Основные параметры процесса каталитического крекинга, влияющие на глубину превращения сырья и октановое число

Целевым назначением процесса является получение высокооктанового бензина (83-84 пункта), а также дизельного топлива, которое уступает по качеству прямогонному газойлю.

1) Температура. При t=440-480⁰C происходит достаточно быстрое образование бензиновых и дизельных фракций, растет степень конверсии сырья. Если температура стремится к 500⁰C, то усиливается газо- и коксообразование, выход бензина снижается, но растет его октановое число из-за повышения в нем содержания олефиновых и ароматических УВ.

2) Давление. 0,14-0,2 МПа (избыточное давление). С увеличением давления повышается адсорбция высококипящего сырья и продуктов крекинга на катализаторе и соответственно интенсифицируется процесс коксообразования. С утяжелением сырья влияние давления на выход кокса становится больше!

3) Объемная скорость. Этот показатель v (ч^-1) характеризует время контакта сырья и катализатора и представляет собой отношение расхода жидкого сырья (м³/ч) к объёму катализатора (который занимает реакционную зону) (м³) (v=V_С/V_К). При использовании микросферического или пылевидного катализатора используется массовая скорость подачи (кг/ч*кг). Чем выше объемная скорость, тем ниже степень конверсии и тем менее интенсивно будет протекать процесс. С другой стороны, данный показатель характеризует производительность технологического процесса. Тепловой эффект в процессе кат. крекинга складывается из суммы тепловых эффектов отдельных реакций данного процесса и зависит от степени конверсии

4) Кратность циркуляции катализатора. Увеличение его позволяет сократить продолжительность пребывания катализатора в зоне реакции. В результате уменьшается количество кокса. Соответственно, выше средняя активность, а это приводит к росту степени конверсии, выхода газа бензина и кокса. При изменении кратности циркуляции катализатора меняется количество теплоты, выносимое из реактора. Соответственно, степень закоксованности меняется на выходе из реактора. Когда увеличивают кратность циркуляции катализатора, растут размеры регенератора и эксплуатационные расходы. Количество кокса на входе в регенератор не должно превышать 0,8-1% мас, а на выходе из регенератора не более 0,25% мас. Всегда для поддержания активности катализатора на определенном уровне часть его всегда выводится из системы и заменяется свежим.

45. Качество продуктов каталитического крекинга. Пути повышения эффективности процесса. Целевым назначением процесса является получение высокооктанового бензина (83-84 пункта), а также дизельного топлива, которое уступает по качеству прямогонному газойлю.

1) УВ газы крекинга содержат порядка 80% мас смеси пропан-пропиленов, бутан-бутиленов, пентан-пентиленов. Содержание УВ-овизостроения может составлять 25-40% и делает эти газы кат. крекинга сырьём для нефтехимического синтеза (бензинов), для синтеза алкилата – высокооктанового компонента бензина.

2) Бензины кат. крекинга имеют октановое число 87-91. По химическому составу они отличаются от прямогонных бензинов и бензинов термического крекинга, так как в нем содержится до 10% непредельных УВ и 20-40% аренов. При этом непредельные УВ и парафины, входящие в состав бензинов приблизительно на 2/3 состоят из УВ изомерного строения. Содержание нафтенов составляет 14% (это УВ C₇-C₉).C₈ обладают наиболее высоким октановым числом. Октановое число парафинов с ростом температуры кипения и молекулярной массы уменьшается, поэтому содержание в бензинах УВ C₉и выше нежелательно. Также содержатся изопарафины состава C₅-C₆, так как при более высокой молекулярной массе они крекируются.

3) Легкий газойль на 40-80% состоит из аренов. Цетановое число=45-24. Если газойль имеет высокое цетановое число, то он используется как компонент дизельного топлива, а если низкое, то он может применяться как разбавитель мазута. Если бензин и газойль получены из сернистого сырья, то обязательно их подвергают гидроочистке!

4) Тяжёлый газойль имеет температуру кипения более 350⁰C. Он используется как компонент товарного мазута или в качестве сырья для процесса коксования. Содержание серы в нем выше, чем в исходном сырье. Т. к. содержание полициклических аренов в газойлях высока, то это делает их ценным сырьем для получения индивидуальных аренов (нафталин, фенантрен, антрацен). Фракция 280-420⁰Cможет использоваться как сырье, из которого выделяют высокоароматизированный концентрат для производства сажи.

