Термический крекинг

Назначение

Термический крекинг – процесс переработки нефтяных фракций путем их термического разложения с целью получения дополнительного количества светлых нефтепродуктов (бензина), крекинг-остатка для производства игольного кокса и термогазойля для производства сажи.

Одной из разновидностью термического крекинга является висбрекинг – процесс получения котельных топлив путем снижения вязкости тяжелого сырья (мазута и гудрона).

Продукты

Продуктами промышленных установок термического крекинга являются:

  1. Бензин
  2. Крекинг-остаток
  3. Газ
  4. Иногда отбирают еще и керосиновую или керосиногазойлевую фракцию

Выход бензина при каталитическом крекинге зависит наряду с прочими условиями от вида сырья: он составляет (по массе )

  • для гудрона 10-12 %
  • мазута 30-35
  • газойля 50-55
  • керосина 60-65

Бензины термического крекинга содержат непредельные углеводороды и имеют низкое качество. В связи с этим процесс термического крекинга не является перспективным, однако он завоевал историческую нишу и свое место в нефтепереработке.

Основы термических превращений

Крекинг парафиновых углеводородов

Для крекинга парафинов характерен распад на более низкомолекулярные углеводороды. Продукты распада состоят из парафиновых и олефиновых углеводородов и водорода. Рассмотрим последовательность термического разложения на примере н-бутана.

  1. Первичный распад молекулы на радикалы: СН3-СН2-СН2-СН3→2•С2Н5
  2. Развитие цепи: 

3. Образуещиеся радикалы вновь вступают во взаимодействие с молекулами исходного углеводорода, концентрация радикалов возрастает и возникает значительная вероятность столкновения двух радикалов с образованием парафиновых углеводородов или молекул водорода: 

Крекинг нафтеновых углеводородов

Термический распад нафтеновых углеводородов происходит по молекулярному механизму.

Бициклические нафтены, например декалин, при крекинге также в основном дают продукты разложения (ароматические углеводороды, моноциклические нафтеновые углеводороды, алифатические углеводороды) и в меньшей степени-продукты дегидрирования (в данном случае нафталин и тетралин).

Кстати, прочтите эту статью тоже:  Очистка нефти и тяжелых нефтяных остатков от серы (гидрообессеривание)

Крекинг ароматических углеводородов

Простейшим представителем голоядерных углеводородов является бензол (т.кип̴ ≈ 80 °С). Бензольное кольцо чрезвычайно стабильно, однако бензол довольно легко переходит в дифенил, что сопровождается выделением водорода: 2С6Н6↔С6Н5―С6Н5+Н2

Механизм реакций уплотнения

При термокрекинге, наряду с реакциями разложения, в результате которых получается бензин и газ, идут вторичные реакции уплотнения образовавшихся продуктов, в результате которых получается кокс и крекингостаток.

На химизм процесса оказывают влияние его продолжительность (время пребывания углеводородов в реакционной зоне), давление, характер исходного сырья. Сырье, содержащее алкилароматические углеводороды и парафиновые, претерпевают вначале разложение, подготавливающее материал для последующих реакций уплотнения; таким материалом являются голоядерные непредельные и ароматические углеводороды.

Увеличение температуры повышает скорость протекающих реакций, глубину процесса, а также приводит к преобладанию реакций расщепления по сравнению с реакциями уплотнения. Глубина процесса оценивается выходом бензина, газа и кокса и их соотношением. Температуру выбирают в зависимости от склонности исходного сырья к коксообразованию или газообразованию.

С увеличением глубины превращения выход бензина вначале возрастет, затем достигает некоторого максимума и начинает снижаться. Данное явление связано с тем, что скорость разложения бензина на газ начинает увеличивать скорость образования бензина.

Влияние давления проявляется как непосредственно на направленности протекающих реакций, так и через изменение фазового соотношения в реакционной зоне. Давление оказывает влияние на состав продуктов крекинга, повышает выход продуктов уплотнения и снижает выход газообразных продуктов. С увеличением давления снижается доля паров и повышается доля жидкости в реакционной зоне, что позволяет при заданном времени пребывания углеводородов значительно снизить объем реакционной зоны или углубить процесс.

