Главная -> Словарь

Разработке специальных

Все возрастающие требования к защите окружающей среды от загрязнений при сжигании сернистых котельных топлив явились веской причиной развертывания широких научно — исследовательских работ по разработке процессов получения малосернистых котельных топлив. В 60-е годы появились процессы по получению котельных топлив с пониженным содержанием серы путем гидро — с бессеривания вакуумных дистиллятов и последующим смешением 1-х с гудроном.

тдллятных продуктов и газов характерны для процессов каталитического крекинга. Однако для них присущи значительные как капитальные, так и эксплуатационные затраты, связанные с большим расходом катализаторов. Кроме того, процессы каталитического крекинга приспособлены к переработке лишь сравнительно благоприятного сырья — газойлей и остатков с содержанием тяже — лых металлов до 30 мг/кг и коксуемостью ниже 10 % масс. В отношении глубины переработки ТНО и качества получающихся продуктов более универсальны гидрогенизационные процессы, осо — G енно гидрокрекинг. Но гидрокрекинг требует проведения процесса при чрезмерно высоких давлениях и повышенных температурах и, следовательно, наибольших капитальных и эксплуатационных затратах. Поэтому в последние годы наблюдается тенденция к разработке процессов промежуточного типа между термическим крекингом и каталитическим гидрокрекингом, так называемых гидро — термических процессов. Они проводятся в среде водорода, но без грименения катализаторов гидрокрекинга. Очевидно, что гидро — термические процессы будут несколько ограничены глубиной гид — f опереработки, но лишены ограничений в отношении содержания металлов в ТНО. Для них характерны средние между термическим крекингом и гидрокрекингом показатели качества продуктов и капитальных и эксплуатационных затрат. Аналоги современных гидротермических процессов использовались еще перед второй мировой войной для ожижения углей, при этом содержащиеся в них металлы частично выполняли роль катализаторов гидрокрекинга. К гидротермическим процессам можно отнестигидровисбрекинг, гид — ропиролиз, дина —крекинг и донорно — сольвентный крекинг.

книга посвящена обобщению имеющихся , в разработке процессов каталитического гидрооблагораживания нефтяных остатков на основе анализа информации, опубликованной в зарубежной и отечественной литературе по 1984 г. включительно. Многие ссылки по тексту изложения сделаны на вышедшие в последнее время монографии и обзоры по отдельным аспектам обсуждаемой проблемы.

нений по основным группам компонентов. Учитывая то, что выделение этих соединений в том виде, как они содержатся в остатках, представляет весьма сложную задачу, исследователи процесса каталитического гидрооблагораживания ограничиваются лишь оценкой элементного состава , который косвенно характеризует распределение тех или иных элементоргани-ческих соединений в целом в остатке или составляющих его основных групп компонентов. Современная экспериментальная техника позволяет определять их концентрации с достаточной степенью точности. Данные по их содержанию в сырье, компонентах сырья и продуктах после гидрокаталитической обработки считаются вполне достаточными для оценки эффективности применяемых катализаторов, расчета кинетических параметров и в целом для технологических расчетов реакционной зоны процессов. Такой подход полностью оправдал себя при разработке процессов каталитического гидрооблагораживания нефтяных дистиллятов. Поэтому одним из важнейших этапов при исследовании нефтяных остатков и составляющих их групп компонентов является определение элементного состава .

С никоторых пор стал возможен анализ ароматических углеводородов С6, С7 и С8 в бензиновых фракциях. Однако для более высококипящих фракций в настоящее время анализ на индивидуальные компоненты невозможен вследствие большого числа изомеров в данных пределах ки-• пения и близости температур кипения углеводородов различных классов. При разработке процессов переработки нефти чрезвычайно важно знать состав высококипящих фракций, например исходных и конечных фракций каталитического крекинга. Особенно важно знать содержание различных классов ароматических углеводородов. Хроматография является превосходным методом их количественного разделения. Типы ароматических соединений во фракции можно определить по спектрам поглощения в улътра-

тельных побочных реакций и дезактивации катализатора являются важнейшими вопросами, требующими своего разрешения при разработке процессов гидрирования окиси углерода. В этой связи изучение процессов синтеза в последнее время направлено главным образом на разработку новых типов реакторов и технологических приемов, обеспечивающих более точный контроль за температурой каталитической поверхности. Особую опасность представляет интенсивное термическое воздействие, испытываемое катализатором в первые моменты контакта с газом синтеза. Это воздействие носит жесткий характер даже в условиях псевдоожижен-ного слоя, когда очень быстро протекают процессы смешения и переноса тепла к охлаждающей поверхности. Разработка различных процессов синтеза, начиная приблизительно с 1940 г., характеризуется следующими тенденциями: применение высоких коэффициентов рециркуляции и понижение объемного веса катализаторов в псевдоожиженном слое, уменьшение высоты стационарного слоя катализатора при охлаждении рециркулирующим газом, съем тепла циркулирующим маслом со взвешенным в нем катализатором.

