Крекинг нефти и нефтепродуктов относится к химическим методам переработки. Слово «крекинг» произошло от английского глагола «to crack», что означает раскалывать, расщеплять.
Повышение спроса на бензин вызвало необходимость увеличения его производства, что оказалось возможным благодаря применению деструктивных методов (расщепления высокомолекулярных фракций на фракции с меньшей молекулярной массой).
При использовании Крекинг-процесса стало возможным увеличить выход бензиновых фракций из нефти до 50–60%. Сырьем для крекинга служат не только нефть, но и фракции, получаемые при перегонке нефти. Скорость разложения отдельных групп углеводородов различная: разложение парафиновых углеводородов происходит с наибольшей скоростью, затем следуют нафтеновые и наименьшая скорость расщепления у ароматических углеводородов.
Крекинг-процесс, протекающий под влиянием высокой температуры, называется Термическим, а в присутствии катализатора – Каталитическим. Основными факторами термического крекинга являются температура, давление, время процесса.
Если крекинг-процесс осуществляется при давлении 2–5 МПа и температуре +470. 540 °С, он называется жидкофазным крекингом, а при давлении 0,2 – 0,6 МПа и температуре 550 °С и выше – парофазным. Например, если при 400 °С для получения 30% бензина из мазута необходимо около 12 ч, то при нагреве до +500 °С время процесса составляет всего лишь 30 мин.
Каталитический крекинг более совершенный по сравнению с термическим, так как часть образующихся непредельных углеводородов превращается в предельные за счет катализатора (алюмосиликаты). Вследствие этого качество бензинов каталитического крекинга более высокое, чем термического. Но при каталитическом крекинге быстро из строя выходят катализаторы, поэтому необходимо осуществлять процесс регенерации – продувку воздухом для очистки с его поверхности кокса и восстановления активности.
Используют также Крекинг в «кипящем слое» катализатора, когда реактор и регенератор конструктивно объединены в одном аппарате. Кроме того, применяется крекер с движущимся катализатором, когда также предусматривается циркуляция катализатора между реактором и регенератором.
Http://proiz-teh. ru/pt-kreging-nefti. html
Сравнительно малый выход бензина (до 15 %) при прямой перегонке вызывает необходимость переработки других, менее ценных фракций, получаемых при прямой перегонке нефти и содержащих тяжелые молекулы углеводородов. Такая переработка называется крекингом.
Крекинг (англ. To creak — раскалывать, расщеплять) — расщепление длинных молекул тяжелых углеводородов, входящих в состав, например мазута, на более короткие молекулы легких низкокипящих продуктов.
Главными факторами, влияющими на протекание процесса крекинга, являются температура и продолжительность выдержки: чем выше температура и больше продолжительность выдержки, тем полнее идет процесс и больше выход продуктов крекинга. Большое влияние на ход и направление процесса крекинга оказывают катализаторы. При соответствующем подборе катализатора можно проводить реакцию при меньших температурах, обеспечивая получение необходимых продуктов и увеличение их выхода.
Исходя из вышеизложенного, различают две разновидности крекинга: термический и каталитический.
Термический крекинг ведут при повышенных температурах под высоким давлением (температура 450—500 °С и давление 2—7 МПа). Основной целью термического крекинга является получение светлого топлива из мазуаа или гудрона.
Термический крекинг осуществляется в трубчатых печах, в которых происходит расщепление тяжелых углеводородов (рис. 9.9).
Далее смесь продуктов крекинга и непрореагировавшего сырья проходит через испаритель, в котором отделяется крекинг-остаток, т. е. вещества, не поддающиеся крекингу. Легкие продукты поступают в ректификационную колонну для разделения и получения легких товарных фракций.
ПриТермическом крекинге, например мазута, примерный выход продуктов следующий: крекинг-бензина — 30—35 %, крекинг-газов — 10—15, крекинг-остатка — 50—55 % .
Крекинг-бензины применяются как компоненты автомобильных бензинов, крекинг-газы используются как топливо или сырье для синтеза органических соединений; крекинг-остаток, представляющий собой смесь смолистых, асфальтено-вых веществ, применяется как котельное топливо или сырье для производства битумов.
Термический крекинг может быть двух видов: низкотемпературный (висбрекинг) и высокотемпературный (пиролиз).
Низкотемпературный крекинг осуществляется при температуре 440—500 °Си давлении 1,9—3 МПа, при этом длительность процесса составляет 90—200 с. Он используется в основном для получения котельного топлива из мазута и гудрона.
Высокотемпературный крекинг протекает при температуре 530—600 °С и давлении 0,12—0,6 МПа и длится 0,5—3 с. Его основное назначение — получение бензина и этилена. В качестве побочных продуктов образуются пропилен, ароматические углеводороды и их производные.
Каталитический крекинг — переработка нефтепродуктов в присутствии катализатора. В последнее время этот метод находит все большее применение для получения светлых нефтепродуктов, в том числе бензинов. К его достоинствам относят:
• высокую скорость процесса, в 500—4000 раз превышающую скорость термического крекинга, и как следствие, — более мягкие условия процесса и меньшие энергозатраты;
• увеличение выхода товарных продуктов, в том числе бензинов, характеризующихся высоким октановым числом и большей стабильностью при хранении;
• возможность ведения процесса в нужном направлении и получение продуктов определенного состава;
• большой выход газообразных углеводородов, являющихся сырьем для органического синтеза;
• использование сырья с высоким содержанием серы вследствие гидрирования сернистых соединений и выделения их в газовую фазу с последующей утилизацией.
В качестве катализаторов на установках каталитического крекинга используются синтетические алюмосиликаты.
Продукты каталитического крекинга из реактора поступают в ректификационную колонну, где разделяются на газы, бензин, легкий и тяжелый каталитические газойли. Непрореагировав-шее сырье из нижней части колонны возвращается в реактор.
Примерный выход продуктов при каталитическом крекинге следующий: крекинг-бензин — 35—40 %; крекинг-газ — 15—20; легкий крекинг-газойль — 35—40 %, тяжелый крекинг-газойль — 5— 8 % .
Бензин каталитического крекинга характеризуется хорошими эксплуатационными свойствами. Газы каталитического крекинга выгодно отличаются высоким содержанием изобутана и бутилена, используемых в производстве синтетических каучуков.
Разновидностью каталитического крекинга является Рифор-минг, ход реакций в котором направлен главным образом на образование ароматических углеводородов и изомеров. В зависимости от катализатора различают следующие разновидности риформинга:
На практике наибольшее распространение получил платформинг (рис. 9.10), представляющий собой каталитический процесс переработки бензино-лигроиновых фракций прямой перегонки, осуществляемый в присутствии водорода. Если платформинг проводится при 480—510 ° С и давлении от 15-10 5 до 3 ■ 10 6 Па, то в результате образуются бензол, толуол и ксилол. При давлении 5 • 10 6 Па получаются бензины, отличающиеся наивысшей стабильностью и малым содержанием серы.
Наряду с жидкими продуктами при всех способах каталитического риформинга образуются газы, содержащие водород, метан, этан, пропан и бутан. Газы риформинга используют как сырье для органического и неорганического синтеза: метанола (этилового спирта), аммиака и других соединений. Выход газов каталитического риформинга составляет 5—15 % массы сырья.
Завершающей стадией нефтепереработки является Очистка нефтепродуктов, которая осуществляется химическими и физико-химическими способами.
К химическим методам очистки нефтепродуктов относятся очистка серной кислотой и с помощью водорода (гидроочистка), к физико-химическим — адсорбционные и абсорбционные способы очистки.
