ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Получение сырья прямой перегонкой из "Каталитические процессы в нефтепереработке" Основное назначение каталитического крекинга — получение высокооктановых компонентов бензина из более тяжелых дистиллятов, вырабатываемых при атмосферной и вакуумной перегонке нефти. Каталитический крекинг протекает при температуре 470—550 °С, давлении в отстойной зоне реактора до 0,27 МПа и объемной скорости подачи сырья в зависимости от системы установки от 1 до J20 м /м сырья. В качестве катализатора крекинга обычно применяют алюмосиликатные соединения. Ранее применяли аморфные, а Б последнее время — кристаллические цеолитсодержащие катализаторы, в том числе с редкоземельными металлами. Продукты крекинга имеют весьма сложный состав. Так, при каталитическом крекинге цетана ( 16H34) из каждых 100 его молекул образуется 339 молекул различных соединений, в том числе 264 молекулы углеводородов с 3—5 атомами углерода. Результаты каталитического крекинга углеводородных смесей существенно зависят от условий процесса. Особенно большое влияние оказывают температура и свойства применяемого катализатора. [c.16] В результате каталитического крекинга нефтяного сырья образуются соединения, отличающиеся от первоначальных по физико-химическим свойствам. В зависимости от вида сырья, применяемого катализатора и параметров процесса выход бензина при крекинге составляет от 28 до 58% (масс.) на сырье. Наряду с бензином образуются и другие жидкие продукты (легкий и тяжелый газойли), а также газообразные и твердые (кокс, отлагающийся на катализаторе). При каталитическом крекинге нефтяных фракций, особенно при температурах выше 500 °С, в значительной степени превращаются в бензин и газообразные продукты, которые можно использовать для производства высокооктановых компонентов бензина или как сырье для нефтехимических процессов. Легкие газойли (с к. к. до 350 °С) можно использовать не только для рециркуляции, но и в качестве компонентов дизельного топлива иногда после гидроочистки или селективной очистки), а также наряду с тяжелыми газойлями (н. к. выше 350 °С)—в качестве сырья для производства сажи. Тяжелый газойль часто используют и как разбавитель (для снижения вязкости и температуры застывания) при производстве сортовых мазутов и котельных топлив. [c.16] Важным показателем работы установки является глубина крекинга, или глубина превращения сырья, показывающая, какое количество сырья превратилось в бензин, газ и кокс. Таким образом, глубина превращения равна 100 минус количество полученных газойлей. При однократном крекинге глубина превращения обычно равна 50—55% (масс.), а при глубоких формах крекинга и более качественном сырье (с рециркуляцией газойлей) она может достигать 90% (масс.). Каталитический крекинг по сравнению с термическим [6, 7] характеризуется меньщим выходом метана, этана и олефинов, больщим выходом углеводородов Сз и С4 (особенно изостроения), а также бензинов с высоким октановым числом (до 82 по моторному и до 93 по исследовательскому методам без этиловой жидкости). В этом заключается главное преимущество каталитического крекинга перед термическим. [c.17] Объем каталитического крекинга и его роль возрастают в связи с необходимостью углубления переработки нефти, т. е. увеличения выхода светлых от перерабатываемого сырья. Поэтому более высокий отбор светлых нефтепродуктов сопровождается увеличением мощностей каталитического крекинга, а также гидрокр екян-га и коксования. В странах, где отбор светлых нефтепродуктов от нефти невысок, каталитический крекинг развит незначительно. [c.17] Основным сырьем промышленных установок каталитического крекинга являются прямогонные атмосферные и вакуумные дистилляты первичной перегонки нефти, реже — дистилляты коксования, деасфальтизаты и побочные продукты производства масел и парафинов. Крекинг мазутов, даже в смесях их со значительным количеством газойлей, не получил распространения в основном из-за большого выхода кокса и значительного содержания в мазутах металлов, дезактивирующих катализатор. [c.17] По фракционному составу сырье можно разделить на четыре группы легкое, тяжелое дистиллятное, широкого фракционного состава и промежуточного