Повышение качества управления процессом гидроочистки бензиновой фракции на установке каталитического риформинга

Аннотация. Статья содержит сведения по оптимизации системы автоматического управления процессом гидроочистки бензиновой фракции на установке каталитического риформинга.

Ключевые слова: автоматика; гидроочистка; каталитический риформинг.

Установка У-1.734 мощностью 1 млн. тонн/год по сырью предназначена для получения дебутанизированного катализата. Продукт служит сырьём для блока выделения бензольной фракции (титул 207), а в случае вывода из работы блока выделения бензольной фракции используется в качестве компонента неэтилированных автобензинов Нормаль-80, Регуляр-92, Премиум-95.

Сырьем установки в условиях нормальной эксплуатации является гидроочищенная фракция 62-180°С Астраханского газоконденсата, выделенная в блоке вторичной ректификации комбинированной установки из гидроочищенной фракции НК-350°С.

В состав установки входят следующие основные узлы и блоки [1]:

• предварительной гидроочистки сырья с подачей водородсодержащего газа (ВСГ);
• стабилизации гидрогенизата;
• каталитического риформирования;
• стабилизации катализата;
• приготовления товарной продукции;
• выделения бензольной фракции.

К вспомогательным системам установки относятся:

• узел осушки циркулирующего ВСГ цеолитами;
• узел приготовления и подачи хлорорганики;
• узел увлажнения системы риформинга;
• емкости хранения ВСГ;
• промпарк сырья и гидрогенизата;
• парк хранения стабильного катализата.

Количество технологических потоков – 1

Режим работы - непрерывный.

Время работы - 8000 часов в год.

Аппараты и сырьевые потоки блока предварительной гидроочистки установки У-1.734 представлены на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема блока предварительной гидроочистки

Сырье - прямогонная фракция 62…180 °С (Фракция 85…180 °С) - из резервуара Е-308 промпарка риформинга смешивается с избыточным водородсодержащим газом, поступающим в блок гидроочистки с нагнетания центробежного компрессора ЦК-1.

В межтрубном пространстве продуктовых теплообменников предварительной гидроочистки Т-1/1…Т-1/4 полученная газосырьевая смесь подогревается до температуры от плюс 200 до плюс 300 °С. Дальнейший разогрев смеси (от плюс 300 до плюс 400 °С) происходит в печи гидроочистки П-1. Разогретая до температуры реакции газосырьевая смесь подаётся в реактор Р-1. В реакторе гидроочистки, на катализаторах HR-448 и HR-506 происходят реакции гидрогенизации.

Полученная газопродуктовая смесь подвергается теплообмену с газосырьевой смесью, затем охлаждается в аппарате воздушного охлаждения Х-1 и водяном холодильнике Х-2 до температуры плюс 40 °С и поступает в продуктовый сепаратор С-1.

Сепаратор С-1 обеспечивает разделение охлаждённой газопродуктовой смеси на нестабильный гидрогенизат, который отправляется на блок стабилизации гидрогенизата, и ВСГ.

Отсепарированный ВСГ из сепаратора С-1 через сепаратор С-8 поступает на прием дожимного компрессора ПК-1 (ПК-2), с нагнетания которого под давлением от 38 до 40 кгс/см² через холодильник Х-12 и сепаратор С-9 направляется на установку гидроочистки фр. НК-350 °С. Частично ВСГ с линии нагнетания компрессора ПК-1 (ПК-2) возвращается в систему предварительной гидроочистки.

На специальном гидрирующем катализаторе происходит превращение и удаление веществ (сернистых, азотных и кислородсодержащих соединений, а также соединений, содержащих металлы и галогены, непредельные углеводороды), дезактивирующих моно и полиметаллические платиновые катализаторы риформинга. Летучие продукты (сероводород, аммиак, вода, хлористый водород) удаляются путем отпарки гидрогенизата. Металлические примеси отлагаются на катализаторе гидроочистки.

В основе процесса гидроочистки лежит реакция химической гидрогенизации [2], в процессе которой органические соединения серы (S), кислорода (O₂) и азота (N₂) превращаются в углеводороды с выделением сероводорода, воды и аммиака, а олефины преобразуются в более стабильные углеводороды парафинового ряда.

Сернистые соединения присутствуют в бензинах прямой гонки в виде активных соединений: сероводорода, меркаптанов, а так же в виде нейтральных сернистых соединений: моно и дисульфидов, циклических сульфидов. В зависимости от строения сернистого соединения меркаптаны, сульфиды линейного строения и циклического, дисульфиды и простые тиофены при гидроочистке превращаются в парафиновые или ароматические углеводороды с выделением сероводорода.

Основные реакции гидрообессеривания:

• разрыв связи углерод-сера и насыщением свободных валентных связей водородом;
• одновременное насыщение водородом олефиновых двойных связей у тиофенов;
• ароматические кольца, например, у бензотиофенов при этом, как правило, не насыщаются, исключение составляют дибензотиофены.

На степень обессеривания преобладающее влияние оказывает молекулярная масса соединения. Скорость гидрообессеривания уменьшается с увеличением молекулярной массы нефтяных фракций.

В процессе гидроочистки одновременно с реакциями сернистых соединений протекают многочисленные реакции углеводородов. К таким реакциям относятся: изомеризация парафиновых углеводородов, насыщение непредельных, гидрокрекинг.

При повышенных температурах идут реакции частичного дегидрирования нафтенов.

Контур регулирования давления ВСГ (18…20 кгс/см2) на выходе сепаратора С-1 обладает высокой инерционностью объекта регулирования (на этой линии также находятся сепаратор С-9, теплообменник Т-1/1-4, печь П-1, реактор Р-1, холодильник Х-1/1,2 и холодильник Х-2), что приводит к повышенной нагрузке на компрессоры ЦК-1 и ПК-1,2, а так же к плавающему давлению на установку У-1.732.

Для снижения инерционности контура регулирования давления необходимо стабилизировать давление на линии возврата ВСГ на предварительную гидроочистку в диапазоне 27…27,5 кгс/см².