Каталитический крекинг. 1. Назначение и общая характеристика установки каталитический крекинг нефть бензин
 Скачать 0.93 Mb.
|
|
1. Назначение и общая характеристика установки каталитический крекинг нефть бензин 1.1 Назначение установки Каталитический крекинг (КК) – это современный термокаталитический процесс, предназначенный для превращения высокомолекулярных углеводородных нефтяных фракций в присутствии катализатора в более легкие фракции нефти. Продуктами получения установки КК являются: углеводородный газ, бензиновая фракция, легкий газойль (фр.195-280°С), фракция 280-420°С, тяжелый газойль (фр.выше 420°С). На данной установке каталитического крекинга с реактором и регенератором непрерывного действия получают следующие продукты: - жирный газ в процессе компрессии, абсорбции, стабилизации (на установке КАС); - нестабильный бензин в процессе стабилизации на установке КАС; - легкий газойль как компонент дизельного топлива, а также топлива судового маловязкого; - тяжелый газойль как компонент мазута топочного и сырья установок термического крекинга. 1.2 Проектные данные по установке Технический проект установки выполнен ВНИПИнефть ("Гипронефтезаводы"). Проектная производительность по сырью – 288 тыс.т в год. Число суток работы - 312. Установка принята в эксплуатацию 30 декабря 1960 г. 1.3 Общая характеристика установки Каталитический крекинг – это важнейший процесс нефтепереработки, существенно влияющий на эффективность НПЗ в целом. Сущность процесса заключается в разложении углеводородов, входящих в состав сырья (вакуумного газойля) под воздействием температуры в присутствии цеолитсодержащего алюмосиликатного катализатора. Целевой продукт установки КК – высокооктановый компонент бензина с октановым числом 90 пунктов и более, его выход составляет от 50 до 65% в зависимости от используемого сырья, применяемой технологии и режима. Высокое октановое число обусловлено тем, что при каталитическом крекинге происходит также изомеризация. В ходе процесса образуются газы, содержащие пропилен и бутилены, используемые в качестве сырья для нефтехимии и производства высокооктановых компонентов бензина, легкий газойль - компонент дизельных и печных топлив, и тяжелый газойль - сырьё для производства сажи, или компонент мазутов [1]. Мощность современных установок в среднем - от 1,5 до 2,5 млн. тонн, однако на заводах ведущих мировых компаний существуют установки мощностью и 4,0 млн. тонн. Ключевым участком установки является реакторно-регенераторный блок. В состав блока входит печь нагрева сырья, реактор, в котором непосредственно происходят реакции крекинга, и регенератор катализатора. Назначение регенератора - выжиг кокса, образующегося в ходе крекинга и осаждающегося на поверхности катализатора. Реактор, регенератор и узел ввода сырья связаны трубопроводами (линиями пневмотранспорта), по которым циркулирует катализатор. Сырьё с температурой 500-520°С в смеси с пылевидным катализатором движется по лифт-реактору вверх в течение 2-4 секунд и подвергается крекингу. Продукты крекинга поступают в сепаратор, расположенный сверху лифт-реактора, где завершаются химические реакции и происходит отделение катализатора, который отводится из нижней части сепаратора и самотёком поступает в регенератор, в котором при температуре 700°С осуществляется выжиг кокса. После этого восстановленный катализатор возвращается на узел ввода сырья. Давление в реакторно-регенераторном блоке близко к атмосферному. Общая высота реакторно-регенераторного блока составляет от 30 до 55 м, диаметры сепаратора и регенератора - 8 и 11 м соответственно для установки мощностью 2,0 млн. тонн. Продукты крекинга уходят с верха сепаратора, охлаждаются и поступают на ректификацию. Каталитический крекинг может входить в состав комбинированных установок, включающих предварительную гидроочистку или легкий гидрокрекинг сырья, очистку и фракционирование газов. 2. Характеристика исходного сырья, материалов, катализатора В таблице 1 представлены данные по исходному сырью. Таблица 1
Таблица 2
Норма расхода катализатора на установке КК: Общий объем катализатора − 200 тонн; Расход катализатора в сутки – 1 тонна в сутки; Кратность циркуляции катализатора Данные о материалах, реагентах и полуфабрикатах – таблица 3. Таблица 3
