Депарафинизация дизельных топлив

Назначение

Дистиллятное топливо (дизельное топливо, мазут и керосин) должно быть жидким в двигателе или горелке при низких температурах.

Существуют различные спецификации, которые охватывают текучесть при низких температурах:

• температура помутнения,
• температура застывания,
• температура замерзания,
• предельная температура фильтруемости.

Когда температура воздуха падает, нормальные парафины, содержащиеся в дизельном топливе, начинают образовывать кристаллы и затвердевать. Эти кристаллы могут вызвать засорение топливных фильтров и предотвращение запуска двигателя.

Улучшения низкотемпературных свойств дизельного топлива отслеживаются либо по температуре помутнения, либо по температуре застывания.

Температура помутнения – это температура, при которой нормальные парафины начинают образовывать кристаллы.

 Температура застывания – это температура, при которой продукт перестает течь.

Существует много разных подходов для улучшения низкотемпературных свойств дизельного топлива:

• добавки,
• облегчение фракционного состава,
• разбавление керосином,
• депарафинизация растворителем.

Все перечисленные методы имеют существенные недостатки, включая высокую стоимость и значительную потерю выхода дизельного топлива, в то время как каталитическая депарафинизация является конкурентоспособной альтернативой.

Преимущество каталитической депарафинизации заключается в том, что она фактически превращает «плохие» молекулы в дистилляте – те, которые имеют плохие низкотемпературные свойства (н-парафины) – в лучшие молекулы.

Сырье и продукты

В качестве сырья процесса депарафинизации обычно используются фракции гидроочищенного дизельного топлива с установок АВТ.

Эти фракции обычно имеют фракционный состав 200-360 ^○С и обогащены нормальными парафинами, обладающими высокими температурами помутнения. Основным продуктом является обогащенное изопарафинами дизельное топливо с температурами помутнения порядка минус 30 ^○С при температуре помутнения исходного сырья от 0 до плюс 5 ^○С. В качестве побочных продуктов образуется нафта и сухой газ.

Катализаторы процесса

Для гидроочистки применяются никель-молибденовые катализаторы, обладающие сбалансированной активностью по деазотированию и гидрообессериванию.

Для процесса депарафинизации используются катализаторы с содержанием благородных металлов.

Катализатор предназначен:

• для улучшения низкотемпературных свойств дизельного топлива;
• для насыщения ароматических углеводородов и улучшения моторных свойств дизельного топлива по цетановому числу.

Условия проведения процесса

Процесс предварительной гидроочистки

Процесс гидроочистки дизельного топлива в среде водородсодержащего газа (ВСГ) протекает при следующих параметрах:

• давление ВСГ на входе в реактор – не менее 4,3 МПа;
• температура процесса – пределах 360-390 ^○С;
• объемная скорость подачи сырья – не более 1,14 ч^-1;
• кратность циркуляции ВСГ – не менее 210 нм³/м³ сырья.

 Процесс депарафинизации

Процесс депарафинизации протекает в среде водородсодержащего газа (ВСГ) при следующих условиях:

• давление ВСГ на входе в реактор – не менее 4,1 МПа;
• температура процесса – в пределах 320-360 ^○С;
• объемная скорость подачи сырья – не более 2,5 ч^-1;
• кратность циркуляции ВСГ – не менее 290 нм³/м³ сырья.

Технологическая схема

Гидроочистка сырья

Свежее сырье подогревается и смешивается с горячим циркулирующим газом. Смесь поступает в первый реактор. В реакторе происходит каталитический процесс гидроочистки дизельного топлива с использованием специально подобранного катализатора.

В реакторе происходит удаление соединений серы, азота, кислорода и подготовка дизельного топлива к проведению второй стадии процесса (депарафинизации) для получения компонента товарного дизельного топлива. Реакции происходят с относительно небольшим выделением тепла.

Затем гидроочищенный поток дизельного топлива охлаждается циркулирующим газом от компрессора и поступает во второй реактор, содержащий катализатор депарафинизации.

 Депарафинизация

На данной стадии процесса происходит улучшение низкотемпературных свойств дизельного топлива и глубокое насыщение ароматических углеводородов. Эта стадия процесса так же является каталитическим процессом и протекает на специально подобранном катализаторе.

Процесс депарафинизации дизельного топлива происходит в реакторе, при этом молекулы парафиновых углеводородов нормального строения преобразуются в изомеризованные молекулы. Так же при проведении процесса депарафинизации происходит крекирование молекул углеводородов. Процесс депарафинизации протекает с потреблением водорода. Для восполнения количества водорода, вступившего в реакцию, предусмотрена подача свежего водорода с установок производства водорода.

Реакции экзотермичны, требуется постоянный контроль температуры в реакторе. Температура поддерживается на минимально возможном уровне, необходимом для получения требуемой степени расщепления молекул. Температура в реакторах регулируется путем подачи холодного циркулирующего водородсодержащего газа (ВСГ) между слоями катализатора.

Фракционирование

Продукт из второго реактора охлаждается в сырьевых теплообменниках и поступает в горячий сепаратор высокого давления, где происходит отделение жидких углеводородов от паров ВСГ. Жидкий продукт направляется в секцию фракционирования, а ВСГ после доохлаждения поступает в холодный сепаратор высокого давления.

Для предотвращения коррозии и отложения солей аммония, перед поступлением продукта на охлаждение, подается промывочная вода. Пар из холодного сепаратора высокого давления смешивается с подпиточным водородом и направляется на смешение с сырьем. Жидкие углеводороды поступают в сепаратор низкого давления.

Кислый газ из сепаратора низкого давления выводится с установки, а жидкий продукт после отделения кислой воды направляется в секцию фракционирования.

Достоинства и недостатки

 Недостатки:

• высокая стоимость катализаторов ввиду присутствия в них благородных металлов
• необходимость производства дизельного топлива с улучшенными низкотемпературными свойствами только в зимний период.
• снижение выхода целевого продукта вследствие реакций крекинга.

Достоинства:

•  простое технологическое оформление
• возможность «встраивания» процесса депарафинизации на действующих установках гидроочистки дизельных топлив.
• улучшение низкотемпературных свойств дизельного топлива и возможность производства высокомаржинального продукта – зимнего дизельного топлива.

 Материальный баланс

 Материальный баланс представлен в таблице.

Сырье		Продукты
Дизельное топливо	Водород	Депарафинизат	Нафта	Газ
т/ч	т/ч	т/ч	т/ч	т/ч
67,3	0,58	63,4	3,69	0,79

Существующие установки

В России установки депарафинизации дизельного топлива на большинстве заводов можно встретить именно в составе установок гидроочистки. В таблице приведены некоторые российские НПЗ, эксплуатирующие установки депарафинизации дизельного топлива.

НПЗ	УСТАНОВКА ДЕПАРАФИНИЗАЦИИ
Ярославский НПЗ	эксплуатируется
Ачинский НПЗ	эксплуатируется
Антипинский НПЗ	эксплуатируется
Омский НПЗ	эксплуатируется
Ухтинский НПЗ	эксплуатируется
Волгоградский НПЗ	эксплуатируется
Пермский НПЗ	эксплуатируется
Киришинефтеоргсинтез	эксплуатируется
ТАНЕКО	строится
Новокуйбышеский НПЗ	строится