Крекінг нафти і нафтопродуктів

Процеси крекінгу (розщеплення, розпад) поділяються на термічні та термокаталітичні.

При термічних процесах розщеплення вуглеводнів (власне крекінг) відбувається під дією високих температур і тисків; разом з розщепленням відбуваються вторинні процеси синтезу вуглеводнів, більш стабільних в цих умовах.

На склад продуктів крекінгу впливають тиск, температура і час.

Більшість реакцій термічного крекінгу протікає по ланцюговому механізму з утворенням більш легких парафінів і олефінів. Розпад насичених вуглеводнів на радикали (ініцюювання ланцюгу) відбувається по зв’язках С – С. Сумарні реакції:

C_nH_2n+2 ®C_mH_2m+2 + C_qH_2q

C_nH_2n+2 ® C_nH_2n + H₂

Вуглеводні, які при цьому утворюються, можуть піддаватись подальшим перетворенням.

Розклад нафтенових вуглеводнів відбувається за ланцюговим механізмом з відривом бокових ланцюгів (деалкілування), а при більш жорстких умовах – з розривом кільця біциклічних і утворенням моноциклічних нафтенів і олефінових вуглеводнів.

При температурах вищих за 600⁰С відбувається дегідрування моноциклів до відповідних ароматичних вуглеводнів:

С₆Н₁₂ ® С₆Н₆ + 3Н₂

Від гомологів ароматичних вуглеводнів, які утворюються в процесі крекінгу, відщеплюються бокові ланцюги з утворенням олефінів:

С₆Н₅ - СН₂ – (СН₂)₂ – СН₃ ® С₆Н₅ - СН₃ + С₃Н₆

Олефіни, що утворюються при крекінгу, піддаються подальшому перетворенню, перебіг якого залежить від температури і тиску. При помірній температурі (до 500⁰С) і при високому тиску (2-7 МПа) відбувається полімеризація олефінів, а також їхня циклізація. Висока температура і низький тиск сприяють розкладу олефінів за ланцюговим механізмом з утворенням найпростіших олефінів, водню, метану.

Термічний крекінг ведуть в залежності від виду сировини при температурах 450-500⁰С під тиском 2-7 МПа. Продукти – крекінг-газ, крекінг-бензин, гасово-газойлева фракція (термогазойль) і крекінг-залишок. Крекінг-газ містить етан, пропан, етилен, пропілен – і служить цінною сировиною органічного синтезу. Бензини термічного крекінгу характеризуються порівняно невеликими октановими числами (»70) і низькою хімічною стійкістю і не можуть безпосередньо використовуватись в автомобільних двигунах. Вони потребують додаткової переробки і стабілізації. Крекінг-залишок є високоякісним котельним паливом.

Мазут (55% від маси сировини) з нижньої частини першої колони нагрівається у трубчастій печі до 400-420⁰С і поступає в ректифікаційну колону, яка працює при тиску (5-8)×10³ Па. Пари летких продуктів підіймаються наверх, відбираються по висоті колони і конденсуються у вигляді широких олійних фракцій різної в’язкості. Зверху колони відводять на охолодження і конденсацію пари важкого газойлю, частина його повертається на зрошення колони. Знизу колони відводиться рідкий залишок – гудрон. В нижні частини обох колон подають гостру пару для зниження температури внизу колони і полегшення умов випаровування легких фракцій.

Сировину крізь низку теплообмінників подають в нижню частину колони. Частина сировини поступає у випарник низького тиску для додаткового підігріву. З випарнику потік сировини, збагачений важкими фракціями, також подають в ректифікаційну колон. З нижньої частини колони весь важкий рециркулят спрямовують в піч легкого крекінгу при 470 – 490⁰С. З середньої частини колони середній газойлевий рециркулят направляється у піч глибокого крекінгу при 530 – 545⁰С. Продукти крекінгу з обох печей подають у виносну реакційну камеру для поглиблення крекінгу. Тут видаляється крекінг-залишок, який направляється через редукційний вентиль у випарник високого тиску (0,801,2 МПа), а з нього – теж через редукційний вентиль – у випарник низького тиску (0,15 - 0,3 МПа). З нижньої частини цього апарату відводять крекінг-залишок (55 - 60%), а з верхньої частини - середні продукти крекінгу, які в газосепараторі поділяються на газойль (5%) і гази, що не конденсуються. Легкі продукти крекінгу виводять з верхньої частини ректифікаційної колони і поділяють в сепараторі на крекінг-бензин (20-30%) і крекінг-газ (5%).

Піроліз – розщеплення складних органічних сполук при високій температурі. При піролізі, окрім деструкції, відбуваються також реакції ущільнення сполук – ізомеризація. (Піроліз являє собою крекінг при температурі»700⁰С без доступу повітря і часто у присутності каталізатору, а також суху перегонку деревини, палива і вугілля).

Для нафтопродуктів піроліз проводять у широкому інтервалі високих температур (600 - 1000)⁰С у залежності від виду сировини - вуглеводневі гази, газовий бензин, (конденсат), гас, газойль. Тиск при піролізі 0,2-0,3 МПа. Цільові продукти – етилен та інші ненасичені вуглеводні, а також ароматичні вуглеводні – бензол, толуол, ксилол.

Коксування нафтових залишків – це термічний крекінг мазуту, гудрону при температурі 400-500⁰С з метою отримання рідкого палива і вуглецевого коксу.

Поиск по сайту: