Каталитический крекинг

Автор: Пользователь скрыл имя, 24 Ноября 2011 в 12:01, курсовая работа

Краткое описание

Увеличение объема производства нефтепродуктов, расширение их ассортимента и улучшение качества- основные задачи, поставленные перед нефтеперерабатывающей промышленностью в настоящее время. Решение этих задач в условиях, когда непрерывно возрастает доля переработки сернистых и высокосернистых, а за последние годы и высокопарафинистых нефтей, потребовало изменения технологии переработки нефти. Большое значение приобрели вторичные и, особенно, каталитические процессы. Производство топлив, отвечающих современным требованиям, невозможно без применения таких процессов, как каталитический крекинг, каталитический риформинг, гидроочистка, алкилирование и изомеризация, а в некоторых случаях- гидрокрекинг.

Оглавление

Введение
1 Литературный обзор
1.1 Назначение процесса 6
1.2 Режим работы установок 9
1.3 Химические основы процесса 11
1.4. Сырье и продукты каталитического крекинга 14
1.4.1 Сырье 14
1.4.2 Продукты каталитического крекинга 15
1.5 Катализаторы крекинга 18
2 Технологическая часть
2.1 Физико- химические свойства нефти м/р Терень-Узек 20
2.2 Описание поточной схемы 25
2.3 Материальный баланс установок 26
2.4 Описание технологической схемы 30
2.5 Расчет реактора крекинга 31
3 Список литературы 44
4 Графическая часть 45
5 Приложение

Файлы: 1 файл

введение и лит обзор.doc

— 398.00 Кб (Скачать)

    вывод продуктов крекинга из зоны реакции на последующую их ректификацию.

    Основными факторами, влияющими на процесс  каталитического крекинга, являются:

    свойства  применяемого для крекирования катализатора;

    температура процесса;

    кратность циркуляции катализатора (отношение  количества катализатора к определенному количеству сырья);

    продолжительность контакта сырья с катализатором;

    качество  крекируемого сырья.

    Для обеспечения максимального выхода целевых продуктов и минимального количества побочных, а также для  достижения высоких технико-экономических показателей процесса катализатор крекинга должен иметь следующие основные свойства:

    высокую активность, определяющую большую глубину  превращения исходного сырья  при прочих равных условиях;

    высокую избирательность, которая оценивается  способностью катализатора ускорять реакции в требуемом направлении, снижать скорость побочных реакций; стабильность. Стабильность активности, избирательности и механических свойств катализатора в процессе эксплуатации особенно важна в системах с кипящим слоем катализатора. Катализатор должен быть стойким к истиранию, растрескиванию и давлению вышележащих слоев, а также не должен изнашивать аппаратуру; высокую степень регенерации, характеризующуюся способностью быстро и многократно восстанавливать свою активность и избирательность при окислительной регенерации без нарушения поровой структуры и разрушения частиц.

    Используемый  микросферический цеолитсодержащий катализатор  в значительной степени отвечает всем вышеперечисленным требованиям, предъявляемым к катализаторам крекинга.

    Основное  назначение каталитического крекинга - получение высокооктановых компонентов бензина. Крекинг осуществляется при 420- 550ºС и является процессом качественного изменения сырья, т. е. процессом образования соединений, отличающихся от первоначальных по своим физико-химическим свойствам. В зависимости от сырья и условий процесса выход бензина при крекинге составляет 7- 50 вес.% (на сырье). Наряду с бензином образуются и другие продукты-газообразные, жидкие и твердые (кокс). В качестве сырья обычно применяют тяжелые дистилляты атмосферной или вакуумной перегонки нефти, а также деасфальтизаты и другие продукты.

    При каталитическом крекинге тяжёлые нефтяные фракции при 500 ºС в значительной части превращаются в компоненты, выкипающие в пределах температур кипения бензина, и газообразные продукты, которые могут использоваться для производства высокооктановых компонентов бензина или как сырье для химических синтезов.

    В отличие от термического крекинга, каталитический крекинг проводится в специальной аппаратуре с применением специфического оборудования и в присутствии катализаторов.

