Реферат на тему:
Каталитический крекинг — термокаталитическая переработка нефтяных фракций с целью получения компонента высокооктанового бензина и непредельных жирных газов.
Каталитический крекинг — РѕРґРёРЅ РёР· важнейших процессов, обеспечивающих глубокую переработку нефти. Внедрению каталитического крекинга РІ промышленность РІ конце 30-С… РіРі. 20 РІ. (РЎРЁРђ) способствовало создание эффективного СЃ большим СЃСЂРѕРєРѕРј службы катализатора РЅР° РѕСЃРЅРѕРІРµ алюмосиликатов (Р. Гудри, 1936 Рі). РћСЃРЅРѕРІРЅРѕРµ достоинство процесса — большая эксплуатационная гибкость: возможность перерабатывать различные нефтяные фракции СЃ получением высокооктанового бензина Рё газа, богатого пропиленом, изобутаном Рё бутенами; сравнительная легкость совмещения СЃ РґСЂСѓРіРёРјРё процессами, например, СЃ алкилированием, гидрокрекингом, гидроочисткой, адсорбционной очисткой, деасфальтизацией Рё С‚. Рґ. Такой универсальностью объясняется весьма значительная доля каталитического крекинга РІ общем объёме переработки нефти.
Описание процесса и принципиальная схема
В настоящее время сырьем каталитического крекинга служит вакуумный газойль - прямогонная фракция с пределами выкипания 350-500°С. Конец кипения определяется, в основном, содержанием металлов и коксуемостью сырья, которая не должна превышать 0,3%. Фракция подвергается предварительной гидроочистке для удаления сернистых соединений и снижения коксуемости. Также у ряда компаний (UOP, IFP) имеется ряд разработанных процессов каталитического крекинга тяжелых фракций - например, мазута (с коксуемостью до 6-8%). Так же в качестве сырья используют остаток гидрокрекинга, возможно использование как компонентов сырья деасфальтизатов.
Кратность циркуляции катализатора к сырью — 10:1 (для установок с лифт-реактором), Температура — 510—540 °C, Давление — 0,5-2 атм
Температура — 650—700 °C, Давление — 1-3 атм
На установках прошлого поколения использовался аморфный шариковый катализатор. Представляет собой шарики 3-5 мм с площадью поверхности 200 м²/гр.
В настоящее время используется цеолитсодержащий микросферический катализатор (размер частиц 35-150 мкм). Площадь поверхности 300-400 м²/гр. Он представляет собой крекирующий цеолитный компонент, нанесенный на аморфную алюмосиликатную матрицу. Содержание цеолита не превышает 30%. В качестве цеолитного компонента используется ультрастабильный цеолит Y, иногда с добавками цеолита ZSM-5 для увеличения выхода и октанового числа бензина. Ряд компаний при приготовлении катализатора также вводят в цеолит редкоземельные металлы. В катализаторе крекинга также содержатся добавки, уменьшающие истирание катализатора, а также промоторы дожига СО, образующегося в регенераторе при выжиге кокса, до СО2.
Различают установки по организации процесса:
Установки непрерывной регенерации подразделяются:
На данный момент наиболее совершенными являются лифт-реакторы. Так, выход бензина на них составляет 50-55% с октановым числом 91/92 , тогда как у реакторов с кипящим слоем выход бензина 37% с октановым числом 90/91.
Типичный материальный баланс процесса каталитического крекинга гидроочищенного вакуммного газойля
Газ каталитического крекинга наполовину состоит из непредельных углеводородов, в основном, пропилена и бутенов. Также присутствуют значительные количества изобутана. Благодаря этому бутан-бутиленовая фракция газа используется как сырье процесса алкилирования с целью получения высокооктанового бензина. Пропан-пропиленовая фракция используется для выделения пропилена для производства полипропилена. Ввиду большой суммарной мощности установок каталитического крекинга, доля пропилена, вырабатываемый в процессе, составляет до 15% от его общего производства. Сухой газ (водород, метан, этан) используется в качестве топлива в печах заводских установок.
В процессе каталитического крекинга вырабатывается высокооктановый бензин с ОЧР88-91 пунктов. Кроме того, бензин содержит менее 1% бензола и 20-25% ароматических углеводородов, что дает возможность использовать его для приготовления бензинов согласно последним нормам Евросоюза (Евро-4, Евро-5). Основной недостаток бензина каталитического крекинга - высокое содержание непредельных углеводородов (до 30%) и серы (0,1-0,5%), что очень плохо влияет на стабильность топлива при хранении. Бензин быстро желтеет из-за полимеризации и окисления олефинов и потому не может применяться без смешения с другими бензиновыми фракциями.
Легким газойлем каталитического крекинга считается фракция 200-270°С (реже 200-320 или 200-350). Р’ ней содержится большое количество ароматических углеводородов, что РїСЂРёРІРѕРґРёС‚ Рє РЅРёР·РєРѕРјСѓ цетановому числу ( как правило, РЅРµ выше 20-25). РљСЂРѕРјРµ того, даже РїСЂРё условии предварительной гидроочистки сырья, РІ легком газойле содержится значительное количество сернистых соединений (0,1-0,5%). РР·-Р·Р° этого легкий газойль РЅРµ может использоваться РІ больших количествах для приготовления дизельного топлива. Рекомендуемое его содержание РІ дизельном топливе - РґРѕ 20% (РІ случае, если РІ топливе имеется запас РїРѕ содержанию серы Рё цетановому числу). Другое применение легкого газойля - снижение вязкости котельных топлив, СЃСѓРґРѕРІРѕРµ топливо Рё производство сажи.
Тяжелый газойль каталитического крекинга - это фракция, начинающая кипеть выше 270°С (реже 320,350). РР·-Р·Р° большого содержания полициклических ароматических углеводородов эта фракция (РїСЂРё определенном содержании серы) является прекрасным сырьем процесса коксования СЃ получением высококачественного игольчатого РєРѕРєСЃР°. РџСЂРё невозможности утилизировать фракцию этим путем, её используют как компонент котельного топлива.
1.Крекинг нефтяных фракций на цеолитсодержащих катализаторах. Под. ред. С. Н. Хаджиева. М., Химия, 1982.
2.Смидович Е. В. Технология переработки нефти и газа. Крекинг нефтяного сырья и переработка углеводородных газов (ч. 2). М., Химия, 1980
3. В. М. Капустин, С. Г. Кукес, Р. Г. Бертолусини. Нефтеперерабатывающая промышленность США и бывшего СССР. М., Химия, 1995.
wreferat.baza-referat.ru
РњРРќРСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНРРЇ Р РќРђРЈРљР Р Р¤
РќРЖЕГОРОДСКРР™ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНРЧЕСКРР™ РЈРќРВЕРСРТЕТ РёРј Р . Р•. Алексеева
КАФЕДРА ПРОМЫШЛЕННЫХ ТЕХНОЛОГРР™ РњРђРЁРНОСТРОЕНРРЇ
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
РЕФЕРАТ
РџРѕ дисциплине: “Рнформатика”
На тему: “Каталитический крекинг”
В
В
В
В
В
В
Выполнил:
Студент группы 2014-АМ(з)
Соболев А.А.
В
Проверил:
Преподаватель
Моисеев А.Н.
В
В
В
Нижний Новгород 2015
СОДЕРЖАНРР•
В
   ВВЕДЕНРЕ………………………………………………………………………………….…3
1. ПЕРЕРАБОТКА НЕФТР………………………………………………………………….…..4
1.1 Первичная переработка……………………………………………………………....4
1.2 Вторичная переработка………………………………………………………….…...5
2. РљРђРўРђР›РРўРЧЕСКРЙ КРЕКРНГ………………………………………………………….…6
2.1 Значение и назначение процесса………………………………………………….…6
2.2 Сырье каталитического крекинга…………………………………………………....7
2.3 Облагораживание сырья каталитического крекинга………………………….…..10
2.4 Катализаторы крекинга………………………………………………………….…..12
   ЗАКЛЮЧЕНРЕ………………………………………………………………….……………14
В РЎРџРРЎРћРљВ Р›РТЕРАТУРЫ…………………………………………………………………....15
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
ВВЕДЕНРР•
В
Нефтегазоперерабатывающая промышленность является РѕРґРЅРѕР№ РёР· экономически наиболее значимых составляющих топливно-энергетического комплекса любого государства. Природный газ является дешевым энергетическим Рё бытовым топливом. Перегонкой нефти получают автомобильные бензины, керосин, реактивное, дизельное Рё котельное топливо. РР· высококипящих фракций нефти РїСЂРѕРёР·РІРѕРґСЏС‚ большой ассортимент смазочных Рё специальных масел, консистентных смазок. РџСЂРё переработке нефти вырабатывают парафин, сажу для резиновой промышленности, нефтяной РєРѕРєСЃ, многочисленные марки битумов для дорожного строительства Рё РґСЂСѓРіРёРµ товарные продукты. Нефть Рё углеводородные газы – универсальное сырье для производства РѕРіСЂРѕРјРЅРѕРіРѕ количества химических продуктов. Следовательно, без продуктов переработки нефти Рё газа, С‚.Рµ. без энергии, света, тепла, СЃРІСЏР·Рё, радио, телевидения, вычислительной Рё космической техники, разнообразных химических материалов, всех РІРёРґРѕРІ транспорта Рё С‚.Рґ. трудно представить жизнь современного человека.