Сернокислотная очистка заключается в том, что продукт смешивают с небольшим количеством 90—93 % H2SO4 при обычной температуре. В результате химических реакций получаются очищенный продукт и отходы, которые можно использовать для производства серной кислоты.
Гидроочистка заключается во взаимодействии водорода с очищаемым продуктом в присутствии алюмокобальтмолибдено-вых катализаторов при температуре 380—420 ° С и давлении от 35 10 5 до 4-10 6 Па и удалении сероводорода, аммиака и воды.
При Адсорбционном методе очистки нефтепродукты обрабатывают отбеливающими глинами или силикагелем. В этом случае адсорбируются сернистые, кислородосодержащие соединения, смолы и легкоминерализующиеся углеводороды.
Абсорбционные методы очистки заключаются в избирательном (селективном) растворении вредных компонентов нефтепродуктов. В качестве селективных растворителей как правило используются жидкая двуокись серы, фурфурол, нитробензол, дихлорэтиловый эфир и др.
После очистки нефтепродукты не всегда остаются стабильными. В этих случаях к ним добавляются в очень небольших количествах антиокислители (ингибиторы), резко замедляющие реакции окисления смолистых веществ, входящих в состав нефтепродуктов. В качестве ингибиторов применяют фенолы, ароматические амины и другие соединения.
Переработка нефти характеризуется высоким уровнем затрат на сырье (50—75 % себестоимости продуктов нефтепереработки), электрическую и тепловую энергию, а также на основные фонды. Уровень затрат в нефтепереработке существенно зависит от состава нефти, предопределяющего глубину ее переработки, технологической схемы переработки, степени подготовки сырья к переработке и т. д. Так, при переработке высокосернистой нефти дополнительные капитальные и эксплуатацион-
Ные затраты на ее перекачку и подготовку примерно в 1,5 раза выше, чем при переработке малосернистой нефти. В свою очередь высокопарафинистая вязкая нефть требует дополнительных затрат по ее депарафинизации, перекачке и хранению.
Http://poznayka. org/s75031t1.html
Крекинг-процесс представляет собой процесс расщепления тяжелых углеводородов под действием высокой температуры я давления, в результате чего выход светлых горючих продуктов увеличивается. [31]
Крекинг-процесс Флемминга имеет большое сходство с процессом Бортон. Нагрев сырья, как и реакция крекинга, проводятся з кубе, который расположен вертикально. Конденсат из дефлегматора не возвращается непосредственно в куб, а добавляется к свежему сырью, которое поступает в куб. Свежее сырье вводится через дефлегматор. Рабочий цикл продолжается приблизительно трое суток. Выходы бензина и кокса приблизительно те же, что и в процессах Бортон и Кларк. [32]
Первичный крекинг-процесс, протекающий на небольшую глубину ( на несколько процентов в таких условиях, при которых можно пренебречь вторичными реакциями распада олефинов, их полимеризацией, ароматизацией и конденсацией, а также влиянием продуктов крекинга на его скорость), представляет собой радикально-цепной процесс, который включает реакции зарождения радикалов, реакции взаимодействия их с молекулами алканов и распада сложных радикалов ( развитие цепей) и, наконец, реакции обрыва цепей при рекомбинации радикалов или при захвате их стенками реактора. Совокупность перечисленных реакций составляет основу первичного процесса термического радикально-цепного крекинга. [33]
Важнейшие термические крекинг-процессы при высоком давлении включают крекирование газойлей, термические риформинг-процессы и процессы коксования. Считают, что при парожидкофазном крекинге из 1 м3 исходного продукта образуется 60 ма сепараторных газов и что средний суммарный выход газов крекинга составляет 100 Jit3 на 1 м3 исходного продукта. [34]
Важнейшие термические крекинг-процессы при высоком давлении включают крекирование газойлей, термические риформинг-процессы и процессы коксования. Считают, что при парожидкофазном крекинге из 1 м3 исходного продукта образуется 60 м3 сепараторных газов и что средний суммарный выход газов крекинга составляет 100 м3 на 1 м3 исходного продукта. Газы коксования образуются с меньшим выходом – примерно 40 м3 / ма. [35]
Крекинг-процесс деструктивной переработки нефти или ее фракций характеризуется увеличенным выходом легких продуктов и повышенным их качеством. Термический крекинг происходит под воздействием высокой температуры ( 470 – 7SO С), каталитический – одновременно под действием высокой температуры 450 – 520 С) и катализатора. [37]
Крекинг-процессом называется переработка нефтепродуктов при температурах, значительно превышающих температуру кипения составляющих фракций. Под воздействием высоких температур более сложные молекулы углеводородов исходного сырья расщепляются на мелкие осколки, что позволяет получить из высококи пящих фракций бензин. Однако, распаду углеводородных молекул при высоких температурах сопутствуют реакции полимеризации и конденсации, приводящие к образованию высокомолекулярных продуктов, таких, как смолы и кокс. [38]
Крекинг-процессом называется процесс получения бензина и вообще легких моторных топлив из нефти путем разложения ( расщепления) молекул тяжелых углеводородов под действием высоких температур и давления. [39]
Сложность крекинг-процесса зависит не только от разнородного характера применяемых углеводородных смесей, но также и от того, что каждый индивидуальный углеводород претерпевает при пиролизе целый ряд реакций крекинга, природа и значение которых зависят от большого1 числа факторов. Совершенно ясно, насколько томно исследовать реакции, имеющие место при крекинге таких сложных смесей углеводородов. Значительно более полное понимание механизма этих реакций может быть получено на основании изучения пиролиза чистых углеводородов и на основании термодинамических соображений, рассмотренных выше. При этом1 можно провести различие между начальными или первичными продуктами реакции и вторичными изменениями, которые имеют место при более продолжительном крекинге. Первичные продукты неизменно претерпевают дальнейший ряд вторичных изменений. [40]
Значение крекинг-процесса далеко не ограничивается тем, что на базе этого способа переработки нефти нефтяная промышленность приобрела новый грандиозный источник получения одного из главных целевых продуктов своего производства – бензина. Наряду с разрешением этой чрезвычайно важной проблемы переработки нефти, крекинг-процесс стимулировал невиданный еще размах исследовательских работ в области освоения продуктов крекинга путем их чисто химической переработки. Особенно крупных успехов достигла в настоящее время химическая переработка газообразных продуктов крекинга, которые первоначально рассматривались как нежелательный, хотя и неизбежный отход крекинг-процесса, и либо выпускались на воздух, либо направлялись в топки. [41]
Сущность крекинг-процесса, или крекирования нефти, заключается в том, что нефть подвергается действию высокой температуры и давления. Крупные молекулы углеводородов с большим числом углеродных атомов расщепляются на более мелкие молекулы предельных и непредельных углеводородов, тождественные или близкие содержащимся в бензине, и газы крекинга, состоящие – главным образом из газообразных непредельных углеводородов с небольшим числом углеродных атомов. Газы крекинга подвергают дополнительной обработке, при которой их молекулы соединяются в более крупные ( происходит полимеризация), в результате чего также получается бензин. [42]
Развитие крекинг-процесса потребовало усовершенствования оборудования для очистки, и периодически действующие мешалки были заменены системой смесителей и отстойников или центрифуг. Эта система распространилась и на очистку бензинов, лигроинов и керосинов прямой гонки. [43]
Развитие крекинг-процесса потребовало усовершенствования оборудования для очистки, и периодически действующие мешалки были заменены системой смесителей и отстойников или центрифуг. Эту систему распространили и на очистку бензинов, лигроинов и керосинов прямой перегонки. [44]
Температуру крекинг-процесса регулируют в основном путем изменения степени охлаждения катализатора перед подачей его в реактор. [45]
Http://www. ngpedia. ru/id117852p3.html
Одно из ведущих мест среди вторичных процессов нефтепереработки принадлежит процессу каталитического крекинга тяжелых дистиллятных фракций на мелкодисперсных катализаторах. Целевым назначением процесса является получение высокооктанового бензина. Газы, богатые бутан-бутиленовой и пропан-пропиленовой фракциями, находят широкое применение в качестве сырья для производства высокооктанового компонента бензина — алкилата, а также в производстве синтетического каучука и в нефтехимии.
