Теоретические основы процесса каталитической гидроочистки нефтяных фракций. Принципиальная технологическая схема установки гидроочистки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВО Кубанский государственный технологический университет

(КубГТУ)

Кафедра технологии нефти и газа

Институт нефти, газа и энергетики

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Технология нефтегазохимических процессов»

на тему Теоретические основы процесса каталитической гидроочистки нефтяных фракций. Принципиальная технологическая схема установки гидроочистки

Выполнил студент группы 18-НМ-ХТ1 Илющенко А.Н.

(фамилия, имя, отчество)

Допущен к защите

«____» декабрь 2018 г.

Краснодар-2018

Реферат

фракция дизельный гидроочистка

Курсовая работа: 45 с., 4 рис., 9 табл., 24 источника.

УГЛЕВОДОРОДЫ, ОБЕССЕРИВАНИЕ, ГИДРООЧИСТКА, ДИЗЕЛЬНАЯ ФРАКЦИЯ, РЕАКТОР, КАТАЛИЗАТОР, РЕГЕНЕРАЦИЯ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА.

В данной курсовой работе рассмотрены теоретические основы процесса гидроочистки дизельных фракций. Описан технологический процесс гидроочистки дизельной фракции на примере существующей технологической схемы, лицензированной и запатентованной. Изучен химизм процесса. Проведен анализ современных технологий данного процесса и выбрана инновационная схема установки гидроочистки с частичным рециклингом продукта, с циркуляцией водородсодержащего газа, дальнейшей абсорбционной очисткой водородсодержащего и углеводородного газа от сероводорода. Выбранное технологическое решение было проанализировано, опираясь на принципы наилучшей доступной технологии (НДТ).

Содержание

• Введение
• Термины, определения и сокращения
• 1.1 Общие сведения о процессе гидроочистки
• 1.2 Цель и задачи курсовой работы
• 2 Основная часть
• 2.2 Химизм процесса
• 2.2.1 Гидрирование сернистых соединений
• 2.2.2 Гидрирование азотсодержащих соединений
• 2.2.3 Гидрирование кислородсодержащих соединений
• Кислородсодержащие соединения обычно легко вступают в реакции с образованием соответствующих предельных углеводородов и воды
• 2.2.4 Гидрирование ненасыщенных соединений
• 2.3 Факторы, влияющие на процесс гидроочистки дизельной фракции
• 2.4 Катализаторы
• 2.4.1 Общие требования к катализаторам
• 2.4.2 Регенерация катализатора
• 2.4.3 Пассивация катализатора
• 2.4.4 Обоснования выбора катализатора по данным патентного поиска
• 2.5 Реакторы
• 2.5.1 Выбор принципиальной конструкции реактора
• 2.6 Описание технологической схемы
• 2.6.1 Материальный баланс установки гидроочистки дизельной фракции
• 2.7 Обоснование соответствия технологии принципам наилучших доступных технологий
• Заключение
• Список использованных источников

Введение

В настоящее время в мире из-за увеличения автомобилей и ухудшения состояния окружающей среды ужесточаются экологические требования к дизельным топливам и двигателям. Хорошее ДТ должно соответствовать требованиям химмотологической надежности и экологии.

В связи со значительным увеличением доли сернистых и высокосернистых нефтей в общем количестве перерабатываемой нефти и непрерывным ростом потребления - малосернистых дизельных топлив, авиационных керосинов и высокооктанового автомобильного бензина широкое развитие получил процесс гидроочистки этих продуктов.

Гидроочистка - это процесс удаления из нефтяных фракций нежелательных примесей - гетероатомных соединений серо-, азот-, кислородсодержащие соединения, непредельные углеводороды, металлы.

Удаление сернистых соединений из дистиллятов способствует значительному увеличению моторесурсов двигателей, снижению или полному устранению коррозии аппаратуры при переработке и транспортировании гидроочищенных нефтяных фракций, улучшению цвета и запаха продуктов, а также увеличению их стабильности к смолообразованию при хранении. Кроме того, применение малосернистых топлив предотвращает загрязнение воздуха

Промышленные процессы гидрооблагораживания различных нефтяных дистиллятов начали развиваться лишь после разработки (в 20 - 30-х годах) достаточно сероустойчивых катализаторов, изготовляемых на основе окиси железа [1] и ряда окислов и сульфидов тяжелых металлов. Такие катализаторы активируют реакции деструктивного гидрирования (гидрогенолиза) сернистых соединений, не отравляясь при этом серой.

Каталитическое гидрирование для обессеривания нефтяных дистиллятов было впервые осуществлено еще в начале XX века [2]. В качестве катализаторов использовали платину, палладий и никель. Однако вследствие быстрого отравления катализаторов серой исследования каталитического гидрирования не вышли из стадии лабораторных опытов.

Дальнейшее развитие процесса гидроочистки потребовало разработки специфических катализаторов, более активно способствующих гидрированию серы, азота, смол и др. и менее расщепляющих углеводородную часть топлива. В результате были созданы катализаторы на основе окиси хрома, молибдата кобальта, а затем легко регенерируемые молибденовые, никельмолибденовые, кобальтмолибденовые катализаторы, приготовленные на основе оксида алюминия. Особенно широко начали применять алюмокобальтмолибденовый и алюмоникельмолибденовый катализаторы, которые в настоящее время используются на большинстве отечественных и зарубежных установок гидроочистки.

Гидроочистка в современной мировой нефтепереработке получила среди вторичных процессов наибольшее распространение, и, входящими в состав любого НПЗ, особенно при переработке сернистых и высокосернистых нефтей.

Это обусловлено следующими причинами:

- ужесточением требований по охране природы и к качеству товарных нефтепродуктов;

- необходимостью дальнейшего углубления переработки нефти [3]. Основной задачей, стоящей перед нефтепереработчиками, является организация производства экологически чистых бензинов и дизельного топлива. Процесс гидроочистки фракций дизельного топлива относится к наиболее массовым процессам переработки нефтепродуктов.