    Главным преимуществом каталитического  крекинга перед термическим являет большая ценность получаемых продуктов:меньший выход метана, этана и диенов при более высоком выходе углеводородов С3 и С4 (особенно изобутана), а также ароматических углеводородов, олефинов с разветвленной цепью и изопарафинов. Антидетонационные свойства бензинов каталитического крекинга значительно выше, чем бензинов термического крекинга.Продукты крекинга имеют сложный состав. Так, при каталитическом крекинге  цетана С16Н34 образуются (в вес.%):

    Водород, метан, этан и этилен .........   5

    Пропан  и пропилен .............. 23     

    Бутан, изобутан и бутилены .......... 33

    Высшие  углеводороды, входящие в состав бензина   .............. 36

    Кокс  ...................... 3

    Состав  продуктов крекинга керосиновых, соляровых  и вакуумных дистиллятов, т.е. смесей весьма большого числа разных углеводородов, еще более сложен. Результаты каталитического  крекинга углеводородных смесей существенно зависят от условий проведения процесса применяемого катализатора.

    Каталитический  крекинг в основном используют для  производства высокооктановых компонентов автомобильного и авиационного бензина. При получении автомобильного бензина в качестве сырья обычно используются вакуумные дистилляты первичной переработки нефти, а при производстве авиабензина—керосино-соляровые фракции первичной перегонки нефти. 
 

        1.2 Режим работы установок 

    Каталитический  крекинг происходит, как правило, в паровой фазе в системе без притока и отдачи тепла, поэтому его относят к адиабатическим процессам. При адиабатическом процессе внешняя работа полностью затрачивается на изменение внутренней энергии системы.

    В зависимости от характеристик перерабатываемого сырья и системы или типа установки, а также от состава и свойств катализатора устанавливается определенный технологический режим. К основным показателям технологического режима установок каталитического крекинга следует отнести температуру, давление, соотношение количества сырья и катализатора, находящегося в зоне крекинга, а также кратность циркуляции катализатора.

    Каталитический  крекинг проводят в следующих  условиях:

    Температура, °С

    крекинга   ....................................450-525

    регенерации катализатора …….540-680

    Давление, ат

    в реакторе  ................................... 0,6-1,4

    в регенераторе ........... …………0,3—2,1

    Рассмотрим  основные закономерности процесса.

    Температура. С повышением температуры увеличивается октановое число бензина, возрастает выход газов С1 и олефинов С4 и выше, снижается выход бензина и кокса, но повышается соотношение бензин: кокс и снижается соотношение выходов легкого и тяжелого газойля.

    Давление. При повышении давления увеличивается выход парафиновых углеводородов и бензина, снижается выход газов С13, олефинов и ароматических углеводородов. Выход кокса в условиях промышленного процесса от давления практически не зависит.

    Глубина крекинга. Рециркуляция. Глубину превращения (или глубину крекинга) принято оценивать количеством сырья, превращенного в бензин, газ или кокс. При крекинге в одну ступень (однократный крекинг) глубина превращения равна 45-60%. Примерный выход продуктов при однократном каталитическом крекенге керосина – соляровой фракции прямой перегонки нефти приведен ниже (индекс активности катализатора 28-32):

    Когда хотят достигнуть более глубокого  превращения, т.е. получить из сырья  больше бензина, подвергают крекингу не только исходное сырье, но и образующиеся в процессе газойлевые фракции. На большинстве промышленных установок каталитическому крекингу подвергают именно смесь исходного сырья с газойлем каталитического крекинга или иногда раздельно свежее сырье и газойлевые фракции. Таким образом газойль возвращается в систему для использования его в качестве вторичного сырья – рециркулятор. В зависимости от того, сколько газойля подвергается каталитическому крекингу, глубина крекинга может достигать 80-90%.

    Отношение массы рециркулирующего газойля  к массе свежего сырья называется коэффициентом рециркуляции; оно изменяется от нуля до 2,3 при крекинге с рециркуляцией.

    Глубина крекинга возрастает с увеличением  коэффициента рециркуляции. Характерно, что выход жидких углеводородов,включая  фракцию С34, увеличивается до глубины крекинга 80%, а затем снижается. Если же выделить фракцию С3- С4, то сумма получаемых жидких продуктов по мере увеличения глубины крекинга непрерывно снижается, в данном случае до 62,9 объемн.%. По мере увеличения глубины крекинга выход газойля падает, а при 100%-ной глубине крекинга становится равным нулю.

