РЕФЕРАТ   Назначение и описание установки каталитического крекинга Содержание   Введение. 3 1 Характеристика каталитического крекинга. 4 2 Назначение установки каталитического крекинга. 6 3 Описание установки каталитического крекинга. 8 Заключение. 11 Список использованных источников. 12  

Введение

  Добыча нефти и газа является ведущей отраслью экономики десятков стран. Спрос же на данные полезные ископаемые остается крайне высоким, что и неудивительно, поскольку они используются практически во всех сферах современного промышленного производства. В частности, нефть, обладая сложным химическим составом и уникальными физическими свойствами, используется не только в качестве сырья для изготовления автомобильного топлива, но и во многих иных областях, в том числе и бурно развивающихся на данный момент. В этой связи добыча этого полезного ископаемого только растет. В современных условиях в промышленности практически не используется сырая нефть. Для получения необходимых нефтепродуктов применяются специальные методы нефтепереработки. Это крайне сложные и технологичные процессы. Дело в том, что получить необходимый продукт из сырой нефти практически невозможно. Сначала происходит первичная ее перегонка, в результате получается разделение на фракции, после чего они подвергаются вторичной переработке. Каталитический крекинг — процесс переработки происходит при помощи специальных веществ, обеспечивающих большую скорость реакции и качество выведенных нефтепродуктов, которые называются катализаторами. На сегодняшний день ими являются алюмосиликаты, в частности, цеолитсодержащий микросферический катализатор, который представляет собой частицы, имеющие размер до 150 мкм.    

1 Характеристика каталитического крекинга

  Основным сырьем для данного вида переработки выступает прямогонный тяжелый газойль, а также иные фракции, которые имеют температуру закипания более +350 градусов по шкале Цельсия. Технологически каталитический крекинговый процесс осуществляется при нормальном атмосферном давлении. После его завершения на выходе имеются десятки продуктов, которые практически все нашли применение в народном хозяйстве. Так, более половины этого объема занимает крекинг-бензин высокого качества, который имеет октановое число 88-91. Содержание вредных примесей в нем минимально, поэтому именно оно становится основой для топлива Евро-4 и Евро-5. Более четверти от общего объема выхода составляет газойль, при этом не очень хороший, что, впрочем, не препятствует тому, чтобы использовать его в качестве дизельного топлива. Кроме этого, заметен выход изобутана и бутиленов, а также других газообразных предельных углеводородов. В их число входит пропилен, который используется в производстве полипропилена, широко применяемого в промышленности. В целом, каталитический крекинг позволяет расщеплять фракции практически без потерь (не более 1,5%), именно поэтому он является наиболее распространенным способом углубленной нефтепереработки[1]. В процессе каталитического крекинга могут создаваться разнообразные продукты из углеводородов с более длинными цепочками. Обычно в реактор каталитического крекинга, такой как реактор каталитического крекинга с псевдоожиженным слоем, подают более тяжелые углеводороды, такие как вакуумный газойль. С такой установки можно получать различные продукты, включая бензиновый продукт и/или другие легкие продукты, такие как этилен и пропилен. На таких установках обычно желательно получать больше определенных продуктов, таких как этилен и пропилен. В частности, этилен и пропилен могут использоваться для производства последующих продуктов, например пластиков. Однако желание доводить до максимума выход легких олефинов может оказаться ограниченным из-за ограничений процесса, таких как нежелательные побочные реакции. По этой причине было бы выгодно создать установку и/или способ, в которых были бы устранены указанные ограничения и которые бы позволили повысить выход легких олефинов. Одним из типичных вариантов осуществления может быть установка каталитического крекинга с псевдоожиженным слоем. Установка может включать в себя зону реакции, функционирующую в условиях, способствующих получению олефинов, и содержащую в себе по меньшей мере один стояк. В этот по меньшей мере один стояк может подаваться первое сырье с температурой кипения от 180 до 800°С и второе сырье, содержащее более 70 вес.% одного или более С4 +-олефинов. Другим типичным вариантом осуществления может быть установка каталитического крекинга с псевдоожиженным слоем. Установка может включать в себя зону реакции, в которой имеется по меньшей мере один стояк, в который подается смесь первого катализатора, имеющего поры с отверстиями, большими 0,7 нм, и второго катализатора, имеющего отверстия, меньшие отверстий первого катализатора, поток лигроина, содержащий от 20 до 70 вес.% одного или более С5-С10-олефиновых соединений, поток С4-углеводородов и поток сырья с температурой кипения от 180 до 800°С. Еще одним типичным вариантом осуществления может быть установка каталитического крекинга с псевдоожиженным слоем. Установка может включать в себя зону реакции, в которой имеется по меньшей мере один стояк, в который подается смесь Y-цеолита и цеолита ZSM-5, сырье с температурой кипения от 180 до 800°С и олефиновый поток, содержащий по меньшей мере 10 вес.% одного или более С4-С7 -олефиновых соединений, подаваемый после (по ходу потока) указанных смеси и сырья, зону отделения для отделения смеси от одного или более продуктов реакции и зону разделения для одного или более продуктов реакции. Таким образом, раскрытые в заявке варианты осуществления могут предложить установки и/или способы, которые могут повысить выход легких олефинов, в частности пропилена. Например, использование расположенных выше точек ввода или особого сырья может давать дополнительные олефины. Что касается точек ввода, указанное расположение может уменьшить время пребывания для превращения сырья и облегчить производство олефинов. Кроме того, рециркуляция и подача некоторых потоков в стояк также могут облегчить производство одного или более желаемых продуктов. Каталитический крекинг — это переработка нефти для получения следующих продуктов: — Компонента бензина с октановым числом 92; — Сжиженных углеводородных газов – пропан-пропиленовая фракция (ППФ) и бутан-бутиленовая фракция (ББФ); — Компонента дизельного топлива; — Легкого каталитического газойля[2].    

