В. М. Капустин., М. Г. Рудин нефтни қайта ишлаш кимёси ва технологияси в. М. Капустин М. Г. Рудин

Расм-10.5 Каталитик крекинг бензинни гидротозалаш жараёнининг технологик схемаси.
1,5-иссиқлик алмаштиргичлар, 2,6-печлар, 3-гидрогенлаш реактори, 4-ажратиш устуни, 7-чуқур гидротозалаш реактори,8-стабилизатцион устун,I-каталитик крекинг бензини, II-водород, III-енгил гидрогенизат, IV-газ, V-оғир гидрогенизат.
Хомашёни қайта ишланишини қўзғалмас икки қатлам ли катализаторга ўтказидилар. Каталитик крекинг бензинини иссиқлик алмаштиргич 1 ва печ 2 да иситгандан сўнг водород билан аралаштирадалар ва реактор 3 га юборадилар, у ерда олефенларнинг 2 МПа босимда ва 250 ºС ҳароратда чуқур бўлмаган гидротозалаш ниши ва гидрогенланиши содир бўлади. Реактор 3 дан кейин каталитик крекинг бензиннинг гидрогенизатини ажратиш устуни 4 га юборадилар, у ерда гидрогенизатни қурилмадан чиқариб юборадилар, оғир гидрогеннизатни эса иссиқлик алмаштиргич 5 ва печ 6да яна қиздириб чуқур гидротозалаш реактори 7 га олефинларнинг чуқур гидротозаланиши ва енгил ва оғир гидрогенизатларни аралаштирадилар.
Жараён оддий гидротозалашга караганда қуйидаги афзалликларга эга:Катализаторнинг хизмат қилиш муддати ўзоклиги ва утиладиган масофа ўзунлигининг катталиги; Хомашё олтингугуртсизланишнинг юқори даражаси таъминланади.
Товар бензинда олтингугуртнинг миқдорига куйиладиган зарур талабларга эришилади (<30 pрm), олефинларни енгил гидрогенлаш, ароматик углеводродлар гидрогенланишининг йўқлиги, крекинг реакциясининг йўқлиги, октан сонининг 1-2 пунктдан кўп бўлмаган пунктга тушиши.
Жараённинг моддий баланси бензинни гидротозалашдаги билан деярли бир хил. Термик жараёнларнинг бензини (пиролиз бензинидан ташкари) юқори октан сонига эга эмас, шунинг учун бу безинни 5 МПа да ва хомашёга водороднинг сарфи 1 % бўлиш билан тўйинмаган углеводородларни тўлиқ тўйинтириш билан борадиган чуқур гидротозалашга учратилади.
Бензин чуқур гидротозалашнинг гидрогенизатини каталитик риформинг қилиш мақсадга мувофикдир. Иккиламчи бензинни чуқур гидротозалаш жараёни реакциянинг юқори иссиқлик эффекти билан ҳамда катализаторнинг тез фаолсизланиши билан мураккаблашади. Ута исиб кетишни ва катализаторнинг фаолсизланишини олдини олиш учун катализатор қатлам ларининг орасига совуқ айланиб турадиган водород сақлаган газ ва рецирқўлят (гидротозаланган бензин) нинг аралашмаси киритиладиган реакторни қўллайдилар.

10.1.3.6.2. Иккиламчи маҳсулотлар керосинли ва дизелли фракцияларни гидрогенлаш

Иккиламчи келиб чиқишли керосиндан тўйинмаган углеводородларни чиқариб юбориш юмшок шароитларда яъни 360-380 ºС ҳароратда, 2-4 МПа, хажмий тезлиги 2-5 соат ̄ ¹ бўлганда амалга ошади. Агар аренларни чуқурроқ гидрогенлаш зарурияти тугилса юқорирок босим (7МПа)ни ёки чуқурроқ гидрогенловчи никель вольфрам сульфидли катализаторни қўллайдилар.

Саноатда шундай технологик жараён ўзлаштирилганким бунда иккиламчи келиб чиқишли керосинли ва дизелли фракцияларни тўғри ҳайдалганлиги билан амалга оширилади. Бундай қурилма иккиламчи келиб чиқишли атмосфера дистиллятлариданжуда паст микдорда олтингугуртни сақлаган мотор ёқилғисининг компонентларини олишга имкон беради. Қурилманинг схемаси 10.6 расмда кўрсатилган.

