книги из ГПНТБ / Тарасов А.И. Газы нефтепереработки и методы их анализа

Таблица 10

Характеристика сырья каталитического крекинга

Анализ данных табл. 11 показывает, что изменения состава газов при повышении температуры каталитического крекинга с 400 до 470° происходят главным образом за счет увеличения непредельных углеводородов — этилена, пропилена и бутиленов и соответствующего уменьшения предельных углеводородов — изобутана и и-бутана. Выход газа прямо зависит от изменения температуры. При одной и той же скорости подачи сырья выход газа каталитического крекинга увеличивается с повышением тем­ пературы процесса. Например, при каталитическом крекинге фракции 200—350° туймазпнской девонской нефти над шарико­ вым алюмосиликатным катализатором ГрозНИИ выход газа увеличивается (в %) следующим образом при различной объемной скорости.

20

Такая же зависимость выхода газа от изменения температуры процесса наблюдается и при крекинге с другими катализаторами. На рис. 1, а изображены кривые для различных катализаторов и для различных скоростей подач сырья, устанавливающие зави­ симость выхода газа от изменения температуры процесса. Эти кривые близки по своему характеру, т. е. они расположены одна

W -

над другой. Чем меньше объемная скорость подачи сырья, тем выше кривая выхода газа располагается над осью абсцисс, пока­ зывая больший выход газа.

Практическое значение этих кривых состоит в том, что они связывают между собой три величины: температуру процесса, объемную скорость подачи сырья и выход газа. Следовательно, задавшись двумя из этих величин, можно всегда найти третью.

Зависимость выхода и. углеводородного состава суммарных газов каталитического крекинга промышленного сырья на пилот­

22

ной установке от изменения объемной скорости подачи сырья при­ ведена в табл. 12. Из этих данных следует, что при одной и той же температуре процесса выход газа каталитического крекинга нахо­ дится в определенной зависимости от изменения объемной скоро­ сти. Чем больше объемная скорость подачи сырья, тем меньше выход газа, и, наоборот, с уменьшением объемной скорости выход газа неуклонно увеличивается.

Таблица 12

Углеводородный состав суммарных газов каталитического крекинга в зависимости от изменения объемной скорости подачи сырья (сырье крекинга см. табл. 10; температура 450°)

23

ликатным катализатором ГрозНИИ выход газа составляет

(в %):

На рис. 1,6 показаны кривые, устанавливающие зависимость выхода газа от изменения объемной скорости подачи сырья.

Из данных табл. 12 видно, что с изменением объемной скоро­ сти подачи сырья несколько изменяется и углеводородный состав газов. Однако абсолютные величины этих изменений сравнительно незначительны.

Например, при крекинге фракции 200—350° туймазинской девонской нефти на катализаторе ГрозНИИ при температуре крекинга 450° с увеличением объемной скорости подачи сырья в 2,5 раза содержание в газе метана, этилена, пропилена, пропана и бутиленов уменьшилось от 0,6 до 2,6% на газ, причем макси­ мальное снижение (2,6%) приходится на пропилен, а содержание этана и изобутана увеличилось от 0,2 до 3,1%. Максимальное увеличение (3,1%) дает н-бутан. Суммарное содержание непре­ дельных углеводородов в газе снизилось с 29,7 до 27,0%.

Химический состав фракций также несколько изменился, а именно содержание бутанов во фракции С4 увеличилось на 2%, а содержание бутиленов во фракции С4 и пропилена во фракции Сз уменьшилось соответственно на 2,6 и 2,1%.

Приведенные данные показывают, что изменение объемной скорости подачи сырья в пределах 0,4—1,0 лишь незначительно вл1 яет на соотношение углеводородов в газах каталитического крекинга.

Закономерности по изменению состава и выхода газа в зависи­ мости от температуры процесса и объемной скорости подачи сырья, полученные на промышленном виде сырья, хорошо под­ тверждаются данными опытов по крекингу индивидуальных угле­ водородов. В табл. 13 показаны данные по составу газов каталити­ ческого крекинга м-гептана на алюмосиликатном катализаторе в зависимости от изменения температуры опыта и объемной скоро­ сти подачи сырья. Из этих данных видно, что в зависимости от изменения температуры опыта и объемной скорости подачи сырья состав газа существенно не изменяется, хотя выход газа изме­ няется значительно.

Таким образом, на основании данных анализа о влиянии ре­ жима процесса на выход и углеводородный состав газов каталити­ ческого крекинга промышленного вида сырья можно сделать сле­ дующие выводы.

24

Таблица IS

Зависимость состава газа каталитического крекинга н-гептана от температуры опыта и объемной скорости подачи сырья 12*

1.Выход газа находится в определенной зависимости от изме­ нения температуры процесса и объемной скорости подачи сырья. Чем выше температура процесса, тем больше выход газа и, наобо­ рот, чем выше объемная скорость подачи сырья, тем меньше выход газа.