2 Назначение установки каталитического крекинга

  Известны способы каталитического крекинга, согласно которым крекинг нефтяного сырья для получения более низкокипящих продуктов ведут в присутствии микросферического цеолитсодержащего катализатора при контактировании исходного сырья и регенерированного катализатора в лифт-реакторе. Затем отделяют продукты крекинга от закоксованного катализатора, отпаривают его от увлеченных легких углеводородов и разделяют продукты крекинга. Недостаток известных способов заключается в том, что получаемые продукты имеют повышенное содержание серы, поэтому необходимо подвергать гидроочистке сырье каталитического крекинга или очищать получаемые продукты. Известен способ получения моторных топлив, отвечающих современным требованиям, путем каталитического крекинга сырья, подвергнутого мягкому гидрокрекингу при давлении 5-10 МПа [Летцш У. «Совершенствование каталитического крекинга для выработки чистых топлив». Нефтегазовые технологии, 2005, №6, с.80-82]. Недостатком известного способа является то, что при давлении гидрокрекинга менее 10 МПа глубина обессеривания сырья каталитического крекинга не позволяет на этой установке получать компоненты автобензинов, соответствующие современным требованиям по показателю содержание серы, т.е. их необходимо подвергать дополнительной очистке. Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемым результатам является способ каталитического крекинга тяжелых нефтяных фракций с целью выработки высокооктанового компонента бензинов и сырья для производства продуктов нефтехимии, согласно которому в качестве сырья каталитического крекинга используется непревращенный остаток гидрокрекинга вакуумного газойля. В случае использования установки гидрокрекинга для предварительной очистки сырья установки ККФ уровень конверсии в процессе гидрокрекинга ограничивают получением количества сырья, необходимого для загрузки установки ККФ. Недостатком способа, принятого за прототип, является невозможность достижения оптимального значения выхода целевых фракций ККФ при использовании в качестве сырья непревращенного остатка процесса гидрокрекинга. Поступающее сырье содержит незначительное количество коксообразующих фракций, прирост кокса на катализаторе существенно уменьшается и необходимый для проведения процесса каталитического крекинга тепловой баланс достигается с трудом, что ведет к снижению отборов целевых фракций[3].    

