В промышленности гидроочистку нефтяных фракций проводят при 380—420 °С под даванием 2,5—4 МПа в присутствии АКМ (или АНМ) катализаторов. Соотношение водород : сырье в м3 обычно составляет (300—600) : 1. В этих условиях происходят полное удаление гегероатомов, металлов и гидрирование алкенов; в тяжелых фракциях частично гидрируются полициклические арены. Гидроочистке подвергают любые фракции, а также нефтяные остатки.
Гидроочистка бензиновых фракций. Гидроочистку бензинов проводят в основном с целью подготовки сырья для процесса риформинга. Так как катализатор риформинга: отравляется гетероатомными соединениями, то глубина очистки, должна быть очень высокой: остаточное содержание серы в сырье риформинга на платиновом катализаторе не может быть выше 4—5 млн-1 (мг/кг), на биметаллических катализаторах — 1 млн-1 (мг/кг). Очистка от гетероатомных и металлорганических соединений бензинов прямой перегонки нефти происходит обычно при температуре 320—360 °С под давлением 3— 5 МПа, циркуляции водородсодержащего газа 200—500 м3/м3 сырья и объемной скорости 5—10 ч1. При очистке бензинов вторичного происхождения (каталитического крекинга, термических процессов) кроме удаления гетероатомов ставится задача селективного гидрирования алкенов при сохранении аренов. Для ее осуществления процесс проводят с меньшей объемной скоростью (0,5—5 ч-1) и при большем отношении водорода к сырью (400—600 м3 Н2/м3 сырья).
Гидроочистка керосиновых фракций. Целью процесса является получение малосернистого реактивного топлива, осветительного керосина или растворителя. Процесс проводят практически в тех же условиях, что и гидроочистку прямогонного бензина. В товарном реактивном топливе содержание серы допускается не более 0,1 %, а в осветительных керосинах—0,05—0,1 %.
Другой важной характеристикой реактивных топлив является содержание аренов, которое не должно превышать 10— 16% для топлива Т-6 и 18—22% для топлив Т-1, Т-2, Т-8 и РТ. В керосинах прямой перегонки содержание аренов составляет 14—30%, а в легком газойле каталитического крекинга — 60—70 %. Особенно нежелательны примеси би- и полициклических аренов. Если ставится задача понизить концентрацию аренов, то процесс проводят на более активном катализаторе под давлением до 7 МПа.
Гидроочистка дизельных топлив. Повышенный интерес к развитию процессов гидроочистки средних дистиллятов в последние годы связан с увеличением объема переработки сернистых и высокосернистых нефтей и широкой дизелизацией транспортных средств. В СНГ в настоящее время гидроочистке подвергают более 80% дизельных фракций. При этом выпуск дизельных топлив с содержанием серы 0,2—0,5 % составляет примерно 90 %. Прямогонные дизельные фракции подвергают гидроочистке без заметного изменения их группового и фракционного состава на АКМ-катализаторах при температуре 350— 400 °С под давлением 3—4 МПа, объемной скорости подачи сырья 2—5 ч~' и циркуляции водородсодержащего газа 300— 600 м3/м3 сырья. Степень гидрообессеривания составляет 85—95 %.
В связи с увеличением потребности народного хозяйства в дизельном топливе приобретает особую актуальность получение высококачественных дизельных топлив из дистиллятов вторичного происхождения: продуктов каталитического крекинга, замедленного коксования, висбрекинга. Это сырье отличается от прямогонного повышенным содержанием серы, азота, смол, алкенов и аренов. Для его очистки процесс проводят при более низкой объемной скорости — около 1 ч~', под более высоким давлением водорода — примерно 5 МПа. Дизельные топлива вторичного происхождения характеризуются низкими цетановыми числами, обусловленными высокой концентрацией аренов.
Для повышения цетановых характеристик необходимо гидрирование большей части аренов, осуществляемое на активных катализаторах при температуре около 400°С под давлением водорода до 10 МПа.
Гидроочистка вакуумных дистиллятов. Вакуумные дистилляты (вакуумные газойли) являются сырьем процессов каталитического крекинга, гидрокрекинга, получения электродного кокса. Для повышения выхода и улучшения качества продуктов этих процессов и уменьшения загрязнения окружающей среды оксидами серы все большая доля вырабатываемых вакуумных газойлей подвергается гидроочистке.
