Каталитический крекинг

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………….……………………………………2

Каталитический крекинг……………………….…………………………..………3

1. Назначение процесса…………………………………………………………3
2. Сырье…………………………………………………………………………..3
3. Продукты каталитического крекинга………………………………………..4
4. Химические основы процесса………………………………………………..6
5. Катализаторы крекинга……………………………………………………….8
6. Промышленные установки…………………………………………………...8

Каталитический риформинг……………………………………………………….10

1. Назначение процесса………………………………………………………...10
2. Сырье…………………………………………………………………………10
3. Продукты каталитического риформинга…………………………………..11
4. Химические основы процесса………………………………………………12
5. Катализаторы риформинга………………………………………………….14
6. Основные технологические параметры……………………………………14
7. Типы установок……………………………………………………………...16

Заключение………………………………………………………………………….21

Список использованной литературы……………………………………………...22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Вот моя формула успеха: вставай раньше,

работай больше и качай нефть.

                                                  Пол Гетти, американский промышленник, один из первых  долларовых миллиардеров

Увеличение объема производства нефтепродуктов, расширение их ассортимента и улучшение качества — основные задачи, поставленные перед нефтеперерабатывающей промышленностью в настоящее время. Решение этих задач в условиях, когда непрерывно возрастает доля переработки сернистых и высокосернистых, а за последние годы и высокопарафинистых нефтей, потребовало изменения технологии переработки нефти. Производство топлив, отвечающих современным требованиям, невозможно без применения таких процессов, как каталитический крекинг, каталитический риформинг, а в некоторых случаях — гидрокрекинг.

Каталитический крекинг представляет собой современный процесс превращения высококипящих нефтяных фракций в базовые  компоненты высококачественных авиационных и автомобильных бензинов и в средние дистиллятные фракции—газойли. Промышленные процессы основаны на контактировании сырья с активным катализатором в соответствующих условиях, когда 40-50% (масс.) исходного сырья без рециркуляции превращается в бензин и другие легкие продукты. Каталитический крекинг не только обеспечивает получение более качественных нефтепродуктов, но и способствует углублению переработки нефти: увеличивается выход от нефти светлых (фракций до 350°С) и в целом по предприятию снижается выход высококипящих (выше 350°С) нефтепродуктов.

  Каталитический риформинг—современный, широко применяемый процесс для производства высокооктановых бензинов из низкооктановых.

Риформинг при более низких давлениях в системе и в сочетании с экстрактивной перегонкой или экстракцией растворителями позволяет получать ароматические углеводороды, используемые в нефтехимической промышленности. Промышленные процессы каталитического риформинга, при которых выходы риформата достигают 73—90%, основаны на контактировании сырья с активным катализатором, обычно содержащим платину. Важной особенностью каталитического риформинга является то, что процесс протекает в среде водорода, который выделяется так же, как и в реакциях риформинга; избыток водорода удаляют из системы. Этот водород намного дешевле специально получаемого, и его используют в гидрогенизационных процессах нефтепереработки.

 

 

 

 

КАТАЛИТИЧЕСКИЙ КРЕКИНГ

1.Назначение процесса. Основное назначение каталитического крекинга —получение высокооктановых компонентов бензина. Крекинг осуществляется при 420-550ºС и является процессом качественного изменения сырья. В зависимости от сырья и условий процесса выход бензина при крекинге составляет 7—50 вес.% (на сырье). Наряду с бензином образуются и другие продукты — газообразные, жидкие и твердые (кокс). В качестве сырья обычно применяют тяжелые дистилляты атмосферной или вакуумной перегонки нефти, а также деасфальтизаты и другие продукты.

При каталитическом крекинге тяжёлые нефтяные фракции при 500ºС в значительной части превращаются в компоненты, выкипающие в пределах температур кипения бензина, и газообразные продукты, которые могут использоваться для производства высокооктановых компонентов бензина или как сырье для химических синтезов.

В отличие от термического крекинга, каталитический крекинг проводится в специальной аппаратуре с применением специфического оборудования и в присутствии катализаторов.