2.С изменением температуры процесса и объемной скорости подачи сырья в рассмотренных выше пределах углеводородный состав газов меняется сравнительно незначительно, что позволяет рекомендовать для многих расчетов средние составы газов ката­ литического крекинга легкой и тяжелой фракций туймазинской девонской нефти с алюмосиликатными катализаторами, приведен­ ные в табл. 14.

Влияние природы исходного сырья на состав газов каталити­ ческого крекинга. Вопрос о химическом составе газа в зависимости от природы перерабатываемого сырья, помимо чисто теоретиче­ ского интереса, имеет большое практическое значение.

25

Таблица 14

Средний углеводородный состав суммарных гадов каталитического крекинга в температурных пределах 400—470° п объемных скоростях подачи сырья 0,4— 1,0

Достоверные сведения по этому вопросу облегчают правильное решение задач при проектировании новых нефтеперерабатываю­ щих заводов и при подсчете ресурсов газообразных углеводо­ родов на действующих заводах.

В литературе имеются прямые указания, что природа сырья практически не влияет на состав газов крекинга.

Однако следует отметиуь, что известны работы [7, 8], данные которых противоречат этому выводу. Обрядчиков [5] отмечает, что совершенно игнорировать состав исходного сырья все же нельзя. Так, например, в то время как термический крекинг нефтяного сырья дает всегда некоторое количество изобутана и изобутилена, термический крекинг синтина (продукта, состоя­ щего из нормальных парафинов и некоторого количества нормаль­ ных олефинов) практически не дает изобутана в отличие от ката­ литического крекинга синтина, при котором содержание изо-

26

бутана в газах получается сравнительно высокое. В общем, если даже принять по литературным данным, что природа сырья тер­ мического крекинга существенно не влияет на состав газа, для

каталитического крекинга некоторых индивидуальных углеводо­

Эти данные отчетливо показывают, что в процессе каталитиче­ ского крекинга различных индивидуальных углеводородов на одном и том же режиме образуются газы различного углеводо­ родного состава.

Например, при каталитическом крекинге цетана и декалина получаются газы, состав которых различен по содержанию водо­ рода, непредельных углеводородов и химическому составу фрак­ ций Сг и (%. В газе крекинга цетана бутиленов содержится 21,5% против 8,2% в газе от крекинга декалина. Содержание этилена во фракции Сг соответственно составляет 50% против 70%, содер­ жание бутиленов во фракции С4 37,3% против 13,8%. Суммарное содержание непредельных углеводородов в первом случае соста­ вляет 45,5 , а во втором 29,в?4.

27

В табл. КЗ приведены данные но углеводородному составу газов каталитического крекинга различного промышленного сырья на алюмосиликатном катализаторе Гудри на пилотной установке; характеристика сырья дана в табл. 17.

Сырье первичного происхождения представлено фракциями туймазинской девонской и балаханской нефтей, вторичное сырье — продуктами термического крекинга и коксования тяжелых нефтяных остатков. Смешанное сырье готовилось путем сме­ шения в указанных соотношениях первичных и вторичных продуктов.

Из данных табл. 16 видно, что процесс газообразования при каталитическом крекинге различного сырья при одних и тех же условиях процесса различен. Выход газа при крекинге первич­ ного сырья больше, чем при крекинге вторичного сырья. Так, при крекинге фракций прямой перегонки балаханской и туйма­ зинской нефтей (температура процесса 450°, объемная скорость нодачи сырья 0,65) выход газа колеблется в пределах 13,9—16,09-6

ив среднем составляет 15,0%, а при каталитическом крекинге дистиллята, полученного от коксования продукта термического крекинга и смеси продуктов газоконтактной переработки (ГКП), выход сырья достигает соответственно только 13,7, 12,6 н 11,8%

ив среднем составляет 12,7%, хотя температурный режим про­ цесса каталитического крекинга в последних случаях был на 25—35° выше, чем в первом.

Приведенные данные по выходу газа соответствуют литератур­ ным данным о том, что при крекинге характер исходного сырья имеет большое влияние на ход процесса, о котором условно можно судить по выходу газа.

В рассматриваемом случае сырье первичного происхождения характеризуется высоким (73—86%) содержанием метано-нафте­ новых углеводородов и низким (14—27%) содержанием аромати­ ческих углеводородов.

Групповой углеводородный состав вторичного сырья пред­ ставляет примерно обратную картину, а именно: суммарное содер­ жание ароматических и непредельных углеводородов составляет 57—63%, метановых и нафтеновых 37—43%.

Сырье, предварительно прошедшее термическую обработку, содержит меньше метано-нафтеновых углеводородов, поэтому при крекинге этого сырья выход газа меньше, чем при крекинге первичного сырья, что видно из табл. 16.

В рассматриваемых условиях каталитического крекинга газы из первичного сырья содержат больше углеводородов С4 и меньше более легких компонентов, а именно углеводородов Ci, С2 и водо­ рода, чем газы из вторичного. Например, количество углеводородов С4 в газах каталитического крекинга первичного сырья колеблется в пределах 54—72% и в среднем составляет около 62%, что в зна­ чительной степенп превосходит количество этих же углеводоро­ дов, содержащихся в газах каталитического крекинга вторичного

28