Гидроочистка вакуумного газойля первичной перегонки нефти не представляет значительных трудностей. Проводят ее в условиях и на оборудовании, аналогичных для гидроочистки средних дистиллятов: температура 360—410 °С, давление 4— 5 МПа, объемная скорость подачи сырья 1—1,5 ч~'. При этом достигается 90—94 % степень гидрообессеривания; содержание азота снижается на 20—25%; металлов — на 75—85%; аренов— на 10—12%; коксуемость — на 65—70%. Тяжелые вакуумные газойли вторичного происхождения (замедлеииого коксования, висбрекинга) характеризуются пысоким содержанием серы, азота, алкенов, аренов, смол. Такие газойли рекомендуют псрерабатынать в смеси с первичными, добанляя их в количестве до 30 %.
Если тяжелые газойли вторичных процессов предназначены в качестве сырья для получения технического углерода, то в процессе их гидроподготовки необходимо удалить только соединения серы и азота, не затрагивая аренов. Такую задачу решают подбором условий и катализаторов.
Гидроочистка масел и парафинов. Гидроочистка масляных фракций служит для улучшения таких свойств, как стабильность, цвет, коксуемость, путем удаления гетероатомных полициклических и смолистых веществ. Процесс более технологичен по сравнению с сернокислотной и контактной доочисткой. Гидроочистку масляных фракций проводят при температуре 300—325 °С, 4 МПа на АКМ- и АНМ-катализаторах. Перспективным является алюможелезомолибденовый катализатор с промоторами, на котором гидроочистка масел успешно протекает при температуре 225—250 °С под давлением 2,7— 3,0 МПа.
Гидроочистка парафинов, церезинов и петролатумов также снижает содержание в них сероорганических соединений, алкенов, смол, улучшает цвет и стабильность. Процесс проводят в условиях, близких к гидроочистке масел. Кроме АКМ- и АНМ-катализаторов используют также алюмохроммолибденовые и никельвольфрамжелезные сульфидированные катализаторы.
Гидроочистка нефтяных остатков. Выход нефтяных остатков (мазутов, гудронов) достигает 45—55 % на нефть. Одним из путей углубления переработки нефти и увеличения отбора светлых нефтепродуктов является каталитическая переработка нефтяных остатков. По сравнению с дистиллятным сырьем остатки характеризуются более высоким содержанием серо-, азот- и металлорганических соединений, смол, асфальтенов, золы. Для подготовки нефтяных остатков к каталитической переработке предложен ряд методов непрямого гидрообессеривания, которые заключаются в вакуумной перегонке мазута и деасфальтизации выделившегося гудрона с последующей гидроочисткой вакуумного газойля и деасфальтизата. Если очищенные продукты не смешивать с остатком деасфальтизации, то содержание серы в котельном топливе снижается почти на порядок (до 0,2—0,3%). При смешении очищенных продуктов с остатком содержание серы в топливе составляет 0,4—1,4%. В современных схемах нефтеперерабатывающих заводов чаще применяют прямое гидрообессеривание мазута или раздельную каталитическую переработку вакуумного дистиллята и гудрона. Прямое гидрообессеривание мазута проводят при следующих условиях: температура 370—427°С, давление 10— 15 МПа, объемная скорость подачи сырья 0,5 ч-1 на АКМ-катализаторе. Выход мазута с содержанием серы до 0,3 % составляет 97—99 %. Одновременно с обессериванием происходят удаление азота, смол, асфальтенов и частичная деструкция сырья. Гидроочистка гудронов представляет собой более сложную задачу, чем гидроочистка мазутов. Эффективная переработка такого сырья возможна только при его предварительной деметаллизации или деасфальтизации. Основным недостатком всех процессов прямого гидрообессеривания остатков является быстрая дезактивация катализатора из-за отложений кокса и металлов. При отравлении коксом активность катализатора восстанавливается путем регенерации. При отравлении металлами (V, Ni) окислительная регенерация не восстанавливает активности катализатора. Введение в технологию гидроочистки остатков стадии деметаллизации позволяет снизить расход катализаторов в 3—5 раз.