Кстати, прочтите эту статью тоже:  Атмосферный блок установки АВТ

Особый момент при термокрекинге – обеспечение требуемой селективности процесса. При довольно широком молекулярном спектре углеводородов сырье сначала делят на фракции, а затем осуществляют их термокрекинг при оптимальных рабочих условиях в отдельных реакторах.

При достижении определенной глубины термического крекинга начинается образование твердого продукта-кокса, который представляет собой результат последовательных превращений ароматических углеводородов в карбиды и асфальтены. Явление коксообразования негативно сказывается на эксплуатации реакторных устройств термического крекинга, ограничивая их межремонтный пробег из-за необходимости очищать реакционную аппаратуру от коксоотложений.

С целью достижения требуемой глубины процесса при умеренной температуре без значительных коксообразований осуществляют регенерацию части получаемых продуктов на повторный крекинг. Реакционным устройством служит трубчатая печь или трубчатая печь с выносной полой реакционной камерой.

Последняя может быть заполнена только паром или иметь некоторый уровень жидкости.

Технологическая схема

Двухпоточная установка термического крекинга с выносом реакционной камеры

Рис 1. Схема двухпоточной установки термического крекинга с выносом реакционной камеры: 1 – печь тяжелого сырья (легкого крекинга); 2 – печь легкого сырья (глубокого крекинга); 3 – выносная реакционная камера; 4 – испаритель высокого давления; 5 – колонна ректификации; 6 – испаритель низкого давления; 7 – теплообменник; 8 – холодильник; 9 – газосепаратор низкого давления; 10,11 – конденсатор-холодильник; 12 – газосепаратор высокого давления.

Сырье после нагрева в теплообменнике 7 теплом отходящего крекингостатка подается в нижнюю часть ректификационной колонны 5 и в верхнюю часть испарителя низкого давления 6. Деление сырья на два потока позволяет более полно использовать избыточное тепло паров в этих аппаратах. Из верхней части испарителя 6 сырье, разбавленное газойлевыми фракциями, направляются в нижнюю часть колонны 5.

Кстати, прочтите эту статью тоже:  Установка ЭЛОУ-АВТ-6

Обьедененный поток сырья и ректификата с низа колонны 5 направляется в печь 1 легкого крекинга (тяжелого сырья) и далее на верх выносной реакционной камеры 3. Газойлевые фракции со сборной тарелки верхней части колонны 5 направляются на печь 2 глубокого крекинга (легкого сырья) и далее на верх реакционной камеры 3, откуда продукты пиролиза поступают через редукционный вентиль в испаритель высокого давления 4. После отделения 14 паров газойля с низа испарителя 4 крекинг-остаток поступает в испаритель низкого давления, в котором отделяются пары газойлевых фракций.

Тяжелую часть этих паров в испарителе 6 конденсируют и возвращают с его сборной тарелки в низ колонны 5 и далее в смеси с сырьем направляют на крекинг в печь 1. С низа колонны 6 через теплообменники 7 и холодильник 8 выводят крекинг-остаток. Легкую часть паров выводят с верха испарителя 6 через конденсатор 10 и газосепаратор низкого давления 9 как крекинговый газойль.

Пары из испарителя 4 направляют на разделение в колонну 5, с верха которой через конденсатор 11 выводят бензин и газ, которые поступают в газосепаратор высокого давления 12. В дальнейшем бензин поступает на стабилизацию, а газ на ГФУ.

Режим крекинга: выход печи тяжелого сырья–температура 470-490 °С, давление 2,2-2,7 МПа, для печи легкого сырья соответственно 530-540 °С и 2,2-2,8 МПа. 

Вам будет интересно:

Добавить комментарий

Вставить формулу как
Блок
Строка
Дополнительные настройки
Цвет формулы
Цвет текста
#333333
Используйте LaTeX для набора формулы
Предпросмотр
\({}\)
Формула не набрана
Вставить