Первые исследования по разработке процессов с применением пссвдо-ожшкешюго слоя железного катализатора ужо описаны . Завод Хайдрокол в Браунсвилле был спроектирован па основе результатов, полученных при исследовании процесса в малых реакторах . Данные эксплуатационных испытаний промышленных реакторов не были опубликованы и мало известно

В последние годы ряд научно-исследовательских институтов ведут исследования по разработке процессов рационального обезвреживания природных и попутных газов, газов нефтеперерабатывающей и химической промышленности от сероводорода, а также по созданию катализаторов для прямого окисления сероводорода в серу. Значительные успехи в освоении процессов прямого окисления сероводорода в серу достигнуты за рубежом .

Установление характера влияния углеводородов, находящихся в составе исходной газовой смеси, на параметры реакции прямого окисления сероводорода является одним- из основных вопросов при разработке процессов очистки сероводородсодержащих газов. Исследовалось и раздельное окисление сероводорода и пропана при одинаковых условиях на магнийхромовом катализаторе. В обоих случаях поддерживалось стехиометрическое соотношение реагент-кислород .

Большое влияние на экономические показатели процесса деас-фальтизации аказьшает выбор композиции растворителя. Есть •сведения о разработке процессов деасфалътизации -с использованием смеси растворителей , позволяющих выходить за пределы узкого интервала рабочих условий, диктуемых применением индивидуального растворителя. Улучшить технико-экономические показатели деасфальтизации остаточного сырья можно в результате реконструкции установок , их укрупнения, использования комбинированного процесса, сочетающего на одной установке деасфальти-.зацию и селективную очистку и др.

Большое влияние на экономические показатели процесса деасфальтизации оказывает выбор композиции растворителя. Есть «ведения о разработке процессов деасфальтизации с использованием смеси растворителей , позволяющих выходить за пределы узкого интервала рабочих условий, диктуемых применением индивидуального растворителя. Улучшить технико-экономические показатели деасфальтизации остаточного сырья можно в результате реконструкции установок , их укрупнения, использования комбинированного процесса, сочетающего на одной установке деаефальти-зацию и селективную очистку и др.

В настоящее время продолжаются работы по изысканию преобразователей нагара, улучшению конструкции свечей зажигания, применению новых материалов для изоляторов и электродов свечей, разработке специальных покрытий и т. д.

Наибольшее предпочтение, по нашему мнению, следует отдать сейчас варианту глубокого гидрирования бензинов с последующим каталитическим риформингом. Гидрирование высоконепредельных бензинов характеризуется рядом особенностей, которые в меньшей степени выражены при переработке прямогонных дистиллятов. К ним относятся:значительное выделение тепла в результате реакции гидрирования ненасыщенных соединений и частичная полимеризация и конденсация непредельных углеводородов при их нагреве с образованием продуктов,приводящих к накоплению отложений на поверхностях тешюобменной аппаратуры и в верхней части слоя катализатора С 5,3И . Эти особенности вызывают необходимость в разработке специальных технологических приёмов, которые должны обеспечить соблюдение температурного режима в реакторах и длительную эксплуатацию системы. В перечисленных выше способах гидрирования вторичных бензинов эти задачи решаются путем разбавления прямогонным бензином или продуктом с помощью его рециркуляции; предварительным гидрированием наиболее нестабильных непредельных углеводородов, и в первую очередь диеновых, при относительно низких температурах . Объем тепла реакции осуществляется либо за счёт нагрева самой реагирующей смеси до определенной температуры, либо путём подачи в реактор холодного водо-родсодержащего газа, либо,что реже, готового продукта.

Так как при большой кратности изсбутана избирательность процесса увеличивается, расход олефинов на единицу массы изобутана сокращается. Большое значение имеет интенсивность перемешивания углеводородной фазы и катализатора в связи с тем, что взаимная растворимость их очень невелика. Очевидно, реакция идет в ката-лизаторной фазе и на границе раздела фаз между растворенными в катализаторе изобутаном и олефиновой частью сырья. В отсутствие или при недостатке молекул нзобутана контакт олефина с кислотой вызывает полимеризацию олефинов. Интенсивное перемешивание способствует также отделению от катализатора образовавшегося алкилата. Стремление увеличить концентрацию изобутана в месте ввода смеси привело к разработке специальных смесительных и циркуляционных устройств, позволяющих увеличивать соотношение изобутана к олефину в поступающей смеси до 100 : 1 и более. Однако решающую роль это соотношение играет в объеме реактора.