Легкий газойль каталитического крекинга используют как компонент дизельного топлива. Тяжелый газойль с высоким содержанием полициклических ароматических соединений имеет широкое, применение как сырье для получения дисперсного технического углерода, игольчатого кокса, а также в качестве компонента мазутов.
Основным сырьем крекинга являются вакуумные газойли широкого фракционного состава, например – с температурами выкипания от 300 до 500°С. В последние годы стали применять утяжеленные вакуумные газойли с температурой конца кипения до 550 и даже 590°С. Для расширения ресурсов сырья используют и сырье вторичного происхождения, в частности газойли коксования.
Сырье каталитического крекинга должно обладать низкой коксуемостью (не более 0,5% масс.), т. е. содержать немного полициклических ароматических углеводородов и смолистых веществ, вызывающих быстрое закоксовывание катализатора. Кроме того, в сырье должно быть обеспечено низкое (не более 20—25 г/т) содержание металлов, способных дезактивировать (отравлять) катализатор. В настоящее время разрабатывают способы предварительной деметаллизации сырья. Зольность сырья крекинга обычно находится в пределах 0,006—0,007% (масс.).
Использование сернистого сырья вызывает необходимость его гидроочистки. Последние проекты предусматривают оснащение установок каталитического крекинга блоком гидроочистки, в котором соединения серы удаляются в виде сероводорода, а также происходит общее облагораживание сырья — очистка от соединений азота и кислорода. Содержание серы в сырье после гидроочистки снижается до 0,1—0,3% (масс.).
На установках крекинга широко применяют высокоактивные цеолитсодержащие катализаторы, в которых от 10 до 25% (масс.) кристаллических алюмосиликатов в массе аморфной матрицы. Это позволяет значительно увеличить выход бензина и повысить его октановое число до 82—84 (моторный метод) или 92—94 (исследовательский метод), а также уменьшить время контакта. Катализатор должен иметь определенный гранулометрический состав, развитую поверхность, высокие пористость и механическую прочность.
Под глубиной каталитического крекинга понимается общий выход продуктов (в % масс.), за исключением либо тяжелого газойля, либо суммы легкого и тяжелого газойлей. Крекинг можно проводить с различной глубиной; в одних случаях процесс направлен на получение максимального выхода бензина (вариант I), в других — наряду с бензином получают максимальный выход средних дистиллятов (вариант II):
Http://proofoil. ru/Oilrefining/Oilrefining20.html
Сравнительно малый выход бензина (до 15 %) при прямой перегонке вызывает необходимость переработки других, менее ценных фракций, получаемых при прямой перегонке нефти и содержащих тяжелые молекулы углеводородов. Такая переработка называется крекингом.
Крекинг (англ. To creak — раскалывать, расщеплять) — расщепление длинных молекул тяжелых углеводородов, входящих в состав, например мазута, на более короткие молекулы легких низкокипящих продуктов.
Главными факторами, влияющими на протекание процесса крекинга, являются температура и продолжительность выдержки: чем выше температура и больше продолжительность выдержки, тем полнее идет процесс и больше выход продуктов крекинга. Большое влияние на ход и направление процесса крекинга оказывают катализаторы. При соответствующем подборе катализатора можно проводить реакцию при меньших температурах, обеспечивая получение необходимых продуктов и увеличение их выхода.
Исходя из вышеизложенного, различают две разновидности крекинга: термический и каталитический.
Термический крекинг ведут при повышенных температурах под высоким давлением (температура 450—500 °С и давление 2—7 МПа). Основной целью термического крекинга является получение светлого топлива из мазуаа или гудрона.
Термический крекинг осуществляется в трубчатых печах, в которых происходит расщепление тяжелых углеводородов (рис. 9.9).
Далее смесь продуктов крекинга и непрореагировавшего сырья проходит через испаритель, в котором отделяется крекинг-остаток, т. е. вещества, не поддающиеся крекингу. Легкие продукты поступают в ректификационную колонну для разделения и получения легких товарных фракций.
ПриТермическом крекинге, например мазута, примерный выход продуктов следующий: крекинг-бензина — 30—35 %, крекинг-газов — 10—15, крекинг-остатка — 50—55 % .
Крекинг-бензины применяются как компоненты автомобильных бензинов, крекинг-газы используются как топливо или сырье для синтеза органических соединений; крекинг-остаток, представляющий собой смесь смолистых, асфальтено-вых веществ, применяется как котельное топливо или сырье для производства битумов.
Термический крекинг может быть двух видов: низкотемпературный (висбрекинг) и высокотемпературный (пиролиз).
Низкотемпературный крекинг осуществляется при температуре 440—500 °Си давлении 1,9—3 МПа, при этом длительность процесса составляет 90—200 с. Он используется в основном для получения котельного топлива из мазута и гудрона.
Высокотемпературный крекинг протекает при температуре 530—600 °С и давлении 0,12—0,6 МПа и длится 0,5—3 с. Его основное назначение — получение бензина и этилена. В качестве побочных продуктов образуются пропилен, ароматические углеводороды и их производные.
Каталитический крекинг — переработка нефтепродуктов в присутствии катализатора. В последнее время этот метод находит все большее применение для получения светлых нефтепродуктов, в том числе бензинов. К его достоинствам относят:
• высокую скорость процесса, в 500—4000 раз превышающую скорость термического крекинга, и как следствие, — более мягкие условия процесса и меньшие энергозатраты;
• увеличение выхода товарных продуктов, в том числе бензинов, характеризующихся высоким октановым числом и большей стабильностью при хранении;
• возможность ведения процесса в нужном направлении и получение продуктов определенного состава;
• большой выход газообразных углеводородов, являющихся сырьем для органического синтеза;
• использование сырья с высоким содержанием серы вследствие гидрирования сернистых соединений и выделения их в газовую фазу с последующей утилизацией.
В качестве катализаторов на установках каталитического крекинга используются синтетические алюмосиликаты.
Продукты каталитического крекинга из реактора поступают в ректификационную колонну, где разделяются на газы, бензин, легкий и тяжелый каталитические газойли. Непрореагировав-шее сырье из нижней части колонны возвращается в реактор.
Примерный выход продуктов при каталитическом крекинге следующий: крекинг-бензин — 35—40 %; крекинг-газ — 15—20; легкий крекинг-газойль — 35—40 %, тяжелый крекинг-газойль — 5— 8 % .
Бензин каталитического крекинга характеризуется хорошими эксплуатационными свойствами. Газы каталитического крекинга выгодно отличаются высоким содержанием изобутана и бутилена, используемых в производстве синтетических каучуков.
Разновидностью каталитического крекинга является Рифор-минг, ход реакций в котором направлен главным образом на образование ароматических углеводородов и изомеров. В зависимости от катализатора различают следующие разновидности риформинга:
На практике наибольшее распространение получил платформинг (рис. 9.10), представляющий собой каталитический процесс переработки бензино-лигроиновых фракций прямой перегонки, осуществляемый в присутствии водорода. Если платформинг проводится при 480—510 ° С и давлении от 15-10 5 до 3 ■ 10 6 Па, то в результате образуются бензол, толуол и ксилол. При давлении 5 • 10 6 Па получаются бензины, отличающиеся наивысшей стабильностью и малым содержанием серы.