3 Описание установки каталитического крекинга

  Промышленные установки каталитического крекинга имеют однотипную схему по фракционированию продуктов крекинга и различаются в основном конструктивным оформлением и принципом реакционного блока. В отечественной нефтепереработке эксплуатируются установки разных поколений: типа 43-102 с циркулирующим шариковым катализатором; типа 43-103, 1А/1М и ГК-3 — с кипящим слоем микросферического катализатора и типа Г-43-107 с лифт-реактором. Основное развитие в перспективе получат комбинированные установки каталитического крекинга Г-43-107 и их модификации. В их состав кроме собственно установки каталитического крекинга входят блок гидроочистки сырья крекинга производительностью 2 млн т/год и блок газофракционирования и стабилизации бензина. Технологическая схема секций крекинга и ректификации установки Г-43-107 представлена на рис. 1. Гидроочищенное сырье после подогрева в теплообменниках и печи П смешивают с рециркулятом и водяным паром и вводят в узел смешения прямоточного лифт-реактора Р-1. Контактируя с регенерированным горячим цеолитсодержащим катализатором, сырье испаряется, подвергается катализу в лифт-реакторе и далее поступает в зону форсированного кипящего слоя Р-1. Продукты реакции отделяют от катализаторной пыли в двухступенчатых циклонах и направляют в нижнюю часть ректификационной колонны К-1 на разделение. Закоксованный катализатор из отпарной зоны Р-1 по наклонному катализаторопроводу подают в зону кипящего слоя регенератора Р-2, где осуществляют выжиг кокса в режиме полного окисления оксида углерода в диоксид. Регенерированный катализатор по нижнему наклонному катализаторопроводу далее поступает в узел смешения лифт-реактора. Воздух на регенерацию нагнетают воздуходувкой. При необходимости его можно нагревать в топке под давлением. Дымовые газы через внутренние двухступенчатые циклоны направляют на утилизацию теплоты (на электрофильтры и котел-утилизатор). Рисунок 1 – Принципиальная технологическая схема установки каталитического крекинга Г-43-107: I – гидроочищенное сырье; II – газы на АГФУ; III – нестабильный бензин на стабилизацию; IV – легкий газойль; V – тяжелый газойль; VI — декантат; VII – водяной пар; VIII – дымовые газы; IX – вода; X – воздух; XI – катализаторная пыль   В К-1 для регулирования температурного режима предусмотрены верхнее острое и промежуточные циркуляционные (в средней и нижней частях) орошения. Отбор легкого и тяжелого газойля осуществляют через отпарные колонны К-2 и К-3. Нижняя часть колонны является отстойником (скруббером) катализаторного шлама, который возвращают в отпарную зону Р-1. Часть тяжелого газойля подают в узел смешения лифт-реактораи как рециркулят. С верха колонны выводят смесь паров бензина, воды и газов крекинга, которую после охлаждения и конденсации разделяют в газосепараторе С-1 на газ, нестабильный бензин, направляемые в блок газофракционирования и стабилизации бензина. Водный конденсат после очистки от сернистых соединений выводят с установки. Ниже приведены материальный баланс, технологический режим установки Г-43-107 и качество сырья крекинга[4].    

Заключение

  В настоящее время большинство автомобильных бензинов производится по технологии каталитического крекинга нефти. Это обусловлено тем, что под воздействием катализаторов часть непредельных углеводородов трансформируется в предельные. Это позволяет на выходе получить бензины лучшего качества, чем при термическом крекинге. Процент выхода бензина, в процессе, составляет порядка 70%, а газа 13–16% от общей массы используемого сырья. Бензины получаются высококачественными с октановым числом в пределах 87-91 единиц. Процесс крекинга с использованием катализаторов легко совместим с другими сопутствующими процессами такими, как: — деасфальтизация; — алкирование; — гидроочистка. Благодаря такой универсальности, современные предприятия по переработке нефти используют только каталитический способ. При каталитическом крекинге реакции расщепления протекают на поверхности катализатора, в результате чего образуются отложения кокса. Поэтому выжигание кокса является важной особенностью процесса каталитического крекинга. Этот процесс называют регенерацией катализатора.    

Список использованных источников

 

1. Ахметов, С.А. и др. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа [Текст]: Учебное пособие / С.А. Ахметов, Т.П. Сериков, И.Р. Кузеев, М.И. Баязитов; Под ред. С.А. Ахметова. — CПб.: Недра, 2006.
2. Вержичинская, С.В., Дигуров, Н.Г., Синицин, С.А. Химия и технология нефти и газа [Текст]. – М.: Форум, 2011.
3. Потехин, В.М., Потехин, В.В. Основы теории химических процессов технологии органических веществ и нефтепереработки [Текст]. – М.: Химиздат, 2007.
4. Солодова, Н.Л., Терентьева, Н.А. Современное состояние и тенденции развития каталитического крекинга нефтяного сырья [Текст] // Вестник Казанского технологического университета. — 2012. — № 1.
5. Таранова, Л.В. Оборудование подготовки и переработки нефти и газа [Текст] / Л.В. Таранова, А.Г. Мозырев. — Тюмень: ТюмГНГУ, 2014.
6. Технология переработки нефти и газа. Процессы глубокой переработки нефти и нефтяных фракций [Текст]: Учеб.-метод. комплекс для студ. спец. 1-48 01 03 в 2-х ч. / Сост.: С.М. Ткачев — ч.1 Курс лекций. — Новополоцк: ПГУ, 2006. —

[1] Потехин, В.М., Потехин, В.В. Основы теории химических процессов технологии органических веществ и нефтепереработки [Текст]. – М.: Химиздат, 2007. [2] Таранова, Л.В. Оборудование подготовки и переработки нефти и газа [Текст] / Л.В. Таранова, А.Г. Мозырев. — Тюмень: ТюмГНГУ, 2014. [3] Вержичинская, С.В., Дигуров, Н.Г., Синицин, С.А. Химия и технология нефти и газа [Текст]. – М.: Форум, 2011. [4] Ахметов, С.А. и др. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа [Текст]: Учебное пособие / С.А. Ахметов, Т.П. Сериков, И.Р. Кузеев, М.И. Баязитов; Под ред. С.А. Ахметова. — CПб.: Недра, 2006.