Как осуществляется крекинг нефти и нефтепродуктов: переработка

История возникновения

Считается, что крекинг нефтепродуктов, как и первая установка, были изобретены русскими учеными Шуховым и Гавриловым в 1891 году.

Британский химик Бартон Дерек

Они собрали и запатентовали экспериментальную установку непрерывного термического крекинга, принцип работы которой позволил использовать ее в промышленных масштабах. Это была первая установка такого типа в мире. Спустя почти четверть века технические решения, разработанные российскими инженерами, легли в основу промышленного предприятия, построенного в США. В СССР первые установки этого типа в промышленных масштабах начали строить в 1934 году на Бакинском Советском крекинг-заводе».

Английский химик Бартон также внес значительный вклад в развитие такой переработки нефти.

В начале двадцатого века он нашел почти идеальный метод (крекинг) для извлечения большого количества легких бензиновых фракций из нефти. Решив эту проблему, Бартон запатентовал собственный метод перегонки бензина, и уже в 1916 году этот метод начали использовать в промышленном производстве. К 1920 году уже действовало более 800 установок Barton.

Используя свои знания о зависимости точки кипения от давления на вещество, этому ученому удалось достичь наилучшей температуры для этого процесса, поскольку он выполнял его под высоким давлением, потому что чем оно выше, тем выше температура кипения. Когда кипящее масло испаряется и работать с его парами очень сложно. Поэтому установки Бартона были спроектированы таким образом, чтобы предотвратить такое кипение и, как следствие, испарение.

Материальный баланс

Индикаторы	Разделение свободного пространства	Растрескивание под давлением
Температура	550-560	500-510
Избыточное давление, МПа	0,2-0,5	4-5
Материальный баланс,% масс
Газ	32,0-32,3	15.0
Газ	58,5–62,2	75,0
Треснувшие остатки	10,4-13,1	10.0

Достоинства и недостатки

Недостатки

1. Наряду с разложением тяжелых углеводородов при термическом крекинге происходят процессы полимеризации и конденсации, продуктами которых являются полициклические и полиароматические соединения.
2. Термический крекинг также приводит к образованию непредельных углеводородов, отсутствующих в природном масле и имеющих относительно низкую химическую стабильность.
3. Высокое содержание соединений серы в продуктах.

Достоинства

1. Отсутствие катализаторов
2. Простота технологии
3. Низкая селективность процесса для получения качественной продукции, высокий выход газа C1-C2

Сырье

Основным сырьем для процесса каталитического крекинга являются фракции с температурой кипения выше 350 ° C. До недавнего времени в качестве сырья использовались тяжелый газойль первой перегонки и легкая фракция вакуумной перегонки. Однако в последние годы наблюдается тенденция к увеличению веса сырьевых товаров. Поэтому в современных установках переходят на переработку газойлей глубоким вакуумом с температурой кипения до 620 ° C.

Основы термических превращений

Крекинг парафиновых углеводородов

Крекинг парафинов характеризуется разложением на углеводороды с более низким молекулярным весом. Продукты разложения состоят из парафиновых и олефиновых углеводородов и водорода. Рассмотрим последовательность термического разложения на примере н-бутана.

1. Первичный распад молекулы на радикалы: CH3-CH2-CH2-CH3 → 2 • C2H5
2. Развитие сети:
3. Образовавшиеся радикалы снова взаимодействуют с молекулами исходного углеводорода, концентрация радикалов увеличивается и существует значительная вероятность столкновения двух радикалов с образованием парафиновых углеводородов или молекул водорода:

Крекинг нафтеновых углеводородов

Термическое разложение нафтеновых углеводородов происходит по молекулярному механизму.

Бициклические нафтены, например декалин, во время крекинга также в основном образуют продукты разложения (ароматические углеводороды, моноциклические нафтеновые углеводороды, алифатические углеводороды) и, в меньшей степени, продукты дегидрирования (в данном случае нафталин и тетралин).

Крекинг ароматических углеводородов

Простейшим представителем одноядерных углеводородов является бензол (т.кип. ≈ 80 ° C). Бензольное кольцо чрезвычайно устойчиво, но бензол довольно легко превращается в дифенил, что сопровождается выделением водорода: 2C6H6 ↔C6H5 — C6H5 + H2

Механизм реакций уплотнения

При термическом крекинге наряду с реакциями разложения, в результате которых образуются бензин и газ, происходят вторичные реакции уплотнения образовавшихся продуктов, в результате которых образуются коксовые остатки и остатки крекинга.

