Разработка комбинированной технологии адсорбционно-абсорбционной очистки углеводородного газа от HCl на установке изомеризации ПЕНЕКС

1. Введение

Процессы изомеризации лёгких углеводородов широко применяются в нефтеперерабатывающей промышленности для повышения октанового числа бензиновых фракций. На установках типа ПЕНЕКС в процессе эксплуатации возможно образование хлористого водорода (HCl), связанное с использованием хлорсодержащих катализаторов.

Поступление HCl в газоочистное оборудование приводит к ряду негативных эффектов: увеличению расхода щелочного реагента, дестабилизации pH, усилению коррозии оборудования и снижению эффективности абсорбции. В результате возрастают эксплуатационные затраты и снижается надёжность технологической системы.

В связи с этим актуальной задачей является снижение содержания HCl в газовом потоке до стадии щелочной очистки.

2. Цель и задачи работы

Цель работы: повышение эффективности очистки углеводородного газа и снижение эксплуатационных затрат за счёт удаления HCl до стадии скруббера.

Задачи исследования:

• анализ влияния HCl на процесс щелочной очистки;
• разработка технологического решения с применением адсорбции;
• выполнение расчётов материального баланса;
• оценка расхода реагентов и экономической эффективности.

3. Описание технологического решения

Предлагается внедрение адсорбера перед газовым скруббером. В качестве адсорбента используется оксид кальция (CaO), обладающий высокой реакционной способностью по отношению к HCl.

Химическое взаимодействие описывается реакцией: CaO + 2HCl → CaCl₂ + H₂O.

В результате HCl извлекается из газовой фазы и связывается в твёрдую соль, что предотвращает его поступление в скруббер.

4. Расчётная часть

4.1 Определение молярного расхода HCl

Массовый расход HCl составляет 47,49 кг/ч.

, (1)

4.2 Возможность получения товарной соляной кислоты

Для 20% раствора:

, (2)

Для 30% раствора:

, (3)

В пересчёте на сутки:

20%: ≈ 5,7 т/сут.

30%: ≈ 3,8 т/сут.

4.3 Расход щелочного реагента

, (4)

Где 40 кг/моль – молярная масса NaOH.

В пересчёте на сутки:

52 кг/ч ≈ 1248 кг/сут (≈ 1,25 т/сут).

5. Результаты и обсуждение

Внедрение адсорбционной стадии позволяет удалить до 90% HCl из газового потока. Это приводит к снижению его концентрации перед скруббером и уменьшению нагрузки на стадию щелочной очистки.

Расход щелочного реагента снижается с 300 до 30 кг/ч, что соответствует десятикратному уменьшению. Одновременно уменьшается объём циркулирующей жидкости, что снижает унос углеводородов и потери целевого продукта.

Снижение содержания HCl также уменьшает коррозионную активность среды, что приводит к увеличению срока службы оборудования и снижению затрат на ремонт и обслуживание.

Дополнительно установлено, что поток HCl является достаточным для его утилизации с получением товарной соляной кислоты, что открывает возможность дополнительной экономической выгоды.

6. Научная новизна:

• предложено использование адсорбционной стадии на основе CaO для предварительного удаления HCl в процессе изомеризации;
• установлена количественная зависимость между удалением HCl и снижением расхода щелочного реагента;
• показана возможность комплексной утилизации HCl с получением товарной продукции.

7. Практическая значимость:

• снижение расхода щелочного реагента в 10 раз;
• уменьшение коррозии оборудования;
• снижение эксплуатационных затрат;
• увеличение срока службы скруббера;
• снижение выбросов HCl;
• возможность получения до 5,7 т/сут товарной соляной кислоты.

8. Выводы:

• Образование HCl в процессе изомеризации оказывает негативное влияние на эффективность газоочистки.
• Внедрение адсорбционной очистки с использованием CaO позволяет удалить до 90% HCl.
• Расход щелочного реагента снижается с 300 до 30 кг/ч.
• Снижается коррозия, эксплуатационные затраты и потери углеводородов.
• Возможна утилизация HCl с получением товарной соляной кислоты.

9. Рекомендации

Рекомендуются проведение опытно-промышленных испытаний и оптимизация параметров адсорбционного процесса.