Лекция №5. Каталитический крекинг.

На ранних стадиях развития нефтеперерабатывающей промышленности потребности в автомобильном бензине росли быстрей, чем потребности в тяжелом жидком топливе (например, в дизельном топливе), и соответственно росло количество сырой нефти, которую нужно было превратить в бензин. Экономическим следствием сложившейся ситуации стал постоянный рост цен на бензин при падении цен на более тяжелые фракции.

Чтобы справиться с этой проблемой, инженеры – нефтепереработчики придумали несколько крекинг – процессов, из которых наиболее широко распространен каталитический крекинг.

Протеканию процесса каталитического крекинга способствует катализатор. Катализатор – это вещество, которое ускоряет или даже вызывает химическую реакцию, но когда реакция заканчивается, катализатор остается в неизменном виде – таким же, как был в начале (другими словами, он не изменяется химически).

Сырьем процесса каталитического крекинга обычно является прямогонный тяжелый газойль, а также легкая фракция вакуумной перегонки. Температура кипения сырья для крекинга должна находиться в пределах 340 – 590 ⁰С.

Процесс разработан так, чтобы особым образом содействовать протеканию крекинга. Задача состоит в том, чтобы превратить тяжелые фракции в бензин. В идеале температуры кипения продуктов каталитического крекинга должны лежать в интервале, соответствующем бензину.

Во время работы установки происходит несколько процессов. Когда большие молекулы разрываются на части, то водорода оказывается недостаточно, чтобы насытить все молекулы, и поэтому некоторая часть углерода переходит в кокс, который почти целиком состоит из атомов углерода, слепленных вместе.

Таким образом, продуктами крекинга является полный набор углеводородов, от метана до остатка и, кроме того, кокс.

Основными элементами установки каталитического крекинга являются реактор, регенератор, ректификационная колонна.

Реактор.

Центральной частью установки каталитического крекинга является реактор, принципиальная схема которого изображена на рисунке.

Сырье проходит через нагреватель, смешивается с катализатором и поступает в вертикальную трубу (райзер), ведущую в нижнюю часть реактора. В момент, когда сырье поступает в реактор процесс уже идет, поэтому время пребывания сырья в реакторе – всего лишь несколько секунд. В реакторе катализатор отделяется от образовавшихся углеводородов. Это происходит с помощью механического приспособления, использующего центрифугирование.

Используемый в процессе каталитического крекинга катализатор бывает, обычно, двух типов: шарики и микросферы. Диаметр шариков обычно 0,3 или 0,6 см. микросферы гораздо меньше (он выглядит как детская присыпка). Каждый шарик или микросфера имеет множество пор и, следовательно, огромную площадь поверхности. Поскольку действие катализатора определяется его контактом с сырьем, большая площадь поверхности – очень важное свойство катализатора. В настоящее время всё больше нефтеперерабатывающих заводов используют микросферы.