Proiectarea unei instalații de hidrofinare a unui amestec de benzine de DA și CC

1.INTRODUCERE

1.1.CONSIDERATII GENERALE

Prin hidrofinare şi hidrotratare se înţeleg procesele de tratare cu hidrogen a fracţiunilor petroliere pe catalizatori monofuncţionali -sulfuri sau oxizi metalici prin care se urmareşte eliminarea compuşîlor heteroatomici, hidrocarburilor nesaturate şi parţial a aromaticelor din fracţiunile petroliere.

Hidrofinarea a apărut din necesitatea desulfurării distilatelor atmosferice pentru respectarea normelor impuse produselor finale sau în cazul, benzinelor pentru a le face apte pentru alimentarea reformării catalitice în scopul protejarii catalizatorilor platinici.

Creşterea exigenţelor calitative privind conţinutul de sulf şi de azot în distilatele grele şi cele de vid a condus la situaţia în care hidrogenoliza legăturilor C-S şi C-N, asigurată de hidrofinarea clasică să nu mai fie suficientă. In plus a intervenit necesitatea îndepărtării Ni şi a V conţinuţi în structuri chimice mai complexe, în special pentru a putea supune distilatele grele de vid cracării catalitice .Aceste cerinţe noi au impus modificări ale sistemului catalitic şi ale regimului tehnologic al hidrofinării, pentru a se asigura hidrogenarea prealabilă a unor legături C-C astfel încât heteroatomii de S, N, V, şi Ni conţinuţi în fracţiune să poată deveni accesibili şi să poată fi eliminaţi.

1.2.CATALIZATORI

Aplicarea hidrofinării în industria de prelucrare a ţiţeiului a fost stimulată de sursele de hidrogen disponibil în rafinării prin dezvoltarea procesului de reformare catalitică. Se supun hidrofinării o gamă largă deproduse petroliere: benzine de la distilarea atmosferică, benzine rezultate din procese distructive, motorine de diverse provenienţe, distilate grele, uleiuri lubrifiante, parafine, cerezine, ţiţei şi reziduuri .

În procesele de hidrofinare se folosesc catalizatori monofuncţionali constituiţi din sulfuri sau oxizi ale unor metale tranziţionale, depuse pe suport oxid de aluminiu. Catalizatorii sunt formaţi în general din două elemente active: Co-M; Ni-W; Ni-Cr, care au efect reciproc de promotare.

Catalizatorii se diferentiaza in functie de scopul urmarit la hidrofinare :pentru desulfurare catalizatorul cel mai eficient este de tipul Co-Mo pe suport,raportul CoMo=0.3:1; continutul de metale Co-Mo este de 10-13%.Se mai poate adauga un al treilea metal ca promotor:Ni sau Fe.Pentru eliminarea azotului se foloseste un catalizator de tipul Ni-Mo cu Ni 2-4% si Mo 10-14%,prezenta Ni faciliteaza reactia de saturare(se poate realiza saturarea aromaticelor).

Pentru aromatice se prefera catalizatori de tipul Ni-W care sunt usor contaminati cu sulf.Ei se utilizeaza pentru materiile prime care au un continut redus de sulf .Suportul rezolva problema privind difuzia reactantilor spre centrii active.Pentru benzina se utilizeaza o alumina microporoasa iar pentru o materie prima mai grea se foloseste una macroporoasa(mezopori cu diametrul de 500A˚)

Principalele reacţii care au loc în procesul de hidrofinare sunt: reacţiile de hidrogenoliză a compuşilor cu sulf, azot şi oxigen; reacţii de hidrogenare a diolefinelor la olefine şi saturarea olefinelor; reacţiile de hidrogenare a hidrocarburilor aromatice, reacţiile de îndepărtare a compuşilor organo-metalici si reacţii ale răşinilor şi asfaltenelor .

Dintre reacţiile secundare un loc important îl ocupă reacţiile de hidrocracare.Din punct de vedere termodinamic reactiile de la hidrofinare sunt exoterme iar efectul termic este cu atat mai mare cu cat se consuma mai mult hidrogen,asta impunand realizarea unor sisteme de racire pentru a controla temperatura in reactor.

Din punct de vedere cinetic exista diferente intre viteza reactiei de hidrogenoliza si a reactiei de saturare.Viteza de reactie scade in ordinea : diolefine,monoolefine,compusi cu sulf,compusi cu oxigen,compusi cu azot.Viteza reactiei de desulfurare scade de la mercaptani la tiofeni.

1.3.FACTORII PROCESELOR DE HIDROFINARE

Temperatura depinde de scopul urmarit in procesul de hidrofinare,de materia prima si de catalizatorul folosit.Pentru procesul de hidrogenoliza temperatura este cuprinsa in intervalul 350-380˚C,pe domeniul benzina-petrol-motorina temperatura creste.Odata cu cresterea temperaturii are loc si o acentuare a reactiilor de hidrocracare care pot duce la micsorarea randamentului produsului principal si sunt insotite de depuneri de cocs pe catalizator.Daca temperatura creste peste limita superioara apar reactiile secundare de cracare termica.

Temperaturile mici sunt limitate de viteza de reactie care pentru a fi compensata impune timp de reactie mai mare.In cazul hidrogenarilor selective se opereaza la temperaturi mai mici :200-250˚C.