Нормативные ссылки

В настоящих методических указаниях использованы ссылки на следующие нормативные документы:

ГОСТ Р 15.011-96 СРПП. Патентные исследования. Содержание и порядок проведения

ГОСТ 2.104-68 ЕСКД. Основные надписи

ГОСТ 2.106-96 ЕСКД. Текстовые документы

ГОСТ 2.109-73 ЕСКД. Основные требования к чертежам

ГОСТ 2.119-73 ЕСКД. Эскизный проект

ГОСТ 2.120-73 ЕСКД. Технический проект

ГОСТ 2.301-68 ЕСКД. Форматы

ГОСТ 2.302-68 ЕСКД. Масштабы

ГОСТ 2.303-68 ЕСКД. Линии

ГОСТ 2.304-68 ЕСКД. Шрифты чертежные

ГОСТ 2.316-68 ЕСКД. Правила нанесения на чертежах надписей, технических требований и таблиц

ГОСТ 2.701-84 ЕСКД. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению

ГОСТ 2.721-74 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Обозначения общего применения

ГОСТ 7.1-2003 СИБИД. Библиографическая запись. Библиографическое описание. Общие требования и правила составления

ГОСТ 7.9-95 СИБИД. Реферат и аннотация. Общие требования

ГОСТ 7.12-93 СИБИД. Библиографическая запись. Сокращения слов на русском языке. Общие требования и правила

ГОСТ 8.417-2002 ГСИ. Единицы величин

ГОСТ 21.101-97 СПДС. Основные требования к проектной и рабочей документации

ГОСТ 21.205-93 СПДС. Условные обозначения элементов санитарно-технических систем

ГОСТ 52030-2003 Потенциометрический метод определения меркаптановой серы

ГОСТ 12.1.007-76 Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности

ГОСТ ISO 2160-2013 Нефтепродукты. Определение коррозионного воздействия на медную пластинку

ГОСТ 305-2013. Топливо дизельное. Технические условия

ГОСТ 17323-71. Топливо для двигателей. Метод определения маркаптановой и сероводородной серы потенциометрическим титрованием

ГОСТ 2177-99. Нефтепродуты. Методы определения фракционного состава

ГОСТ Р 52368-2005. Топливо дизельное ЕВРО. Технические условия

ГОСТ Р 56828.6-2015 Наилучшие доступные технологии. Методические рекомендации по порядку применения информационно-технического справочника по наилучшим доступным технологиям при оценке (экспертизе, конкурсном отборе) проектов

ГН 2.1.6.3492-17 Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе

ГН 2.2.5.3532-18 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны»

Распоряжение Правительства РФ от 24 декабря 2014 г. N 2674-р Об утверждении Перечня областей применения наилучших доступных технологий

Термины, определения и сокращения

Гидроочистка - процесс химического превращения веществ под воздействием водорода при высоком давлении и температуре.

Катализ - ускорение химических реакций в присутствии катализаторов.

Регенерация - восстановление, возвращение отработавшему катализатору исходного качества.

Селективность (избирательность) - способность катализатора ускорять желательные реакции без изменения скорости нежелательных реакций только одну или несколько химических реакций определенного типа.

В настоящей курсовой работе приняты следующие сокращения:

ВСГ - водородсодержащий газ;

МЭА - моноэтаноламин;

УВ - углеводороды;

НДТ - наилучшие доступные технологии;

ГОСТ - государственный стандарт;

ГГ - горючий газ;

ГФУ - газофракционирующая установка;

НПЗ - нефтеперерабатывающий завод;

ЦВСГ - циркуляционный водородсодержащий газ;

АКМ - алюмокобальтмолибденовый;

АНКМ - алюмоникелькобальтмолибденовый;

АНМ - алюмоникельмолибденовый;

АНВ - алюмоникельвольфрамовый;

АКВ - алюмокобальтвольфрамовый;

ДТ - дизельное топливо.

1 Теоретический раздел

1.1 Общие сведения о процессе гидроочистки

Процесс гидроочистки предназначен для удаления сернистых, азот-, кислородсодержащих и смолистых соединений под давлением водорода в присутствие катализаторов. Наибольшее применение получили процессы гидроочистки бензиновых, керосиновых и дизельных фракций.

В процессе гидроочистки химические превращения происходят не только с различными углеводородами, но и с гетероциклическими соединениями, содержащими серу, азот, металлы. В результате такого воздействия при сравнительно умеренных температурах (330 - 380 оС), давления (3 - 7 МПа), органические соединения серы, азота и кислорода разлагаются с образованием сероводорода, аммиака, и воды. Непредельные углеводороды гидрируются с образованием насыщенных углеводородов. При разрушении молекул органических соединений серы, азота и кислорода, кроме вышеуказанных веществ, образуются углеводороды парафинового или нафтенового ряда.

В частности, гидроочистка позволяет уменьшить коррозионную агрессивность топлив и их склонность к образованию осадков, уменьшить количество токсичных газовых выбросов в окружающую среду. Глубокую гидроочистку дизельной фракций проводят для защиты экологии и от отравления неуглеводородными соединениями. При гидроочистке идут и реакции деструктивной гидрогенизации с образованием незначительных количеств (3 - 4 %) газа и легких фракций, не содержащихся в исходном сырье. Остаточное содержание серы в целевых продуктах невелико, например, в дизельной фракции 0,05 - 0,02 % [4].

При гидроочистке помимо товарного продукта получают газ, отгон и сероводород. Газ, содержащий водород, метан и этан, используют как топливо непосредственно на предприятиях; отгон - бензиновую фракцию с низким октановым числом - как компонент автомобильного бензина или добавляют к сырью риформинга; сероводород - для получения серы или серной кислоты.

Присутствие соединений серы в дизельном топливе вызывает усиленную коррозию аппаратуры, ухудшает условия эксплуатации двигателя, снижает сроки службы оборудования, а также требует защиты окружающей среды от вредного действия окислов серы, образующихся при сжигании топлива сернистых соединений.

Степень активности соединений серы в реакциях гидрогенолиза различна и убывает в ряду: меркаптаны > сульфиды > тиофены > бензотиофены > дибензотиофены. В дизельных фракциях доля наиболее трудногидрируемых соединений тиофенового ряда составляет 50 - 60 % от общего содержания соединений серы и сосредоточены они в наиболее тяжелых фракциях, выкипающих выше 330 °С.

Неодинаковая степень активности серосодержащих соединений различных групп и их неравномерное распределение во фракциях вызывают трудности при подборе технологического режима для наиболее полного удаления соединений серы в процессе гидроочистки. В частности, одним из таких показателей технологического режима является объемная скорость подачи сырья в реактор, которая для низкокипящих фракций дизельного топлива может быть высокой (до 5 - 8 ч-1), а для высококипящих - не должна превышать 1,5 - 2,0 ч-1. Для обеспечения глубокой гидроочистки дизельного топлива необходимо при однореакторной схеме установки поддерживать низкие объемную скорость подачи сырья и производительность, либо иметь двухреакторную схему, либо низкокипящие и высококипящие фракции дизельного топлива подвергать гидроочистке раздельно при разном технологическом режиме.

