Технологии получения фракций ароматических углеводородов С6-С8 для производства бензола на этиленовых установках

Ароматические углеводороды являются одним из основных видов сырья промышленности нефтехимии и основного органического синтеза. Наибольшее применение получили низшие ароматические углеводороды — бензол, толуол и ксилолы (БТК). По абсолютным масштабам и среднегодовым темпам роста производства и потребления в промышленно развитых странах среди полупродуктов органического синтеза бензол уступает лишь этилену. Эта тенденция сохранится и в перспективе.

Актуальность проблемы. В последние годы наблюдается стремительный рост спроса на бензол, как на мировом рынке, так и на рынке отечественной нефтехимии (рис. 1, 2). Это связано с тем, что на производствах, потребляющих этот продукт, растет объем выпускаемой продукции. Для обеспечения динамично развивающегося рынка необходимым объемом бензола намечается тенденция постоянного роста мощностей по его производству вовлечением в переработку новых источников сырья. В связи с ограниченностью сырьевых источников пиролизного бензола, исследования по разработке и внедрению новых технологий с использованием в качестве дополнительного сырья более доступных источников, в том числе из невостребованных вторичных продуктов нефтеи углехимии остаются актуальным.

1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004.

Годы.

Для увеличения производства бензола необходимо внедрение экономичных технологических процессов и оборудования, использование более дешевого сырья для синтеза, применение малоотходных и безотходных технологий, усовершенствование методов очистки продуктов, отходящих газов и сточных вод. Одним из основных целей совершенствования технологии получения чистого бензола является достижение более высоких выходов и чистоты конечного продукта при одновременном снижении энергозатрат и капиталовложений.

Рис. 2 — Производство бензола в РФ за период с 1996 по 2004 годы.

1996 1997 1998 [999 2000 2001 2002 2003 2004.

Годы.

Цель работы. Исследование особенностей процессов термического и каталитического гидродеалкилирования тяжелых алкиларом этических углеводородов, риформинга бензиновых фракций, каталитической гидроочистки бензол-содержащих фракций для производства фракций ароматических углеводородов С6-С8 и создание технологии совместной переработки пиролизной и указанных фракций С6-С8 на бензольной установке этиленового комплекса.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи: -исследование состава и физико-химических характеристик вторичных продуктов нефтехимических производств, содержащих ароматические углеводороды, некоторых фракций первичной переработки нефти и газа, являющихся потенциальным сырьем производства ароматических углеводородов и продукта коксохимического производства — «сырого» бензола;

— изучение возможности получения бензол-толуол-ксилол.

БТК)-содержащей фракции термическим и каталитическим методами 5 гидродеалкилирования фракции С9 пиролизной смолы, риформингом прямогонного бензина и гексановой фракции- -исследование каталитической гидроочистки «сырого» бензола на отработанном Ptи А1СоМо-содержащих катализаторах как один из вариантов получения дополнительного сырья для бензольной установки- -исследование возможности совместной переработки пиролизной (нефтехимической) фракций С6-С8 и «сырого» бензола на модельных смесях, по промышленной двухступенчатой схеме гидроочистки пироконденсата С6-С8- -разработка технологического процесса совместной переработки пиролизной и коксохимической фракций С6-С8.

Научная новизна. В результате экспериментальных исследований установлена возможность одностадийной гидроочистки коксохимической фракции С6-С8 от серосодержащих, непредельных соединений и микропримесей. Установлено, что в качестве катализатора в этом процессе целесообразно использовать отработанный (не содержащий активных кислотных центров) Pt-катализатор или AlCoMoкатализатор.

Установлена возможность гидроочистки коксохимического «сырого» бензола с предварительно сниженной концентрацией микропримесей совместно с пиролизной фракцией С6-С8 по двухступенчатому методу гидроочистки, позволяющая проводить переработку указанных продуктов без снижения активности используемых в этом процессе Pdи AICoMoсодержащих катализаторов.

Показана возможность получения на основе фракции С9 пиролизной смолы концентратов низших ароматических углеводородов методами термического и каталитического гидродеалкилирования. Установлена целесообразность предварительного концентрирования алкилароматических углеводородов ректификацией указанного сырья и ее гидрирование на Ptсодержащем катализаторе.

Практическая значимость. Разработана и реализована технологическая схема получения фракции ароматических углеводородов С6-С8 из б коксохимического сырья с предварительным выделением фракции с пределами кипения 75−150 °С и очистки указанной фракции от микропримесей водной отмывкой.

Разработана и осуществлена в промышленном масштабе технология совместной переработки пиролизной и коксохимической фракций С6-С8, включающая гидроочистку указанных продуктов от непредельных и серосодержащих соединений с применением двухступенчатой гидроочистки на Pdи А1СоМо-содержащих катализаторах и их переработку на бензольной установке этиленового комплекса. В результате увеличена производительность этиленового комплекса по производству товарного бензола в среднем на 10%.

Внедрена схема использования отработанного ароматического растворителя С6-С8 производства изопрена из изобутилена и формальдегида (абсорбента А-3) в качестве дополнительного сырья для бензольной установки.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на научно-практической конференции «Современное состояние процессов переработки нефти» (г. Уфа, 2004 и 2005г) — республиканской молодежной научно-практической конференции «Молодые силы — производству» (г. Нижнекамск, 2004 г) — семинаре молодых специалистов «ННПЗ», на секции «Подготовка и переработка нефти» (г. Нижнекамск, 2004 г).

Публикации. Результаты выполненных исследований опубликованы в трех статьях, двух тезисах докладов и одном патенте РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, основных выводов и изложена на 157 страницах, содержит 40 таблиц, 36 рисунков и 3 приложения. Библиография содержит 195 источников.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

1. Определены физико-химические характеристики и углеводородные составы побочных продуктов производств изопрена, нефтеполимерной смолы, алкилбензолов.

2. Показана возможность использования процессов термического и каталитического гидродеалкилирования пиролизной фракции С9 (110−180 °С) и риформинга бензиновых фракций для получения концентрированных фракций ароматических углеводородов С6-С8.

3. Установлены оптимальные параметры одностадийного процесса гидроочистки коксохимической С6-С8 фракции с использованием Ptи А1СоМо-содержащих катализаторов, обеспечивающие эффективную очистку коксохимического сырья от серосодержащих и непредельных соединений.

4. Выявлены оптимальные соотношения совместной гидроочистки пиролизной и коксохимической С6-С8 фракций по двухступенчатому методу очистки пироконденсата на Pdи А1СоМо-содержащих катализаторах.

5. Разработан и реализован технологический процесс получения фракции ароматических углеводородов С6-С8 из коксохимического сырья, включающая стадии выделения фракции с пределами кипения 75−150 °С и очистки указанной фракции от элементорганических примесей водной отмывкой.

6. Разработана и осуществлена в промышленном масштабе технология совместной переработки пиролизной и коксохимической фракций С6-С8 гидроочисткой указанных продуктов от непредельных и серосодержащих соединений с применением двухступенчатой гидроочистки на Pdи А1СоМо-содержащих катализаторах и их переработки на бензольной установке этиленового комплекса.

7. Проведена оценка ожидаемого экономического эффекта от внедрения нового процесса в производственных условиях. Показано, что суммарный экономический эффект, получаемый за счет увеличения производства товарного бензола, составит около 40 млн руб. в год. При этом увеличение производительности этиленового комплекса по производству товарного бензола составила 10%.