Каталитический крекинг — Что такое Каталитический крекинг?
Каталитический крекинг — техпроцесс, при котором тяжелые молекулы углеводорода распадаются на легкие молекулы при прохождении через соответствующий катализатор (обычно при нагреве).
ИА Neftegaz.RU. Каталитический крекинг (Catalytic cracking) — термокаталитическая переработка нефтяных фракций с целью получения:
- компонента высокооктанового бензина,
- легкого газойля,
- непредельных жирных газов.
Каталитический крекинг — один из важнейших техпроцессов, 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.
д.Такой универсальностью объясняется весьма значительная доля каталитического крекинга в общем объёме переработки нефти.
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.
Крекинг парафинов нормального строения сопровождается вторичными реакциями, приводящими к образованию ароматических углеводородов и кокса, и обычно происходит труднее и менее глубоко, чем расщепление изопарафинов.
Нафтеновые углеводороды с длинными алкильными цепями при каталитическом крекинге превращаются в алкилнафтеновые или алкилароматические углеводороды со сравнительно короткими боковыми цепями.
Крекинг ароматических углеводородов (преимущественно алкилароматических) сопровождается их деалкилированием и переалкилированием, а также конденсацией.
При деалкилировании образуются парафины, олефины и алкилароматические соединения меньшей молекулярной массы.
Реакционная способность ароматических углеводородов возрастает с увеличением их молекулярной массы.
Конденсация ароматических углеводородов друг с другом или с непредельными соединениями приводит к образованию полициклических углеводородов, что способствует отложению кокса на поверхности катализатора.
Наряду с упомянутыми происходят следедующие важные вторичные реакции: изомеризация, полимеризация, циклизация и др. реакции с участием олефинов, образующихся при крекинге сырья; алкилирование ароматических углеводородов, приводящее к более тяжелым продуктам, которые способны алкилироваться дальше или конденсироваться с образованием кокса и т.
д. Поскольку отложению кокса на поверхности катализатора способствуют все вторичные реакции, интенсивность их оценивают соотношением выходов бензина и кокса. Чем выше это соотношение, тем селективнее процесс. Количество и качество продуктов крекинга зависят от характера сырья, типа катализатора и технологического режима процесса. При этом влияние заданных параметров (давление, температуры нагрева сырья в трубчатой печи и реакторе, а также время контакта исходной фракции с катализатором) оценивают обычно по изменению степени превращения сырья. Степень равна сумме выходов бензина, газообразных углеводородов и кокса и достигает на современных установках каталитического крекинга 70-80% по массе. Выбор температуры определяется характеристиками катализатора и сырья и, прежде всего, временем их контакта, технологической схемой и назначением процесса, устройством реакторного блока. Повышение температуры способствует возрастанию глубины конверсии сырья, постепенному уменьшению выхода бензина, усилению коксообразования, а также увеличению степени ароматизации продуктов крекинга, что приводит к повышению октанового числа бензина и снижению цетанового числа компонентов дизельного топлива.
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, возможно использование как компонентов сырья деасфальтизатов.
Каталитический крекинг проводят в прямоточных реакторах с восходящим потоком микросферического катализатора (лифт-реакторах) или в реакторах с нисходящим компактным слоем шарикового катализатора.
Отработанный катализатор непрерывно выводят из реакторов и подвергают регенерации путем выжига кокса в отдельном аппарате.
Реактор — с кратность циркуляции катализатора к сырью — 10:1 (для установок с лифт-реактором), температура — 510-540 °C, давление — 0,5-2 атм
Регенератор :температура — 650-700 °C, давление — 1-3 атм
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.
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.
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 теплоиспользуют 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 — 1А/1М, 43-103.
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.
Так, выход бензина на них составляет 50-55% с октановым числом 91/92 , тогда как у реакторов с кипящим слоем выход бензина 37% с октановым числом 90/91.
Выход продукции, в %
Взято всего: 100
Гидроочищенный вакуумный газойль (Фр.350-500°С) 100
Получено всего: 100
h3 0,04
СН4 0,25
C2H6 0,23
C2h5 0,36
C3H8 0,85
С3H6 2,73
Бутан 0,89
Бутены 2,5
изобутан 4,20
бензиновая фракция (ОЧМ-91/92) 58,62
газойль (легкий+тяжелый) 27,17
Кокс + потери 2,17
Параметры продуктов на выходе
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.
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.
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 путем, её используют как компонент котельного топлива.