Расм-10.6. Иккиламчи келиб чиқишли дистиллятларни тўғри ҳайдалган фракциялар билан аралашмасининг технологик схемаси.
1,2-печлар, 3,4-реакторлар, 5,6-иссиқлик алмаштиргичлар, 7-сператор, 8-фракциялаш устуни, I-хомашё, II-водород салаган газ, III-газ, IV-сув, V-барқарор гидрогенизат, VI-керосин, VII-дизел ёқилғиси, VIII-газ ва бензин.
Хомашёнинг ВСГ билан аралаштирадилар иссиқлик алмаштиргич 5,6 лар ва печ 1 да 250 ºС гача қиздириладилар ва реактор 3 га етказиб берадилар, у ерда гидрогенизатда олтингугуртнинг қолдиқли миқдори 50-100 ррм бўлган тўйинмаган углеводородларнинг гидрогенлаш жараёни содир бўлади (биринчи боскич). Хомашё етказиб беришнинг хажмий тезлиги (2 дан 5 соат ̄ ¹ гача) қўлланиладиган катализатор ва водород хомашёни нисбати айнан гидрогенлаш реакциясини амалга ошириш учун оптималлаштирилган. Хомашёда ароматик углеводородларнинг миқдори юқори бўлган ҳолда реактор 3 дан кейин никель ва вольфрам асосидаги катализатор иштирокида деароматлашнинг автоном блокида кушимча гидрогенлашни амалга оширадилар. Сўнгра газ суюқли аралашмани II-боскичга печ 2 ва реактор 4 га етказиб берадилар у ерда гидротозалаш жараёни боради. Реактор 4 даги катализаторнинг таркиби ва гидротозалаш жараёнининг технологик параметрларини хомашёда мавжуд бўлган олтингугурт ва азот сақлаган бирикмалар Кўпҳалқали ароматик углеводородлардан ҳамда олинадиган маҳсулотнинг сифатига қуйиладиган талаблардан келиб чиққан ҳолда аниқлайдилар.
Олтингугуртнинг миқдори 10 ррm (Евро-5) бўлган дизел ёқилғисининг компонентини олиш учун реактор 4 даги ҳарорат 320-420 ºС дан паст бўлмаслиги босим 4,0-10,0 МПа ҳам етказиб беришнинг хажмий тезлиги 0,5-1,0 соат ̄ ¹ дан кўп бўлмаслиги реакция зонасига етказиб бериладиган водороднинг миқдори унинг кимёвий сарфидан ошиши 8 мартадан кам бўлмаслиги керак. Реактор 3 дан кейин гидрогенизатдаги тўйинмаган углеводородларнинг миқдори эса 2,54 мартага камаяди. II-боскичдан кейин гидрогенизат сепаратор 7 га газлардан ажратиш учун ва устун 8га гидротозаланган ёқилғисини олиш учун келиб тўтади. Мазкур схема каталитик крекинг ва кокслашнинг дизелли фракциялари (енгил газойл)ни гидрогенлашда ўзини яхши томондан кўрсатади.
Гидрогенлаш олтингугуртга чидамли катализаторларда масалан никель молибденли ёки никель вольфрамлиларда амалга оширилади. Шунга ўхшаган жараёнлар “Criterion” , “Lummus” , “Haldor Topsoe”, “Sud Chemie” ва бошқа компанияларда ишлаб чиқилган.
10.1.3.6.3 Мойли хомашёни гидрогенлаш (гидродеароматлаш)

Мойлардаги ароматик углеводородларни гидрогенлаш жараёни маҳсулотнинг рангини саклашда оксидланишга барқарорлигини, унинг деэмулгирловчи хоссаларини ва барқарорлигини яхшилашга имкон беради.

Бир қатор мамлакатларда ишлаб чиқилган ва тадбиқ этилган мойли дистиллятлар ва деасфальтизатни гидрогенлаш жараёнлари битта каталитик жараёнда чуқур селектив тозалаш ва гидротозалашни биргаликда олиб борганда олинадиган натижаларида эришиш имкониятини беради. Жараён одатда 15-30 МПа босимда 340-420ºС ҳароратда хомашё етказиб беришнинг тезлиги 0,5-1,5 соат ̄ ¹ ва водород сақлаган газнинг хомашёга хажмий нисбати (500-1500) :1 бўлганда амалга оширилади. Катализатор сифатида гидрогенловчи металларнинг миқдори 70 % (мас) бўлган катализатор қўлланилади.
Юқори босим ва фаол катализаторларни қўллаш туфайли гидрогенлаш реакциялари жуда чуқур боради, яъни селектив тозалашда экстракт ҳолида чиқариб юборилаётган деярли барча компонентлар мақсадли маҳсулотларга айланадилар. Юқори босим остида гидрогенлаш билан саноат микёсида юқори сифатли турли мақсадларда ишлатиладиган базали-мойлар: индустриал турбина мотор гидравлик урчук ок мойларни ишлаб чиқарадилар. Хомашёнинг турига қараб гидрогенлашдаги бир хил қовушқоқлик индексига эга бўлган мойларнинг чиқиши селектив тозалашга тенг ёки бир оз юқори бўлади.
Гидрогенлашнинг анча қаттиқ режимида яъни ҳароратни оширганда ёки хомашё етказиб беришнинг тезлигини камайтирганда ароматик углеводородларнинг камайтирилган бўлган ва қовушқоқлик индекси анча юқори бўлган мойларни оладилар.
Россиядаги мойли хомашёни гидрогенлаш қурилмаси Волгограднинг НҚИЗ да мойларни ишлаб чиқариш бўйича комплекс таркибида ишлайди. Гидрогенлаш катализатори бифункционал-гидрогенловчи функцияларни вольфрам сульфиди, никель-хром, никель -вольфрам, кислотали функцияларни эса алюминий амалга оширадилар.
Жараённи кенг сингдирилиши қиммат баҳо жиҳоз ва водороднинг катта миқдори талаб килиниши туфайли тўхтатилиб турибди. Гидрогенлаш кам тоннали мойларни ва жуда қаттиқ ишлатиш шароитларидаги гидравлик суюқликларни олиш учун кўпроқ аҳамиятга эга.