Известен способ гидроочистки дизельного топлива [5], по которому исходное дизельное топливо, поступающее на установку, смешивается с водородсодержащим газом (ВСГ), нагревается и подается последовательно в реакторы первой и второй ступени. Продукты реакции, выходящие из реактора второй ступени, охлаждаются и поступают в сепаратор высокого давления, где от них отделяется ВСГ, который направляется на очистку от сероводорода и далее компрессором возвращается на смешение с исходным дизельным топливом. Часть очищенного ВСГ выводится с установки как отработанный газ, а в поток очищенного ВСГ, поступающего на смешение с исходным дизельным топливом, вводится свежий ВСГ. Жидкие продукты реакции из сепаратора высокого давления направляют в сепаратор низкого давления, в котором выделяется растворенный углеводородный газ, а жидкая фаза (гидрогенизат) после нагрева подается на стабилизацию для выделения остаточного количества углеводородного газа и бензина-отгона. С низа стабилизационной колонны выводят целевой продукт установки - стабильное гидроочищенное дизельное топливо.

Недостатком этого способа являются высокие капитальные и эксплуатационные затраты, обусловленные наличием двух ступеней гидрирования с большой загрузкой катализатора.

Изобретение относится к способам гидроочистки дизельного топлива и может найти применение в нефтегазоперерабатывающей промышленности. Способ осуществляется гидроочисткой дизельного топлива путем его каталитической обработки в присутствии водородсодержащего газа при повышенных температуре и давлении с получением гидрогенизата, сепарации гидрогенизата с получением водородсодержащего газа и жидкой фазы и стабилизации жидкой фазы, отличающийся тем, что с целью увеличения степени обессеривания, 15 - 25 % жидкой фазы рециркулируют на смешение с исходным дизельным топливом. Технический результат: увеличение глубины гидрообессеривания дизельного топлива на 3 - 6 %. (1 табл.).

Известен также способ гидроочистки дизельного топлива [6], заключающийся в раздельном гидрообессеривании в разных реакторах фракций 180 - 300 °С и 300 - 360 °С дизельного топлива. В этом способе суммарная степень превращения сернистых соединений в составных частях дизельного топлива превысила степень превращения при гидроочистке всего исходного дизельного топлива. Это связано с тем, что глубина гидрообессеривания фр. 180 - 300 °С существенно возросла в отсутствие трудногидрируемых соединений серы.

Недостатком данного способа также являются высокие эксплуатационные и капитальные затраты на процесс, обусловленные необходимостью предварительного разделения дизельного топлива в ректификационной колонне и последующего проведения гидроочистки в двух реакторах.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ каталитической гидроочистки дизельной фракции по однореакторной схеме при температуре 300-380 °С и давлении 4,0 - 6,0 МПа [7].

Очищаемое сырье смешивается с циркулирующим водородсодержащим газом (ВСГ), нагревается в печи и подается в реактор. Выходящие из реактора продукты реакции охлаждаются, поступают в сепаратор высокого давления, где от них отделяется ВСГ, который направляется на очистку от сероводорода и далее компрессором возвращается на смешение с исходным дизельным топливом. Часть очищенного ВСГ выводится с установки как отработанный газ, а в поток очищенного ВСГ, поступающего на смешение с исходным дизельным топливом, вводится свежий ВСГ. Жидкие продукты реакции из сепаратора вновь нагреваются и подаются в ректификационную колонну для стабилизации и выделения углеводородного газа и бензина-отгона. С низа стабилизационной колонны выводят целевой продукт установки - стабильное гидроочищенное дизельное топливо.

Достоинствами данного способа, по сравнению с рассмотренными аналогами, являются сравнительно низкие капитальные и эксплуатационные затраты. Недостатком данного способа является низкая степень гидрообессеривания дизельной фракции, находящаяся на уровне 70 - 90 %.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение степени гидрообессеривания дизельного топлива.

Решение поставленной задачи достигается предлагаемым способом гидроочистки дизельного топлива, представлено в основной разделе в п.р 2.6. Основные показатели работы ректификационной колонны по примерам в сравнении с прототипом продемонстрированы в таблице 1.

Таблица 1 - Основные показатели работы ректификационной колонны

№ п. п.	Наименование показателей	Значение
		Пример
Количество, кг/ч
1	Сырье установки	250000
2	Гидроочищенное дизельное топливо	240000
3	Количество рециклинга в сырье	50000
4	Производительность реактора по жидкому сырью	300000
Общие показатели
1	Содержание общей серы в сырье, масс. %	0,8
2	Содержание общей серы в гидроочищенном дизельном топливе, масс. %	0,034
3	Степень гидрообессеривания сырья, %	95,8

Как следует из таблицы 1, заявляемый способ позволяет увеличить степень гидрообессеривания сырья на 4,2 %.

Способ гидроочистки дизельного топлива путем его каталитической обработки в присутствии водородсодержащего газа при повышенных температуре и давлении с получением гидрогенизата, сепарации и стабилизации жидкой фазы, отличающийся тем, что, с целью увеличения степени обессеривания, 15-25% жидкой фазы рециркулируют на смешение с исходным дизельным топливом [8].

1.2 Цель и задачи курсовой работы

Целью данной курсовой работы является изучение теоретических основ процесса каталитической гидроочистки дизельных фракций.

Для достижения поставленной цели решают следующие задачи:

- проведение патентного поиска;

- выбор инновационной технологической схемы установки гидроочистки дизельных фракций;

- рассмотреть технологию процесса, удовлетворяющего принципам наилучших доступных;

- изучить термодинамику и химизм процесса гидроочистки;

- описание технологического процесса гидроочистки, включая оптимальные факторы в условиях эксплуатации;

- привести характеристику сырья, продуктов и вспомогательных материалов, участвующих в процессе для разработки материального баланса;

- сделать вывод о соответствии выбранной технологии принципам наилучшей доступной технологии (НДТ).

2 Основная часть

2.1 Гидроочистка дизельного топлива

Гидроочистку дизельных топлив проводят для повышения их качества путем удаления сернистых, смолистых, непредельных соединений и других примесей, ухудшающих эксплуатационную характеристику топлив. В результате гидроочистки повышается термическая стабильность, снижается коррозионная агрессивность топлив, уменьшается образование осадка при хранении, улучшаются цвет и запах топлива согласно ГОСТ Р 52368.

