Eşleştirme Projesi tr 08 ib en 03

Şarj ve ürün akımları

Bu prosesler LPG'den ağır rezid ve karışımlarına kadar çeşitli besleme stoklarına uygulanır. Bir sonraki tabloda her bir hidrojen ile muamele tipi için şarjlar (beslemeler), ürünler ve proses amaçları özetlenmiştir:

Besleme stokları(Şarj)	İstenen ürünler	Prosesin amacı: X'in giderilmesi veya konsantrasyonunun azaltılması
LPG	Temiz LPG	S, olefinler
Naftalar	Katalitik reformer beslemesi (S: ağırlıkça %0.05 ile 0.5 arasında)	S (< 0.5 ppm), N, olefinler
LPG, naftalar	Düşük dien içeriği	Üründeki dienler (25 - 1 ppm)
Katalitik olarak kırılmış nafta	Benzin harmanlama bileşeni	S
Atmosferik gazyağları	Etilen besleme stoğu (LVOC)	S, aromatikler
	Jet	S, aromatikler
	Dizel	S, aromatik ve n-parafinler
Vakum gazyağları	Etilen besleme stoğu	Aromatikler
	Kerosen / jet (S: ağırlıkça %0.05 ile 1.8 arasında)	S, aromatikler
	Dizel (S: ağırlıkça %0.05 ile 1.8 arasında)	S, aromatikler
	AKK beslemesi	S, N, metaller
	Düşük sülfür içerikli akaryakıt	S
	Baz yağı stoğu	Aromatikler
Atmosferik rezid	AKK beslemesi	S, N, CKK ve metaller
	Düşük sülfür içerikli akaryakıt	S
	Koklaştırıcı besleme stoğu	S, CKK ve metaller
	RKK besleme stoğu	CKK ve metaller
CKK : Conradson Karbon Kalıntısı

Prosesin açıklaması

Hidrojen ile muamelede kullanılan reaktör teknolojisi tipleri

Günümüzde birçok hidroişlem teknolojileri kullanılmaktadır. Bunlar dört kategoriye ayrılabilir: sabit yatak; döner (swing) reaktör; devingen yatak ve ebullated yatak. Proses tipi seçimi büyük ölçüde beslemedeki metal içeriği tarafından belirlenir.

Nafta hidrojen ile muamele

Nafta şarjı, hidrojence zengin bir gaz akımıyla karıştırılır, reaktör besleme/çıkış akımı eşanjörü ve fırında ısıtılır ve buharlaştırılır ve sabit yataklı bir kobalt/nikel/molibden katalizör içeren hidrojen ile muamele reaktörüne gönderilir. Reaktör koşulları değişebilir ama tipik olarak 30 ile 40 bar ve 320 ile 380 °C arasındadır. Reaktör akımı, besleme/çıkış akımı eşanjöründe ve reaktör soğutucusunda soğutulur ve hızla yüksek basınçlı ayırıcıya gönderilir. Daha çok reaksiyona girmemiş hidrojenden oluşan flaş buharlar sıkıştırılır ve reaktöre geri döndürülür. (Ayrıca bu bölümde daha sonra gelen hidrojenle arıtma konusuna bakınız.)Katalitikdistilasyon(KD HDS)

Bu proses, AKK benzinini minimum oktan kaybıyla seçici olarak desülfürize etmeyi (ultra düşük sülfür seviyesini) amaçlar. Hidrojen ve full range AKK benzini, hafif naftanın tepeden damıtıldığı reaktif distilasyon kolonuna gönderilir. Reaksiyona girmiş merkaptanları içeren dip tortuları ağır ve orta naftanın katalitik olarak desülfürize edildiği KD HDS ünitesine gönderilir. Katalitik distilasyon katalizör kirliliklerini engellerçünkü fraksiyonlama ağır kok öncülleri katalizör bölgesinden uzaklaştırır. KD HDS ünitesinin ömrü AKK ünitesininkine benzerdir (4-5 yıllık çevrimler). Daha ılımlı sıcaklık ve basınç oktan kayıplarını azaltır.

Destilat hidrodesülfürizasyonu

Şekil xx'te tipik bir destilat HDS ünitesinin basitleştirilmiş bir akış diyagramı gösterilmiştir. Destilat beslemesi kerosenden, uzun vakumlu gazyağına veya karışımlarına kadar değişiklik gösterebilir. Prensip olarak reaktör sistemi nafta hidrojen ile muamele ile aynıdır. Başlıca fark, şarjın tamamen buharlaşmaması ve reaktör çalışma koşullarının daha ağır olmasıdır, 40 – 70 barg ve 330 – 390 °C. Üstelik, azotça zengin şarj desülfürize edilirken yıkama suyunun reaktör akımına enjekte edilmesi normal bir uygulamadır. Ünitenin daha soğuk kısımlarında amonyum sülfitler (NH4)2S ve klorürler NH4Cl gibi katı çöküntüler oluşur ve bunların suyla yıkaynarak giderilmesi gerekir. Düşük basınçlı ayırıcıdan gelen sıvı, hafif hidrokarbonlar ve H2S'i stabilize etmek ve sıyırmak için bir sıyırma kolonuna gönderilir. Sıyırma buharı ve hafif hidrokarbonlar yukarıya alınır, yoğunlaştırılır ve bir su fazına ve bir hidrokarbon fazına ayrılır. Su fazı, kirli(sour) su sıyırıcıya gönderilir ve hafif hidrokarbon fazı ise daha fazla fraksiyonlama için normalde hampetrol distilasyon) ünitesine veya nafta hidrojen ile muamele ünitesi distilasyon bölümüne geri döndürülür. Depolama sırasında bulanıklık ve buz oluşumunu önlemek için destilatta çözünmüş ve dispersiyon halinde olabilecek suyun giderilmesi gerekir. Bu yüzden, ıslak destilat ya bir vakum kolonuna gönderilerek burada toplam su içeriği 50 ppm'e indirilir veya da bazen kolaser (coalescer) ve moleküler elek yataklarının bir kombinasyonu kullanılarak burada su yatakta seçici olarak adsorbe edilir.

