Каталитический крекинг
Эту статью необходимо исправить в соответствии с правилами Википедии об оформлении статей. |
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. XX 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.
Сырьё
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 %). Также в качестве сырья используют остаток гидрокрекинга, в качестве компонентов сырья возможно использование деасфальтизатов, петролатумов, фильтратов обезсмасливания гачей Архивная копия от 17 апреля 2021 на Wayback Machine.
Условия процесса
- Реактор
Кратность циркуляции катализатора к сырью — 10:1 (для установок с лифт-реактором), Температура — 510—540 °C, Давление — 0,5-2 атм
- Регенератор
Температура — 650—730 °C, давление — 1-3 атм
Катализатор
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.
Типы реакторов
Различают установки по организации процесса:
- 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.
Установки непрерывной регенерации подразделяются:
- 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 - 1А/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.
 | Установка каталитического крекинга 1А/1М на Рязанском нефтеперерабатывающем заводе |
Продукты
Типичный материальный баланс процесса каталитического крекинга гидроочищенного вакуумного газойля
| Продукция | Выход % на сырье |
|---|---|
| Взято всего: | 100 |
| Гидроочищенный вакуумный газойль (Фр.350-500°С) | 100 |
| Получено всего: | 100 |
| H2 (водород) | 0,04 |
| СН4 (метан) | 0,25 |
| C2H6 (этан) | 0,23 |
| C2H4 (этилен) | 0,36 |
| C3H8 (пропан) | 0,85 |
| С3H6 (пропилен) | 2,73 |
| C4H10 (бутан) | 0,89 |
| C4H8 (бутены) | 2,5 |
| (СН3)3СН (изобутан) | 4,20 |
| бензиновая фракция (ОЧИ-91/92) | 58,62 |
| газойль (легкий+тяжелый) | 27,17 |
| Кокс + потери | 2,17 |
Качество продуктов
Газ
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, вырабатываемого в процессе, составляет до 15% от его общего производства. Сухой газ (водород, метан, этан) используется в качестве топлива в печах заводских установок.
Бензин
В процессе каталитического крекинга вырабатывается высокооктановый бензин с ОЧИ 88-91 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.
Лёгкий газойль
Легким газойлем каталитического крекинга считается фракция 200-270°С (реже 200-320 или 200-350). В ней содержится большое количество ароматических углеводородов, что приводит к низкому цетановому числу ( как правило, не выше 20-25). Кроме того, даже при условии предварительной гидроочистки сырья, в легком газойле содержится значительное количество сернистых соединений (0,1-0,5%). Из-за этого легкий газойль не может использоваться в больших количествах для приготовления дизельного топлива. Рекомендуемое его содержание в дизельном топливе - до 20% (в случае, если в топливе имеется запас по содержанию серы и цетановому числу). Другое применение легкого газойля - снижение вязкости котельных топлив, судовое топливо и производство сажи.
Тяжёлый газойль
Тяжёлый газойль каталитического крекинга — это фракция, начинающая кипеть выше 270 °C (реже 320, 350 °C). Из-за большого содержания полициклических ароматических углеводородов эта фракция (при определённом содержании серы) является прекрасным сырьём процесса коксования с получением высококачественного игольчатого кокса. При невозможности утилизировать фракцию этим путём, её используют как компонент котельного топлива.
Литература
- Крекинг нефтяных фракций на цеолитсодержащих катализаторах. Под. ред. С. Н. Хаджиева. - М., Химия, 1982.
- Смидович Е. В. Технология переработки нефти и газа. Крекинг нефтяного сырья и переработка углеводородных газов. Ч. 2. - М., Химия, 1980.
- Капустин В. М., Кукес С. Г., Бертолусини Р. Г. Нефтеперерабатывающая промышленность США и бывшего СССР. - М., Химия, 1995.
Примечания
- Каталитический крекинг. Дата обращения: 15 декабря 2020. Архивировано 10 декабря 2020 года.
