Термокаталітичні процеси.

1. Каталітичний крекінг – процес каталітичного деструктивного перетворення різноманітних нафтових фракцій у моторні палива, сировину для нафтохімії й алкіліровання, виробництва технічного вуглецю і коксу.

В умовах каталітичного крекінгу (t = 450 ¸ 550 °С, р = 0,1 ¸ 0,3 МПа, каталізатор – алюмосилікат: H2Al2Si4O12×2H2O): характерна сталість виходу продуктів при заданій конверсії сировини незалежно від сполучень значень масової швидкості сировини і кратності циркуляції каталізатора.

Швидкість крекінгу і вихід продуктів: істотно міняються в залежності від якості сировини, властивостей каталізатора і повноти його регенерації, технологічного режиму, конструктивних особливостей реакційних апаратів.

Цільове призначення: одержання високооктанового бензину з октановим числом 90 ¸ 92 по дослідницькому методі. Також утвориться велика кількість газу, багатого бутан-бутіленової фракцією (сировина для виробництва високооктанового компонента бензину – алкілата).

Сировина: вакуумні дистиляти різних нафтей містять 5 ¸ 10 % фракцій, що википають до 350 °С та маєчі кінець кипіння 500 ¸ 540 °С. У ряді випадків у сировину крекінгу утягують більш легкі прямогонні фракції; керосино-газойлеві фракції термічних процесів і коксування, мазути нафтей з невисоким змістом металів.

Найважливішими характеристикамисировини, що впливають на показники каталізатора крекінгу є:

· фракційна сполука;

· групова углеводородна сполука;

· характеристичний фактор (К);

· зміст смол і асфальтенов;

· зміст сірчистих і азотистих сполук;

· зміст металів;

· коксівність.

Характеристичний фактор К застосовується для класифікації нафти і нафтових фракцій по хімічному складі:

· для парафінових вуглеводнів К ~ 13;

· для нафтенових вуглеводнів К ~ 11,5;

· для ароматичних вуглеводнів К ~ 10,5.

Використання сировини з більш високим ДО приводить до поліпшення показників крекінгу.

Групова углеводна сполука сировини впливає на результати крекінгу:

· зміст парафінових вуглеводнів 15 ¸ 30 %;

· зміст нафтенових вуглеводнів 20 ¸ 30 %;

· зміст ароматичних вуглеводнів 15 ¸ 60 %.

Звичайно в сировину крекінгу офарблюють зміст сернокислотних смол на рівні 8 – 10 %, коксівність не більш 0,3 ¸ 0,5 %.

Метали, сірчисті й азотисті сполуки впливають на активність і селективність каталізатора. Ріст змісту металу вище 1 – 2 мг/кг приводить до погіршення показника крекінгу; максимально-допустиме зміст металу в сировину крекінгу не більш 10 мг/кг.

Сера негативно діє на каталізатор і частково переходить у продукти і погіршує їхню якість (40 ¸ 60 %).

Продукція:

· углеводородний газ утримуючий 10 ¸ 25 % вуглеводнів С1 – С5.

всі направленні на газофракціоніруваня 25 - 30% вуглеводинь С3; 30 – 50% бутана и бутена; 10 – 20% С5.

· бензинова фракція використовується як базовий компонент автомобільного бензину;

· фракція 195 – 350 °С – компонент дизельного палива;

· фракція 270 – 420 °С – сировина для виготовлення техничного углерода;

· фракція > 350 °C та > 420 °С – компонент котельного палива та сировина для отримання високоякісного кокса.

Каталізатор:

Технологічна схема:

процес здійснюється в системах з безупинно циркулюючим каталізатором, що послідовно проходить через зони каталітичного крекінгу сировини, десорбції адсорбованих вуглеводнів, окисної регенерації.

Установки каталітичного крекінгу мають однотипну схему і розрізняються принципом роботи і конструктивним оформленням реактора регенераторного блоку. Установки ГК-3; 43-103; Г-43-107.

Реакторно-регенераторний блок має кілька варіантів конструктивного оформлення:

1. Рівнобіжне разновисотне розташування реактора і регенератора з напірним транспортом каталізатора;

2. Рівнобіжне разновисотне розташування реактора і регенератора з транспортом каталізатора в U-образних каталізаторопроводах за принципом сполучених посудин;

3. Співвісне розташування реактора і регенератора з напірним транспортом каталізатора.

Контрольні питання до лекції:

1.Які апарати використовують при первинній переробці нафти ?

2.Які процеси належать до термокаталітичних ?

3.Які фактори вліяють на каталізатор ?

4.Які існують варіанти конструктивного оформлення реакторно-регенераторного блока установок каталітичного крекінгу ?