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
1 ПЕРЕРАБОТКА НЕФТР
1.1 Первичная переработка нефти
В
Нефти бывают разные по своему составу: парафинистые, нафтеновые, ароматические, сернистые, тяжёлые и др.
Первой предварительной обработкой нефти является её обезвоживание Рё обессоливание. РР·-Р·Р° того, что соли оказывают РЅР° оборудование сильное РєРѕСЂСЂРѕР·РёРѕРЅРЅРѕРµ воздействие, то содержание РёС… РІ нефти РЅРµ должно превышать 5В РјРі/Р». Однако, РІ поступающей РїРѕ нефтепроводу, нефти содержится РѕС‚ 100 РґРѕ 300В РјРі/Р» солей. Поэтому нефть, направляющуюся РЅР° ректификацию, РЅР° первой стадии обессоливают РІ установках обессоливания.
При первичной переработке нефти ставится задача максимального извлечения светлых фракций, к которым относятся все фракции кроме мазута. Вследствие того, что фракции перегонки различны по свойствам, то готовую нормированную продукцию производят путём компаудирования (смешения) в товарном парке. Пробы полученных смесей идут на лабораторный анализ, где определяют их свойства. Для бензина это октановое число, для мазута — плотность, вязкость и т. д. На основании этих данных составляется паспорт на партию продукта с указанием марки и всех результатов анализа.
Жидкие углеводороды нефти имеют различную температуру кипения. На этом свойстве основана перегонка. При нагреве в ректификационной колонне до 380 °C из нефти последовательно с ростом температуры выделяются различные фракции. Нефть на первых НПЗ перегоняли на следующие фракции: прямогонный бензин (он кипит от 40-50 °С до 140—150 °С), реактивное топливо (140—240 °С) и дизельное топливо (240—350 °С). Остатком перегонки нефти был мазут. До конца XIX века его выбрасывали, как отходы производства. Для перегонки нефти обычно используют пять ректификационных колонн, в которых последовательно выделяются различные нефтепродукты. Выход бензина при первичной перегонке нефти незначителен, поэтому проводится её вторичная переработка для получения большего объёма автомобильного топлива.
В
В
В
В
В
В
В
1.3 Вторичная переработка нефти
В
Вторичная переработка нефти проводится путём термического или химического каталитического расщепления продуктов первичной нефтеперегонки для получения большего количества бензиновых фракций, а также сырья для последующего получения ароматических углеводородов — бензола, толуола и других. Одна из самых распространенных технологий этого цикла — крекинг (англ. cracking — расщепление).
В 1891 году инженеры В. Г. Шухов и С. П. Гаврилов предложили первую в мире промышленную установку для непрерывной реализации термического крекинг-процесса: трубчатый реактор непрерывного действия, где по трубам осуществляется принудительная циркуляция мазута или другого тяжелого нефтяного сырья, а в межтрубное пространство подаются нагретые топочные газы. Выход светлых составляющих при крекинг-процессе, из которых затем можно приготовить бензин, керосин, дизельное топливо составляет от 40-45 до 55-60 %. Крекинг-процесс позволяет производить из мазута компоненты для производства смазочных масел.
Каталитический крекинг был открыт в 30-е годы XX века. Катализатор отбирает из сырья и сорбирует на себе прежде всего те молекулы, которые способны достаточно легко дегидрироваться (отдавать водород). Образующиеся при этом непредельные углеводороды, обладая повышенной адсорбционной способностью, вступают в связь с активными центрами катализатора. Происходит полимеризация углеводородов, появляются смолы и кокс. Высвобождающийся водород принимает активное участие в реакциях гидрокрекинга, изомеризации и др.. Продукт крекинга обогащается легкими высококачественными углеводородами и в результате получается широкая бензиновая фракция и фракции дизельного топлива, относящиеся к светлым нефтепродуктам. В итоге получаются углеводородные газы (20 %), бензиновая фракция (50 %), дизельная фракция (20 %), тяжелый газойль и кокс.
В
В
В
В
В
В
В
В
В
2 РљРђРўРђР›РРўРЧЕСКРР™ КРЕКРРќР“
В
Катализ (это термин впервые был предложен шведским химиком Берцелиусом в 1855г.) является исключительно эффективным методом осуществления в промышленности химических превращений. В настоящее время до 90% всей химической продукции мира изготавливается каталитическим путем. От развития катализа в значительной степени зависит технический прогресс химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отраслей промышленности.
В
2.1 Значение и назначение процесса
В
Процесс каталитического крекинга является одним из наиболее распространенных крупнотоннажных процессов углубленной переработки нефти и в значительной мере определяет технико-экономические показатели современных и перспективных НПЗ топливного профиля.
Основное целевое назначение каталитического крекинга – производство с максимально высоким выходом ( до 50% и более) высокооктанового бензина и ценных сжиженных газов – сырья для последующих производств высокооктановых компонентов бензинов изомерного строения: алкилата и метил-трет-бутилового эфира, а также сырья для нефтехимических производств. Получающийся в процессе легкий газойль используется обычно как компонент дизельного топлива, а тяжелый газойль с высоким содержанием полициклических ароматических углеводородов – как сырье для производства технического углерода или высококачественного электродного кокса (например, игольчатого).
Процессы каталитического крекинга получили наибольшее развитие в США, где удельный вес их в 1999г. составил 34,2% от первичной переработки нефти, причем на некоторых НПЗ этот показатель достигает свыше 50%. Доля этого процесса на НПЗ других развитых капиталистических стран составляет 10-15%.
Еще в 1919-1920-х гг. академиком Н.Д.Зелинским была предложена идея по осуществлению низкотемпературного каталитического крекинга (~200°С) нефтяного сырья на хлориде алюминия. На основе этих работ была создана и испытана опытная установка по получению бензина. Однако в силу существенных недостатков хлорида алюминия как катализатора (сильная коррозия аппаратуры, большой расход катализатора вследствие образования комплексных соединений с углеводородами, периодичность процесса и др.) эта идея не нашла промышленного внедрения.
Первая промышленная установка по каталитическому крекингу керосино-газойлевых фракций, которая была пущена в США в 1936г., представляла собой периодически регенерируемый процесс со стационарным слоем катализатора из природной глины. В 1940г. Природная глина была заменена на более активный синтетический гранулированный алюмосиликатный катализатор (установки Гудри). В 1942г. Промышленный процесс каталитического крекинга переводят на непрерывную схему с применением шарикового катализатора, циркулирующего между реактором и регенератором. В последующие годы возникли и нашли широкое промышленное внедрение более совершенные установки каталитического крекинга с кипящим слоем микросферического катализатора.
Решающее значение для дальнейшего усовершенствования и интенсификации установок каталитического крекинга сыграли разработка в 1962г. и промышленное внедрение цеолитсодержащих алюмосиликатных катализаторов. Более высокие активность, селективность и термостабильность которых позволили существенно увеличить выход бензина, а также разработать и внедрить (1971г.) высокоинтенсивные технологии каталитического крекинга с прямоточным реактором – с восходящим потоком микросферического катализатора в так называемом лифт – реакторе.
В
2.2 Сырье каталитического крекинга
В
В качестве сырья в процессе каталитического крекинга в течение многих десятилетий традиционно использовали вакуумный дистиллят (газойль) широкого фракционного состава (350-500°С). В ряде случаев в сырье крекинга вовлекаются газойлевые фракции термодеструктивных процессов, гидрокрекинга, рафинаты процессов деасфальтизации мазутов и гудронов, полупродукты масляного производства и др.
В последние годы в мировой нефтепереработке наблюдается тенденция к непрерывному утяжелению сырья. На современных зарубежных установках перешли к переработке глубоковакуумных газойлей с температурной конца кипения 540-620°С. На специально запроектированных установках каталитическому крекингу подвергают остаточное сырье: мазуты и даже гудроны или их смеси с дистиллятным сырьем без или после предварительного облагораживания гидроочиткой, деасфальтизацией или деметаллизацией.