На химический состав процесса влияют его продолжительность (время пребывания углеводородов в зоне реакции), давление и природа сырья. Сырье, содержащее алкилароматические и парафиновые углеводороды, подвергается первому разложению, подготавливая материал для последующих реакций уплотнения; этот материал состоит из ненасыщенных и наноядерных ароматических углеводородов.

Повышение температуры увеличивает скорость протекающих реакций, глубину процесса, а также приводит к преобладанию реакций расщепления над реакциями уплотнения. Глубина процесса оценивается по выходу бензина, газа и кокса и их соотношению. Температура выбирается в зависимости от склонности сырья к образованию или газификации кокса.

С увеличением глубины переработки выход бензина будет увеличиваться, затем достигнет определенного максимума и начнет снижаться. Это явление связано с тем, что скорость разложения бензина на газ начинает увеличивать скорость образования бензина.

Влияние давления проявляется как непосредственно в направлении протекающих реакций, так и через изменение фазового соотношения в зоне реакции. Давление влияет на состав продуктов крекинга, увеличивает выход продуктов уплотнения и снижает выход газообразных продуктов. С увеличением давления доля паров уменьшается, а доля жидкости в зоне реакции увеличивается, что позволяет при заданном времени пребывания углеводородов значительно уменьшить объем зоны реакции или углубить процесс.

Особенностью термического крекинга является обеспечение необходимой селективности процесса. При достаточно широком молекулярном спектре углеводородов сырье сначала разделяется на фракции, затем они подвергаются термическому крекингу в оптимальных рабочих условиях в отдельных реакторах.

При достижении определенной глубины термического крекинга начинается образование твердого продукта — кокса, который является результатом последовательных превращений ароматических углеводородов в карбиды и асфальтены. Явление коксования отрицательно сказывается на работе устройств реактора термического крекинга, ограничивая их межремонтный ресурс из-за необходимости очистки реакционного оборудования от отложений кокса.

Чтобы получить необходимую глубину процесса при умеренной температуре без значительного коксования, часть полученных продуктов регенерируют для повторного крекинга. Реакционное устройство представляет собой трубчатую печь или трубчатую печь с удаленной полой реакционной камерой.

Последний может быть заполнен только паром или иметь уровень жидкости.

Существующие установки

Внедрение термического крекинга в российскую нефтепереработку началось со строительства первых промышленных опытных установок термического крекинга в Баку.

Первой из этих установок была опытная установка термического крекинга масла по схеме С.К. Квитко, на которую автору выдан патент «Способ извлечения бензина и других продуктов из нефти, нефтяных остатков и т.д.» еще 30 июня 1912 г., незадолго до патента Бартона.

С середины 1920-х годов целью внутреннего взлома было освоение американского и западноевропейского опыта.

Установки систем Виккерса, Дженкинса и Винклера-Коха были выбраны в качестве преобладающей формы крекинга в Советском Союзе, были приобретены в Америке и Англии и построены на протяжении многих лет. Баку, Грозный, Туапсе и Батуми. Эти установки были приобретены советским руководством, несмотря на то, что они не получили широкого применения в нефтепереработке в их странах.

Наряду со строительством в СССР установок крекинга зарубежных систем продолжались работы по созданию отечественных установок крекинга. Первая отечественная промышленная установка крекинга в СССР, спроектированная академиком В.Г. Шуховым, инженерами М.А. Капелюшниковым и Ф. Рустамбековым, была построена в Баку в 1930 году. Эта установка не только сыграла выдающуюся роль в переработке отечественной нефти, как первая установка советского производства промышленный крекинг, но также внес значительный вклад в исследования и разработки различных внутренних процессов нефтепереработки и нефтехимии. Он был использован для исследования систем парофазного и жидкофазного крекинга, впервые в мире нефтепереработки — процесса риформинга, впервые газы термического крекинга были использованы в качестве сырья для производства амиловых спиртов.