состава. На рис. 1 приведены кривые разгонки нескольких дистиллятов указанных групп. Обычно сырье делят на две группы первая группа — легкое сырье (керосино-ди зельная фракция), перерабатываемое в две ступени для получения компонента авиационного бензина и получаемое при атмосферной перегонке малосернистых нефтей вторая группа —тяжелое, сырье, в основном дистиллятное, с пределами выкипания 350—500 °С, получаемое при вакуумной перегонке обычно сернистых нефтей. Однако такого сырья в ряде случаев бывает недостаточно (не более 50% масс.) для загрузки мощностей каталитического крекинга, поэтому в данную группу сырья входят также тяжелые дистилляты от вторичных процессов — коксования, деасфальтизации и побочные продукты масляно-парафинового производства. [c.17] При каталитическом крекинге дистиллятов прямой перегонки образуется больше бензина и меньше кокса, чем при крекинге подобных (по фракционному 0 во во юо составу) дистиллятов термического кре-Доля отгона, °/о кинга и коксования. При каталитическом крекинге тяжелых вакуумных дистиллятов, мазутов и других нефтяных остатков с ростом содержания в них смолисто-асфальтеновых соединений образование кокса усиливается. Кроме того, содержащиеся в таком сырье серо-, азот- и металлорганические соединения отравляют катализатор. Поэтому высокосмолистые мазуты и тем более гудроны каталитическому крекингу не подвергают. Присутствие в сырье каталитического крекинга бе нзиновых фракций, выкипающих до 200 °С, недопустимо они трудно крекируются, попадают в крекинг-бензин в малоизме-ненном виде и снижают его октановое число. [c.18] Производительность большинства установок обычно ограничена не пропускной способностью реактора, а мощностью регенератора, т. е. возможностью выжигания в нем определенного количества кокса при заданном режиме. Обычно в реакторах каталитического крекинга перерабатывают сырье с коксуемостью до 0,25%- По мере углубления отбора вакуумного дистиллята увеличивается не только его коксуемость, но и концентрация в катализаторе примесей, понижающих его активность (соединений железа, никеля, ванадия и меди). [c.19] В общем объеме добычи нефти все большую долю будут занимать сернистые и высокосернистые нефти с высоким содержанием смолисто-асфальтеновых веществ, соединений тяжелых агрессивных металлов, которые затрудняют рациональную переработку остатков таких нефтей с получением качественных моторных и котельных топлив. В то же время сравнительная ограниченность и невозобновляемость ресурсов нефти настоятельно диктует необходимость углубления ее переработки с повышенным выходом светлых, что может быть достигнуто только при дополнительной выработке этих продуктов из тяжелых остатков [1]. [c.19] С увеличением содержания серы в сырье повышается содержание сернистых соединений в бензине, газе и других продуктах крекинга. Аппараты и оборудование установок, на которых перерабатывают такое сырье, нужно защищать от коррозии. В зависимости от содержания серы в нефти изменяется ее содержание в продуктах как первичной переработки, так и вторичных процессов, в том числе каталитического крекинга (рис. 2,3). При переработке сернистого сырья бензин, а иногда и легкий газойль подвергают гидроочистке. На более совершенных установках гидроочистке подвергают само сырье каталитического крекинга. В этом случае надобность в гидроочистке продуктов крекинга отпадает. [c.19] Фракции, получаемые при первичной перегонке нефти на атмосферной ступени (н. к. — 350 °С, в остатке — мазут), по своим свойствам не отвечают требованиям, предъявляемым к товарным нефтепродуктам Поэтому их подвергают различным видам очистки или используют в качестве сырья для технологических процессов, в том числе и каталитических. Так, фракции 62—85, 85— 120, 120—140, 140—180 °С или более широкие (85—140, 62—140 и 62—180 °С) используют в качестве сырья для каталитического риформинга с целью получения ароматических углеводородов или высокооктановых компонентов авиационных и автомобильных бензинов (подробнее см. гл. 2). В качестве компонента автомобильного бензина используют и фракцию н. к. — 62 °С. В ряде случаев ее подвергают изомеризации и полученный изомеризат также используют как высокооктановый компонент бензинов. Для