10.1.3.7. Нефт хомашёсини гидротозалаш катализаторлари регенерацияси

Нефт хомашёсини гидротозалашга катализаторнинг аста-секин фаолсизланиши содир бўлади. Асосий ролни бу жараёнда олтингугуртли бирикмалар, смолали-асфальтен моддалар ва металлар уйнайди. Фаолсизланиш қайтар ва кайтмас бўлиши мумкин. Металлар катализаторни кайтмас қилиб захарлайдилар. Кўпҳалқали ароматик углеводородлар ва смолали асфальтен моддалар гидротозалаш жараёнида конденсацияланади ва кокс ҳосил килувчи моддаларга айланиб катализаторда тўпланади ва уни фаолсизлантиради. Бу моддаларни коксни куйдирганда чиқариб юбориш мумкин. Катализаторнинг регенерациясини газ-ёки буг ҳаволи усул амалга ошириладилар.
Газ ҳаволи усул ҳолида ўта исиб қотишнинг олдини олиш мақсадида кислороднинг дастлабки миқдори 0,5 % дан кўп бўлмаган инерт газни қўллайдилар чунки кокснинг бошлангич миқдори 7-8 % (мас) гача етиши мумкин. Регенерациянинг охирида кислороднинг миқдори 2 % дан юқори бўлмаслиги керак. Жараённи 3-4 МПа босимда ҳарорат 550 ºС дан юқори бўлмаганда ўтказадилар, регенерация вақти 100-120 соатни ташкил қилади.
Буг ҳаволи регенерацияда босим атмосфера босимига яқин, буғнинг сарфи 1 м³ катализаторга 350-900 м³ ни ташкил қилади, регенерация ҳарорати ва вақти деярли газ ҳаволи регенерациядаги кабидай.
Завод шароитидаги катализаторларнинг регенерацияси атроф муҳитни ифлослайдиган жараёндир,шунинг учун регенерацияни махсус заводларда ўтқизишга харакат қиладилар, кокс билан қопланган катализаторни у ерга етказиб берадилар.

10.2. Гидрокрекинг

Жараённинг мақсади- исталган углеводородли хомашёдан кенг ассортиментдаги асосий нефт маҳсулотлари бўлган суюқ газлар, бензин, реактив ва дизел ёқилғиси мойлар компонентларини юқори чиқиш билан олишдан иборат.

Эслатиб ўтамизки гидрокрекинг жараёнларини хомашёнинг конверсия-ланишига қараб енгил (ёки юмшок) ва чуқур (ёки қаттиқ ) га ажратиш қабул қилинган. Биринчи ҳолда конверсиянинг даражаси 10-50 % ни иккинчи ҳолда эса 50 % дан кўпни ташкил қилади.
Очик нефт маҳсулотларини олиш мақсадида нефт маҳсулотлари ва қолдиқларини гидрокрекинглаш биринчи АҚШ да жуда кенг тарқалди.
Гидрокрекинг сезиларли даражада реактив ёқилғининг ресусларини кенгайтиради. Дистиллятларни гидрокрекинглашда хомашё сифатида асосан вакуумли газойл, крекинг ва кокслашнинг оғир газойллари деасфальтизатни қўллайдилар.

10.2.1. Гидрокрекингни химизми ва механизми

Гидрокрекинг жараёнида содир бўладиган кимёвий реакциялар:

Водород сульфид, ва сув ҳосил бўлиш билан борадиган олтингугурт- азот ва кислород сақлаган органиқ бирикмаларнинг гидрогенолизи.
Нафтенли ва парафин углеводородларининг ҳосил бўлиши билан борадиган тўйинмаган ва ароматик углеводородларни гидрогенлаш.
Юқори молекуляр бирикмалар ва нафтен углеводородларнинг крекинги;
-ҳалқали структураларни деалкиллаш;
-парафин углеводородларни изомерлаш.