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GRUPPE II BASISÖL

Hydrierung:
Hydrierung ist ein generischer Name für die Behandlung von Kraft- und Schmierstoffen bei erhöhten Temperaturen in Gegenwart von Wasserstoff und einem Katalysator.

Hydrotreating(oft angerufen Hydrofinishing) und
Hydrocracken beides sind unterschiedliche Namen für die Hydrierung. Hydrotreating ist ein zerstörungsfreier Prozess, während Hydrocracken ein destruktiver Prozess ist.

Diese Arbeit beschränkt sich auf das Thema Umwandlung von PLO (Processed Lube Oil) von API Gr I auf Gr II mittels Hydrotreating-Verfahren.

Die API-Klassifizierung der Grundöle Gr I und Gr II ist wie folgt:
Gruppe Schwefel (%m) Gesättigt (%m) Viskositätsindex
ich >0,03 <90 >80
II 0.03 >90 80 bis 120
(III) (≤0,03) (>90) (>120)

Die Hydrobehandlung entfernt unerwünschte Materialien durch selektive Reaktion dieser Materialien mit Wasserstoff in einem Reaktor bei hohen Temperaturen und Drücken in Gegenwart eines Katalysators. Hydrotreating entfernt Heteroatome und sättigt Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen mit dem Ergebnis, dass Materialien wie Schwefel, Stickstoff, Sauerstoff und Metalle entfernt werden; und olefinische und aromatische Bindungen sind gesättigt. Das Verfahren verbessert Farbe, Geruch, VI und Stabilität.

Das Hydrotreating-Verfahren ist in Abbildung 1 schematisch dargestellt und wird im Folgenden beschrieben.

Die drei Abschnitte des Prozesses sind:

  • Reaktionsabschnitt
  • Dampfstripp-Abschnitt
  • Vakuumtrocknungsabschnitt

Reaktionsabschnitt:
Die Reaktionsstrecke besteht aus folgenden Geräten:

  • Zu-/Ablauftauscher
  • Reaktorladungsheizung
  • Reaktor
  • Reaktorabwasserkondensator
  • Produkttrenner
  • Wasserstoffkompressor recyceln
  • Make-up-Wasserstoffkompressor
  • Aminwäscher

Abschnitt zum Abdampfen von Dampf:
Die Abisoliersektion besteht aus:

  • Flüssigfutterverdampfer
  • Strippkolonne
  • Top-Kondensator
  • Rücklauftrommel
  • Rückflusspumpe

Vakuumtrocknungsabschnitt:
Die Trockenpartie besteht aus:

  • Vakuumkolonne
  • Ejektor oder Vakuumpumpe
  • Grundölförderpumpe

Die Reaktanten, nämlich eine Mischung aus Grundölbeschickung und auf die gewünschte Temperatur erhitztem Hochdruckwasserstoff, treten in den Kopf des Reaktors ein, der Schichten des Katalysators enthält. Wenn die Reaktanten durch das Katalysatorbett nach unten fließen, treten verschiedene exotherme Reaktionen auf und die Temperatur steigt entlang des Katalysatorbetts an. Die durchschnittliche Prozesstemperatur kann mit (1/3 des Tinlet + 2/3 des Toutlet) gerechnet werden.

Typische Verfahrensparameter des in den Reaktor eintretenden Einsatzmaterials sind; Druck 25 bis 90 bar, Temperatur 350 bis 400°C, abhängig von der Strenge des Prozesses und den Eigenschaften der Beschickung.

Ein Einsatzmaterial/Reaktorausfluss-Austauscher heizt das Einsatzmaterial vor, bevor es in den Reaktorchargenerhitzer eintritt. Dabei wird möglichst viel Wärme aus der Reaktionswärme zurückgewonnen.

