Литературный обзор, Актуальность проблемы - Процесс и оценка показателей гидрогенизации тяжелого нефтяного сырья

Актуальность проблемы

Нефть месторождение процесс гидрокрекинг

В современной мировой нефтепереработке наиболее актуальной и сложной проблемой является облагораживание и каталитическая переработка нефтяных остатков - гудронов и мазутов, потенциальное содержание которых в нефтях большинства месторождений составляет 20 - 55 %.

Наиболее остро данная проблема ощущается в Казахстанской нефтеперерабатывающей промышленности, в которой глубина переработки нефти не превышает на сегодняшний день 65 % и характеризуется выходом большого количества остаточных нефтяных фракций. Хотя за последние годы наблюдается тенденция к снижению доли этих остатков, но, не смотря на это, она продолжает преобладать в ассортименте нефтепродуктов НПЗ Казахстана

Трудности, которые возникают при разработке процессов переработки тяжелых остатков, связаны не с осуществлением самих химических реакций крекинга, а в основном с сопутствующим в каталитических процессах явлениями отложения кокса на поверхности катализатора и необратимого отравления катализаторов металлоорганическими соединениями сырья.

Наиболее важными из показателей качества нефтяных остатков, как сырья для каталитических процессов их облагораживания и переработки, являются содержание металлов (определяющее степень дезактивации катализатора, его расход) и коксуемость (обусловливающая коксовую нагрузку регенераторов каталитического крекинга или расход водорода).

Поэтому, для переработки тяжелого нефтяного сырья, с высоким содержанием металлов, асфальтенов, смол, серосодержащих соединений и различного вида примесей необходимы специальные технологии и процессы, новые каталитические системы, способные эффективно перерабатывать такого вида сырье.

Для решения вышеуказанных проблем целесообразно использовать высокодисперсный катализатор, равномерно распределенный в сырье, формирующийся из исходного соединения - "прекурсора" катализатора в зоне реакции.

Преимуществом высокодисперсных катализаторов в сравнении с традиционными твердофазными катализаторами при гидрогенизации тяжелого углеводородного сырья, является более высокая активность, практическое отсутствие отложений кокса и соединений металлов на поверхности катализатора.

Анализ накопленных экспериментальных данных показывает, что синтез и применение высокодисперсных катализаторов включает пять стадий:

    1) Выбор каталитически активного исходного соединения, растворимого в воде или в органической жидкости, представляющей реакционную среду для осуществления заданного процесса. Выбранное соединение в результате химических процессов обезвоживания, восстановления, сульфирования должно переходить к моменту достижения рабочих условий процесса (температуры и давления) в каталитически активную форму. Реакционная среда, как правило, - сырье в жидком состоянии; 2) Приготовление раствора или эмульсии водного раствора исходного соединения в сырье; 3) Нагрев сырья до рабочей температуры, сопровождающийся формированием каталитически активной формы в виде суспензии частиц малых размеров в сырье; 4) Проведение технологического процесса в присутствии высокодисперсного катализатора; 5) Выделение и регенерация из продуктов гидрогенизации исходного соединения.

В качестве исходных соединений использовали эмульсию водного раствора парамолибдата аммония, эмпирическая формула (NH4)6Mo7O24*4Н2О.

Механизм формирования глобулы катализатора из капли эмульсии водного раствора парамолибдата аммония при нагревании сырья показан на рисунке 1 . По мере нагревания водная эмульсия закипает, и диаметр капель уменьшается. По достижении насыщения начинает кристаллизоваться твердая соль (NH4)6Mo7O24. Поверхность растущих кристаллов гидрофильна, они располагаются с внутренней стороны поверхности раздела фаз с последующим формирование сферических глобул соли. В процессе дальнейшего нагрева в среде водорода и сероводорода исходные соединения (твердая соль) превращаются в окислы и сульфидируются с образованием каталитически активной формы катализатора - сульфида металла.

механизм формирования глобулы катализатора

Рис. 1. - Механизм формирования глобулы катализатора

Цель работы: Исследование процесса гидрогенизации тяжелого нефтяного сырья, установление и оценка показателей процесса с каталитической добавкой и без нее.

Научная новизна: Показана возможность разработки нового процесса переработки тяжелых нефтяных остатков, с высоким содержанием смолисто-асфальтеновых и серосодержащих веществ, с получением дополнительного количества светлых нефтепродуктов.

Применен новый способ проведения каталитического процесса, обладающий значительными превосходствами по сравнению с процессами, в которых применяется твердофазные катализаторы.

Практическая ценность: Результаты данной работы могут быть использованы при разработке нового процесса глубокой переработке нефти. Промышленная реализация данного процесса может быть осуществлена на установках висбрекинга и гидрокрекинга, при условии проведения на них соответствующей реконструкции.

Вывод. Таким образом, исследования показали, что введение в сырье прекурсора, содержащего каталитический компонент, существенно улучшает работу пилотной установки: снижает коксообразование и повышает продолжительность непрерывной работы установки. Добавка прекурсора в сырье способствует повышению конверсии и выхода легких и средних дистиллятов. Повышение конверсии приводит к снижению плотности и вязкости гидрогенизата, а также увеличению степени обессеривания продуктов реакции.

Проведенные исследования показывают возможность разработки нового промышленного процесса, который позволит увеличить глубину переработки нефти и количество товарных топлив на НПЗ Казахстана.

Похожие статьи




Литературный обзор, Актуальность проблемы - Процесс и оценка показателей гидрогенизации тяжелого нефтяного сырья

Предыдущая | Следующая