Эксплуатационные свойства. Важнейшими характеристиками дизельных топлив являются: воспламеняемость, фракционный состав, нагарообразование, вязкость, температура помутнения и др.

Воспламеняемость - склонность дизельного топлива к самовоспламенению, определяется периодом запаздывания его воспламенения и является почти таким же важным свойством, как и антидетонационная характеристика бензинов для карбюраторных двигателей. Период запаздывания зависит от цетанового числа.

Цетановое число - показатель самовоспламеняемости топлива, численно равный такому содержанию, в % (об.), цетана в смеси с б-метилнафталином, при котором самовоспламенение этой смеси и сравниваемого с ней испытуемого топлива одинаково.

Цетановые числа дизельных топлив зависят от их углеводородного состава. Парафиновые углеводороды являются лучшими компонентами для получения дизельного топлива, т. е. они имеют самые низкие температуры самовоспламенения и, следовательно, самые высокие цетановые числа. Самые низкие цетановые числа у ароматических углеводородов, более стойких к термическому распаду и самовоспламенению. Нафтеновые и олефиновые углеводороды занимают промежуточное положение.

Нормальный запуск и плавная работа дизелей в летний период осуществляется на топливе с цетановым числом 40 - 45. Для зимы необходимо топливо с цетановым числом до 55, так как при пониженных температурах воздуха возрастает продолжительность и ухудшаются условия запуска двигателя, что объясняется также большей химической стойкостью низкомолекулярных углеводородов при низких температурах по сравнению с высокомолекулярными, хотя в условиях определения цетанового числа их склонность к окислению равноценна.

Использовать топлива с большим, чем указано выше, цетановым числом нежелательно, так как это приводит к замедлению их сгорания и увеличению дымности выхлопа. Повышение цетанового числа достигается технологическим путем за счет удаления части ароматических соединений, смешением или добавлением присадок. В результате удаления ароматических углеводородов, как правило, повышается температура застывания топлив.

Высокотемпературные свойства дизельных топлив характеризуются их склонностью к нагарообразованию при сгорании топлива и повышенному отложению осадков в двигателе.

Нагарообразование зависит от химического состава топлив: наличия в нем смол, непредельных углеводородов, кислородных и сернистых соединений.

В результате сгорания сернистых соединений образуется SO2 и SO3. Серный ангидрид SO3 сильнее, чем SO2, влияет на нагарообразование, износ и коррозию в двигателе. Увеличение выхода SO3 происходит при неполном сгорании топлива. При наличии SO3 в продуктах сгорания повышается точка росы и тем самым облегчается конденсация серной кислоты на стенках гильз цилиндров и усиливается их коррозия. При воздействии на масло серной кислотой получаются смолистые продукты, образующие затем нагар, который характеризуется повышенной плотностью и абразивностью. Интенсивность сернистой коррозии зависит от конструкции двигателей [9]. Быстроходные дизели сильнее подвергаются сернистой коррозии, чем стационарные тихоходные. Последние имеют толстые стенки цилиндров и соответственно более высокие температуры их внутренних поверхностей при работе на постоянных режимах.

При работе дизелей на топливах, содержащих смолистые вещества и углеводороды, склонные к окислению, наблюдается повышенное нагарообразование на деталях двигателя и закоксование отверстий распылителей форсунок, резко падает мощность и повышается износ двигателя. Наличие в топливе кислородсодержащих соединений характеризуется содержанием фактических смол. В связи с этим предусматривается ограничение содержания в дизельном топливе смол и непредельных углеводородов.

На количество отложений в двигателе также влияет коксуемость и зольность дизельных топлив. Зола может вызвать износ деталей двигателей.

Повышенное нагарообразование в двигателе наблюдается при сгорании топлива, содержащего органические кислоты. Продукты сгорания также корродируют топливную аппаратуру; аналогичное действие оказывают водорастворимые кислоты и щелочи [10].

Характеристика сырья (табл. 2). Типичным сырьем процесса гидроочистки дизельных топлив являются прямогонные дизельные фракции, выкипающие в пределах 180 - 330 °С, 180 - 360 °С и 240 - 360 °С, из малосернистых, сернистых и высокосернистых нефтей;

В прямогонное сырье можно добавлять до 30 % дизельных фракций, полученных вторичной переработкой нефти. Большее содержание вторичных фракций требует специальной конструкции, реактора и внесения в схему аппаратурного оформления реакторного блока некоторых изменений.

Таблиц а 2 - Характеристика сырья гидроочистки дизельных топлив

Показатели	Малосернистая нефть, 230 - 350 °С	Сернистая нефть, фракция 230 - 350 °С	Высокосернистая нефть, фракция 240 - 350 °С
Плотность с420, кг/м3	855	850	858
Фракционный состав (по ГОСТ 305): перегоняется при температуре, °С
н.к.	230	230	242
10% (об.)	250	250	262
50% (об.)	280	280	287
90% (об.)	325	335	322
96% (об.)	350	360	340
Вязкость при 20 °С
з*106, м2/с	6,5	7,0	7,25
Температура, °С
вспышки	Не ниже 90	90	-
застывания	-15,0	-11,0	-9,0
Цетановое число	50	52	50
Йодное число, г I2 на 100 г сырья	2-4	2-4	3,7
Содержание фактических смол, мг на 100 г сырья	Не более 10	-	-
Содержание, % (масс.)
общей серы	0,75	1,2-1,4	2,41
меркаптановой серы	0,0003	-	-
Коксуемость 10 % остатка, % (масс.)	0,1	0,1	0,06

Во фракциях 180 - 240 °С из малосернистых и сернистых нефтей содержание серы колеблется в пределах от 0,1 до 0,22 % (масс.).

Подвергать такие фракции гидроочистке нецелесообразно, так как можно получить товарное дизельное топливо путем смешения неочищенной фракции до 240 °С с очищенной фракцией 240 - 360 °С.

В сырье, поступающем на установку гидроочистки, содержание влаги не должно превышать 0,02 - 0,03 % (масс.). Повышенное со- держание влаги влияет на прочность катализатора, усиливает интенсивность коррозии, нарушает нормальный режим стабилизационной колонны.

Сырье не должно содержать механических примесей, так как, попадая в реактор, они скапливаются на катализаторе, снижая тем самым эффективность его работы.

