Сторінка
3

Гідроочищення нафтопродуктів

Таким чином, схема реакцій каталітичного крекінгу значно відрізняється від схеми перетворень термічного крекінгу. Каталітична деструкція приводить до сполук з низчою молекулярною масою, за рахунок ізомерізації карбкатіонів створюються ізо-структури і, таким чином, важкі фракції значно. Мірою-на 70-80%перетворюються у світлі фракції (до 350°С). Бензинова фракція каталітичного крекінгу має досить високе октанове число 78-85 (за моторним методом), що значно вище, ніж у прямогонній бензиновій фракції.

Каталізатори і макрокінетика процесу

Сучасні каталізатори крекінгу уявляють собою складні системи, які складаються з 10-25%цеоліту в рідкоземельної чи декатіонірованої формах, рівномірно розподіленного в аморфному алюмоселікаті, та сформовані у виді мікросфер чи кульок.

Цеоліти-кристалічні алюмоселікати-получають звичайно кристалізацією натрієвих алюмокремнегелей.

Аморфний алюмоселікат, у якому розподілен цеоліт, володіє власною активністю. Каталітично активними центрами алюмоселікатів являються як кислоти Бренстеда, так і Льюіса.

Швидкість реакцій на цеолітвміщуючому каталізаторі на 2-3 порядки вище, ніж на аморфному. В той же час цеолітвміщуючи каталізатори володіють більш високою термічною та механічною стабільністю, ніж чисті цеоліти.

Швидкість каталітичного процесу встановлює найбільш повільна стадія. Якщо процес протікає у дифузійній області, то швидкість його мало залежить від температури. Для збільшення швидкості необхідно використовувати крупнопористі чи сильнопотрощенні, наприклад, пиловидний каталізатор, що дозволить збільшити поверхню каталізатору.

Якщо найбільш повільною стадією являється хімічна реакція, то швидкість процесу залежить, головним чином, від температури. Проте збільшувати швидкість збільшуванням температури можна тільки до встановленої межі, після чого реакція переходить у дифузійну область.

Для крекінгу нафтових фракцій практично неможливо описати всі хімічні реакції. Тому звичайно обмежуються розгляданням схем, враховуючих основні напрямки та результуючий ефект крекінгу. Кінетику крекінгу нафтових фракцій на ціолітвміщуючому каталізаторі у більшості випадків уявляють рівнянням першого порядку

кеф =u0 / (1-х ),

де кеф-ефективна константа швидкості реакції, моль/(с*г),

u0-швидкість подачі рідинної сировини, моль/(с*г),

х-конверсія сировини, мольні долі.

Більш вірний опис кінетики каталітичногокрекінгу нафтових фракцій досягається при використанні рівнянь, враховуючих дезактиваціюкаталізатору у ході реакції. Швидкість процесу та вихід продуктів крекінгу істотно змінюються у залежності від якості сировини, властивостей каталізатору та повноти його регенерації, технологічного режиму, і конструктивних особливостей реакційних апаратів.

Технологія каталітичного крекінгу

Каталітичний крекінг на алюмосилікатних каталізаторах-один з самих багатотанажних процесів у нафтопереробляючий промисловості. Цільовим призначенням процесу являється одержування високооктанового бензину з вакуумних дистилятів різних нафт, википаючих в межах 300-500°С.

Каталітичний крекінг на цеолітвміщуючих каталізаторах проводять при 450-530°С під тиском, близьким до атмосферного (0,07-0,3МПа). Реактори повинні забеспечувати можливість постійного відводу каталізатору на регенерацію, тому використовують реактори з рухомим чи кип’ячим шаром каталізатору.

Крім високооктанового бензину на установах каталітичного крекінгу получають також вуглеводний газ, легкі та тяжкі газойлі. Кількість та якість продуктів залежить від характиристики переробчої сировини, каталізатору, а також режиму процесу.

Нижче подано матеріальний баланс установок каталітичного крекінгу на цеолітвміщуючих каталізаторах (сировина-вакуумний дистилят сірчаної нафти 1, те ж після гідроочищення 2): вихід продуктів, %

1 2

Сухий газ 3,5 3,0

Пропан-пропиленова фракція 5,0 5,5

Фракція С4 9,0 11,0

Бензин С5-195°С 39,0 47,0

Легкий газойль (195-350°С) 22,5 20,5

Тяжкий газойль (>350°С) 15,0 9,0

Кокс 5,0 4,0

Вуглеводневий газ вміщує 75-90% фракцій С3-С4. Його використовують після розділення у процесах алкілювання, полімерізації, для виробництва етилену, пропилену, бутадієну, ізопрену, поліізобутилену, ПАВ та інших нафтохімічних продуктів. Бензинову фракцію (КК195°С) використовують як базовий компонент автомобільного бензину. Вона вміщує 25-40%(мас.) аренів, 15-30%(мас.) алкенів, 2-10% (мас.) циклоалканів та 35-60%(мас.) алканів переважно ізобудування. Октонове число фракції складає 78-85 (по моторному методу).

Компоненти, википаючи вище 195°С, розділяються на фракції. При роботі по паливному варіанту: 195-350°С-легкий газойль та >350°С тяжкий газойль; при роботі по нафтохімічному варіанту: 195-270°С, 270-420°С та залишок >420°С. Легкий газойль (195-350°С) використовують як компонент дизельного палива та як розріджувач при одержані мастил. Цетанове число легкого каталітичного газойлю, одержаного з парафінової сировини-45-56, з нафтено- ароматичного-25-35. фракцію 195-270°С використовують як флотореагент, фракцію 270-420°С-як сировину для виробництва технічного водню. Остаточні продукти(>350°С чи >420°С) використовують як компоненти котельного палива чи сировини для процесів термічного крекінгу та коксування.

Ізомерізація алканів

Для одержання екологічно чистих високооктанових бензинів (АИ-95¸АИ-98), відповідаючих сучасним вимогам до їх вмісту та якості, каталізат ріформінгу розчиняють розветвленими алканами, маючими ОЧ не нижче 85-90.

Октанові числа вуглеводнів.

Моторний метод Дослідний метод

1 2

С-С-С-С-С 61,9 61,7

С

С-С-С 90,3 92,3

С

С-С-С-С-С-С 26 24,8

С-С-С-С-С

74,3 74,5

С

C

С-C-C-C 94,3 101,7

C

Продукти з високим октоновим числом одержують за допогою процесів ізомерізації алканів, алкілювання ароматичних сполук та полімерізації легких вуглеводневих у нафтенових газах.

Теорія процесу.Як сировина використовується легка частина бензину прямої гонки-фракція С4-С6.

CH3

CH3CH2CH2CH3 CH-CH3