Развитие процессов каталитического риформинга и пиролиза и потребности химической промышленности вызвали необходимость в разработке специальных процессов: выделения ароматически углеводородов из их смесей с парафиновыми и нафтеновыми углеводородами азеатропной, экстрактивной ректификацией и экстракцией; разделения п-, о-, .и-ксилола и этилбензола кристаллизацией, ректификацией, адсорбцией и экстракцией. Появились способы , получения псевдокумола, мезитилена, дурола и других аромати- ' ческих углеводородов. -*~~

Для производства новых видов присадок предусматриваются непрерывные схемы с использованием высокопроизводительного оборудования: герметичных реакторов с гребным винтам, пленочных испарителей, центрифуг со шнековой выгрузкой, непрерывно действующих сушилок и др. Значительное внимание уделяется механизации и автоматизации трудоемких процессов , разработке специальных средств контроля и автоматизации, созданию автоматизированных систем управления технологическими процессами производства присадок . Создаются безотходные процессы производства присадок и разрабатываются более эффективные методы обезвреживания отходов и выбросов при полной утилизации полезных продуктов.

В последние годы в ряде стран продолжаются исследования по изысканию преобразователей нагара, изменению конструкции и числа свечей в камерах сгорания, применению новых материалов для изоляторов и электродов свечей, разработке специальных покрытий и т.д.

делению образовавшегося алкилата от катализатора. Стремление увеличить концентрацию изобутана в месте ввода смеси привело к разработке специальных смесительных и циркуляционных устройств, позволяющих увеличивать соотношение изобутана и олефина в поступающей смеси до 100:1 и более.

Большое значение имеет интенсивность перемешивания углеводородной фазы и катализатора, в связи с тем что взаимная растворимость их очень невелика. Очевидно, реакция идет в катали-заторной фазе и на границе раздела фаз между растворенными в катализаторе изобутаном и олефиновым компонентом сырья. В отсутствие или при недостатке изобутана контакт олефина с кислотой вызывает полимеризацию олефинов. Интенсивное перемешивание способствует также отделению образовавшегося алкилата от катализатора. Стремление увеличить концентрацию изобутана в месте ввода смеси привело к разработке специальных смесительных и циркуляционных устройств, позволяющих увеличивать со-

При промышленном использовании радиационных процессов облучение нефтяного сырья тепловыми нейтронами может вызвать трудности, связанные с наведенной или искусственной радиоактивностью. Эта важная сторона радиационных технологических процессов будет рассмотрена дальше. Обычные формы остаточной радиации сильно осложняют последующее эффективное использование получаемых продуктов. Для достижения максимальной эффективности поступающее излучение должно в минимальной степени поглощаться стенками реактора и в максимальной — перерабатываемым сырьем. Применительно к парофазным реакциям в системах высокого давления электромагнитное излучение удовлетворяет первому из этих требований, но не удовлетворяет второму. Для излучения в виде элементарных частиц справедливо обратное положение: поглощение стенками аппаратуры настолько интенсивно, что возникает необходимость к разработке специальных конструкций. На рис. 1 представлена специальная установка, сконструированная в исследовательском центре фирмы «Эссо», для облучения газов под высоким давлением непрерывно обегающим пучком электронов, получаемым в электростатическом генераторе Ван-де-Граафа. Особенностью этой камеры является устройство непрерывно охлаждаемого окошка, оборудованного специальной решеткой, отверстия которой расположены под критическими углами для достижения максимальной проникающей способности движущегося электронного пучка.

Следует отметить, что ультразвуковой контроль штамповок вызывает определенные трудности, обусловленные тем, что штамповки очень часто имеют весьма сложную конфигурацию. В связи с этим возникает необходимость в разработке специальных методик контроля, предусматривающих наиболее рациональные направления прозвучивания, выбор оптимальных углов ввода и частоты УЗ К- Нередко удается контролировать лишь отдельные наиболее напряженные участки изделий с использованием прямых, раздельно-совмещенных или наклонных искателей при частоте УЗК, равной 2,5 и 5 МГц. Применяют контактный и иммерсионный способы контроля. Необходимость контроля малогабаритных штампованных изделий сложной конфигурации возникает в основном на арматурных и насосных заводах отрасли. Часто ультразвуковым методом контролируют заготовки под штамповку, а после штамповки из-за опасности возникновения микротрещин изделия подвергают дополнительному контролю магнитным или цветным методами.

Анализ патентной информации показывает, что модифицирование катализаторов для гидрообвосериваняя остаточных видов нефтяного сырья проводится путем подбора активных металлов, введением промоторов, изменением химического состава носителей. Большое внимание в разработке специальных катализаторов уделяется созданию пористой структуры, наиболее соответствующей характеру перерабатываемого сырья. Сведения по пористой структуре катализаторов гидрообессеривания остаточного нефтяного сырья в ряде случаев довольно противоречивы.