Главным преимуществом каталитического крекинга перед термическим являет большая ценность получаемых продуктов: меньший выход метана, этана и диенов при более высоком выходе углеводородов С3 и С4 (особенно изобутана), а также ароматических углеводородов, олефинов с разветвленной цепью и изопарафинов. Антидетонационные свойства бензинов каталитического крекинга значительно выше, чем бензинов термического крекинга. Продукты крекинга имеют сложный состав. Так, при каталитическом крекинге  цетана С16Н34 образуются (в вес.%):

Водород, метан, этан и этилен………………………………............5

Пропан и пропилен............................................................................23     

Бутан, изобутан и бутилены...........................................................33

Высшие углеводороды, входящие в состав бензина.....................36

Кокс....................................................................................................3

Состав продуктов крекинга керосиновых, соляровых и вакуумных дистиллятов, т.е. смесей весьма большого числа разных углеводородов, еще более сложен. Результаты каталитического крекинга углеводородных смесей существенно зависят от условий проведения процесса применяемого катализатора.

Каталитический крекинг в основном используют для производства высокооктановых компонентов автомобильного и авиационного бензина. При получении автомобильного бензина в качестве сырья обычно используются вакуумные дистилляты первичной переработки нефти, а при производстве авиабензина — керосино-соляровые фракции первичной перегонки нефти.

2.Сырье. Основным сырьем промышленных установок каталитического крекинга являются атмосферные и вакуумные дистилляты первичной перегонки нефти. По фракционному составу сырье можно разделить на четыре группы:

• первая группа – легкое сырье (керосино-дизельная фракция), перерабатываемое в две ступени для получения компонента авиационного бензина и получаемое при атмосферной перегонке малосернистых нефтей;
• вторая группа – тяжелое сырье, в основном дистиллятное, с пределами выкипания 350-500°С, а также сырье вторичного происхождения, получаемое на установках термического крекинга и коксования (флегма термического крекинга и газойль коксования);
• третья группа — сырье широкого фракционного состава. Оно содержит керосиновые и высококипящие соляровые фракции, а также некоторые продукты, получаемые при производстве масел и парафинов (экстракты, петролатумы, легкоплавкие парафины и др.). Предел выкипания дистиллятов третьей группы 210—550°С;
• четвертая группа — промежуточное дистиллятное сырье. Оно представляет собой смесь тяжелых керосиновых фракций с легкими и средними соляровыми фракциями и имеет пределы выкипания – 250-470 °С. Промежуточное сырье используется для получения автомобильных и авиационных базовых бензинов.

Хорошим сырьем для крекинга являются дистилляты прямой перегонки нефти и легкоплавкие парафины. Менее ценное сырье—экстракты, получаемые при очистке масляных дистиллятов избирательными растворителями так как они содержат много труднокрекируемых ароматических углеводородов. Во избежание сильного коксообразования экстракты крекируют в смеси с прямогонными соляровыми дистиллятами.

Реже в качестве сырья для каталитического крекинга используются нефти и остаточные нефтепродукты (без предварительной очистки).

При каталитическом крекинге дистиллятов прямой гонки образуется больше бензина и меньше кокса, чем при крекинге подобных (по фракционному составу) дистиллятов с установок термического крекинга и коксования. При каталитическом крекинге тяжелых вакуумных дистиллятов, мазутов и других смолистых остатков образуется много кокса. Кроме того, содержащиеся в таком сырье сернистые, азотистые и металлорганические соединения отравляют катализатор. Поэтому высокосмолистые мазуты и тем более гудроны каталитическому крекингу не подвергают.

3.Продукты каталитического крекинга. На установках каталитического крекинга, в основном производящих высокооктановый компонент автомобильного бензина, получают также жирный газ, нестабильный бензин, легкую и тяжелую газойлевые фракции. При производстве авиакомпонента дополнительно получают лигроин и полимеры, а также промежуточный продукт – мотобензин, который является сырьем второй ступени каталитического крекинга. Количество и качество продуктов каталитического крекинга зависят от характеристики перерабатываемого сырья и катализаторов, а также от режима процесса.