Во избежание поликонденсации непредельных и кислородных со- единений, содержащихся в сырье, за счет контакта последнего с кисло- родом воздуха, снабжение установок гидроочистки сырьем следует организовать по схеме прямого питания или хранить его в промежуточных сырьевых парках в резервуарах под «подушкой» инертного газа. Контакт сырья с кислородом воздуха может привести к образованию отложений в системе реакторного блока (теплообменники, компрессоры, реакторы).

Параметры гидроочистки. Для получения качественных дизельных топлив необходимо исходную дизельную фракцию достаточно полно освободить от сернистых и смолистых соединений, непредельных углеводородов и в некоторых случаях частично от ароматических углеводородов.

Указанная цель успешно достигается при гидроочистке сернистых дизельных фракций на АКМ или АНМ катализатора при следующих параметрах процесса:

Давление, МПа……………………………………………………3,0 - 4,0

Температура, °С

в начале цикла…………………………………………………….350 - 360

в конце цикла……………………………………………………...400 - 410

Объемная скорость подачи сырья, ч-1…………………………...4 - 6

Кратность циркуляции/водородсодержащего газа, не менее….200

Парциальное давление водорода, МПа………………………….1,8 - 2,0

Для обеспечения требований к гидроочищенному дизельному топливу по температуре вспышки и содержанию сероводорода большое значение имеет правильно подобранный режим стабилизационной колонны. Например, рекомендуется следующий режим:

Число тарелок ………………………………………………...20

Кратность орошения (массовая)……………………………..2:1

Давление в колонне, МПа……………………………………0,16

Температура, °С:

верх колонны …………………………………………………130

низ колонны …………………………………………………..Не ниже 260

на входе сырья в колонну…………………………………….220

Характеристика продуктов. Целевым продуктом процесса гидроочистки является стабильное дизельное топливо (табл. 3). Выход стабильного дизельного топлива в среднем составляет 97 % (масс.).

Таблица 3 - Характеристика стабильного дизельного топлива, полученного из нефтей с различным содержанием серы

Показатели	Малосернистая нефть, 230 - 350 °С	Сернистая нефть, фракция 230 - 350 °С	Высокосернистая нефть, фракция 240 - 350 °С
Плотность с420, кг/м3	855	842	840
Фракционный состав (по ГОСТ): перегоняется при температуре, °С
н.к.	180	200	234
10% (об.)	250	240	252
50% (об.)	280	270	281
90% (об.)	324	330	320
к.к.	350	355	335
Вязкость при 20 °С
з*106, м2/с	6,0	5,8	9,51
Температура, °С
вспышки	Не ниже 65	Не ниже 65	Не ниже 65
застывания	-14	-10	-9
Цетановое число	51	53	51
Йодное число, г I2 на 100 г сырья	1	1	1,2
Содержание фактических смол, мг на 100 г сырья	Не более 10	-	-
Содержание, % (масс.)
общей серы	0,15	Не более	0,2
меркаптановой серы	-	0,18	-
Коксуемость 10 % остатка, % (масс.)	0,03	0,03	0,02

Побочными продуктами процесса являются отгон (бензин), углеводородный газ (второй ступени сепарации и стабилизации), сероводород и отдуваемый водородсодержащий газ.

Ниже приведены состав и свойства отгона:

Плотность, кг/м3 …………………………………………….750

Фракционный состав: перегоняется при температуре, oС

н. к. …………………………………………………………...60

10% (об.) ……………………………………………………..90

50% (об.) ……………………………………………………..130

90% (об.) ……………………………………………………..160

к. к. …………………………………………………………...180

Содержание серы, % (масс.) ………………………………..0,01 - 0,05

Октановое число (моторный метод) ……………………….50

Давление насыщенных паров, МПа ……………………….Не выше 0,067

Выход отгона зависит от содержания легких фракций в исходном сырье и составляет 0,5--1,5 % (масс.).

Сероводород получается в результате очистки циркуляционного водородсодержащего и углеводородных газов от сероводорода. Содержание углеводородов в сероводороде, уходящем с установки, не превышает 2 % (об.). Выход сероводорода зависит от содержания серы в сырье, глубины очистки сырья и газов и колеблется в пределах 0,5 - 2,5 % (масс.) на сырье.

Количество и состав отдуваемого водородсодержащего газа зависит от режима процесса и концентрации водорода в свежем водородсодержащем газе. В качестве «отдува» в топливную сеть сбрасывается очищенный циркуляционный газ.

2.2 Химизм процесса

Химизм процессов гидроочистки сводится к деструкции связей С - S, С - N, С - О. При этом практически не затрагиваются связи С - С. Среди сернистых углеводородных соединений нефти наиболее легко гидрируются меркаптаны, затем сульфиды, дисульфиды, тиофены, тиофаны и наконец, бенз- и дибензтиофены.

Гетероатомные соединения подвергаются гидрогенолизу быстрее, чем углеводороды, поэтому гетероатомы удаляются из сырья в виде сероводорода, аммиака и воды. Легче всего удаляется сера, далее следует кислород, наиболее устойчив азот. При освобождении металлов из углеводородов они осаждаются на катализаторе, снижая его активность.

2.2.1 Гидрирование сернистых соединений

Меркаптаны гидрируются до сероводорода и соответствующего углеводорода:

Сульфиды гидрируются через образование меркаптанов:

Дисульфиды так же гидрируются до сероводорода:

Тиофен и тиофан (циклические сульфиды) гидрируются до соответствующих алифатических углеводородов:

Бенз- и дибензтиофены гидрируются по схеме:

2.2.2 Гидрирование азотсодержащих соединений

Удаление азотистых соединений из бензиновых, керосиновых и дизельных фракций имеет весьма важное значение в повышении качества последних. Катализаторы риформинга весьма сильно дезактивируются при работе на сырье с любым содержанием азотистых соединений как основного, так и неосновного характера.

Азотсодержащие соединения гидрируются так же, как серосодержащие, но с образованием аммиака [11]:

2.2.3 Гидрирование кислородсодержащих соединений

Кислородсодержащие соединения обычно легко вступают в реакции с образованием соответствующих предельных углеводородов и воды.

2.2.4 Гидрирование ненасыщенных соединений

Кроме описанных выше реакций при гидроочистке происходит также гидрирование ненасыщенных соединений, содержащихся в сырье. Экзотермический эффект может достигать величин 120 - 180 кДж/кг. Скорости этих реакций довольно велики по сравнению с гидрообессериванием.