Термический и каталитический крекинг. Риформинг – вторичная переработка нефти
Бензина, получаемого при перегонке нефти, не хватает для покрытия всех нужд. В лучшем случае из нефти удается получить до 20% бензина, остальное – высококипящие продукты.
В связи с этим перед химией стала задача найти способы получения бензина в большом количестве. Удобный путь был найден с помощью созданной А.М. Бутлеровым теории строения органических соединений.
Высококипящие продукты разгонки нефти непригодны для употребления в качестве моторного топлива. Их высокая температура кипения обусловлена тем, что молекулы таких углеводородов представляют собой слишком длинные цепи. Если расщепить крупные молекулы, содержащие до 18 углеродных атомов, получаются низкокипящие продукты типа бензина.
Этим путем пошел русский инженер В.
Г. Шухов, который в 1891 г. разработал метод расщепления сложных углеводородов, названный впоследствии крекингом (что означает расщепление).
В.Г.Шухов (1853–1939)
Сущность крекинга заключается в том, что при нагревании происходит расщепление крупных молекул углеводородов на более мелкие, в том числе на молекулы, входящие в состав бензина. Обычно расщепление происходит примерно в центре углеродной цепи по С—С-связи, например:
Однако разрыву могут подвергаться и другие С—С-связи. Поэтому при крекинге образуется сложная смесь жидких алканов и алкенов.
Получившиеся вещества частично могут разлагаться далее, например:
Такой процесс, осуществляемый при температуре около 470°С – 550°С и небольшом давлении, называется термическим крекингом. Этому процессу обычно подвергаются высококипящие нефтяные фракции, например, мазут. Процесс протекает медленно, при этом образуются углеводороды с неразветвлённой цепью атомов углерода.
Бензин, получаемый термическим крекингом, невысокого качества, не стоек при хранении, он легко окисляется, что обусловлено наличием в нём непредельных углеводородов. Однако, детонационная стойкость (взрывоустойчивость, характеризующаяся октановым числом) такого бензина выше, чем у бензина прямой перегонки из-за большого содержания непредельных углеводородов. При использовании, к бензину необходимо добавлять антиокислители, чтобы защитить двигатель.
Коренным усовершенствованием крекинга явилось внедрение в практику процесса каталитического крекинга. Этот процесс был впервые осуществлен в 1918 г. Н.Д. Зелинским.
Н.Д.Зелинский (1861–1953)
Каталитический крекинг позволил получать в крупных масштабах авиационный бензин.
Его проводят в присутствии катализатора (алюмосиликатов: смеси оксида алюминия и оксида кремния) при температуре 450 — 500°С и атмосферном давлении. Обычно каталитическому крекингу подвергают дизельную фракцию.
При каталитическом крекинге, который осуществляется с большой скоростью, получается бензин более высокого качества, чем при термическом крекинге. Это связано с тем, что наряду с реакциями расщепления происходят реакции изомеризации алканов нормального строения. Кроме того, образуется небольшой процент ароматических углеводородов, улучшающих качество бензина.
Бензин каталитического крекинга более устойчив при хранении, так как в его состав входит значительно меньше непредельных углеводородов по сравнению с бензином термического крекинга, обладает ещё большей детонационной стойкостью, чем бензин термического крекинга.
Сравнение термического и каталитического крекинга
Учебный фильм «Каталитический крекинг нефти»
Таким образом, высокое качество бензина, получаемого каталитическим крекингом, обеспечивается наличием в его составе разветвленного строения углеводородов и ароматических углеводородов.
Бензин: состав и октановое число. Детонация
Основным способом переработки нефтяных фракций являются различные виды крекинга.
Впервые (1871–1878) крекинг нефти был осуществлен в лабораторном и полупромышленном масштабе сотрудником Петербургского технологического института А.А.Летним. Первый патент на установку для крекинга заявлен Шуховым в 1891 г. В промышленности крекинг получил распространение с 1920-х гг.
Крекинг – это термическое разложение углеводородов и других составных частей нефти.
Чем выше температура, тем больше скорость крекинга и больше выход газов и ароматических углеводородов. Крекинг нефтяных фракций кроме жидких продуктов дает первостепенно важное сырье – газы, содержащие непредельные углеводороды (олефины).