Всю совокупность показателей, характеризующих качество сырья, по степени влияния на процесс каталитического крекинга условно можно подразделить на слудующие три группы:
По фракционному составу к сырью процесса предъявляются следующие требования:
Групповой химический состав сырья более значительно влияет на выход и качество продуктов крекинга. В большинстве вакуумных газойлей, направляемых на каталитический крекинг, в зависимости от типа исходной нефти содержание в них групповых компонентов колеблется в довольно широких пределах; парафиновых 15-35% нафтеновых 20-40 % и ароматических 15-60 %.
В
Влияние группового углеводородного состава вакуумного газойля на выход продуктов крекинга (катализатор цеолитсодержащий, температура 538°С)
*массовый выход
Выход продуктов крекинга, % об. | Сырье | ||
парафиновое | нафтеновое | ароматическое | |
Сухой газ * | 2,6 | 3,2 | 3,4 |
Сжиженный газ | 34,5 | 27,5 | 24,3 |
Бензин -221°С | 73 | 70 | 54,2 |
Легкий газойль | 5 | 10 | 20 |
Тяжелый газойль | 2 | 5 | 10 |
РљРѕРєСЃ* | 4,8 | 5,4 | 6,3 |
yaneuch.ru
РРј. Р”.Р.Мендлеева.
Кафедра общей химической технологии.
Выполнил: Евлаш Ю.А.
Группа: О-34.
Проверил: профессор Семёнов Г.М.
РњРѕСЃРєРІР° 2002.
ПЛАН:
1.Введение. 3
2.Основные представления о катализе и свойствах катализаторов. 6
2.1.Катализаторы и механизм каталитического крекинга. 7
3. Сырьё, параметры и продукты каталитического крекинга. 11
3.1.Сырье. 11
3.2.Параметры процесса. 12
3.3.Технологический режим Рё материВальный баланс процесса. 14
3.4.Продукты каталитического крекинга. 14
4. Установка каталитического крекинга с шариковым катализатором. 15
4.1.Функциональная схема. 16
4.2.Аппаратура. 17
4.3.Контроль и регулирование процесса. 18
5.РСЃРєРёР· РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРіРѕ аппарата. 19
6.Подбор конструкционных материалов. 20
7.Рндивидуальное задание. 20
8.Литература. 21
Нефть— это жидкий горючий минерал, распространенный в осадочной оболочке Земли. По составу нефть представляет собой сложную смесь углеводородов (алканов, циклоалканов, аренов) и соединений, содержащих помимо углерода и водорода гетероатомы — кислород, серу и азот.
РџРѕ внешнему РІРёРґСѓ нефть — маслянистая жидкость, флуоресВцирующая РЅР° свету. Цвет нефти зависит РѕС‚ содержания Рё строеВРЅРёСЏ содержащихся РІ ней смолистых веществ; известны темные (бурые, почти черные), светлые Рё даже бесцветные нефти. Нефть легче РІРѕРґС‹ Рё почти нерастворима РІ ней. Вязкость нефти опредеВляется ее составом, РЅРѕ РІРѕ всех случаях РѕРЅР° значительно выше, чем Сѓ РІРѕРґС‹.
Нефть представляет СЃРѕР±РѕР№ горючий материал, ее теплота СЃРіРѕВрания выше, чем Сѓ твердых горючих полезных ископаемых (угля, сланца, торфа), Рё составляет около 42 МДж/РєРі. Р’ отличие РѕС‚ твердых горючих ископаемых нефть содержит мало золы.
Сырая нефть впервые РІ значительных количествах была добыта РІ 1880 Рі. РЎ тех РїРѕСЂ ее добыча росла экспоненциально Рё сейчас РІ РјРёСЂРѕРІРѕРј масштабе ежегодно составляет 3,2 • 109 Рј3. Сырая нефть является смесью химических веществ, содержащей сотни компонентов. РћСЃРЅРѕРІВРЅСѓСЋ массу нефти составляют углеводороды—алканы, циклоалканы, арены. Содержание РІ нефтях алканов (предельных углеводородов) может составлять 50—70%, Циклоалканы РјРѕРіСѓС‚ составлять 30—60% общего состава сырой нефти, большинство РёР· РЅРёС… является моноцикВлическими. Наиболее часто можно обнаружить циклопентан Рё циклогексан. Непредельные углеводороды (алкены), как правило, РІ нефти отсутствуют. Арены (ароматические углеводороды) составляют меньВшую долю РѕС‚ общего состава РїРѕ сравнению СЃ алканами Рё циклоалканами. Р’ легкокипящих фракциях нефти преобладают простейший ароВматический углеводород бензол Рё его производные.
Р’ РѕСЃРЅРѕРІСѓ классификации нефтей положено преимущественное СЃРѕВдержание какого-либо РѕРґРЅРѕРіРѕ или нескольких классов углеводородов, причем количество РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРіРѕ компонента, определяющего название нефти, должно составлять РЅРµ менее 50%. Так, различают нефти параВфиновые, нафтеновые, парафино-нафтеновые, парафино-нафтено-ароматические, ароматические.
РџРѕРјРёРјРѕ углеводородов РІ составе органической части нефти нахоВдятся смолистые Рё асфальтовые вещества, представляющие СЃРѕР±РѕР№ РІС‹Всокомолекулярные соединения углерода, РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°, серы Рё кислоВСЂРѕРґР°, сернистые соединения, нафтеновые кислоты, фенолы, азотисВтые соединения типа РїРёСЂРёРґРёРЅР°, хинолина, различные амины Рё РґСЂ. Р’СЃРµ эти вещества являются нежелательными примесями нефти. Для очистки РѕС‚ РЅРёС… требуется сооружение специальных установок. СерВнистые соединения, вызывающие РєРѕСЂСЂРѕР·РёСЋ аппаратуры, наиболее вредны как РїСЂРё переработке нефти, так Рё РїСЂРё использовании нефтепродуктов. РџРѕ содержанию серы нефти классифицируют РЅР° малосерВнистые, содержащие РѕС‚ 0,1 РґРѕ 0,5% серы; сернистые — РґРѕ 2,5—3% серы; высокосерВнистые — РґРѕ 5% серы.
Рљ минеральным примесям нефти относят РІРѕРґСѓ, присутствующую, как правило, РІ РґРІСѓС… видах — легко отделяемую РѕС‚ нефти РїСЂРё отстаиВвании Рё РІ РІРёРґРµ стойких эмульсий. Р’РѕРґР° содержит растворенные РІ ней минеральные соли—NaCl, CaC2.MgCl Рё РґСЂ. Зола составляет РІ нефти сотые Рё тысячные доли процента. РљСЂРѕРјРµ того, нефть содержит механиВческие примеси— твердые частицы песка Рё глины.
Фракционный состав нефти определяется фракционной перегонкой, при которой нефть разделяется на фракции по температурам кипения. По плотности фракций, кипящих при одинаковой температуре, нефть классифицируют на легкую и тяжелую. Фракционный состав нефти предопределяет пути ее промышленной переработки.
Относительная плотность некоторых нефтей и полученных из них фракций:
Усть-балыкская Сургутсуая Самотлорская Советская
Нефть 0,8704 0,8922 0,8426 0,8400
Фракции,0С
62-105 0,7080 0,6908 0,7078 0,6943
105-120 0,7320 0,7256 0,7300 0,7292
120-240 0,7756 0,7750 0,7917 0,7935
240-350 0,8417 0,8298 0,8587 0,8564
350(мазут) 0,9508 0,9545 0,9355 0,9482
500(РіСѓРґСЂРѕРЅ) 0,9864 0,9824 0,9959 1,0022
В среднем обычно относительная плотность бензина составляет 0,750, керосина—0,800, дизельного топлива — 0,85, мазута—0,95, масел — 0,880 — 0,930.
РџСЂРё одинаковых пределах выкипания большую плотность РёРјРµВСЋС‚ те нефтепродукты,
которые содержат больше аренов.Плотность жидких нефтепродуктов зависит от температуры и понижается при их нагреве.
Для переработки Рё использования нефти Рё нефтепродуктов большое значение имеют следующие свойства: температуры застывания, вспышВРєРё, воспламенения Рё самовоспламенения, взрывоопасность.
Важнейшие нефтепродукты
РР· нефти РІ процессе переработки получают топливо (жидкое Рё газоВобразное), смазочные масла Рё консистентные смазки, растворители, индивидуальные углеводороды — этилен, пропилен, метан, ацитилен, бензол, толуол, ксилол Рё РґСЂ., твердые Рё полутвердые смеси углеводоВСЂРѕРґРѕРІ (парафин, вазелин, церезин), нефтяные битумы Рё пеки, техниВческий углерод (сажу), нефтяные кислоты Рё РёС… производные.