Наряду с жидкими продуктами при всех способах каталитического риформинга образуются газы, содержащие водород, метан, этан, пропан и бутан. Газы риформинга используют как сырье для органического и неорганического синтеза: метанола (этилового спирта), аммиака и других соединений. Выход газов каталитического риформинга составляет 5—15 % массы сырья.
Завершающей стадией нефтепереработки является Очистка нефтепродуктов, которая осуществляется химическими и физико-химическими способами.
К химическим методам очистки нефтепродуктов относятся очистка серной кислотой и с помощью водорода (гидроочистка), к физико-химическим — адсорбционные и абсорбционные способы очистки.
Сернокислотная очистка заключается в том, что продукт смешивают с небольшим количеством 90—93 % H2SO4 при обычной температуре. В результате химических реакций получаются очищенный продукт и отходы, которые можно использовать для производства серной кислоты.
Гидроочистка заключается во взаимодействии водорода с очищаемым продуктом в присутствии алюмокобальтмолибдено-вых катализаторов при температуре 380—420 ° С и давлении от 35 10 5 до 4-10 6 Па и удалении сероводорода, аммиака и воды.
При Адсорбционном методе очистки нефтепродукты обрабатывают отбеливающими глинами или силикагелем. В этом случае адсорбируются сернистые, кислородосодержащие соединения, смолы и легкоминерализующиеся углеводороды.
Абсорбционные методы очистки заключаются в избирательном (селективном) растворении вредных компонентов нефтепродуктов. В качестве селективных растворителей как правило используются жидкая двуокись серы, фурфурол, нитробензол, дихлорэтиловый эфир и др.
После очистки нефтепродукты не всегда остаются стабильными. В этих случаях к ним добавляются в очень небольших количествах антиокислители (ингибиторы), резко замедляющие реакции окисления смолистых веществ, входящих в состав нефтепродуктов. В качестве ингибиторов применяют фенолы, ароматические амины и другие соединения.
Переработка нефти характеризуется высоким уровнем затрат на сырье (50—75 % себестоимости продуктов нефтепереработки), электрическую и тепловую энергию, а также на основные фонды. Уровень затрат в нефтепереработке существенно зависит от состава нефти, предопределяющего глубину ее переработки, технологической схемы переработки, степени подготовки сырья к переработке и т. д. Так, при переработке высокосернистой нефти дополнительные капитальные и эксплуатацион-
Ные затраты на ее перекачку и подготовку примерно в 1,5 раза выше, чем при переработке малосернистой нефти. В свою очередь высокопарафинистая вязкая нефть требует дополнительных затрат по ее депарафинизации, перекачке и хранению.
Http://sdamzavas. net/1-48611.html
Нефть представляет собой маслянистую жидкость с характерным острым запахом и различным, в зависимости от места добычи, цветом. По своему химическому строению она является чрезвычайно сложной смесью различных химических соединений, прежде всего органических веществ – углеводородов. Углеводороды называются так потому, что представляют собой химические соединения простых элементов: углерода и водорода. Кроме них в состав нефти входят сера, азот, кислород и многие другие примеси (в том числе вода и песок). Несмотря на то что углеводороды включают в себя только два элемента, количество их огромно. Это объясняется тем, что углерод и водород могут соединяться между собой в самых различных сочетаниях и пропорциях. Поэтому свойства углеводородов очень различны, и их изучением занимается большой раздел химии – химия органических веществ.
Углеводороды могут быть жидкими, газообразными и твердыми. Одни из них легче воды и кипят при более низких температурах, другие тяжелее – и кипят при более высоких. Весьма различен у них удельный вес или плотность (напомним, что удельным весом называют число, показывающее, во сколько раз объем какого-либо вещества тяжелее или легче такого же объема воды, взятой при 4 градусах). Важнейшим свойством нефти и ее продуктов, на котором основана первичная перегонка нефти, является их способность испаряться. В состав нефти входят такие углеводороды, которые начинают испаряться даже при обыкновенной температуре. Если нефть оставить стоять в открытом сосуде без подогрева более или менее продолжительное время, то часть ее испарится, а оставшаяся часть сделается плотнее и гуще.
Вследствие того, что в состав нефти входят различные углеводороды с различной температурой кипения, нефть не имеет постоянной точки кипения, как, например, вода. Если мы станем нагревать в сосуде воду, то заметим следующее явление: термометр, погруженный в воду, вначале будет показывать постоянное повышение температуры, но как только температура достигнет 100 градусов, повышение прекратится. И дальше, сколько бы мы ни нагревали сосуд, температура не будет расти, пока не испарится вся вода. Это объясняется однородностью воды, то есть тем, что вода состоит из одинаковых молекул.
Совершенно другую картину мы будем наблюдать при нагревании в сосуде нефти. В этом случае, сколько бы мы ни подводили тепло, рост температуры не остановится. Причем в начале нагревания будут испаряться самые легкие по удельному весу углеводороды, из смеси которых получается бензин, затем более тяжелые – образующие керосин, солярку и смазочные масла. На этом принципе была основана первичная перегонка нефти. До изобретения крекинга на крупных керосиновых заводах перегонка велась в больших перегонных кубах, в которые постоянно впускали в больших количествах перегретый водяной пар и одновременно подогревали нефть из топки под котлом, сжигая уголь или горючий газ. Проходя через нефть, пар увлекал за собой наиболее легкие из нефтяных соединений с низкой температурой кипения и небольшим удельным весом.
Эта смесь керосина и бензина с водой направлялась затем в холодильник и отстаивалась. Поскольку продукты перегонки были намного легче воды, они легко отделялись от нее. Затем происходил слив. Сначала стекал верхний слой с удельной плотностью до 0, 77 – бензин, который направляли в отдельный бак. Потом сливали керосин, то есть более тяжелые углеводороды с плотностью до 0, 86. Полученный таким образом сырой керосин горел плохо. Требовалась его очистка. Для этого его сначала обрабатывали сильным (66%) раствором серной кислоты, а затем раствором едкого натра. В результате получался рафинированный керосин – совершенно бесцветный, не имевший резкого запаха и горевший ровным пламенем, без гари и копоти.
В состав нефти входят еще и такие тяжелые углеводороды, которые, прежде чем достичь своей точки кипения, начинают разлагаться, и чем более нагревать нефть, тем интенсивнее будет происходить разложение. Сущность этого явления сводится к тому, что из одной большой молекулы тяжелого углеводорода образуется несколько более мелких молекул с разной температурой кипения и разным удельным весом. Это разложение стали называть крекингом (от английского to crack – разламываться, раскалываться). Таким образом, под крекингом надо понимать разложение под влиянием высокой температуры (и не только температуры, разложение может наступать, к примеру, от высокого давления и по некоторым другим причинам) сложных и крупных частиц углеводородов на более простые и мелкие. Существенным отличием крекинг-процесса от первичной перегонки является то, что при крекинге происходит химическое изменение ряда углеводородов, тогда как при первичной перегонке идет простое разделение отдельных частей, или, как говорят, фракций, нефти в зависимости от точек их кипения.
Явление разложения нефти было замечено давно, но при обыкновенной перегонке нефти такое разложение было нежелательным, поэтому здесь и использовался перегретый пар, который способствовал испарению нефти без разложения. Нефтеперерабатывающая промышленность прошла в своем развитии через несколько этапов. Вначале (с 60-х гг. XIX в. и вплоть до начала XX в.) переработка нефти носила ярко выраженный керосиновый характер, то есть основным продуктом нефтепереработки являлся керосин, который оставался в течение полувека основным источником света. На русских нефтеперерабатывающих заводах, к примеру, образующиеся в ходе перегонки более легкие фракции рассматривались как отходы: их сжигали в ямах или сбрасывали в водоемы.