Основные факторы, влияющие на глубину превращения и октановое число бензина: 1) отношение катализатора к сырью;2) температура крекинга;3) продолжительность;4) активность цеолитного компонента катализатора;5) активность матрицы катализатора;6) природа сырья.

Максимальные выходы бензина достигаются за счет подбора параметров процесса при хорошей селективности на бензин и при отсутствии процессов перекрекирования с образованием фракции C₃-C₄. Когда увеличивают соотношение катализатора к сырью, то избирательность по выходу бензина будет улучшаться за счет снижения выхода кокса. При увеличении температуры в реакторе октановое число бензина возрастает, т. к. увеличивается роль крекинга термически легких продуктов, возрастает число алкенов, но выход бензина снижается. С увеличением времени контакта глубина крекинга возрастает, но выход бензина имеет экстремальный характер и при определенном значении времени контакта наступает перекрекинг сырья. Увеличение активности катализатора позволяет повысить глубину превращения и выход бензина. Но при определенной активности катализатора растет выход сжиженных газов без роста выхода бензина. Но на установках с длительным временем контакта сырья с катализатором (с кипящим слоем) требуется меньшая активность катализатора. Наибольшее влияние на выход бензина оказывают активность цеолита и соотношение катализатора к сырью, но увеличить это соотношение можно в ограниченной степени с учетом возможностей газовых компрессоров, газораспределительных систем приёма и хранения сжиженных газов и с учетом выжига кокса, количество которого возрастает при увеличении температуры.

46. Изменение в аппаратурном оформлении процесса каталитического крекинга

Целевым назначением процесса является получение высокооктанового бензина (83-84 пункта), а также дизельного топлива, которое уступает по качеству прямогонному газойлю. Снизить кокс на регенерированном катализаторе позволяет применение высокоэффективного регенератора типа комбустер. В этом случае выжиг кокса осуществляется в быстроточномпсевдоожиженном режиме при улучшенном контакте катализатора с воздухом. Скорость выжига кокса растет, уровень остаточного кокса на катализаторе снижается. Работа такого аппарата характеризуется высокоэффективной конверсией COвCO_2. Это приводит к снижению объёма катализатора, который циркулирует в реакторно-регенераторном блоке. Обычно при крекинге дистиллятного сырья данный блок работает с замкнутым тепловым балансом и поэтому повышенное коксообразование приводит к росту температуры в регенераторе и эти пределы роста зависят от типа используемого катализатора. В результате снижается гибкость работы установок. Для сохранения теплового баланса применяют теплоотводящие устройства, которые регулируют температуру слоя катализатора в регенераторе. Могут также снижать температуру регенерированного катализатора, добавляя на выходе из регенератора к нему инертное вещество (легкий газойль). В регенераторах-комбустерах и современных охлаждение осуществляется в выносных холодильниках. Усовершенствования привели к увеличению эффективности регенерации катализатора, росту скорости протеканию реакций и в меньшей степени стал наблюдаться процесс перекрекинга сырья…. Зона кипящего слоя в реакторах заменяется устройствами, которые позволяют быстро отделить катализатор от продуктов. Это позволяет увеличить селективность процесса по целевым продуктам. В некоторых реакционных узлах применяется многосопловая система впрыска сырья вместо односопловой. Такой способ введения сырья в лифт-реакторах уменьшает перемещение катализатора к стенкам и обратное его перемешивание. При переводе установки крекинга на остаточное сырье возникли проблемы с отложением ванадия (V) на поверхности катализатора. В регенераторе при высоких температурах в присутствии кислородаV вV₂O₅. При наличии паров воды образуется ванадиевая кислота (H₂VO₆). Она отрицательно влияет на механические детали корпусов и циклонов регенератора, а также быстро разрушает катализатор. Поэтому для устранения отрицательного влияния V₂O₅предполагается регенерацию катализатора осуществлять в 2 ступени (Схема разработана франц. фирмой Total). Регенерация осуществляется в двух последовательных соосно расположенных аппаратах.В этом случае в 1-ом регенераторе при не высокой t, которая исключает процесс окисления V из кокса, откладывается на катализаторе водород. Пары воды с дымовыми газами выделяются из регенератора. Во 2-ом регенераторе при малом времени контакта и отсутствии паров воды выделяют углерод (кокс). Условия подбирают так, чтобы не образовался пентоксид ванадия (V₂O₅). Такая схема позволяет снизить выход кокса.