Задачи для решения

№1. Определить выход продуктов термического крекинга прямогонного сырья, если теплота реакции q=1646 кДж/кг бензина, плотности (относительные) при 15,6°С сырья, бензина и остатка равны 0,980; 0,795 и 1,000 соответственно.

№2. Установка двухпечного термического крекинга перерабатывает мазут плотностью d¹⁵₁₅=0,946. Определить выходы газа, бензина и остатка, ес­ли известно, что плотность бензина d¹⁵₁₅=0,790; остатка d¹⁵₁₅=0,996 и теплота реакции q_Р=1310 Дж/кг бензина.

№3. Составить материальный баланс процесса термического крекинга при переработке гудрона производительностью 250000 т/год.

№4. Составить материальный баланс процесса термического крекинга при переработке полугудрона производительностью 168000 т/год.

Литература

1. Сарданашвили А.Г., Львова А.И. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа, М., Химия, 1973.

Практическое занятие №3 Тема: Составление материального баланса процесса каталитического крекинга

Выход продуктов каталитического крекинга можно определить по эмпирическим формулам Бондаренко, а также по таблицам и графикам Нельсона. Формулы Бондаренко справедливы лишь для каталитического крекинга прямогонных керосиновых и соляровых дистиллятов при однократном их пропуске. Методом Нельсона можно приближенно подсчитать выход продуктов для различных видов сырья и с разной степенью рециркуляции газойля. По этому методу вначале необходимо подсчитать фактор жесткости крекинга. Фактор жесткости – это отношение кратности циркуляции катализатора к скорости подачи сырья в реактор. По фактору жесткости и характеризующему фактору сырья, используя график на рисунке 3.1, определяют глубину превращения сырья за однократный пропуск. График составлен для следующих условий процесса: температура 482 ºС; активность катализатора 30; остаточное содержание кокса на регенерированном катализаторе 0,5 %. Если заданные условия крекинга отличаются от выше приведенных, то необходимо внести поправку на глубину превращения сырья, используя данные таблицы 1.

Таблица 1 – Влияние различных факторов каталитического крекинга на глубину превращения сырья

Активность катализатора	Температура в ректоре, ºС	Содержание кокса на регенерированном катализаторе, %	Поправка к глубине превращения, % масс. на сырье
1	2	3	4
15 20 25 27,5 28,5 - 30 - 32 33 36 38 40 45	- - - 468 474 478 482 486 490 496 510 524 - -	- - - - 0,8 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 - - - -	-18 -11 -5 -2,6 -1,6 -0,7 0 +0,7 +1,5 +2,5 +5,2 +8,0 +10,0 +14,0

Рисунок 3.1 Рисунок 3.2

Например, если глубина превращения сырья 60% масс., то при заданных условиях крекинга (таблица 1) – температура сырья 486 ºС, активность катализатора 32 и остаточном содержании кокса 0,6% - она составит: Х=60+0,7+1,5-0,7=61,5%.

По графику на рисунке 3.2 определяют выход продуктов крекинга. Если значение характеризующего фактора сырья отличается от 11,8-12,0, то выход продуктов определяют по рисунку 3.3 и 3.4.

Рисунок 3.3

Рисунок 3.4

В зависимости от системы установки каталитического крекинга вносят коррективы в материальный баланс процесса, умножая полученные значения выхода продуктов на коэффициенты, приведенные ниже:

Продукт Установки со слоем катализатора

подвижным кипящим

Кокс …………………0,9-0,93 1,11-1,14

Бензин ……………… 1,0 1,0

Бутан-бутиленовая

фракция 1,07-1,12 0,86-0,93

Сухой газ 0,91-0,94 1,06-1,09

Панченков и др., обработав опытные данные о кинетике реакций каталитического крекинга в кипящем слое катализатора, предложили следующее уравнение зависимости выхода бензина (Х_б, % масс.) от глубины превращения сырья:

(3.1)

где Х – глубина превращения сырья, % масс; k – константа скорости реакции.

Для определения оптимальной глубины превращения Х_опт, соответствующей максимальному выходу бензина Х_б,макс, следует продифференцировать уравнение (3.1) и уравнять полученную производную к нулю.

Для керосино-газойлевой фракции плотностью =0,866, молекулярной массы 220, с содержанием ароматических и олефиновых углеводородов 21-28 %, нафтеновых 19-30%, парафиновых 40-55 % и для алюмосиликатного катализатора состава (в % масс.): 86,3 SiO₂; 12,7 Al₂O₃; 0,5 CaO; 0,3 SO ; 0,12 Fe₂O₃; 0,35 Na₂O, константа k при 450-465 ºС равна 0,28-0,30.

Выведена зависимость содержания кокса на катализаторе от продолжительности пребывания последнего в зоне реакции:

(3.2)

где - содержание кокса на катализаторе, % масс.;

τ – продолжительность пребывания катализатора в зоне реакции, ч;

А, В и D – константы коксообразования, зависящие от условий процесса; для крекинга керосино-газойлевой фракции при 450 ºС они равны соответственно 0,0075, 1,17 и 0,955.

Уравнение (3.2) хорошо описывает процесс в интервале 430-450 ºС.

Орочко и Черникова вывели уравнения зависимости выхода продуктов (Х, массовые доли) от глубины превращения тяжелого газойля на установке каталитического крекинга с реактором ступенчато-противоточного типа

легкого газойля

(3.3)

бензина

(3.4)

кокса

(3.5)

где Х – глубина превращения сырья, массовые доли;

и - макрокинетические коэффициенты, значения которых приведены ниже в зависимости от температуры в реакторе и числа секций.

Число секций

и температура, ºС

Шесть

520 ………………………...1,45 0,80

500 ………………………...1,45 0,65

475 ………………………...1,25 0,60

450 ………………………...0,95 0,55

Четыре

500 ………………………...1,50 0,70

475 ………………………...1,25 0,65

Выход газа определяют по разности между глубиной превращения сырья и выходом легкого газойля, бензина и кокса.