1. Основные параметры и их влияние на процесс

Конверсия исходного сырья, выход и качество целевых продуктов определяются не только свойствами сырья и катализатора, условиями реакции (массовой скоростью, временем контакта катализатора с сырьем, кратностью циркуляции катализатора, температурой и давлением), но и типом реакционной системы, количеством и качеством рециркулирующих фракций, эффективностью тепло- и массообмена. В то же время степень воздействия каждого параметра на выход и качество продукта крекинга различен. Для цеолитсодержащих катализаторов наибольшее значение имеют характеристики сырья, время контакта и полнота регенерации. В свою очередь время контакта катализатора с сырьем и полнота регенерации определяют тип реакционной системы и его инженерное оформление.

Сырье. В реальной практике в состав сырья вовлекаются не только вакуумные дистилляты сернистых и малосернистых нефтей, выкипающие в пределах 350-500°С, но и другие, в частности, более легкокипящие фракции, остаточные фракции, побочные продукты иных процессов.

Использование в составе основного сырья крекинга добавок более легкокипящих керосино-газойлевых фракций заметно сказывается на выходе целевых продуктов при работе на аморфном катализаторе. Цеолитсодержащие катализаторы вследствие высокой каталитической активности менее чувствительны к облегчению фракционного состава сырья.

Для сравнения ниже приведены выходы продуктов, полученных при каталитическом крекинге разных видов сырья – легкого прямогонного газойля, обычного сырья и смеси 19% (масс.) легкого газойля и 81% (масс.) обычного сырья – на равновесном цеолитсодержащем катализаторе XZ-36 (температура крекинга 477°С, массовая скорость 60 ч^-1, отношение катализатор : сырье = 6:1 :

Таблица 1.1.

Выход продуктов в зависимости от сырья

Показатель	Легкий газойль	Обычное сырье	Сырье (10%+81%)
Плотность сырья ρ1515	0,8463	0,8780	-
Фракционный состав, °С н.к.	161	271	-
10% (об.)	247	323	-
50% (об.)	296	411	-
90% (об.)	328	508	-
к.к.	359	547	-
Конверсия сырья, % (масс.)	69,9	72,6	74,0
Выход продуктов, % (масс.) Водород	0,056	0,117	0,115
Газ до С2	0,8	1,4	1,4
Пропилен	4,1	4,0	4,3
Пропан	1,0	1,1	1,2
Бутилены	3,3	2,7	3,3
Изобутан	6,0	5,6	6,0
Бутан	1,0	1,0	1,1
Фр. С5 - 221°С (бензин)	52,7	51,3	52,1
Кокс	1,9	5,4	4,5

Как видно из приведенных данных, при крекинге смеси прямогонного легкого газойля и обычного сырья получается меньше водорода и кокса, больше углеводорода С₃-С₄ и бензина.

Из побочных продуктов других процессов, вовлекаемых в промышленной практике в сырье крекинга, можно отметить фильтраты парафино-масляного производства, которые являются хорошим компонентом. Менее приемлемым, но более распространенными компонентами сырья крекинга являются газойли коксования и термических продуктов.

Иногда в качестве компонента сырья крекинга применяют бензины с установок коксования или термических процессов. Так, добавка 3-4% (масс.) бензина коксования в сырье крекинга не изменила качества тяжелого бензина (фр. 110-221°С) и циркулирующего газойля, но октановое число легкого бензина (фр.н.к. -110°С) снизилось примерно на один пункт. Бензин висбрекинга более предпочтителен по сравнению с бензином коксования, т.к. при равных добавках октановое число бензина крекинга выше на 2-3 пункта.

По данным, вовлечение в сырье остаточных фракций увеличивает выход и улучшает октановую характеристику получаемых бензинов, причем степень роста этих показателей определяется количеством добавляемых остаточных фракций. Введение 14,7% (об.) остаточного сырья (остаток вакуумной перегонки нефти плотностью 0,993, кипящей выше 566°С) в вакуумный газойль превышает выход бензина с 60,4 до 62% (об.), а также водорода и кокса, снижает выход углеводородов С₁-С₄. Наряду со снижением конверсии сырья селективность увеличивается. Меньшее количество остаточного сырья (10,1% об.) не влияет на октановое число или даже снижает его. Октановое число бензиновых фракций, полученных при крекинге утяжеленного сырья, приведено ниже:

Таблица 1.2.

Октановое число бензиновых фракций

Октановое число	Вакуумный газойль	Газойль + 10,1% (масс.) остаточного сырья	Газойль + 14,7% (масс.) остаточного сырья
Легкая бензиновая фракция (90% об. выкипает до 112°С)
Моторный метод
- без ТЭС	80,4	80,4	80,9
- с ТЭС	88,4	86,0	86,5
Исслед. метод
- без ТЭС	92,0	91,8	92,5
- с ТЭС	99,6	100,1	100,5
Тяжелая бензиновая фракция (50% об. выкипает до 115°С, 90% об. - до 203°С)
Моторный метод
- без ТЭС	81,7	82,0	81,1
- с ТЭС	81,7	87,4	86,8
Исслед.метод
- без ТЭС	93,0	92,7	95,1
- с ТЭС	98,6	98,7	98,1

Остаточные фракции при контакте с катализатором до конца не испаряются, а неиспаренная часть является источником коксообразования и практически не превращается в целевые продукты.