Принципиальная схема гидрогенизационного за­вода [108] дана на рис. 4 и 5 (см. вклейку). В схеме не отражены мощное энергетическое хозяйство и способ получения водорода, требующегося при гидрогенизации угля в количестве 2500— 3000 м3 на тонну бензина, что для завода производительностью 500 000 т в год составляет около 180 000 м3 водорода в час [133].

Технологический процесс начинают с пастоподготовки. Кусковой уголь поступает в приемный бункер, разделенный на отсеки. Уголь с большой зольностью предварительно обога­щается на обогатительной фабрике. Из отсеков уголь подается на дезинтегратор, где дробится на зерна размером до 1 мм. Измельченный уголь поступает в сушило, уменьшающее его влажность. После сушила уголь проходит вибрационные сита, из которых поступает в бункер 8 (рис. 4). Крупные куски отсеи­ваются, идут на валковую дробилку и затем также в бункер 3. Измельченный уголь взвешивается и подается в шаровую мель­ницу 11, куда одновременно поступает тяжелое масло из системы гидрогенизации и шламопереработки. В шаровых мельницах уголь размалывается в течение приблизительно 40 минут при тем­пературе 100—120° и через вибрационное сито, отделяющее круп­ные частицы, поступает в пастоприемник с мешалкой.

В процессе пастоподготовки к углю добавляют катализа­торы: сернокислое железо — FeS04 • Н2О (1,2—1,8% от веса угля); смесь окиси и закиси железа (1,8—2,5%) и сернистый натрий (до 0,3%).

Сернистый натрий добавляют в том случае, если необходимо дополнительно осернить катализатор или нейтрализовать хлор, содержащийся в золе угля [133]. Приготовленная паста хранится, как правило, не свыше двух суток, так как при температуре хра­нения в 100° уголь набухает и паста становится слишком густой.

После приемника паста по обогреваемому трубопроводу по­дается пастовым насосом в систему жидкофазной гидрогенизации под давлением 700 ат. По пути в трубчатую печь 15 паста для уменьшения вязкости, а также увеличения скорости потока и коэфициента теплопередачи смешивается с водородом, подо­гретым в теплообменнике 14 продуктами из горячего сепара­тора 17. Перед второй секцией трубчатой печи к пасте добав­ляется горячий шлам.

Подогретая до 430—450° паста поступает в блок реакцион­ных колонн 16, состоящий из четырех колонн, диаметром около 1 м и высотою 18 м, соединенных последовательно [133].

Завод имеет несколько блоков, расположенных в железо­бетонных камерах и работающих параллельно.

Реакция гидрирования угля экзотермична и температура ре­гулируется подачей холодного водорода, подведенного в шести точках по высоте колонн. Колонны не имеют внутренних на­садок, но стенки их изнутри защищены от перегрева теплоизоли­рующей футеровкой. Паста проходит колонны снизу вверх с об­щим временем пребывания в блоке около 1 часа и попадает за­тем в горячий сепаратор.

В горячем сепараторе паро-газовая часть отделяется от шлама, состоящего из смеси тяжелого масла, катализатора, золы и непрореагировавшего угля. Часть шлама забирается горя­чим циркуляционным насосом 18 и через трубчатую печь вновь подается вместе со свежей пастой в реакционные колонны. Остальной шлам дросселируют и направляют на шламопереработку, которая будет рассмотрена ниже. Горячая циркуляция шлама повышает концентрацию катализатора в реакционной зоне и смягчает тепловой режим первой колонны, так как свежая паста разбавляется шламом, уже подвергнутым гидрированию.

За счет горячей циркуляции в несколько раз уменьшается расход свежего катализатора, а следовательно, уменьшается и количество шлама, идущего на шламопереработку. Газ и пары широкой фракции из горячего сепаратора отводятся через тепло­обменник 14 и водяной холодильник 19 в газосепаратор высо­кого давления 20. Конденсат из газосепаратора дросселируют в две ступени с 700 ат до атмосферного давления.

Растворенные газы при этом выделяются и идут на соответ­ствующую переработку, а жидкий продукт подается в трубчатую печь и затем в колонну 26 на дистилляцию.

Газ гидрирования поступает из газосепаратора в скруббер 22, заполненный кольцевой насадкой. Насадка скруббера орошается маслом, причем из газа гидрирования отмываются углеводород­ные газы. Промытый газ забирается циркуляционным насо­сом 24 и поступает в циркуляционную систему.

Поглотительное масло находится в скруббере под давлением 700 ат, и энергия масла, выводимого после орошения, утилизи­руется в поршневой детандер-машине 23, служащей для подачи свежего поглотительного масла. Масло после детандер-машины выделяет углеводороды, а затем снова применяется для ороше­ния скруббера.

Широкая фракция, поступившая из газосепаратора на уста­новку дистилляции, разгоняется на ней, причем часть тяжелого масла идет на приготовление пасты, а другая часть — на разжи­жение шлама при шламопереработке. Среднее масло поступает на парофазное гидрирование, а легкие фракции направляются на очистку или же вместе со средним маслом — на гидриро­вание.