Однако интенсивное развитие автомобильного транспорта расставило другие акценты. Если в США в 1913 году насчитывалось 1 млн 250 тыс. автомобилей, то в 1917 году – около 5 млн, 1918 году – 6, 25 млн, а в 1922 году – уже 12 млн. Бензин, который в XIX веке очень мало находил применения и являлся почти что ненужным отбросом, постепенно сделался главной целью перегонки. С 1900 по 1912 год мировое потребление бензина возросло в 115 раз. Между тем при перегонке даже богатой легкими фракциями нефти на бензин приходилось всего около 1/5 от общего объема выхода.
Тогда и возникла идея подвергать тяжелые фракции, выделившиеся после первичной перегонки, крекингу и получать из них тем самым более легкие бензиновые фракции. Вскоре было установлено, что исходным сырьем для крекинга могут служить не только тяжелые фракции (солярка или мазут), но и сырая нефть. Оказалось также, что крекинг-бензин превосходит по качеству тот, что получен путем обычной перегонки, так как имеет в своем составе такие углеводороды, которые плавно сгорают в цилиндрах двигателя без взрывов (детонации). Двигатель, работающий на таком бензине, не стучит и служит дольше.
При жидкостном крекинге основными моментами, определяющими сущность всего процесса, являются: температура и время, в течение которого продукт находится под влиянием этой температуры. Нефть начинает разлагаться уже при 200 градусах. Далее, чем выше будет температура, тем интенсивнее идет разложение. Точно так же – чем дольше длится крекинг, тем больше выход легких фракций. Однако при слишком высокой температуре и большой длительности крекинга процесс идет совсем не так, как требуется – молекулы расщепляются не на равные части, а дробятся так, что с одной стороны получаются слишком легкие фракции, а с другой – слишком тяжелые. Или же вообще происходит полное разложение углеводородов на водород и углерод (кокс), что, конечно же, очень нежелательно.
Оптимальные условия для крекинга, дающие наибольший выход легких бензиновых фракций, были найдены в начале XX века английским химиком Бартоном. Еще в 1890 году Бартон занимался в Англии перегонкой под давлением русских тяжелых масел (мазута) для получения из них керосина, а в 1913 году он взял американский патент на первый в истории способ получения бензина из тяжелых нефтяных фракций. Впервые крекинг-процесс по способу Бартона в промышленных условиях был осуществлен в 1916 году, а к 1920 году в производстве находилось уже более 800 его установок.
Наиболее благоприятная температура для крекинга – 425-475 градусов. Однако если просто нагревать сырую нефть до такой высокой температуры, большая часть ее испарится. Крекинг продуктов в парообразном состоянии был связан с некоторыми трудностями, поэтому целью Бартона было не дать нефти испаряться. Но как добиться такого состояния, чтобы при нагревании нефть не закипала? Это возможно, если проводить весь процесс под высоким давлением. Известно, что под большим давлением любая жидкость закипает при более высокой, чем при нормальных условиях, температуре, и эта температура тем выше, чем больше давление.
Установка имела следующее устройство. Работающий под давлением котел (1) находился над топкою (1а), снабженной дымогарной трубой (4). Котел изготавливался из хорошего прочного железа с толщиной стенок около 2 см и был тщательно проклепан. Поднимающаяся вверх труба (5) вела к водяному холодильнику (6), откуда трубопровод (7) шел к сборному резервуару (8). После того как продукт крекинга проходил через счетный аппарат для жидкостей (10), находившаяся на днище этого резервуара труба (9) разветвлялась на две боковые трубки (10а и 10в).
Каждая боковая трубка снабжалась контрольным краном; одна из них вела к трубе 11, а другая к трубе 12.
В начале крекинга котел (1) наполняли мазутом. Благодаря теплу печи (1а) содержимое котла медленно нагревалось приблизительно до 130 градусов. При этом из мазута испарялись остатки содержащейся в нем воды. Сгущаясь в холодильнике (6), вода стекала потом в резервуар (8), из которого через трубу (21) спускалась в канаву (22). Одновременно из мазута выходил воздух и другие газы. Они также попадали через холодильник в резервуар (8) и по трубе (14а) отводились в трубопровод (16).
После того как мазут избавлялся от воды, растворенного в нем воздуха и газов, он был готов к крекингу. Топку усиливали, и температура в котле медленно повышалась до 345 градусов. При этом начиналось испарение легких углеводородов, которые даже в холодильнике оставались в газообразном состоянии. Они попадали в резервуар (8), а затем через трубу 14а (выходной кран которой был закрыт) в трубопровод (17), трубу (14) и обратно в резервуар (8). Так как эти легкие газообразные фракции не находили выхода, давление внутри установки начинало повышаться. Когда оно достигало 5 атм, легкие углеводороды уже не могли улетучиваться из главного котла. Эти сжатые газы поддерживали одинаковое давление в котле (1), холодильнике (6) и резервуаре (8). Между тем под влиянием высокой температуры происходил процесс расщепления тяжелых углеводородов, которые превращались в более легкие, то есть в бензин. При температуре порядка 250 градусов они испарялись, попадали в холодильник и здесь конденсировались. Из холодильника бензин перетекал в резервуар (8) и по трубе 9, а потом 11 или 12 поступал в специальные уплотненные котлы. Здесь при пониженном давлении из бензина испарялись растворенные в нем легкие газообразные углеводороды. Эти газы постепенно удалялись из котлов, а полученный сырой бензин сливался в специальные баки.
По мере испарения легких фракций с повышением температуры содержимое в котле (1) становилось все более упорным по отношению к теплоте. Работа прерывалась как только более половины его содержимого превращалось в бензин и проходило через холодильник. (Это количество было легко рассчитать благодаря счетчику жидкости (10).) После этого соединение с трубопроводом (17) прерывалось, а кран трубопровода (14а), соединенный с компрессором, открывался, и газ медленно улетучивался в компрессор низкого давления (одновременно закрывался трубопровод (9), прерывая связь установки с полученным бензином). Топку гасили, и когда содержимое котла (1) остывало, его сливали. Затем котел очищали от коксового налета и приготавливали к следующему запуску.
Метод крекинга, разработанный Бартоном, положил начало новому этапу в нефтеперерабатывающей промышленности. Благодаря ему удалось повысить в несколько раз выход таких ценных нефтепродуктов, как бензин и ароматические углеводороды.
Http://the100.ru/inventors/cracking-process. html
Каталитический крекинг — термокаталитическая переработка нефтяных фракций с целью получения компонента высокооктанового бензина, легкого газойля и непредельных жирных газов.
Каталитический крекинг — один из важнейших процессов, обеспечивающих глубокую переработку нефти. Внедрению каталитического крекинга в промышленность в конце 30-х гг. 20 в. (США) способствовало создание эффективного с большим сроком службы катализатора на основе алюмосиликатов (Э. Гудри, 1936 г). Основное достоинство процесса — большая эксплуатационная гибкость: возможность перерабатывать различные нефтяные фракции с получением высокооктанового бензина и газа, богатого пропиленом, изобутаном и бутенами; сравнительная легкость совмещения с другими процессами, например, с алкилированием, гидрокрекингом, гидроочисткой, адсорбционной очисткой, деасфальтизацией и т. д. Такой универсальностью объясняется весьма значительная доля каталитического крекинга в общем объёме переработки нефти.
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, в качестве компонентов сырья возможно использование деасфальтизатов, петролатумов, фильтратов обезсмасливания гачей.
Кратность циркуляции катализатора к сырью — 10:1 (для установок с лифт-реактором), Температура — 510—540 °C, Давление — 0,5-2 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.
