Характеристики комплексов производства ароматики

Требования к сырью

В качестве сырьевой базы для комплекса по производству ароматических углеводородов возможно использование:

• прямогонных бензиновых фракций;
• бензиновых фракций, полученных в результате гидрокрекинга;
• суммарных ксилолов;
• пиробензина;
• светлых продуктов коксования;
• газового конденсата;
• сжиженного углеводородного газа.

Самым распространенным сырьем для получения ароматических углеводородов являются бензиновые фракции:

• бензиновые фракции выработанные на установке каталитического риформинга (риформат или катализат) составляют 70% мировой базы сырья для производства БТК (бензол, толуол, ксилол);
• следующим по распространённости источником, поставляющим 23% сырья, является побочный бензин установок пиролиза этиленовых производств;
• оставшиеся 7% сырьевой базы обеспечивает нафта процессов коксования.

Активно применяются также суммарные ксилолы, которые могут быть использованы:

• в качестве сырья для автономных связок установок Рагех-Isomar;
• в качестве дополнительного сырья для интегрированного комплекса получения ароматики.

Газовый конденсат является потенциальным источником значительного объёма сырья для производства ароматических соединений, который в настоящее время по большей части используется в качестве сырья для установок получения этилена, но в перспективе его значение может существенно возрасти.

Многие регионы мира имеют в распоряжении избыток дешевого сжиженного углеводородного или попутного нефтяного газа, который можно трансформировать в ароматические соединения используя новый процесс Cyclar компаний UOP и ВР. В 1999 г. в Саудовской Аравии был запущен в эксплуатацию первый комплекс по получению ароматических углеводородов, на базе процесса Cyclar. Установка Cyclar находится в составе комплекса, производящего бензол, пара- и ортоксилол.

Состав пиробензина варьируется в широком диапазоне в зависимости от состава сырья направляемого на пиролиз на этиленовом заводе:

• из лёгкого сырья, такого как сжиженный углеводородный (природный) газ, получается пиробензин, насыщенный бензолом, но практически не содержащий ароматических углеводородов С8;
• значительная концентрация ароматических углеводородов С8 характерна для пиробензина, вырабатываемого при пиролизе бензиновых и более высококипящих фракций;
• все пиробензины имеют в своём составе значительные концентрации серы, азота и диенов, подлежащие удаления посредством двухступенчатой гидроочистки до использования в качестве сырья комплексов по производству ароматики.

Так как риформат (катализат) имеет в своём составе большую долю ксилолов, чем пиробензин, преобладающую часть сырья для получения p-ксилола вырабатывают посредством риформинга прямогонных бензиновых фракций.

Прямогонные бензиновые фракции представляют собой сырьё, получаемое непосредственно из сырой нефти в процессе простой перегонки, отличающееся доступностью и имеющие состав, который зависит от источника сырой нефти. Перед направлением на комплекс по производству ароматики прямогонные бензины требуется подвергнуть предварительной гидроочистке, характеризующейся меньшей сложностью, чем как та, что требуется для бензина пиролиза.

Бензиновые фракции гидрокрекинга, получаемые в результате крекинга высококипящих фракций на катализаторе в присутствии водорода, богаты нафтенами и представляют премиальное сырьё для риформинга, но являются дефицитным сырьём.

Установки CCR Platforming, вырабатывающие БТК (бензол, толуол, ксилол), функционируют при высокой октановой характеристике, обычно от 104 до 106 (ОЧИМ), чтобы обеспечить максимальный выход ароматических соединений и исключить неароматические углеводороды из фракции С8+ риформата.

Регулирование состава сырья

Бензиновые фракции характеризуются кривой разгонки. Температурный диапазон выкипания (погон) бензиновых фракций определяет, какие компоненты находятся в составе фракции, и определяется температурами начала и конца кипения. Типичный погон сырьевой фракции БТК (бензол, толуол, ксилол) имеет:

• НК = 75 °C (165 °F);
• КК = 150 °C (300 °F).

Однако многие комплексы по производству ароматики приспосабливают фракционный состав бензиновых фракций под запросы конкретных процессов переработки:

• НК от 75 до 80 °F (от 165 до 175 °C) дает наибольший отбор бензола, потому что в погоне оказываются все предшественники, из которых получается бензол в установке риформинга;
• повышение температуры начала кипения бензиновых фракций до 100 - 105 °C (210 - 220 °F) минимизирует выход бензола, так как из фракции исключаются его предшественники;
• при интегрирации в комплексе установки UOP Tatoray, ароматические соединения С9 позволяют получать дополнительный отбор ксилолов. Бензиновые фракции с температурой конца кипения от 165 до 170 °C (от 330 до 340 °F) содержат наибольшее количество ароматических предшественников С9 в сырье для установки риформинга и повышают выход ксилолов или p-ксилола из комплекса.
• без установки UOP Tatoray ароматические соединения С9 становятся малоценным побочным погоном комплекса, который приходится использовать в качестве компонента бензина или котельного топлива. В подобном случае оптимальным становится конец кипения 150 - 155 °C (300 - 310 °F), позволяющий минимизировать количество ароматических предшественников С9 в сырье установки риформинга.

Если в качестве сырья для комплекса по получению ароматики используются суммарные ксилолы, до поступления на переработку в связке Parex-Isomar их необходимо последовательно подвергнуть отгонке, обработке глиной и повторной отгонке.

Показатели комплексов производства ароматики

Рассмотрим показатели для типичного интегрированного комплекса по производству ароматических углеводородов:

• сырьё - бензиновые фракции первичной перегонки лёгкой аравийской нефти;
• из стандартной компоновки исключена o-ксилольная колонна для максимизации производства p-ксилола;
• конец кипения сырья составляет 165 °C (330 °F), чтобы исключить все ароматические предшественники С9 из питания для установки Platforming.

Материальный баланс типового комплекса

Капиталовложения и потребление энергоносителей

Итоговые данные по инвестициям и потреблению энергоресурсов для комплекса по производству ароматических углеводородов при следующих допущениях:

• строительство произведено в 1995 г. в США на побережье Мексиканского залива;
• расчет был ограничен оборудованием в пределах каждой технологической установки и включал в себя:
• проектирование;
• снабжение и поставки;
• монтаж оборудования на месте;
• стоимость начальной загрузки катализатора и химреагентов.
• в матбалансе учтены производимые комплексом побочные светлые фракции;
• энергетическая ценность побочных светлых фракций не учтена в совокупной потребности комплекса в топливе.

Опыт промышленной эксплуатации

UOP считается мировым лидером по лицензированию технологий получения ароматики. К 2002 г. компанией выдано около 600 лицензий на отдельные технологические установки для получения ароматических соединений, в том числе:

• установок CCR Platforming - 168;
• установок экстракции (Udex, Sulfolane, Tetra и Carom) - 215;
• установок Рагех - 78;
• установок MXSorbex - 6;
• установок Isomar - 52;
• установок Tatoray - 41;
• установок ТГДА - 38;
• установок Cyclar - 1.

UOP разработаны проекты свыше 60 интегрированных комплексов по получению ароматики, производящие как бензол, так и p-ксилол. Производительность этих комплексов по p-ксилолу составляет от 21 до 1200 тыс. тонн в год.

Если статья была вам интересной и полезной, ставьте лайк, а если хотите ежедневно получать новые статьи и узнавать больше о нефтепереработке, то подписывайтесь на канал.