- •Р.З. Магарил Теоретические основы химических процессов переработки нефти
- •Термические процессы переработки нефти……………. 36
- •2. Основы теории газофазных термических реакций углеводородов……….. 36
- •3. Термические превращения углеводородов в газовой фазе 54
- •12. Гидрокрекинг…………………………………………………………….244
- •1 Введение. Химический состав нефтей
- •1.1. Фракционный состав нефтей
- •1.2. Бензиновые фракции
- •1.2.3. Циклоалканы
- •Гетероатомные соединения
- •1.2.6. Влияние химического состава бензинов на их антидетонационные свойства
- •1.8. Фракции легкого газойля
- •Групповой и структурно-групповой состав
- •Циклоалканы
- •1.3.4. Арены
- •1.3.5. Гетероатомные соединения
- •1.3.6. Влияние химического состава на некоторые свойства газойлей
- •1.4. Масляные фракции
- •Циклоалканы
- •1.4.3. Арены
- •1.4.4. Гетероатомные соединения
- •1.5. Гудроны
- •Групповой состав
- •Циклоалканы
- •I. Термические процессы переработки нефти
- •2. Основы теории газофазных термических реакций углеводородов
- •2.1. Молекулярные реакции
- •2.2. Термический распад молекул на радикалы
- •2.3. Бимолекулярное образование радикалов
- •2.4. Реакции радикалов
- •2.4.1. Замещение (отрыв атома водорода)
- •2.4.2. Присоединение
- •2.4.3. Распад
- •2.4.4. Изомеризация
- •2.5. Соотношение скоростей реакций радикалов
- •2.6. Цепные реакции
- •2.6.1. Термины теории неразветвленных реакций
- •2.6.2. Кинетика неразветвленных реакций
- •2.6.3. Влияние продуктов реакции на ее кинетику
- •2.7. Радикальные нецепные реакции
- •3. Термические превращения углеводородов в газовой фазе
- •3.1. Алканы
- •3.2. Циклоалканы
- •8.3. Алкены
- •3.3.3. Алкены с четырьмя и более атомами углерода в молекуле
- •8.4. Диены, триены и алкины
- •3.6. Сложные углеводородные смеси
- •3.7. Образование пироуглерода
- •3.8. Основы управления процессом пиролиза
- •3.8.1. Температура
- •3.8.2. Давление
- •3.8.4. Сырье
- •8.8.5. Особенности пиролиза в присутствии водорода
- •4. Термические превращения углеводородов в жидкой фазе
- •Концентрация реагирующих веществ
- •Клеточный эффект
- •4.1.3. Влияние сольватации
- •4.2. Образование нефтяного кокса
- •4.3. Основы управления процессами термической переработки нефтяного сырья при наличии жидкой фазы
- •4.3.1. Замедленное коксование
- •4.3.2. Коксование в слое теплоносителя
- •4.3.3. Термический крекинг
- •4.3.4. Производство окисленных битумов
- •II. Каталитические процессы переработки нефти
- •5. Основы технического катализа
- •5.1.2. Классификация каталитических реакций и катализаторов
- •Гомогенный и гетерогенный катализ
- •Активность и селективность катализаторов
- •5.1.5. Стабильность катализаторов
- •5.2. Кинетика газофазных реакций
- •Реакции на пористом катализаторе
- •5.4. Реакции на твердом катализаторе при наличии жидкой фазы
- •5.5. Реакции, катализируемые жидким катализатором
- •5.6. Кислотный катализ
- •5.6.1. Кислоты и сила кислот
- •5.6.3. Функция кислотности и скорость реакции
- •5.6.4. Влияние среды на кинетику реакций с участием ионов
- •5.6.5. Свойства карбкатионов
- •6. Алкилирование изоалканов алкенами
- •6.1. Термодинамика и механизм процесса
- •6.2. Основы управления процессом
- •6.2.2. Сырье
- •6.2.3. Температура
- •6.2.4. Содержание изобутана
- •6.2.5. Контакт между фазами и время реакции
- •6.2.6. Давление
- •7. Полимеризация алкенов с целью получения компонента бензина
- •7.1. Термодинамика и механизм процесса
- •7.2.1. Катализатор
- •Температура
- •Давление
- •7.2.4. Сырье
- •8.1.1. Алканы
- •8.1.2. Циклоалканы
- •8.1.3. Алкены
- •8.1.4. Арены
- •8.2. Катализаторы
- •8.2.1. Природные активные алюмосиликатные катализаторы
- •8.2.2. Синтетические аморфные алюмосиликатные катализаторы
- •8.2.3. Синтетические кристаллические алюмосиликатные катализаторы
- •8.2.4. Свойства катализаторов
- •8.3. Основы управления процессом
- •8.3.1. Температура
- •8.3.2. Время реакции
- •8.3.3. Кратность циркуляции катализатора
- •8.3.4. Давление
- •8.3.5. Сырье
- •8.4. Регенерация катализаторов
- •9. Изомеризация нормальных алканов
- •9.1. Термодинамика и механизм реакции
- •9.2. Катализаторы и режим процесса
- •9.2.1. Давление при изомеризации на бифункциональных катализаторах
- •9.2.2. Время реакции
- •9.3. Сырье
- •10. Каталитический риформинг
- •10.1. Термодинамика и механизм процесса
- •10.1.1. Циклоалканы
- •10.1.2. Алканы
- •10.1.3. Арены
- •10.2. Катализаторы
- •10.3. Основы управления процессом
- •10.3.2. Температура
- •10.3.3. Общее давление и парциальное давление водорода
- •10.3.4. Объемная скорость подачи сырья
