Proiect Hidrofinare

HIDROFINARE

INTRODUCERE

Hidrofinarea este procesul de tratare cu hidrogen în scopul de a îmbunătăţi calitatea unor fracţiuni petroliere prin eliminarea unor componenţi nedoriţi:

a) compuşi cu S,N2,O2

b) aromatice, olefine, diolefine , policiclice

c) compuşi metalici

Hidrocracarea a fost introdusă în practica industrială ,fiind dezvoltate procedeele de hidrofinare a benzinelor pentru reformarea catalitică, ca apoi să fie extinsă până la produse grele reziduale.

Hidrofinarea se realizează în prezenţă de hidrogen şi catalizatori bifuncţionali.

Transformările care au loc în procesul de hidrofinare cu catalizatori de hidrocracare,prin funcţia lor dublă de hidrogenare şi cracare şi variabilitatea parametrilor de reacţie,fac posibilă o mai largă independenţă a calităţi şi distribuţiei produselor faţă de natura materiilor prime.

În funcţie de natura materiei prime, a catalizatorului şi a condiţiilor de reacţie, în procesele de hidrofinare pot avea loc o varietate de reacţii, dintre care următoarele sunt specifice.

Reacţii de hidrogenare pot avea loc la diolefine, olefine şi hidrocarburi aromatice reacţii care duc la dispariţia uneia sau a mai multor legături duble.

Reacţii de hidrodeciclizare care reprezintă etapa a doua de reacţie în transformarea hidrocarburilor poliaromatice la alchilnaftene.

Reacţii de hidrogenoliză :- reacţii de hidrodesulfare decurg prin ruperea legăturilor C−S din compuşi ca tioli, sulfuri alchilice , disulfuri , sulfuri ciclice, tiofeni, benztiofeni şi alchil benztiofeni cu formare de hidrogen sulfurat şi a unor hidrocarburi saturate.

- reacţii de denitrificare au loc prin slăbirea legăturii C−N, formarea de NH3 şi redistribuirea hidrocarburii formate. Reacţiile tipice sunt: piridine, chinoline, indoli , carbozoli . reacţiile compuşilor cu O2 au loc prin ruperea legăturii C−O, cu generare de H2O şi hidrocarburi. Compuşii cu grupări funcţionale conţinând oxigen, sunt: fenoli, acizi naftenici, asfaltene şi răşini.

În proces pot avea loc şi reacţii secundare.

Catalizatorii pentru hidrotratarea produselor petroliere sunt constituiţi din oxizi sau sulfuri ale unor metale tranziţionale , depuse pe un suport care este oxidul de aluminiu. Ei sunt formaţi de regulă din câte două metale: Co−Mo ; Ni − Mo ;Ni−W ;Ni−Cr, care au un efect reciproc de promotare . Catalizatorii de hidrotratare sunt în general rezistenţi la otrăvuri şi datorită condiţiilor blânde ale procesului au o viaţă mai lungă, în raport cu alţi catalizatori. Pierderea activităţii catalizatorilor poate fi accidentală sau se poate datora depunerii cocsului .

SCOPUL PROCESULUI

Hidrofinarea urmăreşte să pună în evidenţă îmbunătăţirea calităţii produselor petroliere supuse procesului ,prin compararea rezultatelor analizelor efectuate atât materiei prime cît şi produsului . Deasemeni ,se studiază influenţa parametrilor procesului asupra calităţii produselor, lucrându - se în condiţii diferite folosind aceeaşi materie primă sau diferite materii prime.

MATERIA PRIMĂ FOLOSITĂ

Materia primă folosită pentru hidrofinare cu diferiţi parametri de lucru

sunt: - benzinele auto, pentru RC ,de piroliză, de cracare ;

- petrolul ;

- motorina ;

- uleiurile; etc.

PARAMETRII DE LUCRU

Variabilele care influenţează procesul, cu excepţia materiei prime şi catalizatorului ,sunt: temperatura, presiunea raportul hidrogen / materie primă şi viteza de volum.

INFLUENŢA TEMPERATURII

La temperaturi moderate şi în prezenţa unei cantităţi stoichiometrice sau în exces de hidrogen este termodinamic posibilă hidrogenarea hidrocarburilor nesaturate şi hidrogenoliza compuşilor cu oxigen, sulf azot şi organometalici .

Creşterea temperaturii duce la mărirea vitezei reacţiilor de hidrogenoliză şi hidrogenare. Creşterea vitezei diferitelor reacţii în procesul de hidrotratare nu este aceeaşi datorită energiilor de activare diferite ale diverselor reacţii ce au loc. În cazul hidrogenării hidrocarburilor aromatice ,creşterea temperaturii poate să ducă la scăderea conversiei totale datorită creşterii vitezei inverse de dehidrogenare.

Odată cu creşterea temperaturii are loc şi o accentuare a reacţiilor de hidrocracare care pot duce la micşorarea randamentului produsului principal şi sunt însoţite de depuneri de cocs pe catalizator.

Industrial ,procesul se realizează la temperaturi de ordinul 250-400ºC;

Temperatura de lucru fiind determinată de natura materiei prime şi de scopul urmărit.

INFLUENŢA PRESIUNII

Presiunea influenţează echilibrul chimic şi viteza reacţiilor, viteza de difuzie a reactanţilor prin porii catalizatorului şi raportul vapori / lichid la hidrotratarea fracţiunilor grele . Ea influenţează , de asemenea timpul de contactare cu catalizatorul, precum şi reacţiile secundare care duc la depuneri de cocs pe catalizator, afectând în felul acesta activitatea , respectiv durata lui de funcţionare .Mărirea presiunii, cu menţinerea constantă a celorlalte variabile , determină modificarea conversiei , datorită creşterii presiunii parţiale a hidrogenului şi a creşterii proporţiei de lichid în cazul sistemelor cu alimentare în fază mixtă.

Mãrirea presiunii parţiale a hidrogenului determină îndepărtarea mai completă a compuşilor cu oxigen, sulf, azot şi organo - metalici, o saturare a olefinelor şi a aromaticelor şi o hidrogenare a componenţilor care generează depuneri de cocs , cum ar fi răşinile şi asfaltenele.

Presiunile folosite la hidrotratare variază în limite largi (30 – 100 bar), ceea ce se explică prin diversitatea constituenţilor ce urmează a fi hidrogenaţi, prin vitezele lor diferite de reacţie , şi prin gradul de hidrogenare diferit urmărit.

INFLUENŢA RAPORTULUI HIDROGEN / MATERIE PRIMĂ

Raportul hidrogen / materie primă influenţează presiunea parţială a hidrogenului, echilibrul vapori – lichid în cazul fracţiilor grele şi timpul de şedere în zona de reacţie, prin efectul asupra volumului mediu de reactanţi.