Р–РёРґРєРѕРµ топливо, получаемое нефтепереработкой, подразделяВСЋС‚ РЅР° моторное Рё котельное. Моторное топливо, РІ СЃРІРѕСЋ очередь, делят РЅР° карбюраторное, реактивное Рё дизельное. Карбюраторное топливо включает РІ себя авиационные Рё автомобильные бензины, Р° также тракВторное топливо — лигроины Рё керосины. Топливо для авиационных реактивных двигателей представляет СЃРѕР±РѕР№ фракции керосина различВРЅРѕРіРѕ состава или РёС… смесь СЃ бензиновыми фракциями (авиакеросины). Дизельное топливо включает РІ себя газойли, соляровые фракции, РїСЂРёВменяемые РІ поршневых двигателях внутреннего сгорания СЃ зажигаВнием РѕС‚ сжатия. Котельное топливо сжигается РІ топках тепловозов, пароходов, тепловых электростанций, РІ промышленных печах Рё РїРѕРґВразделяется РЅР° мазут топочный, топливо РњРџ для мартеновских печей.
Рљ газообразному топливу относят углеводородные сжиВженные топливные газы, применяемые для коммунально-бытового РѕР±Вслуживания. Рто смеси пропана Рё бутана РІ разных соотношениях.
Смазочные масла, предназначенные для обеспечения жидВкостной смазки РІ различных машинах Рё механизмах, подразделяют РІ зависимости РѕС‚ применения РЅР° индустриальные, турбинные, компресВсорные, трансмиссионные, изоляционные, моторные. Специальные масла предназначены РЅРµ для смазки, Р° для применения РІ качестве рабочих жидкостей РІ тормозных смесях, РІ гидравлических устройствах, РІ пароструйных насосах, Р° также РІ трансформаторах, конденсаторах, маслонаполненных электрокабелях РІ качестве электроизолирующей среды. Названия этих масел отражают область РёС… использования, РЅР°Впример трансформаторное, конденсаторное Рё С‚. Рї.
Консистентные смазки представляют СЃРѕР±РѕР№ нефтяВные масла, загущенные мылами, твердыми углеводородами Рё РґСЂСѓРіРёРјРё загустителями. Р’СЃРµ смазки делят РЅР° РґРІР° класса: универсальные Рё СЃРїРµВциальные. Смазки отличаются большим многообразием, РёС… насчиВтывается свыше ста наименований.
Рндивидуальные углеводороды, получаемые РІ результате переработки нефти Рё нефтяных газов, служат сырьем для производства полимеров Рё продуктов органического синтеза. РР· РЅРёС… наиболее важны предельные—метан, этан, пропан, бутан Рё РґСЂ.; непредельные— этилен, пропилен; ароматические— бензол, толуВРѕР», ксилолы. РџРѕРјРёРјРѕ перечисленных индивидуальных углеводородов продуктами переработки нефти являются предельные углеводороды СЃ большой молекулярной массой (C16Рё выше) — парафины, церезины, применяемые РІ парфюмерной промышленности Рё РІ РІРёРґРµ загустителей для консистентных смазок.
Нефтяные битумы, получаемые РёР· тяжелых нефтяных РѕСЃВтатков путем РёС… окисления, используют для дорожного строительства, для получения кровельных материалов, для приготовления асфальтоВвых лаков Рё полиграфических красок Рё РґСЂ.
РћРґРЅРёРј РёР· главных продуктов переработки нефти является моторное топливо, которое включает авиационные Рё автомоВбильные бензины. Важное свойство бензина, характеризующее его способность противостоять преждевременному воспламенению РІ камеВСЂРµ сгорания, — детонационная стойкость. Стук РІ двигателе указываВет обычно РЅР° то, что произошло опережающее взрывное воспламенение Рё энергия израсходована бесполезно.
Детонационную характеристику бензина определяют РІ стандартВРЅРѕРј одноцилиндровом двигателе РїСЂРё переменном давлении Рё оцениваВСЋС‚ значением октанового числа. Октановое число— условная единица измерения детонационной стойкости, численно равная РїСЂРѕВцентному (РїРѕ объему) содержанию изооктана (2,2,4-триметилпентана) РІ его смеси СЃ РЅ-гептаном, эквивалентной РїРѕ детонационной стойкости испытуемому бензину РІ стандартных условиях испытания. РџРѕ СЌРјРїРёВрической шкале, введенной РІ 1927 Рі., принимают октановое число для РЅ-гептана, который очень легко детонирует, равным нулю, Р° для изооктана, обладающего высокой стойкостью Рє детонации, равным 100. Если, например, испытуемый бензин РїРѕ детонационной стойкости оказался РїСЂРё испытаниях эквивалентным смеси, состоящей РёР· 80% изооктана Рё 20% РЅ-гептана, то его октановое число равно 80. РЎРѕ времени введения шкалы были найдены эталоны, превосходящие РїРѕ детонаВционной стойкости изооктан, Рё РІ настоящее время октановая шкала расширена РґРѕ 120.
Определение октанового числа различных углеводородов показало, что РІ СЂСЏРґСѓ алканов октановое число повышается РїРѕ мере РёС… разветвлеВРЅРёСЏ Рё понижается СЃ возрастанием длины углеводородной цепи. ОктаВРЅРѕРІРѕРµ число алкенов выше, чем соответствующих алканов, Рё повышаВется РїРѕ мере смещения РґРІРѕР№РЅРѕР№ СЃРІСЏР·Рё Рє центру молекул. РЈ циклоалканов октановое число выше, чем Сѓ алканов. Наиболее высокими октаВновыми числами обладают ароматические углеводороды; так, наприВмер, октановое число РЅ-пропилбензола равно 105, этилбензола — 104, толуола — 107.
Бензин, полученный РІ процессе РїСЂСЏРјРѕР№ перегонки нефти, состоит РІ РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРј РёР· алканов СЃ октановым числом 50—80. Для повышения РѕРєВтанового числа осуществляют обработку, РІ результате которой углеВРІРѕРґРѕСЂРѕРґС‹ бензина изомеризуются СЃ образованием более благоприятных структур, Р° также используют антидетонаторы — вещества, которые добавляют Рє бензинам РІ количестве РЅРµ более 0,5% СЃ целью значительВРЅРѕРіРѕ увеличения РёС… детонационной стойкости.
Р’ качестве антидетонатора впервые начали применять тетраэтилсвинец (РўРРЎ) Pb(C2H5)4, промышленный выпуск которого начался РІ 1923 Рі. Применяют также Рё РґСЂСѓРіРёРµ алкилы свинца, например тетраметилсвинец. Рљ новым добавкам относятся карбонилы переходных РјРµВталлов. Антидетонаторы, РІ частности РўРРЎ, применяют РІ смеси СЃ этилбромидом, дибромэтаном, дихлорэтаном, монохлорнафталином (этиВловая жидкость). Бензины СЃ добавлением этиловой жидкости называВются этилированными. Ртиловая жидкость очень ядовита, Рё РїСЂРё обращении СЃ ней Рё этилированными бензинами необходимо СЃРѕВблюдать специальные правила предосторожности.
studfiles.net
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
Каталитический крекинг — термокаталитическая переработка нефтяных фракций с целью получения компонента высокооктанового бензина, легкого газойля и непредельных жирных газов.
Каталитический крекинг — РѕРґРёРЅ РёР· важнейших процессов, обеспечивающих глубокую переработку нефти. Внедрению каталитического крекинга РІ промышленность РІ конце 30-С… РіРі. 20 РІ. (РЎРЁРђ) способствовало создание эффективного СЃ большим СЃСЂРѕРєРѕРј службы катализатора РЅР° РѕСЃРЅРѕРІРµ алюмосиликатов (Р. Гудри, 1936 Рі). РћСЃРЅРѕРІРЅРѕРµ достоинство процесса — большая эксплуатационная гибкость: возможность перерабатывать различные нефтяные фракции СЃ получением высокооктанового бензина Рё газа, богатого пропиленом, изобутаном Рё бутенами; сравнительная легкость совмещения СЃ РґСЂСѓРіРёРјРё процессами, например, СЃ алкилированием, гидрокрекингом, гидроочисткой, адсорбционной очисткой, деасфальтизацией Рё С‚. Рґ. Такой универсальностью объясняется весьма значительная доля каталитического крекинга РІ общем объёме переработки нефти.
На установках прошлого поколения использовался аморфный шариковый катализатор. Представляет собой шарики 3-5 мм с площадью поверхности 200 м²/гр.