- Периодические (реакторы Гудри). Через нагретый стационарный слой катализатора пропускают сырье и, после того как он закоксуется, реактор ставят на регенерацию; Непрерывной регенерации. Из реактора выводится закоксованный катализатор, с поверхности которого выжигается кокс в отдельном аппарате и возвращается в реактор. После регенерации катализатор сильно нагрет, чего хватает для процесса крекинга, поэтому процесс каталитического крекинга не нуждается в подводе внешнего тепла.
- Реакторы с движущимся слоем катализатора. Слой шарикового катализатора движется сверху вниз по реактору навстречу поднимающимся парам сырья. При контакте происходит крекинг, катализатор через низ отправляется на регенерацию, продукты на разделение. Регенерация протекает в отдельном аппарате с помощью воздуха; при этом выделяющееся при сгорании кокса тепло используют для генерации пара. Типовая установка – 43-102. Реакторы с кипящим слоем катализатора. Микросферический катализатор витает в потоке паров сырья. По мере закоксовывания частицы катализатора тяжелеют и падают вниз. Далее катализатор выводится на регенерацию, которая проходит также в кипящем слое, а продукты идут на разделение. Типовые установки – 1-А/1М, 43-103. Реакторы с лифт-реактором. Нагретое сырье в специальном узле ввода диспергируется и смешивается с восходящим потоком катализатора в специальном узле. Далее смесь катализатора и продуктов крекинга разделяется в кипящем слое сепаратора специальной конструкции. Остатки продуктов десорбируются паром в десорбере. Время контакта сырья и катализатора составляет несколько секунд. Типовая установка – Г-43-107. Миллисеконд. Характерная особенность процесса – отсутствие лифт-реактора. Катализатор поступает в реактор нисходящим потоком, в катализатор перпендикулярно направлению его движения впрыскиваются пары сырья. Общее время реакции составляет несколько миллисекунд, что позволяет (повысив соотношение катализатор:сырье) добиться повышения выхода бензиновой фракции вплоть до 60-65%
На данный момент наиболее совершенными являются лифт-реакторы. Выход бензина на них составляет 50-55% с октановым числом 91-92,5 , тогда как у реакторов с кипящим слоем выход бензина 49-52% с октановым числом 90/92,5.
Типичный материальный баланс процесса каталитического крекинга гидроочищенного вакуумного газойля
Http://wikiredia. ru/wiki/%D0%9A%D1%80%D0%B5%D0%BA%D0%B8%D0%BD%D0%B3_%D0%BD%D0%B5%D1%84%D1%82%D0%B8
Каталитический крекинг — термокаталитическая переработка нефти и её фракций с целью получения бензина. Осуществляется при 450—550°C и 50-400 кПа в присутсвии мелкодисперсного катализатора (Редкоземельные металлы, цеолиты). Термокаталитическая переработка нефтяного сырья с целью получения продуктов меньшей молекулярной массы — компонентов высокооктановых бензинов, легкого газойля, углеводородных газов С3-С4 и др. Каталитический крекинг — один из важнейших процессов, обеспечивающих глубокую переработку нефти. Внедрению каталитического крекинга в промышленность в конце 30-х гг. 20 в. (США) способствовало создание эффективного с большим сроком службы катализатора на основе алюмосиликатов (Э.
Примерный материальный баланс процесса каталитического крекинга Степень превращения, % мас.: 65,2; Выход продуктов на сырье, % мас.: H2 – 0,046; СН4 – 0,39; C2H6 – 0,36; C2H4 – 0,40; C3H8 – 0,84; С3H6 – 2,54; бутаны – 0,70; бутены – 2,50; изобутан – 3,44; дебутанизированный бензин – 50,43; газойль (лёгкий + тяжёлый) – 34,82; кокс – 3,54; Октановое число бензина 88-91п.
Условия процесса. Реактор: давление 0,15-0,2МПа; температура 490-530С Регенератор: давление 0,2-0,3 МПа; температура 650-700С.
Назначение продуктов крекинга: сухие газы в топливо, жирные газы на производства МТБЭ и алкилата, бензин в смешение, лёгкий газойль в дизельное топливо (не более 20%) и на гидроочистку, тяжёлый газойль в топочный мазут, тепло регенерации утилизируют.
Процесс Гудри. Исследования Э. Гудри огнеупорных глин как катализаторов привели к созданию в 1936 эффективного катализатора на основе алюмосиликатов для крекинг-процесса. Среднекипящие дистилляты нефти в этом процессе нагревались и переводились в парообразное состояние; для увеличения скорости реакций расщепления, то есть крекинг-процесса, и изменения характера реакций эти пары пропускались через слой катализатора. Реакции происходили при умеренных температурах 430—480° С и атмосферном давлении в отличие от процессов термического крекинга, где используются высокие давления. Процесс Гудри был первым каталитическим крекинг-процессом, успешно реализованным в промышленных масштабах.
Крекинг (нефти) — крекинг процесс — [http://slovarionline. ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность Синонимы крекинг процесс EN cracking … Справочник технического переводчика
КРЕКИНГ — (англ. cracking букв. расщепление), переработка нефти или ее фракций для получения главным образом моторных топлив, а также сырья для химической промышленности. Различают 2 основных вида крекинга: термический, осуществляемый под действием высокой … Большой Энциклопедический словарь
КРЕКИНГ — (английское cracking, буквально расщепление), переработка нефти или ее фракций для получения, как правило, продуктов меньшей молекулярной массы, главным образом моторных топлив, а также сырья для химической промышленности. Метод крекинга был… … Современная энциклопедия
Крекинг — (английское cracking, буквально расщепление), переработка нефти или ее фракций для получения, как правило, продуктов меньшей молекулярной массы, главным образом моторных топлив, а также сырья для химической промышленности. Метод крекинга был… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
Крекинг (значения) — Крекинг (от англ. cracking, дробление, разламывание) может означать следующее: крекинг в нефтехимии расщепление нефти на составляющие вещества. крекинг в информатике жаргонное название процесса взлома программного обеспечения.… … Википедия
КРЕКИНГ — КРЕКИНГ, стадия процесса очистки нефти, на которой продукты первой дистилляции обрабатываются с целью расщепления больших молекул углеводородов на меньшие молекулы посредством регулируемого нагрева, с присутствием КАТАЛИЗАТОРОВ и часто под… … Научно-технический энциклопедический словарь
Крекинг-дистиллят нефти — крекинг дистиллят нефти, крекинг дистиллята … Орфографический словарь-справочник
Крекинг — (от англ. crack – расщеплять) – способ высокотемпературной переработки нефти и ее фракций для получения главным образом моторных топлив, а также химического сырья. Крекинг проводят нагреванием нефтяного сырья или одновременным… … Нефтегазовая микроэнциклопедия
КРЕКИНГ-ПРОЦЕСС — КРЕКИНГ ПРОЦЕСС, крекинг процесса, муж. (от англ. cracking и слова процесс) (тех.). Перегонка нефти и нефтепродуктов посредством термической обработки их, преим. для получения бензина. Толковый словарь Ушакова. Д. Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова
Крекинг-процесс — крекинг процесса, м. [от англ. cracking и слова процесс] (тех.). Перегонка нефти и нефтепродуктов посредством термической обработки их, преимущественно для получения бензина. Большой словарь иностранных слов. Издательство «ИДДК», 2007 … Словарь иностранных слов русского языка
Http://dic. academic. ru/dic. nsf/ruwiki/987573
Процесс Прямой перегонкиОснован на явлениях испарения и конденсации смеси веществ с различными температурами кипения.