процесса изомеризации в качестве сырья используют и фракции С5 и Се или их смеси, получаемые на газофракционируюших установках нефте- и газоперерабатываюших заводах (подробнее см. гл. 4). [c.21] На вакуумной ступени установки ЭЛОУ — АВТ-6 мазут дополнительно нагревается в печи и поступает в вакуумную колонну. Получаемая в ней щирокая фракция в зависимости от характеристики нефти и последующего использования имеет пределы выкипания 350—460 и 350—490 °С. Она может быть использована для производства дистиллятных масел или как сырье каталитического крекинга и гидрокрекинга. Иногда на этих установках с одной или двумя вакуумными колоннами получают более узкие дистиллятные фракции для производства масел 300—400, 350—420, 420— 460 (или 420—490 °С). Они могут быть получены и при перегонке мазута на отдельных вакуумных установках. Во всех случаях перегонку мазута ведут в вакууме, при котором понижается температура кипения углеводородов это позволяет при 410—420 °С отобрать дистилляты, имеющие температуры кипения при атмосферном давлении до 500 °С. При получении масляных дистиллятов разложение их сводят к минимуму, повыщая расход водяного пара, снижая перепад давления в вакуумной колонне и т. д. Вакуум (остаточное давление 8,1 —10,8 кПа) создается в колонне путем конденсации паров в барометрических конденсаторах смещения, а в последнее время, особенно на вновь сооружаемых установках, — в поверхностных конденсаторах кожухотрубчатого типа. При этом исключается непосредственный контакт между парогазовой смесью и охлаждающей водой (меньще потерь). [c.22] Вакуумная перегонка мазутов на атмосферно-вакуумных установках является одним из основных способов получения сырья для каталитического крекинга. Глубина отбора вакуумных дистиллятов составляет обычно 40—60% на мазут (20—30% на сырую нефть). При перегонке легких мазутов при достаточно низком остаточном давлении выход вакуумных дистиллятов достигает 75%. [c.22] НЫМИ исследования нефтей или результатами лабораторной разгонки мазута, полученными в заводских лабораториях. На примере данных о перегонке пермских нефтей [8] можно показать возможность подбора рациональных условий однократного испарения мазута для получения сырья каталитического крекинга. На рис. 4 приведены кривые зависимости доли отгона от мазута в зависимости от температуры (а) и давления (б). При использовании аналогичных зависимостей в производственных условиях заданную долю отгона вакуумного дистиллята лучше регулировать температурой, если изменение давления не продиктовано какой-либо другой технологической необходимостью. В этом случае можно воспользоваться графиком зависимости давления от температуры при различной доле отгона (рис. 5). Одним из способов уве- личения ресурсов сырья для каталитического крекинга является строительство установок вакуумной перегонки, работающих при более низком остаточном давлении. [c.23] Нефть можно переработать и на более сложных — комбинированных установках, сочетающих процессы первичной перегонки нефти с термическими и каталитическими процессами. В Советском Союзе эксплуатируются такие установки двух типов — ЛК-6у и ГК-3. При их эксплуатации достигаются лучшие техникоэкономические показатели. Установка ЛК-6у комбинирует перегонку нефти с гидроочисткой, каталитическим риформингом и газо-фракционированием (мощность только по перегонке нефти 6 млн. т/год). Установка ГК-3 комбинирует первичную перегонку нефти (3 млн. т/год) с термическим и каталитическим крекингом, а также стабилизацией бензина. [c.24] Схему комбинированной установки выбирают в зависимости от качества нефти, требований к ассортименту и качеству вырабатываемых нефтепродуктов. Комбинированные установки требуют меньших капиталовложений, чем раздельные установки эквивалентной мощности. Они экономичнее и по эксплуатационным затратам, так как более рационально используют тепло потоков и вследствие этого расходуют меньше тепла, воды и электроэнергии. Производительность труда на этих установках значительно выше. Это дает основание предполагать, что дальнейшее развитие нефтеперерабатывающей промышленности связано с широким внедрением укрупненных и особенно комбинированных установок. [c.24] Вернуться к основной статье