Вакуумная перегонка

Для крекинга прямогонного остатка ректификационной колоны необходима высокая температура, свыше 480 гр С. Но прямогонный остаток можно разделить на дополнительные фракции и при более низких температурах, что выгодно с энергетической и экономической точки зрения.

Из физики мы знаем, с понижением давления резко снижается температура кипения (испарения). Молекуле нужна меньшая энергия, чтобы покинуть поверхность (оторваться) от жидкости. Создать такие условия можно с помощью вакуум насосов.

Этот процесс называется вакуумный крекинг и осуществляется в специальных установках вакуумной перегонки.

Кубовый остаток из ректификационной колонны с температурой 400 гр.С поступает на установку вакуумного крекинга. Давление в вакуумной колонне составляет 0,32-0,4 атм.

Легкие фракции практически мгновенно вскипают и испаряются. Но при испарении происходит потеря тепла, температура снижается, и процесс крекинга самопроизвольно прекращается.

Для поддержания непрерывного процесса в низ колонны подается перегретый пар около 400 гр С, который регулирует давление и температуру в колонне. Вакуум создается насосом расположенным вверху колоны.

Продукты вакуумной перегонки формируются в два потока: легкий вакуумный дистиллят и тяжелый вакуумный дистиллят.

Обе фракции можно использовать как сырье для получения смазочных масел. В некоторых случаях их не разделяют. Такой продукт носит название легкая фракция вакуумной перегонки.

Тяжелый продукт, остаток на дне колонны (остаток вакуумной перегонки) используется как: сырье для производства битума или компонент остаточного топлива.

Остаток вакуумной перегонки может использоваться в качестве исходного продукта для последующего термического крекинга.

Вакуумная перегонка прямогонного остатка эквивалентна его атмосферной перегонке в интервале кипения около 540 - 590 гр С

Пиролиз - вид термического крекинга, осуществляемый в диапазоне температур 750...900 °С и атмосферном давлении. Цель - получения сырья для нефтехимической промышленности.

Сырьем для пиролиза являются легкие углеводороды, содержащиеся в газах, бензины первичной перегонки, керосины термического крекинга и керосиногазойлевая фракция. Продукты реакции - непредельных углеводородов (этилен, пропилен и др.).

Из жидкого остатка, называемого смолой пиролиза, при дальнейшей глубокой переработке могут быть извлечены ароматические углеводороды.

Коксование - форма термического крекинга, осуществляемая в диапазоне 450...550 °С и давлении 0,1...0,6 МПа. При этом получаются газ, бензин, керосиногазойлевые фракции и кокс.

Каталитический крекинг

Каталитический крекинг - это процесс разложения высокомолекулярных углеводородов при температурах 450...500 °С и давлении 0,2 МПа в присутствии катализаторов - веществ, ускоряющих реакцию крекинга и позволяющие осуществлять ее при более низких, чем при термическом крекинге, давлениях.

Катализаторы – это вещества, которые ускоряют или вызывают химическую реакцию, но сами не претерпевают изменений.

В качестве катализаторов используются, в основном, алюмосиликаты и цеолиты.

Сырьем для каталитического крекинга являются прямогонный тяжелый газойль, поступающий из ректификационной колонны, вакуумный газойль - из установки вакуумного крекинга, продукты термического крекинга и коксования мазутов.

Прямогонные фракции тяжелого газойля нагреваются при повышенном давлении в контакте с катализатором.

Температура кипения для процесса крекинга должна находится в диапазоне от 340 до 590 гр.С. Фактическая температура в реакторной установке находится в районе 480 гр.С.

Процесс протекает в реакторе. Сырье проходит через нагреватель, смешивается с катализатором и поступает в вертикальную трубу (райзер), ведущую в нижнюю часть резервуара (собственно реактор). В момент поступления сырья в реактор процесс уже идет, поэтому время пребывание в реакторе – несколько секунд. Т.е реактор фактически нужен для отделения продукта от катализатора. Это происходит с помощью циклона (процесс центрифугирования).

Катализатор существует в виде пористых шариков или микросфер и имеет огромную площадь контактной поверхности.

В ходе процесса на дне реактора скапливается отработанный катализатор покрытый углеродными отложениями (коксом). Его подают в регенератор где горячим воздухом выше 600 гр С прожигают (восстанавливают).

Получаемый продукт (смесь углеводородов) из реактора поступают в ректификационную колону для разделения на фракции.

Цель крекинга состоит в том, что бы превратить тяжелые фракции в бензин. При этом, температура в реакторе должна лежать в интервале выкипания бензиновой фракции.

В процессе каталитического крекинга происходят сразу несколько процессов.

Когда тяжелые молекулы расщепляются, то водорода оказывается недостаточно, чтобы насытить все образовавшиеся молекулы. Поэтому часть углерода переходит в кокс, который практически полностью состоит из атомов углерода.

При разрыве тяжелых молекул образуется полный набор возможных молекул углеводородов от метана и выше. Образуются весь спектр предельных углеводородов, олефинов и ароматических (нафтеновых) групп.

Таким образом, продуктами крекинга является полный набор углеводородов, от метана до остатка, в том числе кокса.

В результате конденсации в ректификационной колонне продуктов расщепления получают следующие фракции: газ, бензин, легкий и тяжелый газойли, кокс.

Установка каталитического крекинга состоит из трех основных частей: реактора, регенератора катализатора и ректификационной колонны.

Риформинг - это каталитический процесс переработки низкооктановых бензиновых фракций, осуществляемый при температуре около 500°С и давлении 2…4 МПа. В результате структурных преобразований октановое число углеводородов в составе катализата резко повышается. Продукт риформинга (катализат) является основным высокооктановым компонентом товарного автомобильного бензина.

Из катализата также могут быть выделены ароматические углеводороды (бензол, толуол, этилбензол, ксилолы).

Гидрогенизация - процесс переработки нефтяных фракций в присутствии водорода, вводимого в систему извне. Гидрогенизационные процессы протекают в присутствии катализаторов при температуре 260...430 °С и давлении 2...32 МПа.

Гидрогенизация позволяет углубить переработку нефти, обеспечив увеличение выхода светлых нефтепродуктов и одновременно удалить нежелательные примеси серы, кислорода, азота (гидроочистка).

К гидрогенизационным относятся следующие процессы:

1. деструктивная гидрогенизация;

2. гидрокрекинг;

3. недеструктивная гидрогенизация (гидроочистка)

Процессы гидрогенизации требуют серьезных капиталовложений и значительно увеличивают эксплуатационные расходы.

Затраты тем больше, чем выше давление, применяемое в процессе, чем более тяжелым по плотности и фракционному составу является сырье и чем больше в нем серы.