Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Кафедра технологии нефти и газа

Лабораторная работа

по дисциплине «Глубокая переработка нефти»

на тему: «Каталитический крекинг нефтяной фракции на микросферическом катализаторе»

Выполнили: студенты гр. МТС-01-15-01 А.Р. Байбулдина

Г.А. Муллахметова

Г.Х. Саитова

Д.Ф. Ишбульдин

Проверил: д.т.н., профессор Л.В. Долматов

Уфа 2016

1. Теоретическая часть

Назначение процесса: получение высокооктанового бензина и ценных сжиженных газов.

Сырье и его характеристики. Вакуумный газойль (350-500°С), иногда вовлекаются газойлевые фракции термодеструктивных процессов (гидрокрекинга, деасфальтизат, полупродукты масляного производства).

На современных установках перешли к переработке глубокого вакуумного газойля с температурой кипения 540-580°С. На специально спроектированных установках каталитическому крекингу подвергают остатки мазута или его смеси с дистиллятным сырьём, мазут после предварительного облагораживания гидроочисткой, деасфальтизацией или деметанизацией.

Качество исходного сырья оказывает большое влияние на работу катализаторов. Повышенное содержание в сырье металлов, олефинов, ароматических углеводородов и азотистых соединений, а также утяжеление фракционного состава ведут к значительному коксообразованию и быстрой дезактивации катализаторов.

Газойль коксования и газойль термического крекинга содержит много непредельных и ароматических углеводородов, поэтому такое сырьё лучше подвергать гидроочистке перед каталитическим крекингом.

При крекинге прямогонного газойля, который получают из смолистой и сернистой нефти, приходится ограничивать температуру конца кипения сырья.

Особое внимание следует обратить на азотистые соединения, количество которых в вакуумном дистилляте достигает 0,2%. Отрицательное влияние соединений, которые содержат азот, связано с их необратимой хемосорбцией на катализаторах.

Утяжеление фракционного состава сырья крекинга ведет к увеличению содержания в среде металлоорганических соединений никеля и ванадия. Никель отравляет активные центры катализатора; ванадий адсорбируется на катализаторе вместе с коксом, затем после выжига кокса соединения ванадия с водяным паром регенератора образуют кислоты, которые разрушают структуру цеолитов.

Каталитический крекинг мазута сопровождается повышенным содержанием кокса, что уменьшает селективность и выход целевых продуктов, увеличивает необходимые объёмы регенераторов и трудности утилизации теплоты сгорания кокса. Хорошие результаты крекинга достигаются на предварительно гидроочищенном сырье. После гидроочистки значительно уменьшаются содержания серы, азота и металлов в сырье, а также его коксуемость, увеличивается выход бензина и качество получаемых продуктов. Существует много процессов подготовки сырья для каталитического крекинга. Их можно разделить на процессы с использованием водорода (гидрокрекинга и гидроочистка) и без использования водорода (адсорбционно-каталитическая очистка и деасфальтизация).

Продукты. Углеводородные газы содержат не менее 75-80% смеси пропан- пропиленовой, бутан-бутиленовой и пентан-амиленовой фракций. Из-за высокого содержания олефинов и изопарафинов (около 65%) газы каталитического крекинга являются ценным сырьём для нефтехимических процессов.

Бензин (фракция от начала кипения до 195°С, плотность 0,5-0,77 г/см³, октановое число по исследовательскому методу 89-94 пункта) используют как компонент автомобильного бензина. По химическому составу бензин каталитического крекинга отличается от прямогонного бензина и бензина термических процессов. В нем содержится 8-15% масс, непредельных углеводородов и 20-40% масс. ароматических углеводородов. Непредельные и парафиновые углеводороды не менее, чем на 2/3 состоят из углеводородов изостроения. Наличие непредельных углеводородов в бензиновой фракции приводит к уменьшению химической стабильности и окислительной способности бензина. Наличие изопарафиновых углеводородов в бензине увеличивает его октановое число.

Легкий газойль (фракция 195-350°С, плотность 0,89-0,94 г/см³, цетановое число 30-40) компонент дизельного и газотурбинного топлив. На 40% и более состоит из ароматических углеводородов. Легкий газойль после гидрирования с высоким цетановым числом и низким содержанием серы, олефинов и ароматики используют как компонент дизельного топлива, без гидроочистки - как разбавитель гудрона (для получения котельного топлива).

Бензин и легкий газойль, который получили из сернистого сырья, нуждается в очистке.

Высокое содержание углеводородов полициклического строения делает газойль каталитического крекинга ценным источником индивидуальных ароматических углеводородов.

Тяжелый газойль (фракция с температурой кипения выше 350°С) - жидкий продукт каталитического крекинга, который используют как компонент топочного мазута, а также как сырьё для установок замедленного коксования с получением кокса улучшенной структуры и дистиллятных продуктов (в том числе и бензиновой фракции). Особенно эффективно использование тяжелого газойля как сырья для производства технического углерода (сажи).

Факторы, влияющие на выход и качество целевого продукта:

1. Качество сырья

2. Катализатор

Используются кислотные цеолитсодержащие алюмосиликатные катализаторы.

3. Температура

В зависимости от разновидности процесса колеблется от 480 до 530°С.

Нижний предел ограничивается малой скоростью основных реакций, а верхний - ускорением скорости побочных реакций и образованием большого количества газов.

4. Давление

Целевые реакции идут при 0,15-0,2 МПа.

Чем ниже давление, тем меньшее количество кокса образуется.

5 Кратность циркуляции катализатора.

Процесс каталитического крекинга проходит в присутствии катализатора, который непрерывно циркулирует по контуру: реактор – регенератор - реактор и т.д. Массовая скорость циркуляции (т/час) должна быть такой, чтобы катализатор мог выполнять следующие функции:

– подвод теплоты в реактор для нагрева и испарения сырья и перегрева его паров до температуры реакции;

– подвод теплоты в реактор для возмещения его затрат на проведение эндотермических реакций крекинга;

– обеспечение высоких скоростей химических реакций процесса;

– вынос кокса из реактора на поверхности своих частиц.

Циркуляция катализатора характеризуется кратностью, которая представляет собой отношение массовых расходов катализатора и сырья, подаваемых в реактор. В промышленных условиях массовая кратность циркуляции катализатора обычно составляет 4-7 и регулируется, как и его расход, специальной задвижкой в зависимости от требуемой температуры в реакторе. При повышении температуры регенерированного катализатора, поступающего в реактор, его расход уменьшается (при стабильной температуре в реакторе). Это приводит к увеличению содержания кокса в отработанном катализаторе, которое не должно превышать 1% масс. При большем количестве кокса происходит его осаждение в пористой структуре катализатора, что затрудняет выжиг углерода и, вследствие этого, снижается эффективность регенерации, т.е. содержание остаточного кокса в регенерированном катализаторе увеличивается. Для снижения содержания кокса в отработанном катализаторе уменьшают температуру в регенераторе и увеличивают подачу кислой воды в стояк регенерированного катализатора, поступающего в реактор. Для предотвращения падения активности количество __

6 Объемная скорость подачи сырья.

Возможность для варьирования времени контакта определяется объемной скоростью. Ограничивается узкими пределами из-за необходимости поддержания, с одной стороны, заданной производительности по сырью, а с другой - требуемой глубины конверсии.