Кипение смеси начинается при температуре, равной средней температуры кипения составных частей. При этом в парообразную фазу переходят преимущественно легкие низкокипящие компоненты (имеющие меньшую плотность и кипящие при более низких температурах), а в жидкой фазе остаются высококипящие (имеющие большую плотность и кипящие при более высоких температурах). Если образовавшуюся парообразную фазу отвести и охладить, из нее конденсируется жидкая. В нее перейдут главным образом высококипящие (тяжелые) компоненты, а в парообразной фазе останутся легкие.
Таким образом, из исходной смеси получают три фракции. Одна из них, оставшаяся жидкой при кипении, содержит преимущественно высококипящие компоненты; вторая, сконденсировавшаяся, имеет состав, близкий к составу исходной смеси; третья, парообразная, содержит в основном низкокипящие компоненты.
За счет однократных (перегонка) либо многократных (ректификация) процессов кипения и конденсации полученных фракций можно добиться достаточно полного разделения низко – и высококипящих компонентов.
Технологический процесс прямой перегонки нефти состоит из четырех основных операций: нагрева смеси, испарения, конденсации и охлаждения полученных фракций.
В зависимости от глубины переработки нефти установки перегонки подразделяются на два вида:
• двухступенчатые (атмосферно-вакуумные) (АВТ), в которых первая ступень, как правило, работает при атмосферном давлении, а другая ‑ при давлении ниже атмосферного (5‑8 кПа)-
При двухступенчатой перегонке нефть предварительно обессоливают и обезвоживают, затем нагревают в трубчатой печи первой ступени до температуры 300 ‑ 350 ° С (на 25 ‑ 30 ° С выше температуры кипения). Разделение нефти на фракции производят в ректификационной колонне, которая представляет собой цилиндрический аппарат высотой 25 ‑ 55 м и диаметром 5 ‑ 7 м. Предварительно нагретую нефть подают в нижнюю часть колонны – Здесь нефть закипает и разделяется на две фазы: парообразную и жидкую. Жидкие продукты стекают вниз, а пары поднимаются вверх по колонне. В верхнюю часть колонны подается орошающая жидкость (флегма). Поднимающиеся снизу пары многократно контактируют по высоте колонны со стекающей жидкой фазой. Встречаясь с поднимающимися горячими парами, орошающая колонну жидкость нагревается и частично испаряется. Пары, отдавая ей теплоту, конденсируются, и конденсат стекает в нижнюю часть колонны. По мере подъема паров их температура уменьшается, при этом стекающая вниз флегма все более обогащается тяжелыми фракциями, поднимающиеся пары ‑ легкими. Внизу колонны собирается жидкость, содержащая наиболее тяжелые фракции (мазут). Мазут сливается из нижней части колонны и охлаждается в теплообменниках, нагревая при этом подаваемую в колонну нефть.
Для поддержания процесса кипения в ректификационную колонну подается перегретый пар, который уносит с собой остатки легких фракций, не испарившихся ранее. Самая легкая бензиновая фракция при температуре 180 ‑ 200 ° С отводится из колонны в виде паров в конденсатор и отделяется от воды в сепараторе. Часть бензиновой фракции возвращается в колонну для орошения.
С промежуточных зон колонны отводятся так называемые средние фракции: керосиновая, кипящая при температуре 200 ‑ 300 °С, и газойлевая (температура кипения 300 ‑ 350 °С). Иногда отводят также другие фракции, например лигроин (160‑200 °С), керосиногазойлевую фракцию (270-320 °С).
Полученный после первоначальной перегонки мазут (его выход ‑ около 55 % исходной нефти) из первой ректификационной колонны перекачивается в трубчатую печь второй ступени, где нагревается до 400 ‑ 420 °С. Из печи мазут поступает во вторую ректификационную колонну, работающую при давлении ниже атмосферного (остаточное давление ‑ 5 ‑ 8 кПа). Из Нижней части этой колонны выводится гудрон, а по высоте отбираются масляные дистилляты.
Производительность двухступенчатых установок составляет 8 ‑ 9 тыс. т нефти в сутки. Выход бензина при прямой перегонке зависит от фракционного состава нефти и колеблется от 3 до 1 5 % .
Основы технологии крекинга нефтепродуктов.Сравнительно малый выход бензина (до 15 %)при прямой перегонке вызывает необходимость переработки других, менее ценных фракций, получаемых при прямой перегонке нефти и содержащих тяжелые молекулы углеводородов. Такая переработка называется крекингом.
Крекинг(англ, To creak ‑ раскалывать, расщеплять) – расщепление длинных молекул тяжелых углеводородов входящих в состав, например мазута, на более короткие легких молекулы легких низкокипящих продуктов.
Главными факторами, влияющими на протекание процесса крекинга, являются температура и продолжительность выдержки: чем выше температура и больше продолжительность выдержки, тем полнее идет процесс и больше выход продуктов крекинга. Большое влияние на ход и направление процесса крекинга оказывают катализаторы. При соответствующем подборе катализатора можно проводить реакцию при меньших температурах, обеспечивая получение необходимых продуктов и увеличение их выхода.
Исходя из вышеизложенного, различают две разновидности крекинга: термический и каталитический.
Термический крекингВедут при повышенных температурах под высоким давлением (температура 450‑500 °С и давление 2‑7 МПа). Основной целью термического крекинга является получение светлого топлива из мазута или гудрона.
Термический крекинг осуществляется в трубчатых печах, в которых происходит расщепление тяжелых углеводородов.
Далее смесь продуктов крекинга и непрореагировавшего сырья проходит через испаритель, в котором отделяется креаток, т. е. вещества, не поддающиеся крекингу. Легкие продукты поступают в ректификационную колонну для разделения и получения легких товарных фракций. При термическом крекинге, например мазута, примерный состав продуктов следующий: крекинг-бензина ‑ 30‑35 %, крекинг-газов ‑ 10‑15, крекинг-остатка ‑ 50‑55 %. Крекинг-бензины применяются как компоненты автомобильных бензинов, крекинг-газы используются как топливо или сырье для синтеза органических соединений; крекинг-остаток, представляющий собой смесь смолистых, асфальтеноновых веществ, применяется как котельное топливо или сырье дяля производства битумов.
Термический крекинг может быть двух видов: низкотемпературный (висбрекинг) и высокотемпературный (пиролиз).
Низкотемпературный к р е к и н г осуществляется при температуре 440‑500 °С и давлении 1,9‑3 МПа, при этом длительность процесса составляет 90‑200 с. Он используется в основном для получения котельного топлива из мазута и гудрона.
Высокотемпературный крекинг протекает при температуре 530‑600 °С и давлении 0,12‑0,6 МПа и длится 0,5‑3 с. Его основное назначение ‑ получение бензина и этилена. В качестве побочных продуктов образуются пропилен, ароматические углеводороды и их производные.
Каталитический крекинг‑ переработка нефтепродуктов в присутствии катализатора. В последнее время этот метод находит все большее применение для получения светлых нефтепродуктов, в том числе бензинов. К его достоинствам относят:
• высокую скорость процесса, в 500‑4000 раз превышающую скорость термического крекинга, и как следствие, ‑ более мягкие условия процесса и меньшие энергозатраты;
• Увеличение выхода товарных продуктов, в том числе бензинов, характеризующихся высоким октановым числом и большей стабильностью при храпении;
• возможность ведения процесса в нужном направлении и получение продуктов определенного состава;
Большой выход газообразных углеводородов, являющихся сырьем для органического синтеза;
Использование сырья с высоким содержанием серы вследствие гидрирования сернистых соединений и выделения их в газовую фазу с последующей утилизацией.
В качестве катализаторов на установках каталитического крекинга используются синтетические алюмосиликаты.
Продукты каталитического крекинга из реактора поступают в ректификационную колонну, где разделяются на газы, бензин, легкий и тяжелый каталитические газойли. Непрореагировавшее сырье из нижней части колонны возвращается в реактор.