Основные реакции гидрирования углеводородов:



Реакции гидрирования непредельных соединений и гидрокрекинга углеводородной составляющей сырья влияют на технико-экономические показатели процесса гидроочистки, а именно увеличивают расход водорода [12].

2.3 Факторы, влияющие на процесс гидроочистки дизельной фракции

К основным факторам, влияющим на процесс, относятся (сырье, температура, давление, кратность подачи (циркуляции), объемная скорость, тепловой эффект реакции, расход водорода, отношение водород: углеводороды (УВ):

Сырье. В сырье, поступающем на установку гидроочистки, содержание влаги не должно превышать 0,02 - 0,03 % (масс.), так как оно влияет на прочность катализатора, усиливает интенсивность коррозии. Сырье не должно содержать механических примесей, так как, попадая в реактор, они скапливаются на катализаторе, снижая тем самым эффективность его работы. Во избежание поликонденсации непредельных и кислородных соединений, содержащихся в сырье, за счет контакта последнего с кислородом воздуха, снабжение установок гидроочистки сырьем следует организовывать по схеме прямого питания или хранить его в промежуточных сырьевых парках в резервуарах под «подушкой» инертного газа. Контакт сырья с кислородом воздуха может привести к образованию отложений в системе реакторного блока (теплообменниках, компрессорах, реакторах).

Температура. Оптимальным для реакции гидроочистки является интервал температур 260 - 420 °С. Ниже 260 °С реакция обессеривания протекает слабо, выше 420°С усиливаются реакции крекинга и коксования. При работе установки в конце пробега катализатора поддерживают более высокую температуру, так как повышение температуры компенсирует падение активности катализатора.

Давление. Общее давление в системе колеблется от 2,5 до 6 МПа, парциальное давление водорода составляет 1,5 - 3,7 МПа. С утяжелением сырья возрастает содержание в нем непредельных углеводородов, а значит и парциальное давление водорода в водородсодержащем газе на входе в реактор должно увеличиваться, что приводит к улучшению степени очистки сырья, уменьшению коксообразования, увеличению срока службы катализатора.

Кратность подачи (циркуляции) водородсодержащего газа колеблется при 0 °С и 0,1 МПа от 200 до 700 объемов газа к одному объему сырья.

При гидроочистке дистиллятов с высоким содержанием непредельных углеводородов или смолистых веществ, например, дизельных фракций коксования или вакуумного газойля, соотношение циркуляционного газа и сырья наибольшее. Повышение кратности циркуляции способствует увеличению длительности безрегенерационного пробега установки.

Объемная скорость колеблется от 1 до 10 ч-1 и зависит как от качества исходного сырья, так и от требуемой степени очистки. При очистке дизельной фракции объемная скорость составляет 2 - 7 ч-1.

Тепловой эффект реакции. Реакция гидрирования непредельных, ароматических и серосодержащих соединений сопровождается выделением теплоты. При гидроочистке легких прямогонных топлив - бензина, керосина, дизельного топлива - тепловой эффект реакции сравнительно невелик и составляет 70 - 80 кДж на 1 кг сырья. При гидроочистке топлив с высоким содержанием непредельных, а также тяжелых топлив тепловой эффект реакции достигает 260 - 500 кДж/кг.

Для отвода избыточной теплоты из реакционной зоны применяют подачу в реактор между слоями катализатора холодного циркуляционного газа или смеси холодного газа и холодного жидкого нестабильного продукта гидроочистки (гидрогенизата).

Расход водорода. Водород при гидроочистке расходуется на гидрирование, растворение и отдув. Расход водорода на гидрирование зависит в наибольшей степени от содержания непредельных углеводородов, а также смол в сырье и колеблется от 0,1 % на прямогонный бензин до 1,3 % на бензин коксования или вакуумный газойль. Потери водорода на растворение в жидких продуктах реакции возрастают с увеличением молекулярной массы очищаемого продукта и общего давления в системе.

В процессе гидроочистки используют не чистый водород, а газ, в котором объемное содержание водорода составляет 50 - 95 %, остальную часть составляют метан, этан, пропан и бутан. В результате реакций гидроочистки водород поглощается, образуются углеводородные газы, сероводород и вода. Поэтому содержание водорода в водородсодержащем газе на входе в реактор выше, чем на выходе.

В процессе гидроочистки дизельных топлив выделяется значительное количество газов разложения - до 2,8 % (масс.), поэтому при использовании водородосодержащего газа с содержанием водорода примерно 80,0 % (об.) появляется необходимость в отдуве газа. Парциальное давление связано с составом водородосодержащего газа, который подается в реактор.

Отношение водород : углеводороды (УВ). При неизменных температуре, объемной скорости и общем давлении соотношение Н2 : УВ влияет на долю испаряющегося сырья, парциальное давление водорода и продолжительность контакта с катализатором. Приемлемая степень обессеривания (свыше 94 %) обеспечивается при изменении мольного отношения Н2: УВ в довольно широких пределах от 5 : 1 до 15 : 1. В промышленной практике объемное отношение Н2 : УВ (или кратность циркуляции) выражается отношением объема водорода при нормальных условиях к объему сырья. С точки зрения экономичности процесса заданное соотношение целесообразно поддерживать циркуляцией ВСГ.

С понижением концентрации водорода в ЦВСГ несколько уменьшается межрегенерационный период работы катализатора. Если по условиям эксплуатации нельзя повысить концентрацию водорода в ЦВСГ, то следует повысить общее давление.

Учитывая, что наиболее интенсивно процесс гидроочистки идет в паровой фазе, при снижении кратности циркуляции целесообразно снижать общее давление в системе. Рекомендуемая кратность циркуляции ЦВСГ - 220 - 300 м3/м3 сырья [11,13].

2.4 Катализаторы

Используемые в промышленных гидрогенизационных процессах катализаторы являются сложными композициями, и в их состав входят, как правило, следующие компоненты:

1) металлы VIII группы: Ni, Со, Pt, Pd, иногда Fe;

2) оксиды или сульфиды VI группы: Mo, W, иногда Сr;

3) термостойкие носители с развитой удельной поверхностью и высокой механической прочностью, инертные или обладающие кислотными свойствами.

Никель, кобальт, платина или палладий придают катализаторам дегидро-гидрирующие свойства, но не обладают устойчивостью по отношению к отравляющему действию контактных ядов и не могут быть использованы в отдельности в гидрогенизационных процессах.