Жирный газ, получаемый на установках каталитического крекинга характеризуется значительным содержанием углеводородов изостроения, особенно изобутана. Это повышает ценность газа как сырья для дальней шей переработки.   

Нестабильный бензин каталитического крекинга подвергают физической стабилизации с целью удаления растворенных в нем легких углеводородов, имеющих высокое давление насыщенных паров. Обычно жирный газ и нестабильный бензин для удаления легких газов поступают на абсорбционно-газофракционирующую установку (АГФУ). Кроме стабильного бензина на АГФУ получают пропан-пропиленовую, бутан-бутиленовую и пентан-амиленовую фракции. Первые две фракции используют в качестве сырья для установок полимеризации и алкилирования с получением компонентов бензина или сырья для нефтехимических процессов; пропан и бутан можно также использовать в качестве бытового топлива.

Автомобильные бензины представляют собой, как правило, смеси многих компонентов. Среди них есть фракции, полученные в разных процессах, в том числе и высокооктановые продукты каталитического крекинга. В зависимости от марки бензина состав компонентов может колебаться в широких пределах. Так же, как и при приготовлении авиационных бензинов, в пределах, разрешенных стандартом, к автомобильным бензинам (кроме бензина А-72) допускается добавление этиловой жидкости.

Для обеспечения нормальной работы более экономичных двигателей с высокими степенями сжатия все больше вырабатывается высококачественных автомобильных бензинов АИ-93 и АИ-98. Эти бензины имеют октановые числа по исследовательскому методу соответственно 93 и 98 пунктов; максимально допустимая концентрация тетраэтилсвинца в бензинах не должна превышать 0,82 г на 1 кг бензина, температура конца кипения их не должна быть выше 195°С. Бензины АИ-93 и АИ-98 обладают хорошей стабильностью, что позволяет хранить их длительное время.

Легкий газойль. Легкий каталитический газойль по сравнению с товарными дизельными фракциями имеет более низкое цетановое число, повышенное содержание серы, ароматических углеводородов (до 55%) и содержит непредельные углеводороды.

Легкий каталитический газойль используют как сырье для получения технического углерода (сажи), в качестве компонента сортовых мазутов и для других целей. В качестве компонента дизельного топлива его используют лишь в том случае, если компоненты дизельного топлива первичной перегонки имеют большее, чем требуется по норме, цетановое число и меньшее содержание серы. Иногда легкий каталитический газойль подвергают гидроочистке или экстракции: рафинатный слой с меньшим содержанием ароматических углеводородов и более высоким цетановым числом используют как компонент дизельного топлива, а экстрактный с большим содержанием ароматических углеводородов – как сырье для производства сажи.

Тяжелый газойль - остаточный продукт каталитического крекинга. Качество его зависит от технологических факторов и характеристик сырья, а также от качества легкого газойля. Тяжелый газойль может быть загрязнен катализаторной пылью; содержание серы в нем обычно выше чем в сырье каталитического крекинга. Тяжелый газойль используют либо при приготовлении мазутов, либо в качестве сырья для термического крекинга и коксования. В последнее время его использует как сырье для производства сажи.

4.Химические основы  процесса. Основным типом химических превращений при крекинге являются эндотермические реакции разложения. Остальные реакции – полимеризации, алкилирования, ароматизации, деалкилирования, изомеризации – экзотермичны. Рассмотрим основные реакции, протекающих или возможных при каталитическом крекинге.

Крекинг парафинов. При крекинге парафиновых углеводородов нормального строения доминируют реакции разложения. Продукты крекинга состоят главным образом из парафиновых углеводородов более низкого молекулярного веса и олефинов. Выход олефинов увеличивается с повышением молекулярного веса сырья. Термическая стабильность парафиновых углеводородов понижается с увеличением молекулярного веса. Тяжелые фракции нефтепродуктов являются менее стабильными и крекируются значительно легче, чем легкие фракции. Наиболее часто разрыв молекул происходит в ее средней части.