бензина и резко возрастает расход водорода в результате реак­ций гидрокрекинга. Нижний предел температуры очистки опреде­ляется в этом случае возможностью конденсации тяжелых фрак­ций сырья; появление жидкой фазы резко замедляет гидрирова­ние из-за ограничения скорости транспорта водорода к поверхно­сти катализатора скоростью диффузии через пленку жидкости.

При гидроочистке масел желательны удаление серы и азота, содержащихся в нестабильных соединениях, полное гидрирование непредельных углеводородов, снижение кислотности и частичное насыщение конденсированных аренов. В этом случае целесообраз­но применять невысокие температуры, при которых термодинами­чески невозможно дегидрирование и кинетически — гидрокрекинг.

Обычный интервал температур при гидроочистке масел, заменя­ющей контактную доочистку, составляет 280—300 °С.

Вакуумный газойль и циркулирующий газойль каталитическо­го крекинга подвергают гидроочистке, чтобы снизить содержание серы и азота и гидрировать полициклические арены до моноцикли­ческих. Это обеспечивает увеличение выхода бензина и снижение выхода кокса при крекинге и получение продуктов каталитиче­ского крекинга, удовлетворяющих требованиям по содержанию серы. Высокая температура ограничивает термодинамически воз­можную глубину гидрирования аренов, поэтому проводить процесс при температурах выше 370—390 °С нецелесообразно. Нефтяные остатки подвергаются гидроочистке для получения малосернистых котельных топлив. Остатки подвергаются гидроочистке с большим трудом, для получения приемлемой степени очистки применяют высокие температуры (420—450 °С). Наряду с гидроочисткой в значительной степени проходит гидрокрекинг.

Хотя реакции, протекающие при гидроочистке, экзотермичны, отводить теплоту обычно не нужно, так как повышение темпера­туры продуктов на выходе из реактора обычно не превышает 10 °С.