Инструменты пользователя

Инструменты сайта


courses:refining:каталитический_крекинг

Различия

Здесь показаны различия между выбранной ревизией и текущей версией данной страницы.

Ссылка на это сравнение

courses:refining:каталитический_крекинг [19.05.2016 12:18] (текущий)
wikicat создано
Строка 1: Строка 1:
 +====== Каталитический крекинг ======
  
 +На ранних стадиях развития нефтеперерабатывающей промышленности потребности в автомобильном бензине росли быстрей,​ чем потребности в тяжелом жидком топливе (например,​ в дизельном топливе),​ и соответственно росло количество сырой нефти, которую нужно было превратить в бензин. Нефтепереработчикам стало ясно, что если производить прямогонный бензин в количестве,​ достаточном для удовлетворения потребности рынка, то рынок будет одновременно переполнен тяжелым топливом. Экономическим следствием сложившейся ситуации стал постоянный рост цен на бензин при падении цен на более тяжелые фракции. \\ 
 +
 +{{:​courses:​refining:​установка_каткрекинга_фото.jpg?​300|}} \\
 +
 +Чтобы справиться с этой физической и экономической проблемой,​ находчивые инженеры-нефтепереработчики придумали несколько крекинг-процессов,​ из которых наиболее широко распространен каталитический крекинг. \\
 +
 +Рассмотрим технологический процесс крекинга:​ в крекинг-установке прямогонные фракции тяжелого газойля нагревают при повышенном давлении в контакте с катализатором,​ который способствует протеканию процесса. \\
 +
 +**Катализатор** — это вещество,​ которое ускоряет или даже вызывает химическую реакцию,​ но когда реакция заканчивается,​ катализатор остается в неизменном виде — таким же, каким был сначала. Другими словами,​ он не изменяется химически,​ но заставляет другие вещества реагировать друг с другом. \\
 +
 +{{:​courses:​refining:​катализатор_крекинга.jpeg?​250|}}
 +
 +Сырьем для процесса каталитического крекинга обычно является прямогонный тяжелый газойль,​ а также легкая фракция вакуумной перегонки. Температура кипения сырья для крекинга должна находиться в пределах 340—590°С (650—1100°F). Чтобы процесс начался,​ требуется нагревание;​ температура в реакторе во время крекинга находится в районе 480°С (900°F). \\
 +
 +Процесс разработан так, чтобы особым образом содействовать протеканию крекинга. Задача состоит в том, чтобы превратить тяжелые фракции в бензин. Во время работы установки происходит несколько процессов. Когда большие молекулы разрываются на части, то водорода оказывается недостаточно,​ чтобы насытить все молекулы,​ и поэтому некоторая часть углерода переходит в кокс, который почти целиком состоит из атомов углерода,​ слепленных вместе. \\
 +
 +При разрыве крупных молекул получается полный набор мелких — от метана и выше. Поскольку водорода недостаточно,​ многие из образующихся молекул оказываются олефинами. Если некоторые молекулы в сырье состоят из нескольких ароматических или нафтеновых циклов,​ соединенных вместе,​ они разваливаются на меньшие ароматические или нафтеновые молекулы и олефины. И, наконец,​ молекулы,​ состоящие из нескольких ароматических или нафтеновых циклов и длинных боковых цепей, как правило,​ теряют боковые цепи. Полученные в результате молекулы,​ хотя и содержат меньше атомов углерода,​ но оказываются более тяжелыми,​ то есть имеют более высокую относительную плотность. Кроме того, их температуры кипения обычно также выше. Таким образом,​ продуктами крекинга является полный набор углеводородов,​ от метана до остатка и, кроме того, кокс.((Леффлер Уильям Л. Переработка нефти. — 2-е изд., пересмотренное / Пер. с англ. — М.: ЗАО «Олимп-Бизнес»,​ 2004. — 224 с: ил. — (Серия «Для профессионалов и неспециалистов»).)) \\
 +
 +{{youtube>​Xsqlv4rWnEg?​medium}} \\
 +
 +Аппаратурное оформление каталитического крекинга состоит из трех частей:​ реактора,​ регенератора и ректификационной колонны. \\
 +
 +===== Реактор =====
 +
 +Реактор – центральная часть установки каталитического крекинга. \\
 +
 +{{:​courses:​refining:​реакторный_блок_каталитического_крекинга.jpg?​400|}}
 +
 +Сырьё проходит через нагреватель,​ смешивается с катализатором и поступает в вертикальную трубу (райзер),​ ведущую в нижнюю часть реактора. В момент,​ когда сырьё поступает в реактор,​ процесс уже идёт, поэтому время пребывания сырья в реакторе – всего несколько секунд. В более современных конструкциях крекинг,​ в основном,​ происходит уже в райзере. Таким образом,​ реактор нужен только для отделения углеводородов от катализатора. Это производится с помощью циклона (механическое приспособление,​ использующее центрифугирование). \\