    Объемная  скорость. Отношение объема сырья, подаваемого в реактор за 1 ч, к объему катализатора, находящегося в зоне крекинга, называется объемной скоростью. Обычно на одну весовую единицу катализатора, находящегося в зоне крекинга, подается от 0,6 до 2,5 вес. ед. сырья в час. Часто объемную скорость выражают в объемных единицах — объем/ (объем*ч) или м3/(м3*ч) и записывают в виде ч-1

    Кратность циркуляции катализатора. В системах каталитического крекинга с циркулирующим пылевидным или микросферичёским катализатором на 1 т поступающего в реактор сырья вводится 7-20 т регенерированного катализатора, а на установках каталитического крекинга, где применяются крупнозернистые катализаторы (частицы диаметром 3—6мм),—от 2 до 5—7 т в зависимости от конструкции установки. Указанное отношение (7— 20 т/т) называют весовой кратностью циркуляции катализатора. Иногда это соотношение выражают в объемных единицах, тогда оно называется объемной кратностью циркуляции  катализатора.

    Следует различать кратность циркуляции катализатора по свежему сырью и по всей загрузке реактора (свежее сырье плюс рециркулят). В последнем случае при одном и том же количестве катализатора кратность циркуляции будет меньше.

    Жесткость крекинга. Известно, что снижение объемной скорости так.же как и увеличение, кратности циркуляции катализатора, способствует повышению выхода бензина и глубины крекинга. Влияние этих параметров на глубину крекинга можно выразить отношением кратности циркуляции к объемной скорости. Это отношение называется фактором жесткости крекинга. Фактор жесткости может быть вычислен по свежему сырью реактора и по суммарной загрузке реактора (свежее сырье плюс рециркулирующий газойль).

    Эффективность крекинга. Отношение суммарного выхода (в объемных или весовых процентах) дебутанизированного бензина и фракции С4 к глубине крекинга исходного сырья (в объемных или весовых процентах) именуют эффективностью крекинга. Эффективность (коэффициент) обычно равна 0,75—0,8, если она была подсчитана на основе весовых процентов.

    В результате каталитического крекинга на установках получают до 15 вес.% газа, содержащего водород, аммиак и легкие углеводороды, 30—55 вес.% высокооктанового компонента автомобильного бензина (или 27—50 вес.% авиационного бензина), 2—9 вес.% кокса и легкий и тяжелый газойли. Газ после очистки и газофракционирования используется для технологических или бытовых нужд. Компоненты автомобильного (или авиационного) бензина после стабилизации компаундируются с другими компонентами и используются в качестве товарных топлив. Легкий газойль используется как компонент дизельного топлива (при необходимости — после гидроочистки) или, вместе с тяжелым газойлем, как сырье для получения сажи или приготовления сортовых  мазутов. 
 

    1.3 Химические основы процесса 

       При каталитическом крекинге протекают реакции расщепления, алкилирования, изомеризации, ароматизации, полимеризации, гидрогенизации и деалкилирования. Некоторые из них являются первичными, но большинство—вторичными.

    Крекинг парафинов. При крекинге парафиновых углеводородов нормального строения доминируют реакции разложения. Продукты крекинга состоят главным образом из парафиновых углеводородов более низкого молекулярного веса и олефинов. Выход олефинов увеличивается с повышением молекулярного веса сырья. Термическая стабильность парафиновых углеводородов понижается с увеличением молекулярного веса. Тяжелые фракции нефтепродуктов являются менее стабильными и крекируются значительно легче, чем легкие фракции. Наиболее часто разрыв молекул происходит в ее средней части.

    Механизм  каталитического крекинга—карбоний-ионный. Согласно этому механизму, часть  молекул парафинов подвергается термическому расщеплению, а образующиеся олефины присоединяют протоны, находящиеся на катализаторе, и превращаются в карбоний-ионы. Карбоний-ионы являются агентами распространения цепной реакции. В результате целого ряда превращений образуются парафиновые углеводороды меньшего молекулярного веса, чем исходные, и новые большие карбоний-ионы, которые затем расщепляются.

    Реакции дегидрогенизации при крекинге высокомолекулярных парафинов играют незначительную роль. Однако процесс дегидрогенизации низкомолекулярных парафинов, особенно газообразных, имеет практическое значение для превращения малоценных газообразных продуктов в ценные — олефины.

    При крекинге парафиновых углеводородов  нормального строения протекают и вторичные реакции с образованием ароматических углеводородов и кокса. Много ароматических углеводородов при каталитической ароматизации получается из парафинов, структура которых допускает образование бензольного кольца.

Информация о работе Каталитический крекинг