Примерный выход продуктов при каталитическом крекинге следующий: крекинг-бензин ‑ 35 ‑ 40 % ; крекинг-газ ‑ 15 % легкий крекинг-газойль ‑ 35 ‑ 40 % , тяжелый крекинг-газойль ‑ 5‑8 % .
Бензин каталитического крекинга характеризуется хорошими эксплуатационными свойствами. Газы каталитического крекинга выгодно отличаются высоким содержанием изобутана и бутилена, используемых в производстве синтетических каучуков.
Разновидностью каталитического крекинга является Риформинг, ход реакций в котором направлен главным образом на образование ароматических углеводородов и изомеров. В зависимости от катализатора различают следующие разновидности риформинга:
На практике наибольшее распространение получил платформинг, представляющий собой каталитический процесс переработки бензино-лигроиновых фракций прямой перегонки, осуществляемый в присутствии водорода. Если платформинг проводится при 480 ‑ 510 °С и давлении от 15- 10 5 до 3 • 10 6 Па, то в результате образуются бензол, толуол и ксилол. При давлении 5 • 10 6 Па получаются бензины, отличающиеся наивысшей стабильностью и малым содержанием серы.
Наряду с жидкими продуктами при всех способах каталитическогориформинга образуются газы, содержащие водород, метан, пропан и бутан. Газы риформинга используют как сырье для органического и неорганического синтеза: метанола (этилового спирта), аммиака и других соединений. Выход газов каталитического риформинга составляет 5‑15 % массы сырья. Завершающей стадией нефтепереработки является Очистка нефтепродуктов, которая осуществляется химическими и физико-химическими способами. К химическим методам очистки нефтепродуктов относятся очистка серной кислотой и с помощью водорода (гидроочистка,) к физико-химическим ‑ адсорбционные и абсорбционные способы очистки.
Сернокислотная очисткаЗаключается в том, что продукт смешивают с небольшим количеством 90‑93 % Н2SО4 при обычной температуре. В результате химических реакций получаются очищенный продукт и отходы, которые можно использовать для производства серной кислоты.
ГидроочисткаЗаключается во взаимодействии водорода с очищаемым продуктом в присутствии алюмокобальтмолибденовых катализаторов при температуре 380‑420 °С и давлении от 35•10 5 до 4•10 6 Па и удалении сероводорода, аммиака и воды.
При Адсорбционном методе очисткиНефтепродукты обрабатывают отбеливающими глинами или силикагелем. В этом случае адсорбируются сернистые, кислородосодержащие соединения, смолы и легкоминерализующиеся углеводороды.
Абсорбционные методы очисткиЗаключаются в избирательном (селективном) растворении вредных компонентов нефтепродуктов. В качестве селективных растворителей как правило используются жидкая двуокись серы, фурфурол, нитробензол, дихлорэтиловый эфир и др.
После очистки нефтепродукты не всегда остаются стабильными. В этих случаях к ним добавляются в очень небольших количествах антиокислители (ингибиторы), резко замедляющие реакции окисления смолистых веществ, входящих в состав нефтепродуктов. В качестве ингибиторов применяют фенолы, ароматические амины и другие соединения. Переработка нефти характеризуется высоким уровнем затрат на сырье (50-75 % себестоимости продуктов нефтепереработки)электрическую и тепловую энергию, а также на основные фонды. Уровень затрат в нефтепереработке существенно зависят от состава нефти, предопределяющего глубину ее переработки, технологической схемы переработки, степени подготовки сырья к переработке и т. д. Так, при переработке высокосернистой нефти дополнительные капитальные и эксплуатационные затраты на ее перекачку и подготовку примерно в 1,5 выше, чем при переработке малосернистой нефти. В свою очередь высокопарафинистая вязкая нефть требует дополнительных затрат по ее депарафинизации, перекачке и хранению.
Http://mylektsii. ru/7-88793.html
Существуют первичные и вторичные методы переработки нефти. Первичными являются процессы разделения нефти на фракции перегонкой, вторичные процессы – это деструктивная переработка нефти и очистка нефтепродуктов.
К первичной перегонке относятся процессы атмосферной перегонки нефти и вакуумной перегонки мазута. Их назначение состоит в разделении нефти на фракции для последующей их переработки или использования как товарных продуктов. Первичную переработку осуществляют соответственно в атмосферных трубчатых (АВ) и вакуумных трубчатых (ВТ) или атмосферно-вакуумных трубчатых (АВТ) установках.
На установках АТ осуществляют неглубокую переработку нефти с получением бензиновых, керосиновых, дизельных фракций и мазута. Установки ВТ предназначены для углубления переработки нефти. Получаемые в них из мазута газойлевые, масляные фракции и гудрон используют в качестве сырья в процессах вторичной переработки нефти для производства смазочных масел, кокса, битума и других нефтепродуктов.
Продукты перегонки нефти на установках АВТ имеет следующий состав:
Углеводородный газ состоит преимущественно из пропана и бутанов, которые в растворенном виде содержатся в поступающей на переработку нефти. Пропан-бутановую фракцию используют для производства индивидуальных углеводородов на газофракционирующих установках в качестве бытового топлива.
Бензиновые фракции (62-180 0 С) служат сырьем во вторичных процессах изомеризации, каталитического риформинга с целью производства индивидуальных ароматических углеводородов (бензола, толуола, ксилолов), высокооктановых компонентов автомобильных и авиационных бензинов; их применяют в качестве сырья пиролиза при получения этилена.
Керосиновые фракции (120-240 0 С) используются как топливо для реактивных двигателей в виде осветленного керосина и для производства лаков и красок.
Дизельные фракции (140-340 0 С) служат дизельным топливом и сырьем для получения жидких парафинов депарафинизацией.
Мазут – остаток атмосферной перегонки нефти – используется как котельное топливо и в качестве сырья во вторичных процессах переработки (каталитический крекинг, гидрокрекинг).
Гудрон – остаток вакуумной переработки мазута – подвергается деасфальтизации, коксованию с целью углубления переработки нефти и используется в производства битума.
Пиролиз проводится при 700 – 1000 0 С и давлении, близком к атмосферному, и предназначается для получения высокоценных низших алкенов. Наилучшим видом сырья для получения алкенов в процессе пиролиза являются алканы. При расщеплении нормальных алканов имеют место следующие закономерности: этан почти полностью превращается в этилен, из пропана и бутана с большим выходом образуются этилен и пропилен, из углеводородов с числом углеродных атомов больше четырех получаются этилен, пропилен и алкены С4 и выше. При пиролизе изоалканов выход этилена меньше; образуется больше газообразных алканов и в особенности метана. Арены при умеренных температурах являются балластом, а при более жестких условиях в значительной степени преобразуются в кокс и смолу.
Термический крекинг осуществляется при 470 – 540 0 С под давлением 2-7 МПа. Основными продуктами термического крекинга являются углеводородный газ – сырье для нефтехимического синтеза, крекинг-бензин, керосино-газойлевая фракция, термогазойль и крекинг-остаток. Термическому крекингу подвергаются различные виды сырья: от легкого прямогонного бензина до гудрона и тяжелых фракций вторичного происхождения, получаемых при каталитическом крекинге и коксовании. С увеличением температуры скорость крекинга сильно возрастает, поскольку процесс протекает в кинетической области. Повышение температуры крекинга при постоянных давлении и степени превращения сырья приводит к увеличению содержания в продуктах легких компонентов, к снижению выхода тяжелых фракций и кокса. Выход газа при этом заметно увеличивается, причем растет содержание в нем непредельных углеводородов.
Http://studopedia. org/14-107038.html