Молибден, вольфрам и их оксиды являются и полупроводниками (как и Ni, Со, Pt и Pd). Их каталитическая активность по отношению к реакциям окисления-восстановления обусловливается наличием на их поверхности свободных электронов, способствующих адсорбции, хемосорбции, гомолитическому распаду органических молекул. Однако Мо и W значительно уступают по дегидро-гидрирующей активности Ni, Со и особенно Pt и Pd.

Сочетание Ni или Со с Мо или W придает их смесям и сплавам бифункциональные свойства - способность осуществлять одновременно и гомолитические, и гетеролитические реакции и, что особенно важно, стойкость по отношению к отравляющему действию сернистых и азотистых соединений, содержащихся в дизельной фракции

Применение носителей позволяет снизить содержание активных компонентов в катализаторах, что особенно важно в случае использования дорогостоящих металлов. В зависимости от типа реакторов катализаторы на носителях изготавливают в виде таблеток, шариков.

Носители нейтральной природы (оксиды алюминия, кремния, магния и др.) не придают катализаторам на их основе дополнительных каталитических свойств.

Носители, обладающие кислотными свойствами, как, например, синтетические аморфные и кристаллические алюмосиликаты и цеолиты, магний- и цирконийсиликаты, фосфаты, придают катализаторам дополнительно изомеризующие и расщепляющие (крекирующие) свойства.

Распространение в гидрогенизационных процессах получили алюмокобальтмолибденовые (АКМ), алюмоникельмолибденовые (АНМ) и смешанные алюмоникелькобальтмолибденовые (АНКМ), а также алюмоникельмолибденсиликатные (АНМС) катализаторы. В процессах глубокого гидрирования азотсодержащих и ароматических соединений парафинов и масляных фракций применяют алюмоникель- или алюмокобальтвольфрамовые катализаторы (АНВ или АКВ). В последние годы распространение получают цеолитсодержащие катализаторы гидрообессеривания и гидрокрекинга.

АКМ и АНМ катализаторы гидроочистки содержат 2 - 4 % масс. Со или Ni и 9 - 15 % масс. МоO3 на активном г-оксиде алюминия. На стадии пусковых операций или в начале сырьевого цикла их подвергают сульфидированию (осернению) в токе H2S и Н2, при этом их каталитическая активность существенно возрастает.

Активность АКМ и АНМ катализаторов зависит как от суммарного содержания в них гидрирующих компонентов (Со + Мо или Ni + Мо), так и от отношения Со / Со + Мо и Ni / Ni + Мо. У большинства марок зарубежных катализаторов гидроочистки и гидрообессеривания суммарное содержание гидрирующих компонентов составляет 16...21 % масс., а отношение Co(Ni) / Co(Ni) + Мо колеблется в пределах 0,17 - 0,28. У отечественных катализаторов АКМ, АНМ и АНМС эти показатели составляют соответственно 16 и 0,52. Характеристика основных отечественных катализаторов гидроочистки и гидрообессеривания дистиллятных фракций приведена в табл. 4.

Причины потери активности катализаторов могут быть следующие:

1. Повышенная температура. Стремление увеличить скорость реакции повышением температуры может привести к нежелательным реакциям, протекание которых трудно контролировать, в результате чего катализатор дезактивируется и при этом снижается выход целевых продуктов за счет образования газа и кокса. Для «свежего» катализатора (особенно для АКМ) важно правильно определить первоначальную температуру в реакторе. Обычно она находится в пределах 350 - 370 °С.

2. Изменение состава катализатора. Например, при 760 °С активная окись никеля на окиси алюминия превращается в неактивный алюминат никеля, происходит спекание катализатора и уменьшается его активная поверхность.

3. Потеря активного компонента катализатора. При температуре около 600 °С испаряется трехокись молибдена.

4. Недостаточная скорость десорбции образующихся продуктов с поверхности катализатора при недостаточном парциальном давлении водорода.

АКМ катализатор высокоактивен в реакциях гидрогенолиза сернистых соединений и обладает достаточно высокой термостойкостью. Он достаточно активен в реакциях гидрирования непредельных углеводородов, азотистых и кислородсодержащих соединений сырья и применим для гидроочистки всех топливных фракций нефти. Однако большой дефицит кобальта ограничивает его распространение.

АНМ катализатор, по сравнению с АКМ, более активен в реакциях гидрирования ароматических углеводородов и азотистых соединений и менее активен в реакциях насыщения непредельных соединений. Однако у него несколько ниже показатели по термостойкости и механической прочности.

АНМС катализатор имеет тот же состав гидрирующих компонентов, что и АНМ. Изготавливается добавлением к носителю (г-оксиду алюминия) 5...7 % масc. диоксида кремния. При этом увеличивается его механическая прочность и термостойкость, незначительно улучшается гидрирующая активность.

Катализаторы ГО-30-70 и ГО-117 отличаются от выше рассмотренных большим содержанием гидрирующих компонентов (до 28 % маcсовых), несколько большей каталитической активностью и повышенной механической прочностью.

Катализаторы ГS-168ш и ГК-35 промотированы введением в состав их носителей соответственно алюмосиликата и цеолита типа Y и потому обладают повышенной расщепляющей активностью; могут использоваться для гидрооблагораживания дизельных и газойлевых фракций, а также гидрокрекинга дистиллятного сырья.

Катализатор ГКД-202 отличается от ГК-35 меньшим содержанием гидрирующих металлов (18 % масc.); изготавливается с использованием в качестве носителя алюмосиликата с добавкой цеолита; обладает наилучшими показателями по механической прочности, межрегенерационному пробегу и сроку службы катализатора; по активности в реакциях обессеривания находится на уровне катализаторов АКМ и АНМ. Этот катализатор является базовым для процессов гидроочистки реактивных и дизельных фракций - сырья процессов цеолитной депарафинизации [4].

Таблица 4 - Характеристика отечественных катализаторов гидроочистки дистиллятных фракций

2.4.1 Общие требования к катализаторам

К катализаторам гидроочистки предъявляются разнообразные требования. Промышленные катализаторы гидроочистки должны обладать следующими свойствами:

– катализатор должен иметь высокую активность. Активность катализатора гидроочистки определяется его обессеривающей способности в сравнении с обессеривающей способностью эталонного образца катализатора. Чем выше активность катализатора, тем меньше требуемый объем реакционной зоны и, следовательно, самого реактора для проведения процессов обессеривания.

