11. Термокаталитические процессы ( каталитический крекинг).

В настоящее время из промышленных каталитических процессов в нефтеперерабатывающей промышленности наиболее распространен каталитический крекинг на алюмосиликатных катализаторах.

По сравнению с другими каталитическими процессами катали­тический крекинг является самым крупномасштабным: мощности установок достигают 10—15тыс. т сырья в сутки (3,2—4,8млн. т/год), т. е. по мощности они сопоставимы только с установками АВТ. В соответствии с этим удельный вес каталитического крекинга в общем объеме перерабатываемой нефти весьма значителен.

Действительно, наиболее типичным сырьем для этого процесса являются тяжелые газойли, выкипающие в пределах примерно 300—500° С и состав­ляющие в среднем 25—30% на нефть. Частично используются и более легкие фракции, а также сырье вторичного происхождения, напри­мер газойли коксования. Большинство установок каталитического крекинга работает с рециркуляцией, что также объясняет их высокую пропускную способность в пересчете на нефть.

Целевым назначением процесса каталитического крекинга являет­ся получение высококачественного бензина с октановый числом (в чистом виде) не менее 76—78, а также дизельного топливу, которое, хотя и уступает по качеству прямогонному газойлю, может быть использовано как компонент товарного продукта. При каталитиче­ском крекинге образуется также значительный объем газа с большим содержанием бутан-бутиленовой фракции, из которой обычно полу­чают высокооктановый компонент бензина — алкилат.

Во время второй мировой войны каталитический крекинг сыграл огромную роль как источник снабжения армии высококачественным авиационным горючим. В послевоенные годы в связи с переходом преобладающей части авиации на реактивные двигатели и повыше­нием требований к качеству автомобильного топлива на установках каталитического крекинга стали получать автомобильный бензин.

В связи с развитием промышленности нефтехимического синтеза процесс каталитического крекинга может быть использован не только для производства топлив, но и для получения химического сырья — ароматических углеводородов, газообразных олефинов, сырья для производства сажи.

Идея применения катализаторов для осуществления крекинга в более мягких температурных условиях, чем чисто термическим путем, возникла давно. Широко известны работы в области катали­тического крекинга академика Н. Д. Зелинского, который в каче­стве катализатора применял хлористый алюминий; на основе этих работ еще в 1919—1920 гг. была создана опытная установка по полу­чению бензина. Хлористый алюминий позволяет проводить кре­кинг при очень мягком температурном режиме — 200—250° С. Однако процесс сопровождается большими потерями катализатора вследствие образования комплексного его соединения с углеводо­родами; кроме того, процесс характеризуется низкой скоростью реакции и плохими условиями контакта сырья с катализатором.

Указанные недостатки явились препятствием для создания про­мышленного процесса крекинга с хлористым алюминием.

Промышленный каталитический крекинг, достигший современ­ного уровня развития, основан на использовании алюмосиликатных катализаторов. К числу естественных алюмосиликатов относятся глины. Каталитическое действие глин на углеводороды нефти было изучено еще в начале этого столетия. Так, Л. Г. Гурвич открыл явление полимеризации ненасыщенных углеводородов на флориди­не. Значительные работы по полимеризации и распаду непредельных в присутствии флоридина были проведены С. В- Лебедевым в 20— 30-х годах . Однако промышленная разработка крекинга на алю­мосиликатных катализаторах была осуществлена несколько позднее (в 1936 г.) .

Основным достоинством алюмосиликатных катализаторов являет­ся возможность довольно простой их регенерации путем периодиче­ского выжига кокса. Если регенерация проводится при умеренных температурах, активность катализатора в результате попеременных процессов подачи сырья (для реакции) и воздуха (для регенерации) снижается очень мало, и расход катализатора на восполнение дезак­тивированной его части не превышает 0,1—0,2% на сырье.

Основанный вначале на принципе полупериодического процесса, каталитический крекинг был затем усовершенствован и преобразо­ван в полностью непрерывный процесс.