Термокаталітични крекінг

Термокаталітичний крекінг– це процес каталітичної деструкції (перетворення, розщеплення) нафтових фракцій в моторні палива, сировину для нафтохімії алкелювання, сировини для виробництва технічних вуглеводнів, для коксу.

В умовах каталітичного крекінгу протікає багато реакцій: розрив вуглецевих зв’язків, перерозподіл водню, ароматизації(утворення бензольних кілець), полімеризації, коксоутворення.

Теплові ефекти реакцій різні по знаку. Більшість реакцій ендотермічні, а реакції перерозподілу водню, полімеризації та ін. – екзотермічні.

Механізм реакції каталітичного крекінгу пояснюється карбокатіоновою теорією, згідно якої активні карбокатіони утворюються при розриві зв’язків під дією каталізатора. Ці карбокатіони самостійно приймають участь в реакціях.

Швидкість протікання реакції міняється в залежності від якості сировини, її складу, каталізатора, повноти його регенерації, параметрів технологічного режиму ( Т, Р ) і конструкції апаратів.

Для каталізатора характерна постійна кількість виходу продукції, що не залежить від заданої ступені конверсії та інших параметрів. Визначаючими параметрами є ступінь конверсії сировини, температура реакції, час контакту каталізатора з сировиною, повноти регенерації каталізатора.

З ростом ступеня конверсії сировини вихід легкого продукту і бензину проходить через максимум, а потім падає.

Зниження парціального тиску парів сировини за рахунок збільшення подачі парів води викликає зменшення виходу бензину і газу. Для реакції використовуються цеолітові каталізатори . Час реакції в насипних каталізаторах 180-190 с, а в ліфт-реакторах – 4-8 с., тому використовуються в основному ліфт-реактори.

Каталізатори підбираються таким чином, щоб забезпечити мінімальний вихід коксу в розмірах 0.8-1% (від сировини, що падає). Після регенерації при температурі 650-700, закоксованість каталізатора стає 0.05-0.1%. Коксоутворення – основна причина регенерації каталізатора недоліки якої вдалося перетворити в переваги процесу за рахунок того, що енергія, яка виділяється під час регенерації йде на нагрів каталізатора для процесу крекінга.

Тепловий ефект процесу регенерації

Сировина

Сировиною є вакуумні дистиляти різних нафт, що містять 5-10% (об’ємних) фракцій з температурою кипіння <350і кінцевою температурою кипіння 500-540. Використовуються також і фракції з нижчими температурами кипіння – це прямогонні фракції, крекінг-газойливі фракції з термічних і коксових процесів і мазут.

Фактори, які впливають на процес

1. Характеристичний фактор – К. Використовується для класифікації нафт і фракцій по хімічному складу.

К=13 для парафінових вуглеводнів

К=11.5 для нафтенових вуглеводнів

К=10.5 для ароматичних вуглеводнів.

Використання нафт з більшим характеристичним фактором покращує умови крекінгу.

2. Груповий склад – це склад нафтопродуктів по хімічним групам (парафінові, ароматичні вуглеводні і т.д.). В більшості вакуумний дистилят ??? містить від 15-30% парафінів, 20-30% нафтенів, 15-60% ароматичних вуглеводнів. Зі збільшенням кількості ароматичних вуглеводнів збільшується вихід газів С₁, С₂і коксу, зменшується вихід бензину.

3. Смоли і асфальтени, які містяться у сировині, зменшуються вихід бензину і газу і збільшують вихід коксу.

4. Коксуємість зменшує вихід бензину і газу, а також вихід коксу.

5. Домішки металу, азоту і сірки зменшують активність каталізатора. Забруднені каталізатори не відновлюються. Крім того, сірка може переходити у продукти, що погіршує їх якість.