 +     
 +Катализатор обычно бывает одного из двух типов: шарики или микросферы. Диаметр шариков 0,3 или 0,6 см. Микросферы гораздо меньше (похожи на детскую присыпку). Если сосуд с микросферами встряхивать или наклонять,​ порошок ведёт себя как жидкость (крекинг с псевдоожиженным катализатором). Каждая микросфера (или шарик) имеет множество пор и, следовательно,​ огромную площадь поверхности. \\
 +      ​
 +===== Регенератор =====
 +
 +Та часть углеводородов,​ которая во время крекинга превращается в кокс, оседает в виде отложений на катализаторе. Когда поверхность катализатора покрывается отложениями,​ катализатор становится неактивным (отработанным). Чтобы удалить эти углеродные отложения,​ отработанный катализатор подают в регенератор,​ где его смешивают с горячим воздухом,​ нагретым приблизительно до 600 °С. \\
 +
 +{{:​courses:​refining:​регенерация_катализатора.jpg?​400|}} \\
 +
 +Этот процесс называется окислением кокса и напоминает сжигание древесного угля в брикетах,​ потому что в обоих случаях C соединяется с O<​sub>​2</​sub>,​ и при этом образуется диоксид углерода (СО<​sub>​2</​sub>​) и иногда монооксид углерода (СО), а также выделяется большое количество тепла. Тепло в виде горячего потока СО и СО<​sub>​2</​sub>​ обычно используют в какой-либо части процесса,​ например,​ чтобы нагреть сырьё в теплообменнике. В более старых моделях поток СО/​СО<​sub>​2</​sub>​ отправляют в печь, где СО доокисляется до СО<​sub>​2</​sub>,​ прежде чем СО<​sub>​2</​sub>​ наконец отправляется в атмосферу. \\
 +     
 +Восстановленный катализатор выходит из нижней части регенератора. Его можно снова смешать с сырьём и направить в реактор. Таким образом,​ катализатор находится в непрерывном движении,​ проходя по циклу крекинг–регенерация. \\
 +
 +Ниже представлена схема реакторно-регенераторного блока установки каталитического крекинга,​ а на последующем видео видно, как указанные потоки проходят через соответствующее оборудование. \\
 +
 +{{:​courses:​refining:​реакторно-регенераторный_блок_уст._каткрекинга.gif?​600|}} ((http://​www.ngfr.ru/​ngd.html?​neft23)) \\
 +
 +{{youtube>​_-LkWGoFv68?​medium}} \\
 +
 +
 +
 +
 +===== Ректификационная колонна крекинга =====
 +      ​
 +Тем временем углеводородная смесь, полученная в результате крекинга,​ подаётся в ректификационную колонну для разделения продуктов каткрекинга. \\
 +
 +{{:​courses:​refining:​ректификационная_колонна_крекинга.jpg?​400|}} \\
 +
 +В колонне смесь обычно разделяется на фракции:​ УВ газы (С<​sub>​4</​sub>​ и более лёгкие,​ то есть С<​sub>​4</​sub><​sup>​~</​sup>​),​ крекинг-бензин,​ лёгкий крекинг-газойль,​ тяжёлый крекинг-газойль и кубовый остаток (рециркулирующий газойль). \\
 +      ​
 +Последний продукт может использоваться разными способами,​ но чаще всего его смешивают со свежей порцией сырья, с которой он снова поступает в процесс. Если число циклов достаточно велико,​ //​рециркулирующий газойль//​ может полностью исчезнуть – это //​рециркуляция до уничтожения//​. \\
 +     
 +Тяжёлый крекинг-газойль можно использовать как сырьё для термического крекинга или как компонент остаточного топлива (мазута). Лёгкий газойль – хороший компонент дизельного и дистиллятного топлива,​ а крекинг-бензин – эффективный компонент автомобильного бензина. \\
 +     
 +Граница между бензиновой фракцией и фракцией легкого газойля не является строго фиксированной. Перемещение этой границы позволяет регулировать соотношение между бензином и дистиллятом в зависимости от времени года. Когда наступает зимний отопительный сезон, многие НПЗ переходят на режим максимального количества дистиллята. Для этого изменяют точку выкипания для крекинг-бензина,​ так чтобы большее количество продукта попало во фракцию лёгкого газойля. Летом, чтобы перейти на режим максимального количества бензина,​ границу между фракциями сдвигают в противоположном направлении. \\
 +
 +Верхние погоны,​ выходящие из ректификационной колонны крекинга,​ отличаются по составу от лёгких фракций,​ получающихся при ректификации сырой нефти. В процессе крекинга образуются олефины,​ поэтому поток углеводородных газов содержит не только метан, этан, пропан и бутаны,​ но также водород,​ этилен,​ пропилен и бутилены. Из-за этих дополнительных компонентов крекинг-газ направляют для разделения на //​установку фракционирования крекинг-газа//​. В этом состоит отличие от газа, полученного,​ например,​ при ректификации сырой нефти, который содержит только насыщенные соединения. В последнем случае газ направляют на //​установку фракционирования насыщенного газа//. \\