Различают следующие основные виды крекинга:
жидкофазный (20–60 атм, 430–550°С), дает непредельный и насыщенный бензины, выход бензина порядка 50%, газов 10%;
парофазный (обычное или пониженное давление, 600°С), дает непредельно-ароматический бензин, выход меньше, чем при жидкофазном крекинге, образуется большое количество газов;
пиролиз нефти – разложение органических веществ без доступа воздуха при высокой температуре (обычное или пониженное давление, 650–700°С), дает смесь ароматических углеводородов (пиробензол), выход порядка 15%, более половины сырья превращается в газы;
деструктивное гидрирование (давление водорода 200–250 атм, 300–400°С в присутствии катализаторов – железа, никеля, вольфрама и др.
), дает предельный бензин с выходом до 90%;
каталитический крекинг (300–500°С в присутствии катализаторов – AlCl3, алюмосиликатов, МоS3, Сr2О3 и др.), дает газообразные продукты и высокосортный бензин с преобладанием ароматических и предельных углеводородов изостроения.
В технике большую роль играет так называемый каталитический риформинг – превращение низкосортных бензинов в высокосортные высокооктановые бензины или ароматические углеводороды.
Основными реакциями при крекинге являются реакции расщепления углеводородных цепей, изомеризации и циклизации. Огромную роль в этих процессах играют свободные углеводородные радикалы.
Нефть и нефтепродукты
Крекинг Значение | Виды крекинга – термический крекинг и каталитический крекинг
Что такое крекинг в химии?
В химии крекинг — это процесс расщепления крупных углеводородов на более мелкие углеводороды.
Часто это делается для того, чтобы производить более ценные продукты, такие как бензин и дизельное топливо. Крекинг осуществляется путем нагревания углеводорода до его распада на более мелкие молекулы.
Зарегистрируйтесь, чтобы получить бесплатные пробные тесты и учебные материалы
+91
Подтвердить OTP-код (обязательно)
Я согласен с условиями и политикой конфиденциальности.
Типы растрескивания
Существует несколько типов растрескивания, которые могут возникнуть в бетоне:
• Термическое растрескивание: этот тип растрескивания вызывается расширением и сжатием бетона при его нагревании и охлаждении. Обычно это происходит вблизи краев бетонной плиты.
• Химическое растрескивание: Этот тип растрескивания возникает в результате реакции бетона с некоторыми химическими веществами, такими как сульфаты или хлориды. Бетон может испортиться и даже разрушиться.
Термический крекинг
Термический крекинг — это химический процесс, используемый для превращения крупных углеводородов в более мелкие молекулы или для расщепления крупных молекул на более мелкие молекулы.
Термический крекинг используется для производства бензина, дизельного топлива и других нефтепродуктов. Процесс включает нагрев нефтепродукта до высокой температуры в присутствии катализатора. Катализатор заставляет большие молекулы распадаться на более мелкие молекулы.
Каталитический крекинг
:
Каталитический крекинг — это процесс нефтепереработки, при котором большие сложные молекулы расщепляются на более мелкие, более полезные молекулы. Он делает это с помощью катализатора, который представляет собой вещество, которое ускоряет химическую реакцию, но не расходуется в ходе реакции.
При каталитическом крекинге реактор нагревается до очень высокой температуры. Затем добавляют катализатор, и начинается реакция. Большие молекулы разбиваются на более мелкие молекулы, включая бензин, дизельное топливо и другие продукты.
Разница между термическим крекингом и каталитическим крекингом
Термический крекинг — это процесс, используемый для расщепления крупных углеводородов на более мелкие молекулы.
Каталитический крекинг — это процесс, в котором используется катализатор для расщепления крупных углеводородов на более мелкие молекулы.
Важность взлома
Важность взлома по отношению к взлому паролей невозможно переоценить. Взлом паролей — самый распространенный способ получить несанкционированный доступ к компьютеру или учетной записи. На самом деле, большинство паролей легко взломать с помощью правильных инструментов и знаний.
Без надежных паролей пользователи компьютеров подвержены несанкционированному доступу и краже данных. пароли, которые легко угадать или взломать, могут сделать компьютеры и учетные записи открытыми для атак злоумышленников.
Чтобы защитить себя от этих рисков, пользователи компьютеров должны создавать надежные пароли, которые трудно взломать. Используя надежные пароли, пользователи могут значительно затруднить получение злоумышленниками доступа к их системам и данным.
Этен и пропен являются важными материалами для производства пластмасс или других органических химических веществ. Октан является одной из молекул, обнаруженных в бензине (бензине).
Это приведет вас к информации о риформинге и изомеризации (а также к повторению того, что вы только что прочитали о каталитическом крекинге).
Давление смеси составляет около 1 атмосферы.