Кратность циркуляции водородсодержащего газа к сырью

 

Термодинамические расчеты показывают, что уже в присутствии теоретически необходимого количества водорода, реакции гидрирования могут протекать до практически полного завершения. Однако, скорость реакций при этом будет крайне мала, вследствие низкого парциального давления водорода.

Поэтому процесс гидрообессеривания проводят с избыточным количеством водорода.

При повышении содержания водорода в газосырьевой смеси скорость процесса увеличивается, однако заметное возрастание скорости реакции при этом происходит только до определенного предела.

Увеличение объема циркулирующего водорода снижает также коксообразование на катализаторе.

В настоящее время в промышленности применяется в основном одностадийный процесс легкого гидрокрекинга вакуумного газойля. Относительное количество подаваемого водородсодержащего газа выражается объемом циркулирующего газа в нормальных кубометрах, приходящихся на 1 м³ жидкого сырья.

Для процесса легкого гидрокрекинга принята кратность циркуляции водородсодержащего газа не менее 360 нм³/м³ сырья.

Чистота рециркулирующего газа определяется следующим фактором: содержанием водорода в циркуляционном газе не менее 75 % объемных.

В большинстве случаев концентрацию Н₂ в подпиточном газе трудно регулировать, так как она является фиксированной в рабочем режиме риформинга или на установке по производству водорода. Светлые углеводороды, присутствующие в рециркулирующем газе, поступают в систему с подпиточным газом дополнительно к тем, что образуются в реакторе. Для предотвращения накопления светлых в рециркулирующем газе выполняется их сброс из сепаратора высокого давления.

Количество требуемого водорода определяется следующими условиями:

1. Химическое потребление водорода – водород на реакцию гидрообессеривания.

2. Потери на растворение – выводимый из реакторного контура водород растворяется в жидких углеводородах, выходящих из сепаратора высокого давления.

 

Активность катализатора

 

Чем выше активность катализатора, тем выше глубина обессеривания. С течением времени активность катализатора падает за счет отложения серы и кокса на его поверхности. Допустимым содержанием кокса, при котором не происходит существенного снижения обессеривания, считается 5 % мас., но при этом будет понижена активность денитрирования. Содержащиеся в сырье серу и азот можно считать вредными примесями из-за того, что они образуют сероводород и аммиак, которые вступают в реакцию с выделением дисульфида аммония. Вода, вводимая в продуктовую смесь реактора, растворяет дисульфид аммония, предотвращая загрязнение теплообменников. Если органический азот присутствует в сырье в количестве, превышающем предусмотренный уровень, то для переработки сырья потребуется повышение температуры в реакторе, что приведет к сокращению срока службы катализатора.

Необратимое снижение активности катализатора обычно вызывается постепенным накоплением неорганических веществ, поступающих с сырьем, подпиточным водородом или промывочной водой продуктовой смеси. К ним относятся мышьяк, свинец, кальций, натрий, кремний и фосфор. Низкие концентрации этих элементов, а также щелочных металлов могут вызвать дезактивацию с течением времени, по мере их отложения на катализаторе, и в результате совместного воздействия факторов времени и температуры.

Металлоорганические соединения распадаются и обычно осаждаются в верхней части слоя катализатора в виде сульфидов металлов.

Снижение парциального давления водорода в циркулирующем газе и ужесточение режима процесса способствует закоксовыванию катализатора. Поэтому периодически проводят регенерацию катализатора, в результате которой выжигается кокс и сера, отложившиеся на катализаторе, и активность катализатора восстанавливается. Постепенно катализатор «стареет» за счет рекристаллизации и изменения структуры поверхности, а также за счет адсорбции на поверхности катализатора металлов и других веществ, блокирующих активные центры. В этом случае каталитическая активность снижается безвозвратно, и катализатор заменяется на свежий.