Die beim Hydrotreating beteiligten Prozesse sind:
HDS: Hydroentschwefelung:

  • Schwefel ist zu beanstanden, da er zu einer Katalysatorvergiftung führt; noch wichtiger ist es die Hauptverursacher der Luftverschmutzung und der Ursache von Korrosion im Motor.
  • Organischer Schwefel wird in Schwefelwasserstoff (H₂S) umgewandelt.

HDA: Hydro-Dearomatisierung:

  • Die Aromaten sind die reaktivsten Komponenten im Schmieröl; und sie verbrauchen viel Mengen an Wasserstoff.
  • Die im Reaktor stattfindende Aromatensättigung wandelt einen Teil der Aromaten um
    Verbindungen zu Naphthenen.
  • Die im Reaktor stattfindende Aromatensättigung wandelt einen Teil der Aromaten um
    Verbindungen zu Naphthenen.

HDO: Hydrodeolefinierung:

  • Olefine verringern den Sättigungsgrad. Olefine verursachen auch Produktverschmutzung durch die Bildung von Zahnfleisch oder unlöslichen Materialien. Hydrotreating wandelt Olefine in mehr um stabile Verbindungen und erhöht den Sättigungsgrad.

HDN: Hydrodenitrierung:

  • Stickstoff hemmt die katalytische Aktivität. Stickstoffverbindungen reduzieren die wirksame Oberfläche Bereich des Katalysators.
  • Organische Stickstoffverbindungen werden in Ammoniak (NH₃) umgewandelt

Beim Hydrotreating werden Katalysatoren verwendet, die den VI erhöhen.

Das während der Entschwefelungs- bzw. Entstickungsreaktion gebildete H&sub2;S und NH&sub2; werden durch Umwälzen von Waschwasser entfernt, bevor der Produktstrom aus dem Reaktor in den Kondensator eintritt, um eine Salzbildung zu verhindern.

Ein Hochdruckabscheider trennt Gas von Sauerwasser (Wasser, das H&sub2;S + NH&sub2; enthält) und das Rückführgas wird zu einem Aminwäscher geleitet, um den größten Teil des H&sub2;S zu entfernen. Der aus dem Aminwäscher austretende Wasserstoff wird komprimiert und recycelt. Ein Teil des aus dem Wäscher austretenden Stickstoffs muss möglicherweise gespült werden, um einen übermäßigen Druckaufbau des Wasserstoffgases zu verhindern.

Eine effiziente Entfernung von H&sub2;S ist sehr wichtig, da H&sub2;S den Wasserstoffpartialdruck verringert und die Katalysatoraktivität unterdrückt.

Der Druck des aus dem Hochdruckabscheider austretenden Dampf/Flüssig-Kohlenwasserstoff-Gemisches wird in einer Druckreduzierstation reduziert und tritt in einen Niederdruckabscheider ein, wo der flüssige Kohlenwasserstoff vom Gas getrennt wird.

Deaktivierung und Regeneration des Katalysators:

Abhängig von den Eigenschaften der Beschickung und den Betriebsbedingungen desaktiviert der Katalysator aufgrund von Polymerisationsreaktionen und Koksbildung über dem Katalysator. Der Prozess der Deaktivierung kann teilweise gesteuert werden, indem die Austrittstemperatur des Prozessdampfes erhöht wird. Nach mehreren Betriebszyklen muss es jedoch regeneriert werden, bevor es immer wieder zum Einsatz kommt.

Abisolierabschnitt:

Die aus dem Reaktorabschnitt austretende Kohlenwasserstoffflüssigkeit wird verdampft, bevor sie in die Strippkolonne eintritt. Als Strippmedium wird Dampf verwendet. Der Dampf verringert den Partialdruck der leichten Kohlenwasserstoffe und senkt die Verdampfungstemperatur der leichten Kohlenwasserstoffe, die kondensiert und aus der Rücklauftrommel entfernt werden.

Vakuumsystem:

Das Sumpfprodukt der Strippkolonne wird mit einem Vakuum von ca. 100mbar. Wasser verdampft und das Grundöl scheidet sich ab und wird abgepumpt.