Şekil xx. Bir destilat hidrodesülfürizasyon ünitesinin basitleştirilmiş proses akış diyagramı

Dizel yağın derin desülfürizasyonu (hidrojenle arıtma)

Bu teknik düşük basınçlarda çalıştığından genel rafineri bağlamında verimli hidrojen kullanımı sağlanabilir. Arıtma ürününde çok düşük seviyede (8 ppm) sülfür içeriğine ulaşılabilir. Bu ünite genellikle 45 bar basınçta çalışır ve çok küçük miktarlarda hidrojen tüketir. Benzin için nispeten düşük hidrojen tüketimi sağlayan eşdeğer derin desülfürizasyon teknikleri geliştirilmektedir. Son yıllarda bu prosesle ilgili araştırmalar hatırı sayılır derecede önem kazanmıştır.

Rezid Hidrojen ile Muamele

Rezid hidrojenle muamelenin ana proses şeması normal destilatla aynıdır. Başlıca fark, normalde seri haldeki iki veya üç reaktörden oluşan reaktör sistemidir. Metallerin rezid şarjından giderilmesi normalde ilk reaktör(ler)de gerçekleşir ve bunun için düşük aktiviteli iri taneli bir Co/Mo katalizörü kullanılır. Geri (tail) reaktör(ler)de daha fazla hidrojen ile muamele ve hidrojenleme gerçekleşir ve sonuç olarak daha yüksek bir hidrojen/karbon oranlı ve daha düşük bir Conkarbonu sayılı resid elde edilir. Katalizörler H2S ve NH3-açısından zengin bir ortamda çalıştığından nikel/molibden veya nikel/tungsten katalizörler genellikle geri reaktörlerde kullanılır. Tablo XX'te farklı şarjlar için tipik hidrojen ile muamele çalışma koşulları gösterilmiştir:

Tablo xx: Tipik hidrojen ile muamele çalışma koşulları

Çalışma koşulları	Nafta	Orta destilat	Hafif gazyağı	Ağır gazyağı	Çökelti
Sıvının saatteki hacimsel hızı (LHSV - Liquid hourly space velocity)	1.0 - 5.0	1.0 - 4.0	1.0 - 5.0	0.75 - 3.0	0.15 - 1
H2 / HC oranı, Nm^3 / m^3	50	135	170	337	300
H2 kısmi basıncı, kg / cm^2	14	28	35	55	55
Reaktör sıcaklığı, ^oC	260 - 380	300 - 400	300 - 400	350 - 425	350 - 425

Hafif dienlerin hidrojenasyonu

Bu proses, besleme stoğunun değerli olefin içeriğini etkilemeden asetilenleri ve dienleri bunlara karşılık gelen monoolefine hidrojenleyebilen oldukça seçici bir katalitik prosestir. Üstelik, bu proses bazı olefinlerin hidroizomerizasyonunu (örneğin, 1-bütenin 2-bütene dönüşümü) sağlayacak şekilde tasarlanabilir. Hidrojenleme bir sıvı faz sabit yataklı reaktörde gerçekleşir. Hidrojen saflığı düşük olmadıkça hafif uçların üründen uzaklaştırılması için bir ayırma adımı gerekli değildir. Dolayısıyla, reaktör akımı doğrudan işlem sonrası ünitelere gönderilebilir.

Aromatiklerin doyurulması

Oldukça aktif soymetal katalizörlerin kullanımı reaksiyonların ılıman koşullarda gerçekleşmesine izin verir. Ilıman koşullar ve çok seçici katalizör nedeniyle verim yüksektir ve hidrojen tüketimi büyük ölçüde sadece istenen reaksiyonlarla sınırlıdır. Proses çok yüksek olmayan sıcaklıklarda (205 – 370 ºC) ve basınçlarda (3500 - 8275 kPa) sabit bir katalizör yatağı üzerinde gerçekleştirilir ve burada aromatikler doyurulur ve olefinlerin hidrojenlenmesi, naftenik halka açılmaları ve sülfür ve azotun uzaklaştırılması gerçekleşir.

(Daha fazla bilgi için bkz. METReferans Dokümanı, Bölüm 2.13)