Деструктивные методы переработки нефти и нефтепродуктов
Деструктивные процессы основаны на химических процессах, при которых молекулы УВ изменяют состав и строение
Применение вторичных процессов нефтепереработки позволяют увеличить на 30-35% выход светлых продуктов (моторных топлив), повысить их антидетанационные свойства и термическую стабильность, а так же расширить диапазон производимого переработкой нефти химического сырья.
деструктивные методы переработки делятся на термические и термокаталитические.
Первоначально(до 1940 г.) получили развитие термические процессы переработки нефти – процессы расщепления УВ под влиянием теплового воздействия.
В зависимости от условий и назначения процессы термической переработки подразделяют на:
термический крекинг Т° = 470-540 °С р = 2 – 7 МПа;
пиролиз Т = 700-1000 °С р = 1 атм (0,1 МПа);
коксование Т = 505-515 °С р = 0,2 –0,3 МПа.
В настоящее время все большее распространение получают термокаталитические процессы. К термокаталитическим процессам относятся:
- каталитический крекинг
- каталитический риформинг
- гидрокрекинг
- гидроочистка
Применение катализаторов в процессах нефтепереработки позволило резко увеличить выход из нефти ценных продуктов и повысить их качество. Кроме того каталитические процессы менее энергоемки по сравнению с термическими, протекают с большей скоростью при более мягких условиях (более низких температурах и давлениях)
Термические методы переработки нефтяных фракций
При реализации термических способов переработки происходят различные превращения УглеВодородов :
Алканы разрыв цепи –С–С–С– с образованием алканов и алкенов – разрыв связи С-С (параллельно возможно дегидрирование – разрыв связи С–Н).
Цикло-Алканы – 1) деалкилирование боковых цепей;
дегидрирование кольца до цикло-алкена вплоть до аренов;
дециклизация полициклов;
раскрытие моноциклов с расщеплением.
Алкены отсутствуют в сырье для крекинга, но образуются из других углеводородов и подвергаются реакциям в различных направлениях.
Арены с боковыми цепями – деалкилируются, незамещенные – конденсируются с дегидрированием – реакция может идти до образования кокса.
Термический крекинг.
Крекингом называется вторичный процесс переработки нефтепродуктов, проводимый с целью повышения общего выхода бензина.
Термический крекинг осуществляется при температуре 470-540 °С по давление 2-7 МПа. Термическое разложение УВ начинается при 380 – 400 оС. Термическому крекингу подвергают различные виды сырья: от легкого прямогонного бензина до гудрона и тяжелых фракций вторичного происхождения. Технология процесса зависит от вида перерабатываемого сырья.
В качестве основного оборудования для термического крекинга используются трубчатые печи, но в отличии от прямой перегонки, при термическом крекинге в печах протекает не только нагрев но и различные химические превращения, приводящие к изменению состава и строения молекул УВ различных классов.
После печи превращенное сырье подается в ректификационные колонны, где отбирают следующие продукты:
газ с высоким содержанием непредельных УВ - сырье для нефтехимического синтеза;
крекинг- бензин –ОЧ 66 –68
керосинно-газойлевую фракцию
термогазойль
И в кубе остается крекинг-остаток
Бензины характеризуются невысоким ОЧ и не высокой стабильностью из-за содержания алкенов.
Стабильность – сохранение состава, свойств и характеристик при длительном хранении.
Нестабильность бензинов вызвана тем, что содержащиеся в них алкены способны окисляться, полимеризоваться. Для использования крекинг-бензина в качестве автомобильного бензина необходима его дополнительная стабилизация.
Керосино - газойлевая фракция (200- 250 °С) являетсяся ценным компонентом флотского мазута. После гидроочистки газойль может использоваться как компонент дизельного топлива.
Термогазойл используют как сырье для производства ТУ.
Крекинг остаток используется в качестве котельного топлива для ТЭЦ, печей промышленных предприятий. Качество крекинг - остатка как котельного топлива выше, чем у прямогонного мазута, благодаря более высокой теплоты сгорания, более низкой температуре застывания и более низкой вязкости, что облегчает распыление крекинг остатка в форсунках.
Для получения максимального выхода крекинг-остатка – маловязкого котельного топлива – некоторые установки нефтеперерабатывающих заводов реконструированы и работают в режиме легкого крекинга – висбрекинга.
С увеличением температуры скорость крекинга сильно возрастает, поскольку процесс протекает в кинетической области. Повышение температуры крекинга при постоянных давлении и степени превращения сырья приводит к увеличению содержания в продуктах легких компонентов, к снижению выхода тяжелых фракций и кокса. Выход газа при этом заметно возрастает, причем растет содержание в нем непредельных УВ.
При росте давления повышается температура кипения сырья и продуктов крекинга. Изменением давления можно влиять на фазовое состояние в зоне крекинга и проводить крекинг в паровой, жидкой и смешанной фазах. В паровой фазе обычно проводится крекинг бензина, керосино-газойлевых фракций. При парофазном крекинге давление существенно влияет на состав продуктов крекинга, поскольку при повышении давления увеличивается скорость протекания вторичных реакций -полимеризации и гидрирования непредельных углеводородов, конденсации ароматических углеводородов и ряда других. При этом уменьшается выход газа.
Влияние давления на жидкофазный крекинг тяжелых видов сырья (мазута, гудрона) невелико. При крекинге в смешанной фазе давление способствует гомогенизации сырья — газ частично растворяется в жидкости, уменьшая ее плотность, а газовая фаза уплотняется. Следует отметить, что применение повышенных давлений позволяет уменьшить размеры реакционных аппаратов.