- Рязанская нефтеперерабатывающая компания Архивная копия от 11 августа 2022 на Wayback Machineсайт proНПЗ - нефтепереработка
Ссылки
- Видеосюжет о реконструкции установки каталитического крекинга
- Описание процесса и принципиальная схема Архивная копия от 23 сентября 2019 на Wayback Machine
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Каталитический крекинг, Что такое Каталитический крекинг? Что означает Каталитический крекинг?
Etu statyu neobhodimo ispravit v sootvetstvii s pravilami Vikipedii ob oformlenii statej Pozhalujsta pomogite uluchshit etu statyu 1 iyulya 2021 Kataliticheskij kreking termokataliticheskaya pererabotka neftyanyh frakcij s celyu polucheniya komponenta vysokooktanovogo benzina legkogo gazojlya i nepredelnyh zhirnyh gazov Kataliticheskij kreking odin iz vazhnejshih processov obespechivayushih glubokuyu pererabotku nefti Vnedreniyu kataliticheskogo krekinga v promyshlennost v konce 30 h gg XX v SShA sposobstvovalo sozdanie effektivnogo s bolshim srokom sluzhby katalizatora na osnove alyumosilikatov E Gudri 1936 g Osnovnoe dostoinstvo processa bolshaya ekspluatacionnaya gibkost vozmozhnost pererabatyvat razlichnye neftyanye frakcii s polucheniem vysokooktanovogo benzina i gaza bogatogo propilenom izobutanom i butenami sravnitelnaya legkost sovmesheniya s drugimi processami naprimer s alkilirovaniem gidrokrekingom gidroochistkoj adsorbcionnoj ochistkoj deasfaltizaciej i t d Takoj universalnostyu obyasnyaetsya vesma znachitelnaya dolya kataliticheskogo krekinga v obshem obyome pererabotki nefti SyryoV nastoyashee vremya syrem kataliticheskogo krekinga sluzhit vakuumnyj gazojl pryamogonnaya frakciya s predelami vykipaniya 350 500 S Konec kipeniya opredelyaetsya v osnovnom soderzhaniem metallov i koksuemostyu syrya kotoraya ne dolzhna prevyshat 0 3 Frakciya podvergaetsya predvaritelnoj gidroochistke dlya udaleniya sernistyh soedinenij i snizheniya koksuemosti Takzhe u ryada kompanij UOP IFP imeetsya ryad razrabotannyh processov kataliticheskogo krekinga tyazhelyh frakcij naprimer mazuta s koksuemostyu do 6 8 Takzhe v kachestve syrya ispolzuyut ostatok gidrokrekinga v kachestve komponentov syrya vozmozhno ispolzovanie deasfaltizatov petrolatumov filtratov obezsmaslivaniya gachej Arhivnaya kopiya ot 17 aprelya 2021 na Wayback Machine Usloviya processaReaktor Kratnost cirkulyacii katalizatora k syryu 10 1 dlya ustanovok s lift reaktorom Temperatura 510 540 C Davlenie 0 5 2 atm Regenerator Temperatura 650 730 C davlenie 1 3 atmKatalizatorNa ustanovkah proshlogo pokoleniya ispolzovalsya amorfnyj sharikovyj katalizator Predstavlyaet soboj shariki 3 5 mm s ploshadyu poverhnosti 200 m gr V nastoyashee vremya ispolzuetsya ceolitsoderzhashij mikrosfericheskij katalizator razmer chastic 35 150 mkm Ploshad poverhnosti 300 400 m gr On predstavlyaet soboj krekiruyushij ceolitnyj komponent nanesennyj na amorfnuyu alyumosilikatnuyu matricu Soderzhanie ceolita ne prevyshaet 30 V kachestve ceolitnogo komponenta ispolzuetsya ultrastabilnyj ceolit Y inogda s dobavkami ceolita ZSM 5 dlya uvelicheniya vyhoda i oktanovogo chisla benzina Ryad kompanij pri prigotovlenii katalizatora takzhe vvodyat v ceolit redkozemelnye