- •11. Гидроочистка
- •11.1. Химизм, термодинамика и кинетика процесса
- •11.2. Катализаторы
- •11.3. Основы управления процессом
- •11.3.1. Температура
- •11.3.2. Общее давление и парциальное давление водорода
- •II.3.3. Сырье
- •12. Гидрокрекинг
- •12.1. Химизм и кинетика процесса
- •12.1.1. Алканы
- •12.1.2. Циклоалканы
- •12.1.3. Арены
- •12.1.4. Кинетика реакций гидрокрекинга
- •12.2. Основы управления процессом
- •12.2.1. Катализаторы
- •12.2.2. Давление
- •12.2.3. Температура
- •12.2.4. Объемная скорость подачи сырья и удельная циркуляция водородсодержащего газа
- •12.3. Селективный гидрокрекинг неразветвленных алканов
- •12.4. Каталитическое гидродеалкилирование аренов
12. Гидрокрекинг…………………………………………………………….244
12.1. Химизм и кинетика процесса……………………………………………245
Алканы 245
Циклоалканы 250
Арены 258
12.1.4 Кинетика реакций гидрокрекинга 265
12.2. Основы управления процессом ……266
12.2.1. Катализаторы 266
12.2.2 Давление 267
Температура…………………………………………………………….269
Объемная скорость подачи сырья и удельная циркуляция во- дородсодержащего газа……………………………………………………….270
Сырье. 271
Селективный гидрокрекинг неразветвленных алканов 271
Каталитическое гидродеалкилирование аренов 272
Литература 274
ПРЕДИСЛОВИЕ
Уровень понимания технологом механизма химического процесса, его тонких закономерностей в значительной мере определяет эффективность эксплуатации соответствующего производства, степень приближения его технологических параметров к оптимальным, технический уровень вновь создаваемых производств.
Основная задача повышения качества подготовки инженеров химиков-технологов — нефтепереработчиков и нефтехимиков, по мнению автора, заключается в уровне теоретической их подготовки, что возможно только при тесной связи специальных знаний с фундаментальными.
Цель этой книги — обобщение данных по химическому составу нефти и термодинамике, кинетике, механизму химических процессов переработки, лежащих в основе химической технологии нефти. Хотя книга и выходит под тем же названием, что и выпущенная автором в 1976 году, она существенно отличается по построению в связи со стремлением приблизить содержание к программе курса «Химия нефти».
Автор учитывал, что студенты до изучения курса «Химия нефти» изучают курс «Физическая химия» и поэтому не рассматривает основные понятия термодинамики и кинетики химических реакций. В то же время, так как технология химических процессов переработки нефти будет изучаться студентами в соответствующем разделе курса «Технология нефти», в учебном пособии не рассматриваются конкретные технологические схемы, балансы процессов при переработке конкретных видов сырья и т. д. Не рассматриваются также нефтехимические процессы переработки нефтяного сырья (окисление, галогенирование и др.).
Все замечания по данному учебному пособию будут приняты автором с благодарностью.
Р. МАГАРИЛ
1 Введение. Химический состав нефтей
Химический состав нефтей определяется: 1) химическим составом веществ, из которых образовалась нефть; 2) возрастом нефти; 3) свойствами веществ, с которыми нефть соприкасается в пласте — вмещающими нефть породами, контактирующими с нефтью водами и газами; 4) физическими условиями в пласте — температурой и давлением; 5) воздействием на нефть в пласте микроорганизмов. Возможно влияние и других факторов. Различие этих факторов обусловливает многообразие нефтей, существенные отличия химического состава нефтей разных месторождений.
С позиций переработки основные характеристики нефтей — фракционный состав и химический состав фракций.
1.1. Фракционный состав нефтей
Н
ефти
разных месторождений могут сильно
различаться по фракционному составу
(табл. 1.1). Так, узеньская и новопортовская
нефти, относительно мало различаясь по
массовому содержанию бензиновых фракций
(17,4 и 22,9 % соответственно—на 5,5%),
различаются по выходу фракций 200—350 °С
на 16,4% (21,9 и 39,3%). С другой стороны, нефть
месторождения Грязевая Сопка содержит
бензиновых фракций 10% — на 30,4% меньше,
чем хаянкортская, а содержание фракций
200—350°С в этих нефтях практически равно
(32%). При близком содержании светлых
фракций в западно-сургутской нефти
(40%) и нефти-месторождения Грязевая Сопка
(42,0 %) выход фракций 350—450 °С для них
сильно различается (16 и 27 %).
Как видно из данных табл. 1.1, для 71 % нефтей содержание фракций до 200 °С находится в пределах 10—30%, 73% нефтей содержат от 40 до 65% фракций, выкипающих до 350 °С.
Различия во фракционном составе нефтей весьма значительны и существенно влияют на технологические схемы их переработки.