 +
 +===== Установка каталитического крекинга =====
 +
 +Все узлы установки каталитического крекинга,​ соединенные в общую систему,​ показаны на следующем рисунке. \\
 +
 +{{:​courses:​refining:​установка_каталитического_крекинга.jpg?​400|}} \\
 +
 +В системе имеется два циркулирующих потока. В левой части рисунка катализатор выходит из зоны реакции,​ проходит регенерацию и снова возвращается в зону реакции. В правой части углеводороды входят в систему и уходят из неё, но за счёт фракции рециркулирующего газойля некоторые компоненты постоянно циркулируют в системе.((Леффлер Уильям Л. Переработка нефти. — 2-е изд., пересмотренное / Пер. с англ. — М.: ЗАО «Олимп-Бизнес»,​ 2004. — 224 с: ил. — (Серия «Для профессионалов и неспециалистов»).)) \\
 +
 +Промышленный каталитический крекинг,​ достигший современного уровня развития,​ основан на использовании алюмосиликатных катализаторов. К числу естественных алюмосиликатов относятся глины. Алюмисиликатные катализаторы,​ как природные,​ так и синтетические,​ являются высокопористыми веществами с удельной поверхностью от 100 до 600 м2/г. \\
 +
 +На большинстве современных установок применяют микросферический катализатор с размером основной массы частиц от 0,2 до 1,5 нм. Сферическая форма способствует меньшему истиранию катализатора и снижает эрозию аппаратов реакторного блока, где циркулирует катализатор. \\
 +
 +Каталитический крекинг – типичный пример гетерогенного катализа. Реакции протекают на границе двух фаз: твёрдой (катализатор) и паровой или жидкой (сырьё),​ поэтому решающее значение имеют структура и поверхность катализатора. \\
 +
 +Постадийно процесс каталитического крекинга можно представить следующим образом:​
 +  * поступление сырья к поверхности катализатора (внешняя диффузия)
 +  * диффузия (внутренняя) молекул – сырья в поры катализатора
 +  * хемосорбция молекул сырья на активных центрах катализатора
 +  * химические реакции на катализаторе
 +  * десорбция продуктов крекинга и непрореагировавшего сырья с поверхности и диффузия из пор катализатора
 +  * удаление продуктов крекинга и неразложившегося сырья из зоны реакции((Смидович,​ Е. В. Технология переработки нефти и газа. Крекинг нефтяного сырья и переработка углеводородных газов : учебник для вузов по специальности «Химическая технология переработки нефти и газа» / Е. В. Смидович. - 4-е изд., стереотип.,​ перепечатка с третьего издания 1980 г. - Москва : Альянс,​ 2011. - 328 с.)) 
 +
 +Получить представление о том, как выглядит установка каталитического крекинга полностью,​ вы можете,​ посмотрев,​ следующее видео:
 +
 +{{youtube>​WtXq0AHMXbQ?​medium}} \\
 +
 +До данного момента мы успели рассмотреть атмосферную перегонку сырой нефти, вакуумную перегонку и каталитический крекинг. На рисунке ниже показано,​ как все это выглядит в комплексе. \\
 +{{:​courses:​refining:​процессы_нефтепереработки_до_крекинга.jpg?​500|}} \\
 +//​Технологическая схема нефтепереработки вплоть до крекинга://​ \\
 +//1 — прямогонный бензин;//​ \\
 +//2 — прямогонная нафта;//​ \\
 +//3 — прямогонный керосин;//​ \\
 +//4 — прямогонный легкий газойль;//​ \\
 +//5 — прямогонный тяжелый газойль;//​ \\
 +//6 — легкая фракция вакуумной перегонки;//​ \\
 +//7 — бензин каталитического крекинга;//​ \\
 +//8 — легкий газойль каталитического крекинга;//​ \\
 +//9 — тяжелый газойль каталитического крекинга.//​ \\
 +
 +===== Словарь =====
 +
 +|алюмосиликаты |alumosilicates |
 +|восстановленный катализатор |regenerated catalyst |
 +|катализатор |catalyst |
 +|каталитический крекинг |catalytic cracking |
 +|кокс |coke |
 +|крекинг-бензин |cracked gasoline |
 +|лифт-реактор |riser |
 +|отработанный катализатор |spent catalyst |
 +|прямогонный бензин |straight-run gasoline |
 +|псевдоожиженный слой |fluidized bed |
 +|реактор |reactor |
 +|регенератор |regenerator |
 +|рециркулирующий газойль |recycle gas oil |
 +|свежий катализатор |fresh catalyst |
 +
 +
 +
 +[[dsp:​blogpage|Назад в блог]]
 +
 +{{tag>​Тема}}
 +
 +~~DISCUSSION|Комментарии переводчиков~~
courses/refining/каталитический_крекинг.txt · Последние изменения: 19.05.2016 12:18 — wikicat