Не поступающий на циркуляцию шлам из горячего сепаратора дросселируют и направляют в сборник 28 (рис. 4) с мешалкой. Туда же добавляют масло, служащее для разжижения шлама и растворения содержащихся в нем асфальтенов. Добавлением масла облегчается центрифугирование шлама и удаление рас­творяющихся в нем асфальтенов. Большое содержание асфальте­нов приводит к закоксовыванию печей на установке полукоксо­вания и препятствует дальнейшей переработке шлама. Разба­вленный шлам поступает в центрифугу 29. Отделившееся в ней тяжелое масло идет на приготовление пасты, а остаток от центри­фугирования забирается насосом и, пройдя подогреватель, вспрыскивается во вращающуюся барабанную печь с чугунными шарами, служащую для полукоксования. Внутри печи под­держивается определенная температура за счет наружного обо­грева газом и перегретого пара, вводимого в печь навстречу остатку.

Продукты перегонки поступают в пылеотделитель и конден­сационную систему. Масло полукоксования затем подается через трубчатую печь в дистилляционную колонну 26 блока жидкофаз­ного гидрирования.

На рис. 5 показан процесс гидрирования в паровой фазе и блок ароматизации бензина. Насос 1 забирает среднее масло, полученное на жидкофазной установке, и под давлением 325 ат подает его через теплообменники и трубчатую печь в три после­довательно соединенные колонны блока предварительного гидри­рования.

Реакционные колонны имеют высоту 18 м и внутренний диа­метр 1 м или же диаметр 1,2 м при высоте колонны 12 м и так же, как и колонны жидкофазного гидрирования, выложены из­нутри диатомитом и имеют по шести подводов холодного водо­рода. Однако, в отличие от жидкофазных колонн, у них имеется внутренняя насадка, состоящая из полок, на которых располо­жены таблетки катализатора. Катализатором служат сернистые соединения молибдена или вольфрама, а также смесь из 25% сернистого вольфрама и 5% сернистого никеля, нанесенная на осажденную окись алюминия [133].

После реакционных колонн продукт последовательно прохо­дит теплообменники, водяной холодильник и в сепараторе 6 от­деляется от газа, который насосом 7 направляется на циркуля­цию. Жидкий продукт дросселируется и поступает на дистилляционную установку, откуда бензин направляется в блок арома­тизации, а среднее масло забирается насосом 1 и подается в блок бензинирования или, как его иногда называют, блок расще­пления.

Устройство реакционных колонн аналогично колоннам блока предварительного гидрирования.

Рабочее давление в блоке бензинирования 325 ат. Реакция протекает при 380—460°, в зависимости от срока службы ката­лизатора.

При свежем катализаторе требуется более низкая темпера­тура, которая повышается по мере утомления катализатора.

Из газосепаратора 6 газ забирается циркуляционным насо­сом 7, промывается водой в скруббере высокого давления 10 и после добавления свежего водорода смешивается с сырьем, иду­щим на бензинирование. Жидкий продукт разгоняется в дистилляционной колонне 8, при чем широкая фракция идет на уста­новку ароматизации, а остаток возвращается в систему для повторного бензинирования.

Бензин, идущий на ароматизацию, поступает вначале в ректи­фикационную колонну 11. Головка отгоняется и, минуя процесс ароматизации, поступает в отдувочную колонну 23. Тяжелый бензин собирается в сборнике 12 и затем вместе с водородом подается в теплообменники 14 и подогреватель печного типа 15 (рис. 5), имеющий пять самостоятельных секций по числу колонн ароматизации. Бензин в первой секции подогревается до 510° и поступает в колонну ароматизации, заполненную таблетками ка­тализатора, размером от 8 до 12 мм. Во всех реакторах аромати­зации катализатором служит окись молибдена, нанесенная в ко­личестве 8—10% на активную окись алюминия. Реакция деги­дрирования эндотермична и на выходе из первой колонны температура падает на 50—60°. Бензин после первой и после­дующих колонн вновь подогревается в секциях печи. В остальных колоннах падение температуры уменьшается по мере того, как глубина ароматизации повышается.

Пройдя колонны и теплообменник, бензин с температурой 300—310° поступает в колонну очистки 17, заполненную на 3/4 таким же катализатором, как в колоннах ароматизации, и на 1/4 (на выходе из колонны) активной землей, оказывающей полиме ризующее и адсорбирующее действие.

Особенностью процесса ароматизации является сравнительно быстрое коксование катализатора. Восстановление его требуется, в зависимости от качества сырого бензина, после рабочего про­бега около 200 часов. Регенерация катализатора производится сухим циркуляционным газом с добавлением к нему воздуха в таком количестве, чтобы содержание кислорода в газе перед каждой колонной составляло 6 объемн. %. Восстановление про­водится при давлении 50 ат и температуре, которая не должна превышать 550°. Время выжигания кокса — 8 часов и общая остановка на регенерацию — около 20 часов.

После колонны очистки продукт проходит теплообменники, водяной холодильник и отделяется в газосепараторе 19 от газа, идущего на циркуляцию. В дистилляционной колонне 21 отби­рается бензин с концом кипения 180—185° и полимеры.

Ароматизованный бензин поступает в отдувочную колонну 23 и затем совместно с легким бензином проходит щелочную очистку и стабилизацию. Октановое число готовой продукции около 80 пунктов, а с добавкой 0,12% по объему ТЭС оно по­вышается до 90—92.