В настоящее время используется цеолитсодержащий микросферический катализатор (размер частиц 35-150 мкм). Площадь поверхности 300-400 м²/гр. Он представляет собой крекирующий цеолитный компонент, нанесенный на аморфную алюмосиликатную матрицу. Содержание цеолита не превышает 30%. В качестве цеолитного компонента используется ультрастабильный цеолит Y, иногда с добавками цеолита ZSM-5 для увеличения выхода и октанового числа бензина. Ряд компаний при приготовлении катализатора также вводят в цеолит редкоземельные металлы. В катализаторе крекинга также содержатся добавки, уменьшающие истирание катализатора, а также промоторы дожига СО, образующегося в регенераторе при выжиге кокса, до СО2.
В
В
1.Крекинг нефтяных фракций на цеолитсодержащих катализаторах. Под. ред. С. Н. Хаджиева. М., Химия, 1982.
2.Смидович Е. В. Технология переработки нефти и газа. Крекинг нефтяного сырья и переработка углеводородных газов (ч. 2). М., Химия, 1980
3. В. М. Капустин, С. Г. Кукес, Р. Г. Бертолусини. Нефтеперерабатывающая промышленность США и бывшего СССР. М., Химия, 1995.
В
myunivercity.ru
Крекинг изобрёл русский инженер Шухов в 1891 г. В 1913 г. изобретение Шухова начали применять в Америке. В настоящее время в США 65% всех бензинов получается на крекинг-заводах.
Аппаратура крекинг-заводов РІ РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРј та же, что Рё заводов для перегонки нефти. Рто – печи, колонны. РќРѕ режим переработки РґСЂСѓРіРѕР№. Другое Рё сырьё.
Слово “крекинг” означает расщепление. На крекинг-заводах углеводороды не перегоняются, а расщепляются. Процесс ведётся при более высоких температурах (до 600о), часто при повышенном давлении.
При таких температурах крупные молекулы углеводородов раздробляются на более мелкие.
Мазут РіСѓСЃС‚ Рё тяжёл, его удельный вес близок Рє единице. Рто потому, что РѕРЅ состоит РёР· сложных Рё крупных молекул углеводородов.
Когда мазут подвергается крекингу, часть составляющих его углеводородов раздробляется на более мелкие. А из мелких углеводородов как раз и составляются лёгкие нефтяные продукты — бензин, керосин.
Мазут – остаток первичной перегонки. На крекинг-заводе он снова подвергается переработке, и из него, так же как из нефти на заводе первичной перегонки, получают бензин, лигроин керосин.
При первичной перегонки нефть подвергается только физическим изменениям. От неё отгоняются лёгкие фракции, т. е. отбираются части её, кипящие при низких температурах и состоящие из разных по величине углеводородов. Сами углеводороды остаются при этом неизменёнными.
РџСЂРё крекинге нефть подвергается химическим изменениям. Меняется строение углеводородов. Р’ аппаратах крекинг-заводов РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґСЏС‚ сложные химические реакции. Рти реакции усиливаются, РєРѕРіРґР° РІ аппаратуру РІРІРѕРґСЏС‚ катализаторы.
РћРґРЅРёРј РёР· таких катализаторов является специально обработанная глина. Рта глина РІ мелком раздробленном состоянии – РІ РІРёРґРµ пыли – вводится РІ аппаратуру завода. Углеводороды, находящиеся РІ парообразном Рё газообразном состоянии, соединяются СЃ пылинками глины Рё раздробляются РЅР° РёС… поверхности. Такой крекинг называется крекингом СЃ пылевидным катализатором. Ртот РІРёРґ крекинга теперь широко распространяется.
Катализатор потом отделяется от углеводородов. Углеводороды идут своим путём на ректификацию и в холодильники, а катализатор – в свои резервуары, где его свойства восстанавливаются.
Катализаторы – крупнейшее достижение нефтепереработки.
На крекинг-установках всех систем получают бензин, лигроин, керосин, соляр и мазут.
Главное внимание уделяют бензину. Его стараются получить больше и обязательно лучшего качества. Каталитический крекинг появился именно в результате долголетней, упорной борьбы нефтяников за повышение качества бензина.
В результате крекинга кроме бензина получают также алкены, необходимые как сырье для химической промышленности. Крекинг в свою очередь подразделяется на три важнейших типа: гидрокрекинг, каталитический крекинг и термический крекинг.
Гидрокрекинг. Рта разновидность крекинга позволяет превращать высококипящие фракции нефти (РІРѕСЃРєРё Рё тяжелые масла) РІ низкокипящие фракции. Процесс гидрокрекинга заключается РІ том, что подвергаемую крекингу фракцию нагревают РїРѕРґ очень высоким давлением РІ атмосфере РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°. Рто РїСЂРёРІРѕРґРёС‚ Рє разрыву крупных молекул Рё присоединению РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° Рє РёС… фрагментам. Р’ результате образуются насыщенные молекулы небольших размеров. Гидрокрекинг используется для получения газойля Рё бензинов РёР· более тяжелых фракций.
Каталитический крекинг. Ртот метод РїСЂРёРІРѕРґРёС‚ Рє образованию смеси насыщенных Рё ненасыщенных продуктов. Каталитический крекинг проводится РїСЂРё сравнительно невысоких температурах, Р° РІ качестве катализатора используется смесь кремнезема Рё глинозема. Таким путем получают высококачественный бензин Рё ненасыщенные углеводороды РёР· тяжелых фракций нефти.
Термический крекинг. Крупные молекулы углеводородов, содержащихся в тяжелых фракциях нефти, могут быть расщеплены на меньшие молекулы путем нагревания этих фракций до температур, превышающих их температуру кипения. Как и при каталитическом крекинге, в этом случае получают смесь насыщенных и ненасыщенных продуктов. Например,
Термический крекинг имеет особенно важное значение для получения ненасыщенных углеводородов, например этилена Рё пропена. Для термического крекинга используются паровые крекинг-установки. Р’ этих установках углеводородное сырье сначала нагревают РІ печи РґРѕ 800°С, Р° затем разбавляют его паром. Рто увеличивает выход алкенов. После того как крупные молекулы исходных углеводородов расщепятся РЅР° более мелкие молекулы, горячие газы охлаждают приблизительно РґРѕ 400РЎРЎ РІРѕРґРѕР№, которая превращается РІ сжатый пар. Затем охлажденные газы поступают РІ ректификационную (фракционную) колонну, РіРґРµ РѕРЅРё охлаждаются РґРѕ 40°С. Конденсация более крупных молекул РїСЂРёРІРѕРґРёС‚ Рє образованию бензина Рё газойля. Несконденсировавшиеся газы сжимают РІ компрессоре, который приводится РІ действие сжатым паром, полученным РЅР° стадии охлаждения газов. Окончательное разделение продуктов производится РІ колоннах фракционной перегонки.
Список литературы“Книга для чтения по химии (часть вторая)” Авторы: К. Я. Парменов, Л. М. Сморгонский, Л. А. Цветков.
Ресурсы Рнтернет: сайт www.km.ru/education (Большая энциклопедия Кирилла Рё Мефодия)
www.ronl.ru
14
Российский Химико-Технологический Университет
РРј. Р”.Р.Мендлеева.
Кафедра общей химической технологии.
Курсовая работа на тему:
“Каталитический крекинг нефтяных фракций”
Выполнил: Евлаш Ю.А.
Группа: О-34.
Проверил: профессор Семёнов Г.М.
РњРѕСЃРєРІР° 2002.
ПЛАН:
Стр.
1.Введение. 3
1.1.Физико-химические свойства целевого продукта. 3
1.2.Сырьё и методы его подготовки. 3
1.3.Области применения продукта. 4
1.4.Масштабы производства 4
2.Катализаторы и механизм каталитического крекинга. 5
3. Функциональная схема производства. 10
4. РСЃРєРёР· РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРіРѕ аппарата. 12
5. Подбор конструкционных материалов. 13
6. Рндивидуальное задание. 13
7. Литература. 14
1.Введение.
До 1940 Рі. для деструктивной переработки нефтяного сырья применяВлись исключительно термические методы. Р’ настоящее время 90% нефти перерабатывается СЃ использованием термокаталитических РїСЂРѕВцессов, таких, как каталитический крекинг, риформинг, гидрогенолиз сернистых соединений Рё РґСЂ. Применение катализаторов РІ процессах нефтепереработки позволило резко увеличить выход РёР· нефти ценных продуктов Рё повысить РёС… качество Рё, РєСЂРѕРјРµ того, вырабатывать Р·РЅР°Вчительное количество ароматических углеводородов для нужд химичеВСЃРєРѕР№ промышленности. Каталитические процессы менее энергоемки РїРѕ сравнению СЃ термическими, протекают СЃ большей скоростью РїСЂРё более РЅРёР·РєРёС… температурах Рё давлениях. Первоначальное развитие Рё промышленное применение получил каталитический крекинг.
