Теоретические основы технологического процесса

Повышение качества масла при гидроочистке рафинатов позволяет осуществлять менее глубокую селективную очистку с большим отбором рафината без ухудшения конечного продукта. Гидроочистка остаточного рафината селиктивной очистки позволяет в следствии снижения смол в 1,5 раза интенсифицировать последующую низкотемпературную депарафинизацию, а также повысить выход депарафинизированного масла. При гидроочистке дистиллятных рафинатов селективной очистки значительно улучшаются вязкостные свойства продукта: прирост индекса вязкости по мере углубления очистки селективным растворителем увеличивается.

При очистке происходят реакции гидрирования непредельных углеводородов, сернистых соединений, кислородосодержащих и азотистых соединений, высокосмолистых соединений с выделением сероводорода, аммиака, воды; частично протекают реакции крекинга, изомеризации парафиновых и нафтеновых углеводородов; непредельные и ароматические углеводороды преобразуются в более стабильные углеводороды парафинового и нафтенового рядов.

Химические реакции, протекающие под действием водорода

И в присутствии катализатора.

Гидрогенизационные процессы обеспечивают необходимое качество продуктов не удалением малоценных или вредных компонентов, а их химическим преобразованием.

1.1.1. Реакции гидрирования сернистых соединений (меркаптаны, сульфиды, дисульфиды, тиофен и т.д.).

Рассмотрение реакций серосодержащих соединений с водородом показывает, что они ведут к разложению молекулы с разрывом связей углерод - сера и образованию соответствующего углеводорода и сероводорода.

В одинаковых условиях степень превращения соединений различных типов различна.

Глубина очистки от сероорганических соединений зависит от молекулярной массы сырья: с ее увеличением обессеривание протекает труднее.

1. Меркаптаны R-SH + H₂ ® RH + Н₂S

2. Сульфиды R-S-R^/ + 2H₂ ® RH + R^/ H + Н₂S

 

3. Дисульфиды R-S- S -R^/ + 3H₂ ® 2RH + 2Н₂S

 

4. Тиофены СН^____СН + 4H₂ ® СH₃ ^__ СН₂ ^__ СН₂ ^___СН₃ + Н₂S

| | | |

СН СН

\ /

S

 

1.1.2. Реакции гидрирования азотистых соединений (пиррол, пиридин и т.д.).

 

Содержание азотоорганических соединений в сырье и гидроочищенном продукте оказывает определяющее влияние на показатель качества - цвет продукта.

Гидрирование азотсодержащих соединений идет с разложением молекулы гетеросоединения в результате разрыва связей углерод - азот и сопровождается образованием молекулы аммиака и соответствующего углеводорода.

Существенное различие реакций гидрирования азотосодержащих соединений и сероорганических соединений заключается в том, что соединения азота более устойчивы в условиях гидрирования, разложение их наступает при более высоких температурах и давлениях. С увеличением молекулярной массы устойчивость к разложению азотосодержащих соединений падает.

 

1. Пиррол СН^____СН + 4H₂ ® СH₃ ^__ СН₂ ^__ СН₂ ^___СН₃ + NH₃

| | | | | (н-бутан)

СН СН |

\ / |

NH ® СH₃ ^__ СН ^__ СН₃ + NH₃

|

СН₃

(i-бутан)

 

2. Пиридин СН

/ / \

СН СН + 5H₂ ® СH₃ ^__ СН₂ ^__ СН₂ ^___СН₂ ^___СН₃ + NH₃

| | | | | (н-пентан)

СН СН |

\ / |

N ® СH₃ ^__ СН ^___СН₂^__ СН₃ + NH₃

|

СН₃

(i-пентан)

1.1.3. Реакции гидрирования кислородосодержащих соединений (фенол, гидроокись циклогексана и т.д.).

Гидрирование кислородосодержащих соединений идет с разрывом связей углерод- кислород и образованием углеводородов и воды. Жестких условий для гидрирования кислородосодержащих соединений не требуется, очистка масел и парафина от этих соединений не вызывает затруднений.

 

1. Фенол С ^___ОН СН

/ / \ / / \

СН СН + Н₂ ® СН СН + Н₂О

| | | | | |

CH CH CH CH

\ \ / \ \ /

СН CH

(бензол)

 

2. Гидроокись циклогексана

 

СН ^___ОН СН₂

/ \ / \

СН ₂ СН₂ + Н₂ ® СН₂ СН₂ + 2Н₂О

| | | |

CH ₂ CH ₂ CH₂ CH₂

\ / \ /

СН₂ CH₂

(циклогексан)

 

Глубина превращения компонентов сырья и направление основных реакций определяются условиями процесса и видом катализатора.