metally V katalizatore krekinga takzhe soderzhatsya dobavki umenshayushie istiranie katalizatora a takzhe promotory dozhiga SO obrazuyushegosya v regeneratore pri vyzhige koksa do SO2 Tipy reaktorovRazlichayut ustanovki po organizacii processa Periodicheskie reaktory Gudri Cherez nagretyj stacionarnyj sloj katalizatora propuskayut syre i posle togo kak on zakoksuetsya reaktor stavyat na regeneraciyu Nepreryvnoj regeneracii Iz reaktora vyvoditsya zakoksovannyj katalizator s poverhnosti kotorogo vyzhigaetsya koks v otdelnom apparate i vozvrashaetsya v reaktor Posle regeneracii katalizator silno nagret chego hvataet dlya processa krekinga poetomu process kataliticheskogo krekinga ne nuzhdaetsya v podvode vneshnego tepla Ustanovki nepreryvnoj regeneracii podrazdelyayutsya Reaktory s dvizhushimsya sloem katalizatora Sloj sharikovogo katalizatora dvizhetsya sverhu vniz po reaktoru navstrechu podnimayushimsya param syrya Pri kontakte proishodit kreking katalizator cherez niz otpravlyaetsya na regeneraciyu produkty na razdelenie Regeneraciya protekaet v otdelnom apparate s pomoshyu vozduha pri etom vydelyayusheesya pri sgoranii koksa teplo ispolzuyut dlya generacii para Tipovaya ustanovka 43 102 Reaktory s kipyashim sloem katalizatora Mikrosfericheskij katalizator vitaet v potoke parov syrya Po mere zakoksovyvaniya chasticy katalizatora tyazheleyut i padayut vniz Dalee katalizator vyvoditsya na regeneraciyu kotoraya prohodit takzhe v kipyashem sloe a produkty idut na razdelenie Tipovye ustanovki 1A 1M 43 103 Reaktory s lift reaktorom Nagretoe syre v specialnom uzle vvoda dispergiruetsya i smeshivaetsya s voshodyashim potokom katalizatora v specialnom uzle Dalee smes katalizatora i produktov krekinga razdelyaetsya v kipyashem sloe separatora specialnoj konstrukcii Ostatki produktov desorbiruyutsya parom v desorbere Vremya kontakta syrya i katalizatora sostavlyaet neskolko sekund Tipovaya ustanovka G 43 107 Millisekond Harakternaya osobennost processa otsutstvie lift reaktora Katalizator postupaet v reaktor nishodyashim potokom v katalizator perpendikulyarno napravleniyu ego dvizheniya vpryskivayutsya pary syrya Obshee vremya reakcii sostavlyaet neskolko millisekund chto pozvolyaet povysiv sootnoshenie katalizator syre dobitsya povysheniya vyhoda benzinovoj frakcii vplot do 60 65 Na dannyj moment naibolee sovershennymi yavlyayutsya lift reaktory Vyhod benzina na nih sostavlyaet 50 55 s oktanovym chislom 91 92 5 togda kak u reaktorov s kipyashim sloem vyhod benzina 49 52 s oktanovym chislom 90 92 5 Ustanovka kataliticheskogo krekinga 1A 1M na Ryazanskom neftepererabatyvayushem zavodeProduktyTipichnyj materialnyj balans processa kataliticheskogo krekinga gidroochishennogo vakuumnogo gazojlya Produkciya Vyhod na syreVzyato vsego 100Gidroochishennyj vakuumnyj gazojl Fr 350 500 S 100Polucheno vsego 100H2 vodorod 0 04SN4 metan 0 25C2H6 etan 0 23C2H4 etilen 0 36C3H8 propan 0 85S3H6 propilen 2 73C4H10 butan 0 89C4H8 buteny 2 5 SN3 3SN izobutan 4 20benzinovaya frakciya OChI 91 92 58 62gazojl legkij tyazhelyj 27 17Koks poteri 2 17Kachestvo produktovGaz Gaz kataliticheskogo krekinga napolovinu sostoit iz nepredelnyh uglevodorodov