1.1.Физико-химические свойства целевого продукта.
Р’ процессе каталитического крекинга целевым продуктом является бензиновая фракция СЃ высоким октановым числом. РљСЂРѕРјРµ бензина РІ этом процессе получаются еще углеводородный газ, лёгкий газойль (фракция 195—350 °С), тяжелый газойль Рё РєРѕРєСЃ. РљРѕРєСЃ откладывается РЅР° катализаторе Рё сжигается РїСЂРё регенерации катализатора. Количество Рё качество получаемых продуктов, Р° также количество образующегося РєРѕРєСЃР° зависят как РѕС‚ качества сырья, так Рё РѕС‚ параметров РїСЂРѕВцесса.
Бензин имеет плотность 0,72—0,77, октановое число РїРѕ исследовательскому методу РѕС‚ 87 РґРѕ 91. РџРѕ химическому составу бензин каталитического крекинга отличается РѕС‚ прямогонных бензинов Рё бензинов термических процессов. Р’ нем содержится 8—15 % непреВдельных углеводородов Рё 20—30 % аренов. Непредельные углеводороды Рё арены РЅРµ менее чем РЅР° РґРІРµ трети состоят РёР· углеводородов изомерного строения. Теплота сгорания около 44000 кДж/РєРі.
Крекинг-бензины обладают низкой химической стабильностью. Содержащиеся в них алкены и алкадиены под воздействием света, теплоты и растворённого кислорода конденсируются, полимеризуются, окисляются и образуют смолы.
Содержание серы в крекинг-бензинах из сернистых нефтей достигает 0,5—1,2%,что в 5—10 раз превышает допустимое по стандарту на автомобильный бензин. Особенно опасны— сероводород и меркаптаны.
1.2.Сырьё и методы его подготовки.
Основными видами сырья для каталитического крекинВРіР° являются фракции, выкипающие, как правило, РІ пределах 200—500 °С. Рљ РЅРёРј относятся керосино-газойлевые фракции (200—350 °С), вакуумный газойль РїСЂСЏРјРѕР№ РіРѕРЅРєРё Рё продукты втоВричных процессов: газойли коксования, термического крекинга Рё гидрокрекинга. Более легкое сырье применяют для получения компонента базового авиационного бензина, более тяжелое — автоВбензина. Применяют также смешанное сырье — как РїРѕ фракционВРЅРѕРјСѓ составу (225—4900РЎ, 265—500°С), так Рё РїРѕ происхождеВРЅРёСЋ. Смешанное сырье используют для производства автобензина.
Качество РёСЃС…РѕРґРЅРѕРіРѕ сырья оказывает большое влияние РЅР° СЂР°Вботу катализаторов. Повышение содержания РІ сырье непредельВных Рё полициклических аренов или утяжеление фракционного состава ведет Рє повышенному коксообразованию Рё быстрой дезакВтивации катализатора. РџРѕ этой причине газойли коксования Рё термического крекинга перерабатывать сложнее, чем РїСЂСЏРјРѕРіРѕРЅРЅРѕРµ сырье. Наличие РІ сырье СЃРјРѕР», серу- Рё азотсодержащих соединений Рё металлов также снижает активность Рё селективность катализаВтора. Поэтому РёРЅРѕРіРґР° РїСЂРё крекинге даже прямогонных газойлей, полученных РёР· смолистых Рё сернистых нефтей, приходится РѕРіСЂР°Вничивать конец кипения сырья РЅР° СѓСЂРѕРІРЅРµ 480—490 °С. Ниже РІ РєР°Вчестве примера приведены свойства вакуумного газойля ромашкинской нефти — характерного сырья каталитического крекинга:
Плотность 420 0,9165-0,9231
Фракционный состав
температура начала кипения, °С 345—352
10% перегоняется при температуре, °С 397—403
50% перегоняется при температуре, °С 444—456
Содержание, %
серы 1,79—1,88
азота 0,11—0,07
никеля (3—4) •10-5
ванадия 1 • 10-3
Коксуемость, % 0,39—0,43
Хорошие результаты крекинга достигаются РЅР° предварительно гидроочищенном сырье. РџСЂРё гидроочистке значительно снижаются содержание серы, азота Рё металлов РІ сырье, Р° также его РєРѕРєСЃСѓРµВмость. Крекинг подготовленного сырья РїСЂРёРІРѕРґРёС‚ Рє уменьшению выхода РєРѕРєСЃР° Рё газа Рё увеличению выхода бензина. Улучшается качество полученных продуктов: повышается октановое число бензина, содержание серы РІ жидких продуктах крекинга снижаетВСЃСЏ настолько, что эти продукты РЅРµ нуждаются РІ последующей очиВстке РѕС‚ серы. Положительный эффект дает также предварительное удаление смолисто-асфальтеновых веществ РёР· сырья методом деасфальтизации бензином или сжиженным пропаном.
1.3.Области применения продукта.
Бензин широко применяется в автомобильной и авиационной промышленности.
1.4.Масштабы производства
2. Катализаторы и механизм каталитического крекинга.
Большинство химических превращений углеводородов нефти, имеющих практическое значение, осуществляется РІ присутствии катализаторов. Катализаторы позволяют снижать энергию активации химических реакций Рё тем самым значительно повышать РёС… скорость. Р’ самом общем РІРёРґРµ РІ этом Рё заключается сущность Рё значение катализа. Проведение реакции РІ присутствии катализаторов позволяет также резко снижать температуру РїСЂРѕВцесса. Для реакций, характеризующихся положительным теплоВвым эффектом (полимеризация, гидрирование, алкилирование Рё РґСЂ.), это имеет РѕСЃРѕР±Рѕ важное значение, так как высокие темпеВратуры СЃ термодинамической точки зрения для РЅРёС… неблагоприятны.
Любой катализатор активно взаимодействует СЃ исходными СЂРµВагентами, РЅРѕ его участие РІ процессе ограничивается только РЅР°Вчальными стадиями превращений. Р’ последующих стадиях РѕРЅ полностью регенерируется Рё может РІРЅРѕРІСЊ взаимодействовать СЃ молекулами реагирующих веществ. Ртим Рё объясняется, что РЅРµВбольшого количества катализатора достаточно для получения очень больших количеств конечного продукта реакции. Факт СЃРЅРёВжения энергии активации химической реакции Р·Р° счет образоваВРЅРёСЏ промежуточных систем СЃ участием катализатора является РЅРµВсомненным. Однако характер самого взаимодействия СЃ катализатором может быть самым разнообразным.
Крекинг нефтяного сырья РІ присутствии катализаторов, или, коротко, каталитический крекинг — РІ настоящее время РѕРґРёРЅ РёР· основных методов производства базовых компонентов автомобильВных бензинов. Применение катализатора РІ крекинг-процессе РІРЅРѕСЃРёС‚ значительные изменения как РІ механизм протекающих РїСЂРµВвращений углеводородов, так Рё РІ состав получаемых продуктов. Преимущества каталитического крекинга заключаются, РІРѕ-первых, РІ том, что РІ результате общего ускорения процесса удается несколько снизить температуру крекинга Рё проводить процесс РїСЂРё РЅРёР·РєРѕРј давлении; РІРѕ-вторых, Рё это главное, селективное действие катализатора ускоряет такие реакции, которые РїСЂРёРІРѕРґСЏС‚ Рє накоплению РІ крекинг-бензине аренов, изоалканов Рё изоалкенов обладающих большими октановыми числами.
Процесс РїСЂРѕРІРѕРґСЏС‚ РІ паровой фазе РїСЂРё 450—525 °С РїРѕРґ давВлением РЅРµ выше 0,15 РњРџР° РІ присутствии алюмосиликатного РєР°Втализатора.
До 70-С… РіРѕРґРѕРІ РЅР° отечественных заводах применяли аморфные природные синтетические алюмосиликаты, содержащие РІ среднем 10—25 % Рђl2Рћ3, 80—75 % SiO2 Рё некоторое количеств РІРѕРґС‹, Р° РІ РІРёРґРµ примесей—оксиды железа, магния, кальция Рё натрия. Рти катализаторы обладают индексом активности РїРѕСЂСЏРґРєР° 35—38.
В настоящее время почти все установки каталитического крекинга переведены на работу с синтетическими кристаллическими алюмосиликатными катализаторами, содержащими в своем составе цеолиты.