Опыт строительства и разработки первых отечественных опытно-промышленных установок крекинга, а также опыт зарубежных установок позволили советским специалистам в 1935-1936 гг. Создать новые мощные отечественные установки термического крекинга — советскую систему «Винклера-Коха» солнечного крекинга агрегат и двухтопочный агрегат системы «Нефтепроект.

Термический крекинг в настоящее время является устаревшей технологией. Термический крекинг сейчас уступает более современному процессу каталитического крекинга, но все еще используется на устаревших нефтеперерабатывающих заводах.

Суть крекингового процесса

Само это название происходит от английского слова «cracking», что в переводе означает «расщепление». В этом суть такой нефтепереработки — разделение сырья на отдельные фракции с меньшей молекулярной массой.

Эти фракции — топливо, нефтяные масла и многое другое. Помимо хорошо известных топлив и масел, этот процесс также обеспечивает получение других продуктов, необходимых для нефтехимической и химической промышленности.

Крекинг нефти включает несколько процессов, таких как, например, полимеризация и конденсация, а также синтез, изомеризация, циклизация и так далее. В результате всех этих процессов после получения более легких фракций образуется остаток крекинга, температура кипения которого составляет более 350 градусов.

Таким же образом протекал процесс взлома на первых установках. Котел залили мазутом (чаще всего мазутом) и начинали его нагревать. Когда температура достигла 130 градусов, из котла испарилась вода, которая прошла по трубе и остыла. Затем он упал в сборный резервуар, из которого снова упал в трубку. При этом процесс в котле продолжился, другие его компоненты — воздух и газ — стали улетучиваться из мазута.

Эти компоненты следовали тем же путем, что и вода. После удаления из мазута газа и воды начался следующий этап. Топка стала нагреваться еще больше, пока температура в котле не достигла 345 градусов. Начинается испарение фракций легких углеводородов. Они, в отличие от водяных паров, в охладителе также оставались в газообразном состоянии. Попадая в сборную емкость, эти углеводороды вместо дренажного канала затем попадали в трубопровод, поскольку дренажный клапан был закрыт.

Они повторяли свой путь снова и снова, без единого выхода. Со временем их количество увеличивалось, что привело к увеличению давления в системе. Когда его показатель достигал пяти атмосфер, легкие фракции углеводородов перестали испаряться из котла и, сжимаясь, поддерживали одинаковое давление во всех частях системы: в трубопроводе, в котле, в холодильнике и в сборнике. При этом под воздействием высоких температур происходили тяжелые фракции, которые постепенно превращались в бензин.

Он начал формироваться при 250 градусах, когда легкие фракции испарялись и конденсировались в охладителе, а затем собирались в сборном резервуаре. Затем полученный бензин сливали по трубопроводу в заранее подготовленные емкости с пониженным давлением, величина которого позволяла удалять газообразные компоненты. После удаления газов образовавшееся топливо переливалось по цистернам или бочкам.

Чем больше испарялось легких фракций, тем больше увеличивалась эластичность и термическая стабильность мазута, так что после того, как половина содержимого была преобразована в бензин, работа прекращалась. Количество произведенного топлива определялось с помощью счетчика, установленного в системе. Печка погасла, трубопровод был отключен, а вентиль, соединяющий его с компрессором, наоборот, открылся, и пары масла попали в компрессор, так как давление в нем было ниже. Параллельно была перекрыта труба, по которой поступало образующееся топливо, чтобы разорвать его связь с установкой.

Очистительный завод

Потом подождали, пока котел остынет, и слили остатки. Перед повторным использованием котел очистили от коксовых отложений и весь процесс повторили снова.

Каталитический крекинг

Крекинг — это процесс, который можно разделить на два типа. Он используется для производства топлива, такого как бензин. В некоторых случаях это может быть проведено простой термической обработкой нефтепродуктов — термическим крекингом. В других случаях этот процесс можно проводить не только при высокой температуре, но и с добавлением катализаторов. Этот процесс называется каталитическим.

Используя новейший указанный метод обработки, производители получают высокооктановый бензин.

Этот тип считается наиболее важным процессом, обеспечивающим наиболее глубокую и качественную переработку нефти. Установка каталитического крекинга, представленная в промышленности в 1930-х годах, предоставила производителям неоспоримые преимущества для всего процесса. К ним относятся эксплуатационная гибкость, относительная простота комбинации с другими процессами (деасфальтизация, гидроочистка, алкилирование и т.д.). Именно благодаря этой универсальности можно объяснить значительную часть использования каталитического крекинга во всем объеме нефтепереработки.

Состав продуктов

Газы, образующиеся в процессе каталитического крекинга, включают не только насыщенные углеводороды — метан, этан, пропан и бутан, но и олефиновые углеводороды (до 50%) — этилен, пропилен и бутилен, а также водород.

Из-за наличия в его составе ненасыщенных углеводов газ из ректификационной колонны каталитического крекинга направляется в установку фракционирования крекинг-газа. Из-за наличия значительного количества изобутана бутан-бутиленовая фракция используется в процессе алкилирования. Пропилен отделяется и используется для производства полипропилена.

Крекинг-бензин является ценным компонентом автомобильного бензина из-за его относительно высокого октанового числа (октановое число 88-91). Крекинговый бензин содержит незначительное количество бензола (менее 1%) и ароматических углеводородов (20-25%). Это позволяет использовать его в составе бензинов, соответствующих стандартам ЕС (Евро-4 и Евро-5).

Недостатком крекинг-бензина является довольно значительное содержание непредельных углеводородов (до 30%) и серы (0,1 — 0,5%), что отрицательно сказывается на стабильности топлива.

Легкий газойль крекинга содержит большое количество ароматических углеводородов, которое характеризуется довольно низким цетановым числом (20-25 единиц), а также значительным количеством соединений серы (0,1-0,5%). Эти факторы ограничивают применение легкого дизельного топлива каталитического крекинга в качестве компонента дизельного топлива. Рекомендуемая ставка до 20 %.

В этом отношении альтернативным применением легкого крекинг-газойля является его использование в качестве судового топлива, для разбавления котельного топлива и для производства сажи.

Дизельное топливо тяжелого крекинга используется как сырье для термического крекинга или как компонент остаточного топлива. Из-за высокого содержания полициклических ароматических углеводородов тяжелый газойль крекинга также используется для производства игольчатого кокса высокого качества.

Переработанное дизельное топливо, как следует из названия, обычно смешивается с поступающим сырьем. При достаточно большом количестве циклов рециркулирующее дизельное топливо может полностью исчезнуть, и в этом случае мы говорим о рециркуляции перед уничтожением.

Способ английского химика Бартона

В начале 20 века англичанин Бартон внес ценный вклад в нефтехимическую промышленность, которая искала способы и решения для получения бензина из нефти. Он нашел абсолютно идеальный способ, то есть реакцию крекинга, которая привела к наибольшему количеству легких бензиновых фракций. До этого английский химик занимался переработкой нефтепродуктов, в том числе мазута, для извлечения керосина. Решив проблему получения бензиновых фракций, Бартон запатентовал собственный способ получения бензина.

В 1916 году метод Бартона был применен в промышленных условиях, и всего четыре года спустя более восьмисот его установок уже полностью работали на предприятиях.

Хорошо известна зависимость температуры кипения вещества от давления на него. То есть, если давление на жидкость очень высокое, то в результате температура ее кипения будет высокой. Когда давление на это вещество снижается, оно может закипать даже при более низкой температуре. Именно это знание использовал химик Бартон для достижения наилучшей температуры для протекания реакции крекинга. Эта температура колеблется от 425 до 475 градусов. Конечно, при высокотемпературном воздействии на масло оно испарится, а работать с парообразными веществами довольно сложно. Поэтому главной задачей английского химика было не допустить закипания и испарения масла. Он стал проводить весь процесс под высоким давлением.

Технология

Установка каталитического крекинга состоит из трех основных агрегатов:

• Реактор
• Регенератор
• Дистилляционная колонна

Реактор

Потоки нагретого сырья и катализатора смешиваются, в зависимости от типа реактора, в различных блоках установки и поступают в реактор, который представляет собой большую емкость. Как сам процесс крекинга, так и отделение углеводородов от катализатора происходит в реакторе путем центрифугирования.

В настоящее время в Goodry полностью отказываются от реакторов периодического действия в пользу непрерывного процесса регенерации. Такие установки для непрерывной регенерации делятся на несколько типов:

• Реакторы с подвижным слоем

Сырье подается снизу, а катализатор — сверху. Отработанный катализатор также через низ поступает на регенерацию, а продукты через верх — на сепарацию.

• Реактор с псевдоожиженным слоем (выход крекинг-бензина 49 — 52 %)

В этом случае микросферический катализатор находится во взвешенном состоянии в потоке сырья. По мере того, как кокс продвигается, частицы катализатора становятся тяжелыми и отваливаются, откуда их удаляют для регенерации.

• Подъемный реактор (выход битого бензина 50 — 55 %)

Нагретое сырье диспергируется и смешивается с потоком катализатора в стояке и подается в реактор снизу. Процесс взлома начинается уже в стояке. В реакторе смесь катализатора и продуктов разделяют в сепараторе, а остаточные продукты отпаривают в отпарной колонне. В настоящее время этот тип реакторов является наиболее распространенным (см. Рис.)

• Миллисекунды

Катализатор подают в реактор нисходящим потоком, и исходные пары вводят перпендикулярно направлению движения катализатора, например, через подходящие боковые отверстия. Время реакции в этом случае составляет несколько миллисекунд, поэтому выход бензиновой фракции увеличивается (до 60-65 %).

Регенаратор

Кокс, образующийся при крекинге, откладывается на катализаторе, что приводит к значительному снижению активности последнего. Для устранения этого эффекта отработанный катализатор отправляется на специальный корабль — регенератор. В регенераторе отработанный катализатор, покрытый коксовыми отложениями, смешивается с воздухом, нагретым до 600 ° С. При этом кокс окисляется:

C + O2 = CO + CO2

CO + O2 = CO2

C + O2 + CO2

Восстановленный катализатор можно смешать с сырьем и отправить в реактор. Это обеспечивает непрерывный цикл регенерации крекинга.

Этапы переработки нефти и установка Бартона

Следует отметить, что возможность расщепления нефти, то есть крекинга алканов, уже давно отмечается учеными. Однако его не использовали в обычной перегонке, поскольку в такой ситуации такое расщепление было нежелательно. Для этого в процессе использовался перегретый пар. С его помощью масло не разделялось, а испарялось.

За время своего существования нефтеперерабатывающая отрасль прошла несколько этапов. Таким образом, с шестидесятых годов девятнадцатого века до начала прошлого века масло перерабатывалось для получения только керосина. Следовательно, это был материал, вещество, с помощью которого люди получали просветление в темноте. Интересно, что при такой переработке легкие фракции, полученные из масла, считались отходами. Их бросали в канавы и уничтожали сжиганием или другими способами.

Установка крекинга Barton и ее метод стали фундаментальным шагом во всей нефтеперерабатывающей промышленности. Именно этот метод английского химика позволил добиться лучшего результата при производстве бензина. Выход этого продукта нефтепереработки, как и других ароматических углеводородов, увеличился в несколько раз.

Потребность в применении крекинга

В начале двадцатого века бензин был, можно сказать, отходом нефтепереработки. В то время было очень мало автомобилей, которые работали на этом виде топлива, поэтому горючее не требовалось. Но со временем автопарк страны неуклонно рос, соответственно бензин тоже был нужен. Только за первые десять-двенадцать лет двадцатого века потребность в бензине увеличилась в 115 раз!

Бензин, полученный простой перегонкой, а точнее его объемы, не удовлетворили ни потребителя, ни даже самих производителей. Поэтому было решено использовать взлом. Это позволило увеличить производительность. Благодаря этому удалось увеличить количество бензина для нужд штатов.

Чуть позже выяснилось, что крекинг нефтепродуктов можно проводить не только на мазуте или солярке. В качестве сырья для этого вполне подходила сырая нефть. Производители и специалисты в этой области также определили, что крекинг-бензин более качественный. В частности, при использовании в автомобилях они работали эффективнее и дольше, чем обычно. Это произошло из-за того, что бензин, полученный при крекинге, сохранил часть углеводородов, которые сжигаются во время обычной перегонки. Эти вещества, в свою очередь, при использовании в двигателях внутреннего сгорания имели тенденцию легче воспламеняться и гореть, в результате чего двигатели работали без взрывов топлива.

