11. Термический крекинг, назначение, теоретические основы и модификации процесса; требования к котельным топливам.

Цель – получение дополнительного количества светлых н/п, термогазойля (200-280°С) и ДКО (для производства игольчатого кокса). Процесс осуществляется под Р от 2 до 7МПа при Т=480-540°С. Выход светлых продуктов при крекинге остаточного сырья не превышает 30-35%. Время пребывания сырья в зоне реак­ции - 1,5-2,5мин.

Глубина процесса ограничена коксообразованием в змеевиках печи с ↑Т и ↑ . “-“ – невысокая α и невысокий η светлых н/п.

Используется остаточное (мазуты, гудроны и полугудроны - около 70 %) и дистиллятное сырье (тяжелые газойли ката­литического крекинга, тяжелая смола пиролиза, экстракты селектив­ной очистки масел).

- При крекинге под Р состав газов характеризует­ся значительным содержанием сухой части (метан, этан) и умеренным (25-30%) содержанием непредельных у/в.

- Жидким продуктам крекинга свойственно присутствие Ol и Ar у/в. При средней глубине процесса бензины обладают невысоким ОЧ (60-65); с углублени­ем процесса концентрация Ar у/в возрастает, по­этому ОЧ ↑ (70-72).

- С утяжелением фракционного состава продуктов крекинга их не­предельность снижается; крекинг-газойли, выкипающие в пределах 200-350°С используются (после очистки) как компоненты ди­зельного топлива.

- Тяже­лые фракции возвращают на рециркуляцию или выводят в виде тяжелого газойля (коксование) или крекинг-остатка (крекинг под дав­лением).

Модификации процесса:

¤ Крекинг с выносной реакционной камерой с различным уровнем жидкой фазы;

¤ Повторный крекинг дистиллятных продуктов или в смеси с исход­ным сырьем в отдельной печи;

¤ Крекинг в реакционном змеевике без выделения зоны крекинга в отдельную секцию.

Котельные топлива применяют в стационарных паровых котлах, в промышленных печах (топочные мазуты марок 40 и 100, флотские мазуты марок Ф-5 и Ф-12, предназначеные для сжигания в судовых энергетических установках). ТМ изготавливают из остатков переработки нефти, ФМ получают смешением продуктов прямой перегонки нефти: 45-55% мазута прямогонного и 55-45% ДТ.

Требования, предъявляемые к качеству котельных топлив и устанавливающие условия их применения, определяются такими показателями качества, как вязкость, содержание серы, теплота сгорания, Т застывания и вспышки, содержание воды, механических примесей и зольность.

◙ Вязкость (важнейшая) определяет методы и продолжительность сливно-наливных операций, условия перевозки и перекачки, гидравлические сопротивления при транспорте топлива по трубопроводам, эффективность работы форсунок. От вязкости в значительной мере зависят скорость осаждения механических примесей при хранении, а также способность топлива отстаиваться от воды.

◙ Содержание серы - меркаптановой серы в остаточных топливах меньше, чем в среднедистиллятных фракциях. При сжигании сернистых топлив сера превращается в оксиды - SO₂ и SO₃. Содержание серы оказывает влияние на экологическое состояние воздушного бассейна. Приняты ограничения по содержанию серы в мазутах до уровня 0,5 - 0,1%.

◙ Теплота сгорания одна из важнейших характеристик топлива, от которой зависит его расход, особенно для топлив применяемых в судовых энергетических установках, так как при заправке топливом с более высокой теплотой сгорания увеличивается дальность плавания. Для котельных топлив она находится в пределах 39900 - 41580Дж/кг. Теплота сгорания высокосернистых топлив всегда ниже, чем сернистых или малосернистых.

◙ Т застывания характеризует условия слива и перекачки топлива. Она зависит от двух факторов: качества перерабатываемой нефти и способа получения топлива.

◙ Т вспышки определяет требования к пожарной безопасности остаточных топлив. Для топлив, используемых в судовых энергетических установках, нормируется температура вспышки в закрытом тигле (>75-80^оС), для котельных топлив – в открытом тигле ( 90 -100^оС); эти нормы обеспечивают безопасную работу судовых энергетических и котельных установок.

◙ Содержание воды, механических примесей и зольность. Эти компоненты являются нежелательными составляющими котельных топлив, так как присутствие их ухудшает экономические показатели работы котельного агрегата, увеличивает коррозию хвостовых поверхностей его нагрева. Установлены требования к содержанию механических примесей: для мазута марки 40 – не более 0,8% , для мазута марки 100 – не более 1,5%. Зола, определяемая показателем зольность, характеризует наличие в топливе солей металлов. Она отлагается при сжигании топлив на поверхностях нагрева котлов и проточной части газовых турбин. Это ухудшает теплопередачу, повышает Т отходящих газов, снижает КПД котлов и газовых турбин. Зольность топлив зависит от содержания солей в нефти. Требования стандарта по зольности - 0,10%.

Выход продуктов (%мас.): Газ – 5. головка стабилизации – 1,3. Бензин.фр – 20,1. Термогазойль – 52,6. Крекинг – остаток – 19,9. Потери – 1,1.

Продукция:

1) газ — содержит непредельные и предельные ув, на­правляется для дальнейшей переработки на ГФУ;

2) бензин — ОЧ 65—70 (ММ), содержание S при переработке остатков из сернистых нефтей — 0,5—1,2% мас.; в бензине крекинга содержится до 25% мас. непредельных ув (алкенов и алкадиенов), поэтому он обладает низкой хим стабильностью;

3) керосино-газойлевая фр явл ценным компонентом флотского мазута, после го может применяться как компо­нент ДТ;

4) крекинг-остаток используется как кт, имеет бо­лее высокую теплоту сгорания, более низкую т-ру застывания и вязкость, чем прямогонный мазут.