Особенностью катализаторов каталитического крекинга являВется РёС… быстрая дезактивация. РџРѕСЂС‹ катализатора закоксовываются через 10—15 РјРёРЅ работы. Поэтому необходимо крекинг РІСЃРµ время чередовать СЃ регенерацией катализатора. Каталитические процессы СЃ частой сменой циклов работы Рё регенерации получили название цикличных. Регенерация заключается РІ выжигании РєРѕРєВСЃР° Рё смолистых отложений СЃ поверхности катализатора РІРѕР·РґСѓС…РѕРј РїСЂРё 540—680 °С. Для предохранения катализатора РѕС‚ местных перегревов РІРѕР·РґСѓС… разбавляют инертными газами. Однако число циклов регенерации РЅРµ беспредельно.
Свойство катализатора сохранять активность РІРѕ время эксплуаВтации называется стабильностью активности. РЎ течением времени вследствие постепенного уменьшения удельной активной поверхноВсти катализатора Рё изменения его пористой структуры индекс активности катализатора падает. Рто РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ РІ результате РјРµВханического истирания частиц катализатора, спекания его Рё постеВпенного отравления активных центров металлами, содержащимися РІ сырье РІ РІРёРґРµ сложных металлорганических соединений типа порфириновых комплексов, Р° также продуктов РєРѕСЂСЂРѕР·РёРё. Частичная замена катализатора проводится периодически или непрерывно.
Катализаторы каталитического крекинга должны также облаВдать механической прочностью, устойчивостью Рє истиранию, Рє действию высокой температуры, РІРѕРґСЏРЅРѕРіРѕ пара Рё Рє резким изменеВРЅРёСЏРј температур.
Рзучение строения Рё свойств алюмосиликатного катализатора показало, что РѕРЅ обладает СЏРІРЅРѕ выраженной кислотностью. Р’ наиВбольшей степени это относится Рє цеолитсодержащим катализатоВрам. Смеси безводных РѕРєСЃРёРґРѕРІ кремния Рё алюминия мало активВРЅС‹. Следовательно, катализаторами следует считать только гидратированные алюмосиликаты. Отметим, что РІРѕРґР° удерживается РІ катализаторе даже РїСЂРё нагревании его РґРѕ 700 °С. Носителем акВтивности поверхностного слоя катализатора считается соединение (HAlSiРћ4)x, которое может диссоциировать РЅР° РёРѕРЅ РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° (протон) Рё РёРѕРЅ AlSiO4-. Катализатор способен Рє РІРѕРґРѕСЂРѕРґРЅРѕРјСѓ обмену, РІ этом Рё проявляется его активность.
Наиболее распространенной теорией, объясняющей механизм каталитического крекинга на алюмосиликатных катализаторах, в настоящее время является теория карбоний-иона. В основе ее лежат следующие представления.
РРѕРЅС‹ карбония аналогичны ионам аммония Рё содержат трехВвалентный положительно заряженный атом углерода. Легче всего РѕРЅРё образуются РїСЂРё взаимодействии протона катализатора СЃ олефинами:
R - РЎРќ = РЎРќ2 + Рќ+пѓ R- РЎРќ – РЎРќ3
Участие РІ реакции РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° катализатора доказано опытами СЃ мечеными атомами (дейтерием). РРѕРЅС‹ карбония образуются РІ хемосорбированном слое молекул Рё являются активными РїСЂРѕРјРµВжуточными продуктами РјРЅРѕРіРёС… реакций, протекающих РїСЂРё катаВлитическом крекинге.
Путем внутренней перегруппировки или взаимодействия СЃ РґСЂСѓВРіРёРјРё молекулами неустойчивые РёРѕРЅС‹ карбония стремятся перейти РІ более устойчивые формы. РћРЅРё отличаются очень большой реакВционной способностью Рё РјРѕРіСѓС‚ вступать РІ самые разнообразные реакции.
Для РёРѕРЅРѕРІ карбония наиболее характерны следующие превраВщения.
1. Перегруппировка атомов РІ молекуле СЃ перемещением РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° или метильных РіСЂСѓРїРї, С‚. Рµ., иначе РіРѕРІРѕСЂСЏ, скелетная РёР·РѕРјРµВризация, приводящая Рє образованию изомерного РёРѕРЅР°:
R—CH+—Ch3—Ch4пѓ R—CH(Ch4)—Ch3+пѓ R—C+—(Ch4)
2. Взаимодействие СЃ нейтральными молекулами СЃ образованиВем новых РёРѕРЅРѕРІ карбония Рё новых молекул как предельных, так Рё непредельных:
R—CH+—Ch4+C4h20пѓ C4H9++R—Ch3—CH
R—CH+—Ch4+C4H8пѓ C4H9++R—CH=Ch3
Следовательно, ион карбония может либо отнимать протон от других молекул, либо передавать свой протон олефинам, превращаясь при этом в стабильный олефин.
3. Распад карбоний-РёРѕРЅР° СЃ большим числом углеродных атоВРјРѕРІ, как правило, РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ РїРѕ ОІ-СЃРІСЏР·Рё, считая РѕС‚ заряженного атома углерода. Продукты распада — алкен Рё карбоний-РёРѕРЅ СЃ меньшим числом углеродных атомов:
РЎРќ3—СН+—СН2—Rпѓ РЎРќ3—СН=РЎРќ2+R+
Р’ целом, согласно теории РёРѕРЅРѕРІ карбония, механизм каталитиВческого крекинга представляется РІ РІРёРґРµ цепных реакций. ЗарожВдение цепи РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ РїРѕРґ действием РёРѕРЅР° РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° катализаВтора:
РќРђ пѓ H++A-
где НА — условное изображение алюмосиликатного катализатора в виде кислоты.
Развитие цепи идет по линии разнообразных превращений ионов карбония и водородного обмена с нейтральными молекулами. Наконец, обрыв цепи происходит в результате реакции между ионом карбония (катион) и анионом алюмосиликата:
R—CH+—СН3 + Рђ- пѓ R—CH=Ch3 + РќРђ
Катализатор РІ итоге регенерируется, Рё процесс может начиВнаться СЃРЅРѕРІР°, если поверхность катализатора еще сохраняет активность.
Характерная черта каталитического крекинга — развитие процессов перераспределения, или диспропорционирования, РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°. Р’ общем РІРёРґРµ этот процесс заключается РІ том, что молекулы, адсорбированные РЅР° катализаторе, склонны терять РІРѕРґРѕСЂРѕРґ, С‚. Рµ. дегидрироваться. Рто РїСЂРёРІРѕРґРёС‚ Рє увеличению ненасыщенности Рё, как следствие, Рє более прочной адсорбции РЅР° катализаторе. Р’ итоге РІРЅРѕРІСЊ образовавшиеся непредельные углеводороды начиВнают полимеризоваться Рё превращаться РІ конечный РїСЂРѕРґСѓРєС‚ РїСЂРѕВцесса — РєРѕРєСЃ, который необратимо откладывается РЅР° катализатоВСЂРµ. Постепенно РІСЃРµ активные центры закрываются РєРѕРєСЃРѕРј, Рё катализатор необходимо регенерировать.
Ртак, РјС‹ РІРёРґРёРј, что РїСЂРё каталитическом крекинге РєРѕРєСЃ — это РїСЂРѕРґСѓРєС‚ РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРіРѕ каталитического процесса, Рё его накопление РЅР° катализаторе неизбежно. РџСЂРё термическом крекинге РєРѕРєСЃ накапливается РІ результате вторичных химических превращений Рё является продуктом высокотемпературных побочных реакций конденсации, роль которых может быть снижена путем изменения параметров процесса.
Другое следствие развития процесса диспропорционирования РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° — более насыщенный характер жидких Рё газообразных продуктов крекинга, чем РїСЂРё термическом крекинге. Р’РѕРґРѕСЂРѕРґ, теряемый реагирующими молекулами, адсорбированными РЅР° катаВлизаторе, расходуется РЅР° насыщение различных осколков молекул, Рё, прежде всего РЅР° гидрирование изомеризованных алкенов. СледоВвательно, РѕРґРЅРё молекулы углеводородов теряют РІРѕРґРѕСЂРѕРґ, Р° РґСЂСѓРіРёРµ Р·Р° РёС… счет насыщаются РІРѕРґРѕСЂРѕРґРѕРј. Р’ этом Рё заключается процесс диспропорционирования РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°.
Остановимся кратко на поведении при каталитическом крекинге углеводородов различных гомологических рядов.
Алканы. Так же как и при термическом крекинге, алканы распадаются на алкен и алкан меньшей молекулярной массы. Распад происходит в нескольких местах углеродной цепи, но не на самом её конце. Выходы метана, этана и этилена незначительны. В газе скапливаются углеводороды С3—С4. Скорость распада в десятки раз больше, чем при термическом крекинге.
