Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Поиск репетиторов
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий


ТЕРМИЧЕСКИЙ КРЕКИНГ

ТЕРМИЧЕСКИЙ КРЕКИНГ, высокотемпературная переработка нефти и ее фракций с целью получения, как правило, продуктов меньшей мол. массы-легких моторных и котельных топлив, непредельных углеводородов, высокоаро-матизир. сырья, кокса нефтяного.

4106-28.jpg

Рис. 1. Цепь р-ций при термич. крекингепарафиновых углеводородов (по Тиличееву и Немцову).

Физико-химические основы процесса. Направление термического крекинга зависит от природы углеводородного сырья, его мол. массы и условий проведения процесса. Термический крекинг протекает в осн. по цепному радикальному механизму (см. Пиролиз нефтяного сырья) с разрывом связей С—С в молекулах парафиновых (С5 и выше), нафтеновых, алкилароматич. и высококипящих непредельных углеводородов нефтяного сырья и связи С—H в низкомол. парафиновых и др. углеводородах (рис. 1). Одновременно с разрывом связей происходят р-ции полимеризации (непредельные и циклопарафиновые углеводороды) и конденсации (циклизации; непредельные, нафтено-и алкилароматич.и др. углеводороды), приводящие к образованию смолисто-асфальтенового крекинг-остатка и кокса. Важнейшими параметрами, определяющими направление и скорость протекания термического крекинга, являются т-ра, продолжительность и давление. Процесс начинает в заметной степени протекать при 300-350 °С и описывается кинетич. ур-нием первого порядка. Температурная зависимость константы скорости подчиняется ур-нию Аррениуса. Изменения давления влияют на состав продуктов процесса (напр., на выход остаточных фракций и кокса) вследствие изменения скоростей и характера вторичных р-ций полимеризации и конденсации, а также объема реакц. смеси.

4106-29.jpg

Схемы промышленных установок. Подбором углеводородного и фракционного состава сырья, а также т-ры, давления и продолжительности процесса его направляют в сторону получения заданных целевых продуктов (см. табл.).

К первой группе процессов, проводимых под высоким давлением (0,7-7 МПа), относится собственно термический крекинг, давший назв. всему направлению термич. процессов. В пром-сти термический крекинг применяют с 1912 (произ-во бензина в кубовой установке периодич. действия). В 1920-22 созданы первые установки непрерывного действия, в к-рых сырье прокачивалось через обогреваемый пламенем прямоточный змеевик и далее поступало в реакц. камеру и на фракционирование. В 1932 пущена двухпечная установка, в к-рой отдельно крекировалось тяжелое и легкое сырье.

В 1935 внедрена в пром-сть первая двухпечная отечеств. установка, совр. вариант к-рой представлен на рис. 2. При переработке мазута выход продуктов составляет (% по массе): бензина 25-30 (30-40 при переработке газойлей), газов (до С4) 8-10, крекинг-остатка 59-66. Предложены упрощенные ф-лы для определения выхода бензина (фракция с концом кипения 204 °С) В6 (% по объему) и суммы выхода газов плюс потери Вг+п (% по объему) при термическом крекинге мазута или газойля: В6 = 25 + 212 (rс-1ro-1г+п = 64 (rс-1rо-1), где rс, ro-плотность сырья и крекинг-остатка при 15,6°С.

4106-30.jpg

Рис. 2. Технол. схема двухпечного термин, крекинга: 1, 2-печи крекинга соотв. легкого и тяжелого сырья; 3-реакц. камера; 4, 5-испарители соотв. высокого и низкого давлений; 6-ректификац. колонна; 7-газовый сепаратор; I-сырье; II-легкий газойль; III - крекинг-остаток; IV-газ; V-бензин.

На рис. 3 изображена принципиальная технол. схема распространенного в настоящее время варианта термического крекинга с целью получения топочного мазута из гудронов (см. Висбрекинг).

4106-31.jpg

Рис. 3. Технол. схема вирбрекинга гудрона: 1-трубчатая печь; 2-фракционирующая колонна; 3-отдарная колонна; I-сырье; II-холодный газойль ("ку-линг"); III - газ + бензин; IV -водяной пар; V-легкий газойль; VI-котельное топливо.

Среди процессов, проводимых под низким давлением (0,03-0,6 МПа), особенно широко применяют замедленное коксование, пиролиз и термоконтактный крекинг. Эти и др. процессы термического крекинга требуют значит. затрат теплоты на нагрев сырья и эндотермич. р-ции расщепления. Так, суммарный тепловой эффект р-ций термического крекинга составляет 1250-1670 кДж/кг получаемого бензина, при висбрекинге 117-234, замедленном коксовании 84-118 кДж/кг сырья.

При создании установок большой мощности из-за повыш. отложения кокса на теплообменных пов-стях передачу теплоты через пов-сти трубчатых печей стремятся заменять не-посредств. контактом сырья с перегретым паром или нагретыми циркулирующими порошками. При термоконтактном крекинге (рис. 4), наз. по типу установок также "флюидкокинг" либо "флексикокинг", теплоносителем служит побочный продукт-порошкообразный кокс со средним диаметром частиц ок. 250 мкм. Теплоноситель циркулирует (установка "флюидкокинг") между реактором и коксонагревате-лем, где за счет частичного сжигания в псевдосжиженном слое нагревается до 590-600 °С. Нагрев и крекинг сырья происходят в тонком слое на пов-сти кокса. Продукты р-ций обеспыливаются в циклонных сепараторах и разделяются в парциальном конденсаторе на целевые продукты (выкипают до 500-560 °С), направляемые на фракционирование, и тяжелые фракции (рецикл), возвращаемые в реактор. Избыточное кол-во кокса выводится как товарный продукт либо поступает в спец. аппарат (на рис. не показан), где подвергается тирокислородной конверсии с образованием низкокалорийного топливного газа.

4107-1.jpg

Рис. 4. Технол. схема термоконтактного крекинга: 1-реактор; 2-парциальный конденсатор; 3-коксонагреватель; 4-сепаратор кокса; I-сырье; II-рецикл; III-продукты крекинга на разделение; IV- охлажденный кокс; V-воздух; VI-горячий кокс; VII-дымовые газы; VIII-водяной пар; IX-вода.

При необходимости на установках "флексикокинг" устанавливают два реактора-газификатора, причем в первом, куда подается только воздух, протекает газификация кокса, а во втором (в него поступает пар)-паровая конверсия. При снижении выработки топливного газа на 20% обеспечивается произ-во синтез-газа с молярной долей Н2 50%.

С целью увеличения глубины превращения сырья и выхода светлых нефтепродуктов разработаны новые технол. схемы термического крекинга в присут. водорода.

Лит.: Технология переработки нефти и газа, ч. 2-Смидович Е. В., Кре-кинг нефтяного сырья и переработка углеводородных газов, 3 изд., М., 1980; Справочник нефтепереработчика, под ред. Г. А. Ластовкина [и др.],· Л., 1986, с. 81-106; Химия нефти и газа, под ред. В. А. Проскурякова, А. Е. Драбкина, Л., 1989, с. 284-310. Д.М. Соскинд.


___

     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн