Каталитический крекинг

1. Каталитический крекинг

Подготовила: Абдешева М.
ХТПа-14
Проверила: Насипкалиева А.Т.

2.

• Каталитический
крекинг
—
термокаталитическая переработка нефтяных
фракций с целью получения компонента
высокооктанового бензина, легкого газойля и
непредельных жирных газов.

3.

• Каталитический крекинг — один из важнейших процессов,
обеспечивающих глубокую переработку нефти. Внедрению
каталитического крекинга в промышленность в конце 30-х гг. 20 в.
(США) способствовало создание эффективного с большим сроком
службы катализатора на основе алюмосиликатов (Э. Гудри, 1936 г).
Основное достоинство процесса — большая эксплуатационная
гибкость: возможность перерабатывать различные нефтяные фракции
с получением высокооктанового бензина и газа, богатого пропиленом,
изобутаном и бутенами; сравнительная легкость совмещения с
другими процессами, например, с алкилированием, гидрокрекингом,
гидроочисткой, адсорбционной очисткой, деасфальтизацией и т. д.
Такой универсальностью объясняется весьма значительная доля
каталитического крекинга в общем объёме переработки нефти.

4.

При каталитическом крекинге происходят следующие
основные
реакции:
разрыв
связей
С-С,
то
есть
перераспределение водорода (гидрирование и дегидрирование),
деалкилирование,
дегидроциклизация,
полимеризация,
конденсация.
Соотношение скоростей этих реакций зависит от состава
сырья, типа катализатора и условий проведения процесса.
При каталитическом крекинге парафинов образуются, в
основном, менее высокомолекулярные алканы и олефины,
причем содержание последних увеличивается с повышением
молекулярной массы сырья. Более высокомолекулярные
парафины
расщепляются
легче
в
отличие
от
низкомолекулярных.

5. Сырье

В настоящее время сырьем каталитического крекинга служит
вакуумный газойль — прямогонная фракция с пределами
выкипания 350—500°С. Конец кипения определяется, в
основном, содержанием металлов и коксуемостью сырья,
которая не должна превышать 0,3 %. Фракция подвергается
предварительной гидроочистке для удаления сернистых
соединений и снижения коксуемости. Также у ряда компаний
(UOP,
IFP)
имеется
ряд
разработанных
процессов
каталитического крекинга тяжелых фракций — например,
мазута (с коксуемостью до 6-8 %). Так же в качестве сырья
используют остаток гидрокрекинга, в качестве компонентов
сырья возможно использование деасфальтизатов, петролатумов,
фильтратов обесмасливания гачей.

6. Катализатор

На установках прошлого поколения использовался аморфный шариковый
катализатор. Представляет собой шарики 3-5 мм с площадью поверхности 200
м²/гр.
В настоящее время используется цеолитсодержащий микросферический
катализатор (размер частиц 35-150 мкм). Площадь поверхности 300-400 м²/гр.
Он представляет собой крекирующий цеолитный компонент, нанесенный на
аморфную алюмосиликатную матрицу. Содержание цеолита не превышает
30%. В качестве цеолитного компонента используется ультрастабильный
цеолит Y, иногда с добавками цеолита ZSM-5 для увеличения выхода и
октанового числа бензина. Ряд компаний при приготовлении катализатора
также вводят в цеолит редкоземельные металлы. В катализаторе крекинга
также содержатся добавки, уменьшающие истирание катализатора, а также
промоторы дожига СО, образующегося в регенераторе при выжиге кокса,
до СО2.

7. Типы реакторов

Различают установки по организации процесса:
• Периодические (реакторы Гудри). Через нагретый
стационарный слой катализатора пропускают сырье и после
того как он закоксуется реактор ставят на регенерацию;
• Непрерывной регенерации. Из реактора выводится
закоксованный катализатор, с поверхности которого
выжигается кокс в отдельном аппарате и возвращается в
реактор. После регенерации катализатор сильно нагрет,
чего хватает для процесса крекинга, поэтому процесс
каталитического крекинга не нуждается в подводе внешнего
тепла.

