42

Каталитический крекинг миллисеконд (MSCC)

Новополоцк, 2002

УДК 665.644

Авторы: С.М.Ткачев, С.И.Хорошко, А.Ф.Корж, С.В.Покровская, А.А.Ермак

Под общей редакцией С.И.Хорошко

Рецензенты: А.В.Бацелев, технический директор ОАО "Ленгипронефтехим"

М.И.Левинбук, начальник отдела стратегического развития ОАО "Московский НПЗ", д.т.н., профессор РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина

© УО "Полоцкий государственный университет"

© ОАО "Мозырский нефтеперерабатывающей завод"

Содержание

Введение	4
Глава 1 Основы химизма и кинетики каталитического крекинга	6
1.1 Основные химические реакции различных компонентов сырья	7
1.2 Механизм протекания реакций в процессе каталитического крекинга	21
1.3 Образование кокса	24
1.4 Кинетика и термодинамика процесса	26
Глава 2 Катализаторы крекинга	28
2.1 Строение и состав катализаторов крекинга	29
2.2 Промышленные катализаторы крекинга	40
Глава 3 Сырье и продукты процесса каталитического крекинга	48
Глава 4 Основные факторы процесса каталитического крекинга	61
Глава 5 Технологическая схема и основное оборудование процесса каталитического крекинга	76
5.1 Описание технологической схемы секции 2000	80
5.2 Технологическое оборудование секции 2000	89
Глава 6 Пуск, эксплуатация и остановка установки MSCC	104
6.1 Пуск установки	104
6.2 Эксплуатация установки	111
6.3 Автоматизация и управление процессом	114
6.4 Некоторые неполадки в работе установки	117
6.5 Плановая остановка установки	127
6.6 Особенности аварийной остановки установки	129
Глава 7 Охрана окружающей среды на установке каталитического крекинга	133
7.1 Выбросы в атмосферу	137
7.2 Выбросы в водный бассейн	146
7.3 Защита литосферы	151
Глава 8 Техника безопасности на установке каталитического крекинга	155
8.1 Противопожарные мероприятия	156
8.2 Характеристика токсичных, пожароопасных и эколого-опасных свойств сырья и продуктов	157
8.3 Основные правила газобезопасности	159
8.4 Защитная одежда и защитные средства	160
8.5 Мероприятия по повышению взрывобезопасности установки каталитического крекинга	161

Введение

Нефть и получаемые на ее основе разнообразные продукты играют заметную роль в топливно-энергетическом балансе любого государства и в жизнедеятельности человека в целом.

Развитие человеческого сообщества определяется техническим прогрессом науки и техники. В свою очередь, разработка и создание новых видов машин и механизмов, новых материалов и продуктов требуют значительного улучшения качества топлив и масел, а также сырья для химической и нефтехимической промышленности. Это накладывает определенный отпечаток на нефтепереработку, развитие которой, начиная с последних десятилетий минувшего столетия, осуществлялось весьма бурными темпами. Появление новых процессов, катализаторов, оборудования, приборов контроля и автоматизации сделало возможным выпускать на нефтеперерабатывающих заводах высококачественную продукцию, удовлетворяющую современным требованиям человеческого общества.

Особенностью современной нефтеперерабатывающей промышленности является тенденция к углублению переработки нефти, что объясняется ограниченностью ее запасов, а также ужесточением экологических требований к нефтепродуктам. Увеличение глубины переработки нефти, т.е. получение дополнительного количества светлых фракций по сравнению с потенциалом, можно достичь только при широком использовании термокаталитических процессов.

Среди вторичных процессов особое место занимает каталитический крекинг, который, перерабатывая тяжелое сырье, позволяет дополнительно получать до 15-20% в расчете на нефть высокооктанового бензина. Кроме того, образующийся в процессе легкий каталитический газойль после соответствующей обработки можно использовать в качестве компонента дизельного топлива. В настоящее время существует достаточно много разновидностей установок каталитического крекинга, отличающихся друг от друга в основном конструкцией реактора и регенератора и их взаимным расположением. Абсолютное большинство из них составляют установки с псевдоожиженным слоем катализатора (процесс FCC) и лифт-реактором. Их объединяет один весьма существенный признак – сравнительно короткое время контакта (реакции) сырья с катализатором.

Следует сказать, что общая тенденция развития и совершенствования каталитического крекинга последних десятилетий заключалась, помимо всего прочего, в расширении сырьевой базы процесса за счет вовлечения в переработку тяжелых нефтяных дистиллятов и остатков. При этом оставалось неизменной главная цель – получение максимальных количеств высокооктанового бензина. Превращение тяжелого сырья потребовало значительного сокращения времени его пребывания в реакционной зоне, поскольку крупное углеводородное и гетероатомные структуры в большей степени склонны к коксообразованию, которое снижет выход бензина.

Глобальный характер упомянутой тенденции привел к появлению в мировой практике технологии, обозначенных термином "короткое время контакта (Short Contact Time - SCT)". Еще раз подчеркнем, что эти технологии используются исключительно для выработки бензина. В то же время в последние несколько лет интенсивно развивается другие направление каталитического крекинга, где основной задачей является получение газа, обогащенного олефинами (непредельными углеводородами) – ценным сырьем для нефтепереработки и нефтехимии.

Рассматриваемый в предлагаемой книге процесс характеризуется очень коротким временем реакции, что нашло отражение в названии – "миллисеконд", и является последней разработкой фирмы UOP. Его главная цель – выработка высококачественного компонента бензина, что даст возможность ОАО "Мозырский НПЗ" выпускать товарные автомобильные бензины, близкие по качественному уровню европейским и мировым. Учитывая сложность процесса MSCC и аппаратурного оформления, его новизну для завода и отрасли в целом, пособие призвано помочь обслуживающему персоналу разобраться в механизме протекающих реакций, особенностях технологической схемы, конструкции аппаратов и т.д.

Введение и глава 5 написаны к.х.н. С.И.Хорошко, главы 1 и 8 – к.х.н. С.В.Покровской, главы 2, 6 и 7 – к.т.н. С.М.Ткачевым, главы 3 и 4 – к.т.н. А.Ф.Коржом, иллюстрации подготовлены к.т.н. А.А.Ермаком. Общая редакция осуществлена С.И.Хорошко.

При подготовке рукописи авторами были использованы материалы базового проекта фирмы UOP и архитектурного проекта, выполненного ОАО "Нефтехимпроект".

Авторы выражают глубокую признательность рецензентам: А.В.Бацелеву, техническому директору ОАО "Ленгипронефтехим" и М.И.Левинбуку, начальнику отдела стратегического развития ОАО "Московский НПЗ", д.т.н., профессору РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина за ценные замечания, большая часть которых была учтена при окончательном редактировании пособия.