Алканы РЅРµ попадают РІ хемосорбированный слой. РќРѕ Рё Р·Р° РїСЂРµВделами этого слоя проявляется поверхностная энергия катализаВтора. Р’ результате РІ непосредственной близости РѕС‚ поверхности катализатора создается Р·РѕРЅР° повышенной концентрации углеводородных молекул СЃ ослабленными СЃРІСЏР·СЏРјРё С—С. Рто Рё снижает энергию активации реакций распада. РџСЂРё каталитическом крекинВРіРµ отмечена также возможность дегидрирования углеводородов СЃ числом углеродных атомов РІ молекуле более четырех. ОбразуюВщиеся РїСЂРё этом высшие алкены РІ СЃРІРѕСЋ очередь распадаются.
Алкены. Скорость распада алкенов РїСЂРё каталитическом РєСЂРµВРєРёРЅРіРµ РІ тысячи раз больше, чем РїСЂРё термическом крекинге. РџСЂРёВчины этого Рё механизм превращений уже описаны выше. РџРѕРјРёРјРѕ распада алкены вступают РІ реакции полимеризации — деполимеВризации, перераспределения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°, изомеризации, циклизации.
Особенно разнообразны реакции изомеризации. Здесь имеют место структурная перегруппировка, перемещение двойной связи вдоль цепи, возможна и цис-, транс-изомерия.
Циклоалканы. Реакции, характерные для крекинга циклоалканов — деалкилирование, дегидрирование, распад кольца,— СѓСЃРєРѕВряются РІ присутствии катализатора РІ 500—4000 раз. Р’ отличие РѕС‚ термического крекинга, РєСЂРѕРјРµ того, заметно развиты перечисленВные ниже реакции:
распад кольца с образованием изоалкенов
C6h21—Ch4пѓ Ch4—Ch3—CH=CH—C(Ch4)2
изомеризация циклов
C6h22↔C5H9—Ch4
перераспределение боковых цепей
C6h21—Ch3—Ch4пѓ Рј-( C6h21—(Ch4)2)пѓ o-( C6h21—(Ch4)2)
Дегидрирование Рё деалкилирование циклоалканов протекает СЃ перераспределением РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°. Р’ результате РІ продуктах крекинВРіР° накапливаются арены Рё алканы. Например:
C6h21—Ch3— Ch3—Ch4пѓ C6H6 +C3H8+2h3
Бициклические циклоалканы РІ результате дециклизации, РґРµВгидрирования, деалкилирования Рё изомеризации дают начало РјРѕВноциклическим аренам, циклогексанам, циклопентанам Рё алканам.
Для всех реакций распада циклоалканов, так же как Рё для СѓРіВлеводородов СЃ открытой цепью, характерно образование осколков РЅРµ ниже РЎ3.
Арены. Скорость и направление превращений аренов при каталитическом крекинге в большой мере зависит от строения и молекулярной массы крекируемого углеводорода.
Гомологи бензола преимущественно полностью теряют боковые цепи, что приводит к накоплению бензола. Труднее всего крекируется толуол. По мере увеличения длины боковой цепи и ее разветвления глубина деалкилирования резко возрастает.
Полиметилированные гомологи бензола легко изомеризуются с перераспределением метильных групп. Так, при крекинге п-ксилола в, продуктах реакции обнаружены толуол, триметилбензол, м- и о-ксилолы:
РЎРќР·
РЎРќР·
РЎРќР·
РЎРќР·
В данном случае под каталитическим воздействием алюмосиликата происходят как миграция метильных групп по бензольному кольцу, так и их диспропорционирование. Все эти реакции обратимы.
Конденсированные полициклические углеводороды очень легко адсорбируются РЅР° катализаторе Рё крекируются РЅР° нем РґРѕ РєРѕРєСЃР°. Бензол практически РІ реакции РЅРµ вступает Рё поэтому накапливаВР№СЃСЏ РІ крекинг-бензине.
Особенности механизма каталитического крекинга РІ сравнении СЃ термическим крекингом резко сказываются РЅР° составе Рё свойствах газа Рё бензина. Р’ газе меньше низкомолекулярных РєРѕРјРїРѕВзитов, РЅРѕ гораздо больше изобутана. Бензины обогащаются изоалканами Рё аренами.
3. Функциональная схема производства.
Описание функциональной схемы.
Установка каталитического крекинга СЃ плотным слоем циркулирующего шарикового катализаВтора имеет РґРІР° основных аппарата: реактор для непрерывного РєР°Вталитического крекирования сырья Рё регенератор для непрерывноВРіРѕ удаления РєРѕРєСЃР° СЃ поверхности катализатора.
Катализатор РІ РІРёРґРµ шариков диаметром 3—5 РјРј пересыпаетВСЃСЏ РёР· бункера-сепаратора пневмоподъемника РІ бункер реакВтора Рё равномерно РїСЂРѕС…РѕРґРёС‚ плотным слоем реакционную Р·РѕВРЅСѓ, Р·РѕРЅСѓ отделения продуктов крекинга Рё Р·РѕРЅСѓ отпарки. После этоВРіРѕ катализатор выводится РёР· реактора, поступает РІ загрузочное устройство пневмоподъемника Рё РїРѕ стояку поднимается дымоВвыми газами РІ бункер-сепаратор 1. Здесь дымовые газы отделяВются Рё выбрасываются РІ атмосферу, Р° катализатор пересыпается РІ бункер регенератора, Катализатор РїСЂРѕС…РѕРґРёС‚ через секции СЂРµВгенератора сверху РІРЅРёР·. Р’ каждую секцию подается РІРѕР·РґСѓС… для выжига РєРѕРєСЃР°. Секции регенератора снабжены змеевиками для отвода теплоты регенерации Р·Р° счет образования РІРѕРґСЏРЅРѕРіРѕ пара. Регенерированный катализатор ссыпается РІ загрузочное устройВство пневмоподъемника Рё .поднимается РїРѕ катализаторопроводу РІ бункер-сепаратор 2.Катализаторная крошка отвеивается РІ сепараторе . Р’РѕР·РґСѓС… РІ регенератор Рё транспортирующий дымоВРІРѕР№ газ РІ пневмоподъемник подаются РїСЂРё помощи РІРѕР·РґСѓС…РѕРґСѓРІРѕРє Рё печей РїРѕРґ давлением. Пар, получаемый РІ регенераторе, поступает паросборник , Р° далее расходуется РЅР° нужды установки.
Сырье подается насосом через теплообменник РІ печь РіРґРµ нагревается РґРѕ температуры реакции Рё испаряется. Пары сырья поступают РІ реакционную Р·РѕРЅСѓ реактора , РіРґРµ контактируют СЃ катализатором, перемещаясь сверху РІРЅРёР·. Пары продуктов крекинга Рё водяные пары, подаваемые РІ реактор для отпарки катализатора, выводятся РёР· реактора через специальное устройство Рё направляются РІ нижнюю часть ректификационной колонны. РЎ верха колонны СѓС…РѕРґСЏС‚ пары бензина, водяные пары Рё жирный газ. Рта смесь после конденсации Рё охлаждения РІ конденсатоВСЂ-холодильнике разделяется РІ сепараторе РЅР° бензин, РІРѕРґСѓ Рё жирный газ. Газ РїСЂРё помощи компрессора выводится РЅР° устаВтку газофракционирования, бензин частично подается насосом РЅР° орошение ректификационной колонны , балансовое количество бензина РЅР°Вправляется РЅР° установку стабилизации. Легкий газойль (фракция 195-350В°C) поступает РёР· ректификационной колонны РІ отпарную колонну, РіРґРµ отпаривается водяным паром, после чего через холодильник выводится СЃ установки. Тяжелый газойль (фракция выше 350 °С) откачивается СЃ РЅРёР·Р° ректификационной колонны насосом Рё после охлаждения РІ теплообменнике Рё холодильнике также выводится СЃ установки.
4.РСЃРєРёР· РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРіРѕ аппарата.
5.Подбор конструкционных материалов.
Реактор (СЂРёСЃ.2.) отечественной установки каталитического крекинга производительностью 800 С‚/сутки РїРѕ свежему сырью представляет СЃРѕР±РѕР№ цилиндрический аппарат РёР· углеродистой стаВли СЃ внутренней обкладкой РёР· легированной стали РҐ17Рќ13Рњ2Рў диаметром РѕРєРѕВло 4 метров Рё объемом реакционной Р·РѕРЅС‹ 30—50 Рј3..
studfiles.net