8. Типы реакторов

Установки непрерывной регенерации подразделяются:
Реакторы с движущимся слоем катализатора. Слой шарикового катализатора движется сверху
вниз по реактору навстречу поднимающимся парам сырья. При контакте происходит крекинг,
катализатор через низ отправляется на регенерацию, продукты на разделение. Регенерация
протекает в отдельном аппарате с помощью воздуха; при этом выделяющееся при сгорании кокса
тепло используют для генерации пара. Типовая установка - 43-102.
Реакторы с кипящим слоем катализатора. Микросферический катализатор витает в потоке
паров сырья. По мере закоксовывания частицы катализатора тяжелеют и падают вниз. Далее
катализатор выводится на регенерацию, которая проходит также в кипящем слое, а продукты идут
на разделение. Типовые установки - 1-А/1М, 43-103.
Реакторы с лифт-реактором. Нагретое сырье в специальном узле ввода диспергируется и
смешивается с восходящим потоком катализатора в специальном узле. Далее смесь катализатора и
продуктов крекинга разделяется кипящем слое в сепараторе специальной конструкции. Остатки
продуктов десорбируются паром в десорбере. Время контакта сырья и катализатора составляет
несколько секунд. Типовая установка - Г-43-107.
Миллисеконд. Характерная особенность процесса - отсутствие лифт-реактора. Катализатор
поступает в реактор нисходящим потоком, в катализатор перпендикулярно направлению его
движения впрыскиваются пары сырья. Общее время реакции составляет несколько миллисекунд,
что позволяет (повысив соотношение катализатор:сырье) добиться повышения выхода бензиновой
фракции вплоть до 60-65%
На данный момент наиболее совершенными являются лифт-реакторы. Выход бензина на них
составляет 50-55% с октановым числом 91-92,5 , тогда как у реакторов с кипящим слоем выход
бензина 49-52% с октановым числом 90/92,5.

9. Качество продуктов

Газ
• Газ каталитического крекинга наполовину состоит из непредельных углеводородов, в
основном, пропилена и бутенов. Также присутствуют значительные количества изобутана.
Благодаря
этому
бутан-бутиленовая
фракция
газа
используется
как
сырье
процесса алкилирования с целью получения высокооктанового бензина. Пропанпропиленовая
фракция
используется
для
выделения
пропилена
для
производства полипропилена. Ввиду большой суммарной мощности установок
каталитического крекинга, доля пропилена, вырабатываемого в процессе, составляет до 15%
от его общего производства. Сухой газ (водород, метан, этан) используется в качестве топлива
в печах заводских установок.
Бензин
• В процессе каталитического крекинга вырабатывается высокооктановый бензин
с ОЧИ 88-91 пунктов. Кроме того, бензин содержит менее 1% бензола и 20-25%ароматических
углеводородов, что дает возможность использовать его для приготовления бензинов согласно
последним нормам Евросоюза (Евро-4, Евро-5). Основной недостаток бензина
каталитического крекинга - высокое содержание непредельных углеводородов (до 30%) и
серы (0,1-0,5%), что очень плохо влияет на стабильность топлива при хранении. Бензин
быстро желтеет из-за полимеризации и окисления олефинов и потому не может применяться
без смешения с другими бензиновыми фракциями.

10. Качество продуктов

Легкий газойль
• Легким газойлем каталитического крекинга считается фракция 200-270°С (реже 200-320
или 200-350). В ней содержится большое количество ароматических углеводородов, что
приводит к низкому цетановому числу ( как правило, не выше 20-25). Кроме того, даже при
условии предварительной гидроочистки сырья, в легком газойле содержится значительное
количество сернистых соединений (0,1-0,5%). Из-за этого легкий газойль не может
использоваться в больших количествах для приготовления дизельного топлива.
Рекомендуемое его содержание в дизельном топливе - до 20% (в случае, если в топливе
имеется запас по содержанию серы и цетановому числу). Другое применение легкого газойля
- снижение вязкости котельных топлив, судовое топливо и производство сажи.
Тяжелый газойль
• Тяжелый газойль каталитического крекинга - это фракция, начинающая кипеть выше
270°С (реже 320,350). Из-за большого содержания полициклических ароматических
углеводородов эта фракция (при определенном содержании серы) является прекрасным
сырьем процесса коксования с получением высококачественного игольчатого кокса. При
невозможности утилизировать фракцию этим путём, её используют как компонент котельного
топлива.