v osnovnom propilena i butenov Takzhe prisutstvuyut znachitelnye kolichestva izobutana Blagodarya etomu butan butilenovaya frakciya gaza ispolzuetsya kak syre processa alkilirovaniya s celyu polucheniya vysokooktanovogo benzina Propan propilenovaya frakciya ispolzuetsya dlya vydeleniya propilena dlya proizvodstva polipropilena Vvidu bolshoj summarnoj moshnosti ustanovok kataliticheskogo krekinga dolya propilena vyrabatyvaemogo v processe sostavlyaet do 15 ot ego obshego proizvodstva Suhoj gaz vodorod metan etan ispolzuetsya v kachestve topliva v pechah zavodskih ustanovok Benzin V processe kataliticheskogo krekinga vyrabatyvaetsya vysokooktanovyj benzin s OChI 88 91 punktov Krome togo benzin soderzhit menee 1 benzola i 20 25 aromaticheskih uglevodorodov chto daet vozmozhnost ispolzovat ego dlya prigotovleniya benzinov soglasno poslednim normam Evrosoyuza Evro 4 Evro 5 Osnovnoj nedostatok benzina kataliticheskogo krekinga vysokoe soderzhanie nepredelnyh uglevodorodov do 30 i sery 0 1 0 5 chto ochen ploho vliyaet na stabilnost topliva pri hranenii Benzin bystro zhelteet iz za polimerizacii i okisleniya olefinov i potomu ne mozhet primenyatsya bez smesheniya s drugimi benzinovymi frakciyami Lyogkij gazojl Legkim gazojlem kataliticheskogo krekinga schitaetsya frakciya 200 270 S rezhe 200 320 ili 200 350 V nej soderzhitsya bolshoe kolichestvo aromaticheskih uglevodorodov chto privodit k nizkomu cetanovomu chislu kak pravilo ne vyshe 20 25 Krome togo dazhe pri uslovii predvaritelnoj gidroochistki syrya v legkom gazojle soderzhitsya znachitelnoe kolichestvo sernistyh soedinenij 0 1 0 5 Iz za etogo legkij gazojl ne mozhet ispolzovatsya v bolshih kolichestvah dlya prigotovleniya dizelnogo topliva Rekomenduemoe ego soderzhanie v dizelnom toplive do 20 v sluchae esli v toplive imeetsya zapas po soderzhaniyu sery i cetanovomu chislu Drugoe primenenie legkogo gazojlya snizhenie vyazkosti kotelnyh topliv sudovoe toplivo i proizvodstvo sazhi Tyazhyolyj gazojl Tyazhyolyj gazojl kataliticheskogo krekinga eto frakciya nachinayushaya kipet vyshe 270 C rezhe 320 350 C Iz za bolshogo soderzhaniya policiklicheskih aromaticheskih uglevodorodov eta frakciya pri opredelyonnom soderzhanii sery yavlyaetsya prekrasnym syryom processa koksovaniya s polucheniem vysokokachestvennogo igolchatogo koksa Pri nevozmozhnosti utilizirovat frakciyu etim putyom eyo ispolzuyut kak komponent kotelnogo topliva LiteraturaKreking neftyanyh frakcij na ceolitsoderzhashih katalizatorah Pod red S N Hadzhieva M Himiya 1982 Smidovich E V Tehnologiya pererabotki nefti i gaza Kreking neftyanogo syrya i pererabotka uglevodorodnyh gazov Ch 2 M Himiya 1980 Kapustin V M Kukes S G Bertolusini R G Neftepererabatyvayushaya promyshlennost SShA i byvshego SSSR M Himiya 1995 PrimechaniyaKataliticheskij kreking neopr Data obrasheniya 15 dekabrya 2020 Arhivirovano 10 dekabrya 2020 goda Ryazanskaya neftepererabatyvayushaya kompaniya Arhivnaya kopiya ot 11 avgusta 2022 na Wayback Machinesajt proNPZ neftepererabotkaSsylkiVideosyuzhet o rekonstrukcii ustanovki kataliticheskogo krekinga Opisanie processa i principialnaya shema Arhivnaya kopiya ot 23 sentyabrya 2019 na Wayback Machine
