Для гидрокрекинга вакуумного сырья применяют два типа катализаторов: аморфные (оксидно-сульфидные или металлосиликатные) и цеолитсодержащие. Катализаторы гидрокрекинга вакуумного газойля в качестве гидрирующих металлов содержат Ni (Co) и Mo (W).

Современные процессы гидрокрекинга дистиллятного сырья осуществляются по одно- и двухступенчатому вариантам на стационарном катализаторе. Для получения светлых продуктов используют двухступенчатый вариант процесса. На первой ступени происходит гидрогенизационное облагораживание исходного сырья, на второй ступени протекают реакции гидрокрекинга, гидрирования и изомеризации. Технологические схемы процесса гидрокрекинга близки к схемам гидроочистки нефтепродуктов. Отличия процесса: рециркуляция непревращенного остатка, многосекционные реакторы, оборудованные устройствами ввода холодного ВСГ между секциями для снятия теплоты реакции гидрокрекинга (квенчинг), блок фракционирования.

В настоящее время реконструируют установки гидроочистки вакуумных газойлей в легкий гидрокрекинг изменяя состав катализатора и доведении конверсии сырья до 50 %.

Легкий гидрокрекинг вакуумных дистиллятов позволяет получать одновременно с малосернистым сырьем для каталитического крекинга значительные количества дизельного топлива

Преимущества процесса легкого гидрокрекинга по сравнению с гидрообессериванием [2, 7]:

– высокая технологическая гибкость, позволяющая регулировать соотношение [дизтопливо] : [бензин], проводя процесс либо в режиме максимального превращения в дизельное топливо, либо в режиме глубокого обессеривания с целью получения максимального количества сырья каталитического крекинга;

– за счет получения дизельного топлива разгружается мощность установки каталитического крекинга, что позволяет перерабатывать другие сырьевые источники.

В процессе легкого гидрокрекинга вакуумного газойля получается до 60 % летнего дизельного топлива с содержанием серы 0,1 % и температурой застывания минус 15 ºС.

Недостатком одностадийного процесса легкого гидрокрекинга является короткий цикл работы (3-4 месяца). Двухступенчатый легкий гидрокрекинг с межрегенерационным циклом 11 месяцев рекомендован для комбинирования с установкой каталитического крекинга типа Г-43-107у.

За рубежом получили широкое развитие процессы гидрокрекинга вакуумных дистиллятов при давлении 15-17 МПа, направленные на получение бензина. В России гидрокрекинг вакуумных дистиллятов реализован с получением дизельного топлива при давлении 10-12 МПа и реактивных топлив при давлении 15 МПа.

Одноступенчатый процесс гидрокрекинга вакуумных дистиллятов проводится в многослойном (до пяти слоев) реакторе с несколькими типами катализаторов. Чтобы градиент температур в каждом слое не превышал 25 ºС, между отдельными слоями катализатора предусмотрен ввод охлаждающего ВСГ (квенчинг) и установлены контактно-распределительные устройства, обеспечивающие тепло- и массообмен между газом и регулирующим потоком и равномерное распределение газожидкостного потока над слоем катализатора. Верхняя часть реактора оборудована гасителями кинетической энергии потока, сетчатыми коробками и фильтрами для улавливания продуктов коррозии.

На рис. 4.4. приведена принципиальная технологическая схема одной из двух параллельно работающих секций установки одноступенчатого гидрокрекинга вакуумного дистиллята 68-2к производительностью 1 млн т/год по дизельному варианту или 0,63 млн т/год при получении реактивного топлива) [2, 7].

Сырье (350-500 ºС) и рециркулируемый гидрокрекинг-остаток смешиваются с ВСГ, нагреваются в теплообменниках, затем в печи
П-1 до температуры реакции и поступают в реактор Р-1. Реакционная смесь охлаждается в сырьевых теплообменниках, далее в воздушных холодильниках и с температурой 45-55 ºС поступает в сепаратор высокого давления С-1, где происходит разделение на ВСГ и нестабильный гидрогенизат. ВСГ после очистки от H₂S в абсорбере К-4 компрессором направляется на циркуляцию.

Нестабильный гидрогенизат через редукционный клапан поступает в сепаратор низкого давления С-2, где выделяется часть углеводородных газов, а жидкий поток подается через теплообменники в стабилизационную колонну К-1 для отгонки углеводородных газов и легкого бензина. Стабильный гидрогенизат далее разделяется в атмосферной колонне К-2 на тяжелый бензин, дизельное топливо (через отпарную колонну К-3) и фракцию выше 360 ºС, часть которой может служить как рециркулят, а балансовое количество – как сырье для пиролиза, основа смазочных масел.

Рис. 4.4. Принципиальная технологическая схема установки одноступенчатого гидрокрекинга вакуумного газойля:

аппараты: П-1, П-2 – печи; Р-1 – реактор; К-1 – стабилизационная колонна; К-2 – атмосферная колонна; К-3 – отпарная колонна; К-4 – абсорбер; С-1 – сепаратор высокого давления; С-2 – сепаратор низкого давления; С-3 , 4 – сепараторы;

потоки: I – сырье; II – ВСГ; III – дизельное топливо; IV – легкий бензин; V – тяжелый бензин; VI – тяжелый газойль; VII – углеводородные газы на ГФУ; VIII – газы отдува; IX – регенерированный раствор МЭА; X – раствор МЭА на регенерацию; XI – водяной пар

Режим одно- и двухступенчатого гидрокрекинга вакуумного дистиллята с рециркуляцией гидрокрекинг-остатка: давление 15 МПа, температура 405-410 ºС, объемная скорость сырья 0,7 ч^-1, кратность циркуляции ВСГ 1500 м³/м³.

Недостатками процессов гидрокрекинга являются большая металлоемкость, большие капитальные и эксплуатационные затраты, высокая стоимость водорода.

Вопросы

1. Каковы значение и классификация термогидрокаталитических процессов?

2. С какой целью проводится гидроочистка дистиллятного сырья?

3. Назовите катализаторы процесса гидроочистки.

4. Напишите химические реакции гидрогенолиза серо-, азот-, кислородсодержащих гетероатомных соединений нефтяных дистиллятов.

5. Приведите принципиальную технологическую схему установок гидроочистки дизельного топлива.

6. Что такое цетановое число дизельных топлив? Способы определения цетанового числа.

7. Каково назначение процесса гидрокрекинга нефтяного сырья: легкий гидрокрекинг, жесткий гидрокрекинг.

8. Назовите сырье и продукты процесса гидрокрекинга.

9. Катализаторы процесса гидрокрекинга. Дезактивация катализаторов.

10. Приведите принципиальную технологическую схему установки одноступенчатого гидрокрекинга вакуумного газойля.

11. В чем заключается отличие процесса гидрокрекинга от гидроочистки?