Целевые и побочные продукты процесса

Целевым продуктом является гидроочищенное сырьё. При гидроочистке дизельного топлива, целевым продуктом является стабильное дизельное топливо.

Выход стабильного дизельного топлива с содержанием серы не более 0,005% (масс.) составляет 97% (масс.).

Важнейшими характеристиками дизельных топлив являются: воспламеняемость, фракционный состав, нагарообразование, вязкость, температура помутнения и др.

Воспламеняемость - склонность дизельного топлива к самовоспламенению, определяется периодом запаздывания его воспламенения и является почти таким же важным свойством, как и антидетонационная характеристика бензинов для карбюраторных двигателей. Период запаздывания зависит от цетанового числа.

Цетановое число - показатель самовоспламеняемости топлива, численно равный такому содержанию, в % (об.), цетана в смеси с α - метилнафталином, при котором самовоспламенение этой смеси и сравниваемого с ней испытуемого топлива одинаково.

При высоком цетановом числе период запаздывания самовоспламенения достаточно короткий, топливо при впрыске его в камеру сгорания воспламеняется почти сразу, давление в цилиндре двигателя нарастает плавно, и он работает без стуков.

При низком цетановом числе период запаздывания большой, впрыскиваемое в цилиндр топливо сразу не воспламеняется, а накапливается, и затем воспламеняется вся масса топлива. В этом случае давление в цилиндре нарастает скачкообразно, появляется детонация (стуки). Цетановые числа дизельных топлив зависят от их углеводородного состава.

Фракционный состав топлива оказывает влияние на степень его распыления, полноту сгорания, дымность выхлопа, нагароотложение и разжижение картерного масла.

При высоком содержании легких фракций увеличивается давление сгорания. Утяжеленное топливо хуже распыляется вследствие повышения поверхностного натяжения топлива.

Содержание легких фракций в дизельном топливе характеризуется температурой вспышки.

Дизельные топлива, содержащие значительное количество легких фракций, быстрее испаряются, пожароопасные и непригодны для применения в закрытых помещениях.

Высокотемпературные свойства дизельных топлив [6] характеризуются их склонностью к нагарообразованию при сгорании топлива и повышенному отложению осадков в двигателе.

Низкотемпературные свойства дизельных топлив характеризуются следующими показателями: вязкостью, температурой помутнения, температурой застывания.

Вязкость дизельного топлива влияет на степень распыления топлива в камере сгорания и однородность рабочей смеси.

Побочными продуктами процесса являются:

- бензин-отгон - характеризуется низким октановым числом и химической стабильностью, направляется на установку каталитического риформинга, его выход составляет 1,5%;

- углеводородный газ - используется как технологическое топливо, его выход 1,5%;

- сероводород - используется для производства элементной серы или серной кислоты, его выход составляет порядка 1% .

Параметры процесса

Основные режимные параметры процесса представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Основные режимные параметры и показатели установки гидроочистки дизельного топлива [7]

Факторы процесса, их влияние на качество и выход продуктов

Факторами, влияющими на ход процесса гидроочистки, являются: качество сырья; активность катализатора; объемная скорость; соотношение водорода и сырья; температура; давление.

Качество сырья

Фракционный состав перерабатываемого сырья сильно влияет на ход процесса.

Наличие в сырье непредельных углеводородов и высококипящих фракций с повышенным содержанием сернистых соединений приводит к значительному увеличению расхода водорода и ускорению закоксовывания катализатора, снижению его активности.

Наличие в сырье избытка легких фракций приводит к непроизводительной загрузке установки.

Активность катализатора

С течением времени происходит постепенное снижение активности катализатора из-за отложений кокса на его поверхности. Чем выше активность катализатора, тем быстрее протекают реакции обессеривания и тем больше глубина очистки.

По мере снижения активности катализатора его гидрообессеривающая способность поддерживается повышением температуры в зоне реакции.

При работе на свежем катализаторе температура на выходе из печи не должна превышать 360 ⁰С. Это условие обеспечивает длительную работу катализатора без регенерации.

По мере падения активности катализатора температура на выходе из печи повышается. Скорость подъема температуры зависит от типа сырья и не должна превышать 5 °С/час [5].

Объемная скорость

Объемная скорость характеризует время пребывания сырья в зоне реакции. Она будет тем больше, чем больше проходит сырья через реактор за час. С увеличением времени пребывания в зоне реакции увеличивается глубина очистки. С увеличением объемной скорости уменьшается время контакта сырья с катализатором, глубина превращения уменьшается [8].

Степень гидрирования непредельных углеводородов при изменении объемной скорости от 0,1 до 15,0 по сравнению с гидрированием сернистых соединений идет более плавно. При температуре 300 °С скорость гидрирования сернистых соединений и непредельных углеводородов примерно одинакова и приближается к линейной зависимости. При более высоких температурах (380, 420 °С) скорость гидрирования сернистых соединений значительно выше, чем непредельных. По мере снижения объемной скорости подачи сырья относительная разница в степени превращения сернистых соединений и непредельных углеводородов при разных температурах процесса уменьшается. Гидроочистку фракции дизельного топлива (прямой гонки и крекинга) ведут при умеренных объемных скоростях (1,5-3 час^-1). При выборе объемной скорости учитывают температуру, давление, состав сырья.