Proiectarea tehnologică a unei instalații de hidrofinare

1. INTRODUCERE

Prin hidrofinare și hidrotratare se înțeleg procesele de tratare cu hidrogen a fracțiunilor petroliere pe catalizatori monofuncționali , sulfuri sau oxizi metalici , prin care se urmărește eliminarea compușilor eteroatomici, hidrocarburilor nesaturate și parțial a aromaticelor din fracțiunile petroliere .

Locul principal, în prezent ceva sub 60% din capacitatea totală de hidrofinare, îl ocupă pregătirea benzinelor pentru reformarea catalitică, operație necesară pentru a evita otrăvirea cu sulf a catalizatorului de platină. Acest proces care reprezintă prima utilizare industrială a hidrofinării și a cărui folosire este de cele mai multe ori obligatorie pentru a putea realiza reformarea catalitică pe acești catalizatori, cunoasțe în ultimii 10 ani o dezvoltare ponderată al cărui ritm este determinat de extinderea procesului de reformare catalitică. Cu toată dezvoltarea cantitativă, ponderea lui procentuală în ansamblul procesului de hidrofinare a scăzut în această perioadă, datorită extinderii mult mai accentuate a hidrofinării și a hidrotratării fracționării mai grele de țiței.

Hidrofinarea urmărește eliminarea heteroatomilor prin reacții de hidrogenoliză, în timp ce prin hidrotratare , folosind un regim mai sever, sunt simultan hidrogenate și o parte din hidrocarburile aromatice policiclice și compușii organometalici.

Hidrofinarea a apărut din necesitatea desulfurizării distilatelor atmosferice pentru a respecta normele impuse normelor finale sau, în cazul benzinelor pentru a le face apte pentru alimentarea reformării catalitice ce folosea catalizatori conținând platină. Ulterior s-a acordat atenție și eliminării azotului , care diminua stabilitatea la oxidare a produselor.

Hidrogenoliza compușilor cu sulf și azot conducea inerent la eliminarea oxigenului mai reactiv și hidrogenarea hidrocarburilor nesaturate, eventual conținute în fracțiunea supusă procesului.Termenele de desulfurare și denitrificare curent utilizate, marchează natura heteroatomului a cărui îndepărtare este prioritară. În toate cazurile însa toți heteroatomii sunt afectați . Natura catalizatorului și regimul tehnologic pot afecta numai proporțiile în care ei sunt îndepărtați.

Creșterea exigentelor calitative privind conținutul de sulf și de azot în distilatele grele și cele de vid a condus la situația în care hidrogenoliza legăturilor C-S și C-N accesibile, asigurată de hidrofinarea clasică din anii nichelului și a vanadiului conținuți în structuri chimice mai complexe, în special pentru a putea supune distilatele grele de vid cracării catalitice.

Aceste cerințe noi au impus modificări ale sistemului catalitic și ale regimului tehnologic al hidrofinării, pentru a se asigura hidrogenoliza prealabilă a unor legături C-C astfel încât heteroatomii de S, N, V, și Ni conținuți în fracțiune să devină accesibili și să poată fi eliminați.

Așa cum s-a arătat, hidrotatarea constituie o altă categorie de procese, în care, în afara reacțiilor de hidrogenoliză, are loc hidrogenarea aromaticelor bi- și policiclice în hidrocarburi hidroaromatice.

2. REACȚII SPECIFICE

În funcție de natura materiei prime, a catalizatorului și a condițiilor de reacție, în procesele de hidrotratare pot avea loc o varietate de reacții , dintre care cele specifice sunt :

- Reacții de hidrogenare

- Diolefine :

R-CH=CH-CH=CH2+ H2 R-CH=CH-CH2-C H3

- Olefine :

R-CH=CH- CH2-C H3+ H2 R- CH2 -CH2 -CH2 - CH3

- Hidrocarburi aromatice :

- Reacții de hidrodeciclizare :

Reacțiile de hidrodeciclizare reprezintă etapa a doua de reacție în transformarea hidrocarburilor poliaromatice în alchilnaftene .

- Reacții de hidroizomerizare :

C10-CH-C10 - C10-CH-C10

C5 C2 C2

- Reacții de hidrogenoliză :