8.2. Направления использования вэр.

Нефть и нефтепродукты перерабатывают следующими методами: первичной фракционной перегонкой; пиролизом при температуре 650 - 750°С, при этом из нефтепродуктов получают ароматические углеводороды, пиролиз-газ, содержащий этилен, пропилен; термическим крекингом мазута соляровых фракций, в результате чего получают бензин, дизельные топлива, крекинг-газ; термическим реформингом для получения высокооктановых бензинов.

Вторую группу термической обработки топлив образуют процессы газификации. Суть их состоит в превращении органической части малоценного, малозольного топлива в горючий газ путем неполного окисления воздухом, кислородом или водяным паром. Газификации в основном подвергают твердое топливо, реже жидкое. Продуктами газификации являются генераторные газы, резко отличающиеся по составу, теплотворной способности. Главный компонент этих газов - оксид углерода (II).

Третья группа включает процессы гидрирования топлив (гидрогенизация). В этих процессах под давлением в среде водорода при высокой температуре в присутствии катализаторов протекают химические превращения с обогащением исходных веществ водородом. Процессам гидрирования подвергают как твердые топлива, так и жидкие (гидрокрекинг).

Каталитические процессы широко используют для переработки нефти, нефтепродуктов. Эти процессы основаны на применении контактных катализаторов (платины, хрома, оксида молибдена) и комплексообразующих катализаторов (синтетических алюмосиликатов).

На контактных катализаторах идут реакции с отщеплением водорода, образованием ароматических соединений. Это позволяет получить бензины с высоким октановым числом.

На комплексообразующих катализаторах идут реакции изомеризации и перераспределения водорода в молекулах, что повышает выход бензина по сравнению с термическим крекингом на 15 - 35%. Октановое число растет на 7 - 10 единиц.

Первую группу катализаторов применяют для облагораживания моторных топлив при их гидроочистке, каталитическом реформинге, а вторую - при каталитическом крекинге.

Каталитический крекинг нефтепродуктов - соляровых, керосиновых фракций - ведут в паровой фазе при температуре 450°С, давлении 0,1 - 0,2 МПа на катализаторе комплексе образующего типа. В результате концентрация ароматических углеводородов в бензине растет по сравнению с бензином термического крекинга с 3% до 16%. Это увеличивает октановое число до 77 - 78 единиц.

Преимущество каталитического крекинга также состоит в уменьшении количества непредельных углеводородов. В результате повышается стабильность бензина, его химическая стойкость, предотвращается образование смолистых веществ при хранении, применении.

Недостатком процесса крекинга является образование кокса (до 5%). Протекает отложение углерода на поверхности катализатора, что приводит к уменьшению его активности. Для восстановления катализатора осуществляют, например, выжигание отложений при температуре 550 - 600°С.

Однако образование кокса, особенно увеличение его выхода до R - 10%, интенсифицирует перераспределение водорода в молекулах. В результате выход бензина растет, а выход непредельных падает. Вместе с тем не идут по пути увеличения выхода кокса, так как при этом затрудняется регенерация катализатора.

При каталитическом крекинге керосино-соляровых фракций получают около 12 - 15% газов, содержащих пропан-пропиленовую и бутан-бутадиеновую фракции; до 10% каталитического газойля -лучшего дизельного топлива; 4-5% кокса; до 70% бензина с октановым числом 77 - 78 единиц.

Высокий выход бензинов с хорошими антидетонационными свойствами, а также возможность получения низко сернистых бензинов из высокосернистых фракций нефти, также являются преимуществами каталитического крекинга по сравнению с термическими методами.

Для увеличения октанового числа бензинов применяют каталитический реформинг. Его ведут в среде водорода под давлением в присутствии катализаторов контактного типа. При этом снижается выход кокса на катализаторе и количество серы в бензинах. Это достигается каталитическим отщеплением атомов серы, их гидрированием с образованием сероводорода.

Варианты реформинга отличаются температурой, давлением, катализаторами и методами их регенерации.

Распространение получил платформинг - процесс каталитической переработки легких нефтяных фракций на платиновом катализаторе в среде водорода при температуре 500°С. Платину используют на носителе - оксиде алюминия. В процессе платформинга одновременно идут реакции расщепления молекул, гидрирования, изомеризации, образования ароматических углеводородов. В зависимости от давления получают высокооктановый бензин либо ароматические углеводороды. При давлении около 5 МПа образуется бензин с октановым числом 98, а при 1,5 - 3 МПа - ароматические углеводороды.

При каталитическом реформинге, кроме жидких веществ, получаются газообразные с выходом 5 - 15%. Они содержат водород, метан, этан, пропан, бутан, изобутан. Эти соединения служат сырьем для синтеза метанола, формальдегида, пропилена, бутадиена, высокооктановых добавок к бензинам. Водород также используют для очистки нефтепродуктов от серы (гидроочистка). Гидроочистку ведут при давлении водорода 5-7 МПа, температуре 340 - 430°С на алюмокобальтмолибденовом катализаторе. При взаимодействии водорода с сернистыми и кислородсодержащими соединениями образуются легко удаляемые сероводород, аммиак, вода.

Сочетание процессов каталитического реформинга и гидроочистки исключает необходимость строительства установок по производству водорода.