Этапы нефтепереработки и вклад Бартона

справедливо сказать, что о крекинге алканов ученым было известно еще до Бартона и Шухова. Однако его не использовали в обычной перегонке, поскольку в этих условиях разложение было нежелательным. Поскольку в то время в процессе использовался перегретый пар, речь шла не о расщеплении масла, а о его испарении.

С 1860-х до начала 1900-х годов нефтепереработка производила только керосин, который использовался для ночного освещения. Интересен тот факт, что в процессе получения керосина образовавшиеся легкие углеводороды считались… отходами! Их выливали в канаву и утилизировали (сжиганием или другим способом).

Завод Barton ознаменовал новый этап в переработке. Это был метод, открытый английским химиком, который позволял иногда увеличивать выход бензина и других ароматических углеводородов.

В начале двадцатого века бензин вообще был не нужен. Дорожного транспорта по-прежнему было очень мало, и промышленного спроса на бензин не было. Однако с течением времени автопарк постоянно растет и, конечно, потребность в топливе возрастает. За первые двенадцать лет прошлого века это требование увеличилось в 115 раз.

Бензин, полученный простой перегонкой, а точнее его количество, не мог удовлетворить растущие потребности, поэтому было решено использовать крекинг. Немедленно увеличились темпы производства бензина, и проблема нехватки топлива была решена.

Со временем выяснилось, что крекинг нефтепродуктов возможен не только с использованием дизельного топлива или мазута. Сырьем могла быть сырая нефть. Кроме того, было обнаружено, что крекинг-бензин имеет лучшее качество, чем прямогонный бензин.

Автомобили на нем работали дольше и меньше ломались, так как в этом топливе оставались некоторые виды углеводородов, которые просто выгорали при нормальной перегонке.

Катализатор

В современных установках каталитического крекинга в основном используется микросферический катализатор, содержащий цеолит с размером частиц 35-150 мкм и площадью поверхности 300-400 м2 / г. Эти микросферы представляют собой алюмосиликатную матрицу, покрытую цеолитным компонентом, содержание которого не превышает 30%.

В большинстве случаев в качестве цеолита используется ультрастабильный цеолит Y, к которому иногда добавляют ZSM-5. Некоторые производители практикуют добавление в катализатор редкоземельных металлов.

Для обеспечения полного сгорания кокса и его окисления до СО2 в катализаторы добавляют промоторы дожигания СО2. Снижение трения катализатора также обеспечивается специальными присадками.

Алканы в топливе

В двигателе внутреннего сгорания, когда пары бензина сжимаются воздухом, алканы нормальной структуры образуют пероксиды, которые вызывают преждевременное сгорание углеводородной смеси. Это явление называется детонацией и опасно для двигателя.

Разветвленные алканы лишены этого недостатка. Драгоценные углеводороды с неоструктурой или структурой, аналогичной изооктану (последнему обычно присваивается октановое число 100, а для н-гептана октановое число равно 0):

Рисунок 10. Алканы в топливе. Author24 — обмен документами для студентов онлайн

Таким образом, если бензин имеет марку, скажем 76, это означает, что он имеет октановое число 76 и такую ​​же ударопрочность, как смесь 76% изоктана и 24% н-гептана. Выше октанового числа (130) находится 2,2,3-триметилбутан (триптан).

Топливо для дизелей характеризуется еще одним показателем — цетановым числом. В этом случае драгоценное топливо вместо этого состоит из алканов с нормальной неразветвленной структурой. Стандарт для газойля — цетан $ C_ {16} H_ {34} $ (цетановое число 100).

Виды крекинга

Крекинг бывает каталитическим и термическим. Во втором случае его проводят с помощью простой термической обработки нефтепродуктов, а в первом, помимо высоких температур, используются еще и специальные вещества — катализаторы.

Каталитический крекинг

В результате получается высокооктановый бензин. Специалисты считают, что именно такой процесс позволяет обеспечить большую глубину и лучшее качество переработки нефти.

Первые установки каталитического крекинга начали появляться в промышленности в 30-х годах ХХ века и сразу продемонстрировали несомненные преимущества такой переработки.

Это включает:

• оперативная гибкость;
• относительная простота сочетания с другими процессами, такими как алкилирование, гидроочистка, деасфальтация и так далее;
• высокая универсальность.