– катализатор должен иметь высокую избирательность. Избирательность катализатора оценивается по способности его ускорять течение реакции в нужном направлении и не ускорять течение возможных побочных реакций. Избирательный катализатор гидроочистки должен ускорять реакции гидрирования сернистых соединений и замедлять сопутствующие этому процессу реакции гидрокрекинга, гидрирования непредельных и т.д.

– катализатор должен быть стабильным, т.е. во время работы, возможно, дольше сохранять свою активность, избирательность, он не должен разрушаться.

– катализатор должен сравнительно быстро и просто регенерироваться, т.е. восстанавливать свою активность, избирательность и др. свойства, а также выдерживать, возможно, большее число регенерации. Высокая регенерационная способность является весьма важным свойством катализаторов гидроочистки, особенно если учесть высокую стоимость этих катализаторов.

Производство катализаторов должно быть, по возможности, не сложным, они должны вырабатываться из более или менее доступного сырья [11].

2.4.2 Регенерация катализатора

В процессах гидроочистки при значительном падении активности катализатора, которая не может быть компенсирована изменением параметров процесса в допустимых пределах, требуется периодическая его регенерация. Признаком падения активности катализатора является увеличение содержания серы в топливе, прошедшем гидроочистку. При содержании серы в очищенном дизельном топливе, превышающем количество, допустимое ГОСТ-ом, система гидроочистки переводится на режим регенерации катализатора. [11,14]

Повышение перепада давления в реакторе может быть связано с нарушением технологического режима, в результате чего происходит отложение на катализаторе механических примесей или его разрушение. В том или ином случае требуется замена катализатора, связанная со вскрытием реактора. Для безопасной выгрузки катализатора его необходимо предварительно регенерировать. Это требование связано с тем, что после некоторого периода работы катализатор становится пирофорным, т. е. склонным к самовозгоранию.

Количество кокса и серы, отложившееся на катализаторе, зависит от вида перерабатываемого сырья, длительности и условий ведения процесса. При снижении давления и повышении температуры количество отложений возрастает. С уменьшением объемной скорости подачи сырья и увеличением кратности циркуляции водородсодержащего газа замедляется скорость образования кокса.

Таблица 5 - Предельное содержание, в % (масс.), кокса и серы на катализаторе перед его регенерацией в процессах гидроочистки топлив

	Кокс	Сера
Бензин	8-9	0,5 - 1,0
Керосин	8-9	0,5 - 1 ,0
Дизельное топливо	9-10	1,0 - 1,5

Способы регенрации катализатора. Регенерацию катализатора проводят окислительным выжигом кокса с его поверхности. По виду теплоносителя различают газовоздушный и паровоздушный способы регенерации катализатора. Выбор способа регенерации зависит от состава катализатора: катализаторы, в состав которых входят цеолиты, нельзя подвергать паровоздушной регенерации [11].

Время, затрачиваемое на окисление кокса, обратно пропорционально удельному расходу теплоносителя, использующегося для снятия избыточной теплоты горения. Во избежание чрезмерного увеличения времени горения кокса минимально допустимое удельное количество теплоносителя (на 1 м2 катализатора) не должно быть ниже 250 м3/ч при газовоздушном способе регенерации и 300 м3/ч при паровоздушном.

Максимально допустимое количество теплоносителя определяется особенностями технологической схемы и гидравлическим сопротивлением системы.

Катализаторы, применяемые при гидроочистке моторных топлив, достаточно устойчивы к термообработке и в основном сохраняют, состав и структуру. Однако при температуре выше 550 °С наблюдается возгонка молибдена, что вынуждает вести процесс ниже указанной температуры.

При резком повышении (снижении) температуры ухудшается механическая прочность катализатора. Для сохранения прочностных свойств катализатора не рекомендуется изменять температуру более чем на 40 °С в 1 ч. Значительная разница температур между катализатором и циркулирующим газом может вызвать разрушение структуры катализатора; допустимый градиент температур между газом частицами катализатора не должен превышать 150 °С.

Удаление SО2 и H2S из дымовых газов при газовоздушной регенерации осуществляется промывкой газов водой или содовым раствором.

При паровоздушной регенерации из парогазовой смеси, выходящей из реактора, SО2 и H2S не удаляются.

Технологическая схема газовоздушной регенерации с промывкой дымовых газов водой представлена на рис. 1, а. Сжатый циркулирующий дымовой газ подается на нагрев в сырьевые теплообменники, затем смешивается с воздухом, и смесь, нагретая в печи, поступает в реактор, где кокс и сера сгорают послойно - сверху вниз. Дымовые газы из реактора, пройдя трубное пространство теплообменников, в которых нагревается холодный циркулирующий дымовой газ, направляются в скруббер-промыватель, для окончательного охлаждения и очистки газов от SО2 и H2S и частиц сажи, поэтому на орошение подается вода из расчета не менее 26 м3/м2 1 ч. При меньшем количестве воды не удается полностью отмыть газ от сажевых частиц, особенно в первоначальный период выжигания кокса. Частицы сажи, попадая в цилиндры компрессоров, вызывают задиры поршневых колец и засоряют сальники.

Для нейтрализации образующихся кислых стоков в воду, поступающую на промывку газов, добавляют 10 % раствор щелочи в количестве не менее 2% от массы воды. Образующиеся солевые стоки рекомендуется направить в солевые стоки ЭЛОУ или в сернисто-щелочную канализацию.

Дымовой газ, охлажденный до 40 °С, поступает в сепаратор для улавливания унесенных капель воды. Далее часть газа дросселируется до атмосферного давления и сбрасывается в дымовую трубу. Основное количество газа без снижения давления возвращается в цикл, проходя через сепаратор на линии всасывания компрессора. Сжатый дымовой газ нагревается в сырьевых теплообменниках, смешивается с воздухом, нагревается в печи до температуры начала прения кокса, после чего поступает в реактор. Здесь кокс послойно сгорает. Продукты горения, выходящие из реактора с циркулирующим дымовым газом, охлаждаются в сырьевом теплообменнике. На выходе из теплообменника дымовые газы смешиваются с 7 % раствором соды (рис. 1, б). Смесь газов с содовым раствором должна иметь температуру не выше 70 оС, так как при более высокой температуре происходит испарение воды и возрастает концентрация содового раствора выше рекомендуемого, а раствор соды более высокой концентрации (выше 10 %) склонен к кристаллизации.