Сырьем для каталитического крекинга является вакуумный газойль, температура кипения которого колеблется от 350 до 500 градусов. Конечная температура кипения может быть разной и зависит от концентрации металлов в сырье. На это значение также влияет такой параметр, как коксовая способность исходного продукта. Он не должен быть больше 0,3 процента.

Перед таким процессом сырье необходимо подвергнуть гидроочистке, чтобы удалить из него нежелательные соединения серы и снизить коксовость.

Иногда в качестве исходного продукта используются фракции тяжелой нефти (например, мазут с коксовой емкостью от шести до восьми процентов) или остатки, полученные в процессе гидрокрекинга. Однако такое сырье требует предварительной подготовки. Еще они используют мазут премиум-класса, но это все еще экзотика.

До недавнего времени в качестве катализатора использовался аморфный катализатор в виде сфер диаметром от трех до пяти миллиметров. В настоящее время его заменяют катализаторы размером не более 60-80 мкм, которые называются катализаторами, содержащими микросферический цеолит. Их основа — элемент цеолита, расположенный на их алюмосиликате.

Технологическая схема

Рис. 1. Схема двухпоточной установки термического крекинга с удалением реакционной камеры: 1 — печь тяжелого сырья (легкий крекинг); 2 — печь для легкого сырья (глубокого крекинга); 3 — внешняя реакционная камера; 4 — испаритель высокого давления; 5 — ректификационная колонна; 6 — испаритель низкого давления; 7 — теплообменник; 8 — холодильник; 9 — газоотделитель низкого давления; 10.11 — конденсаторный холодильник; 12 — газоотделитель высокого давления.

Колонна ректификации и испаритель низкого давления

После нагревания в теплообменнике 7 теплом крекированного остатка партия подается в нижнюю часть ректификационной колонны 5 и в верхнюю часть испарителя низкого давления 6. Разделение партии на два потока позволяет использовать ее дольше с избытком тепла паров в этих аппаратах. Из верхней части испарителя 6 сырье, разбавленное фракциями газойля, направляется в нижнюю часть колонны 5.

Печь легкого крекинга и выносная реакционная камера

Объединенный поток сырья и измельченного материала из нижней части колонны 5 направляется в печь легкого крекинга 1 (тяжелое сырье).

Затем поток поступает в верхнюю часть удаленной реакционной камеры 3.

Глубокая печь для крэков

Фракции газойля из сборной тарелки верхней части колонны 5 направляются в печь глубокого крекинга 2 (легкое сырье), а затем в верхнюю часть реакционной камеры 3.

Испарители высокого и низкого давления

Из реакционной камеры 3 продукты крекинга проходят через редуктор давления в испаритель высокого давления 4. После отделения 14 паров газойля от нижней части испарителя 4 остаток крекинга поступает в испаритель низкого давления, в котором находится газойль фракции разделены.

Тяжелая часть этих паров в испарителе 6 конденсируется и возвращается из его сборной тарелки в нижнюю часть колонны 5, а затем смешивается с сырьем и направляется в крекинг-печь 1. Снизу колонны 6 через теплообменники 7 и охладитель 8 выгружает растрескавшийся остаток. Легкая часть пара удаляется из верхней части испарителя 6 через конденсатор 10 и газосепаратор 9 низкого давления в виде крекинг-газойля.

Пары, выходящие из испарителя 4, направляются на разделение в колонну 5, из верхней части которой через конденсатор 11 отводятся бензин и газ, которые поступают в газоотделитель высокого давления 12. Затем для стабилизации подается бензин, и газ для ГФУ.

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

Изобретение Шухова

Крекинг нефти, история которого начинается в 1891 году. Тогда инженер В.Г. Шухов и его коллега Гаврилов С.П изобрели промышленную установку непрерывного термического крекинга. Это первая подобная установка в мире. В соответствии с законодательством Российской Империи изобретатели запатентовали его в уполномоченном органе своей страны. Конечно, это была экспериментальная модель. Позже, спустя почти четверть века, технические решения Шухова легли в основу промышленной крекинг-установки в США. А в Советском Союзе первые установки такого типа в промышленных масштабах начали изготавливаться и производиться на Советском крекинг-заводе в 1934 году. Этот завод располагался в Баку.