3. Основные факторы процесса Назначение каталитического крекинга – производство с максимально возможным выходом высокооктанового бензина, легкого газойля, сжиженных газов. Получающийся в процессе тяжелый газойль, может использоваться в качестве компонента топочного мазута, а также как сырье для производства технического углерода или высококачественного электродного кокса. В качестве сырья каталитического крекинга используются вакуумный дистиллят широкого фракционного состава, могут вовлекаться газойлевые фракции термодеструктивных процессов, гидрокрекинга и другие. По фракционному составу к сырью процесса предъявляются следующие требования: -практически полное отсутствие бензино-легроиновых фракций, поскольку в условиях крекинга они претерпевают незначительные превращения, нерационально загружают реакционный аппарат и отрицательно влияют на октановое число бензина; -ограниченное содержание фракций, выкипающих до 350оС; -ограниченная температура конца кипения, что обуславливается концентрированием в высококипящих фракциях коксогенных компонентов сырья (смол и асфальтенов) и гетероциклических соединений и металлов. Групповой химический состав сырья более значительно влияет на выход и качество продуктов крекинга. Наилучшим для каталитического крекинга по выходу целевых продуктов (бензина, сжиженных газов) является сырье с преобладанием парафиновых и нафтеновых углеводородов. Полициклические ароматические углеводороды и смолы сырья в условиях крекинга дают мало бензина и много тяжелых фракций и кокса. Сернистые и кислородные соединения однотипного по химическому составу сырья не оказывают существенного влияния на материальный баланс процесса, но ухудшают качество продуктов. С увеличением содержания гетероорганических соединений в сырье повышается содержание в нем полициклических углеводородов и смол. К компонентам, обратимо дезактивирующим катализаторы крекинга, относятся полициклические ароматические углеводороды, смолы, асфальтены и азотистые соединения сырья. Об обратимой дезактивирующей способности сырья можно судить: косвенно по плотности, а количественно - по коксуемости, определяемой по Конрадсону. Чем выше коксуемость сырья, тем больше выход кокса на катализаторе. На установках каталитического крекинга перерабатывают сырье с коксуемостью не более 0,3-0,5 % масс. Обратимыми ядами для алюмосиликатных катализаторов являются азотистые основания: они прочно адсорбируются на кислотных активных центрах и блокируют их. После выжига кокса активность отравленного азотистыми основаниями катализатора полностью восстанавливается. Цеолитсодержащие катализаторы, благодаря молекулярно-ситовым свойствам, отравляются азотом меньше, чем аморфные алюмосиликатные. Металлорганические соединения, содержащиеся в высококипящих фракциях нефти, относятся к необратимо дезактивирующим компонентам сырья крекинга. Блокируются активные центры катализатора, они отрицательно влияют на активность и селективность катализатора. По мере увеличения никеля и ванадия, являющиеся дегидрирующими металлами, интенсивно возрастает в продуктах крекинга выход водорода и сухих газов, выход бензина существенно снижается. Подготовка (облагораживание) сырья осуществляется с целью снижения металлов и коксогенных компонентов в сырье до такой степени, чтобы его каталитическая обработка была бы более экономична, то есть при умеренных габаритах регенератора и без чрезмерного расхода дорогостоящего катализатора. Из процессов облагораживания сырья каталитического крекинга применяется каталитическая гидроочистка вакуумных газойлей, гидрокрекинг. При использовании облагороженного сырья каталитического крекинга снижается содержание сернистых, азотистых соединений во всех жидких продуктах каталитического крекинга и содержание оксидов серы в газах регенерации, снижаются выбросы вредных веществ в атмосферу. Полициклические ароматические углеводороды и смолы сырья при гидрокрекинге подвергаются частичному гидрокрекингу с образованием алкилароматических углеводородов с меньшим числом колец, в результате снижается коксообразование в процессе каталитического крекинга. Существенно снижается содержание металлов в гидрооблагороженном сырье, что снижает расход катализаторов крекинга. При каталитическом крекинге гидрооблагороженного сырья увеличивается выход целевых продуктов и снижается выход газойлей и кокса. Катализаторы процесса каталитического крекинга, осуществляемого при высоких температурах в режиме массо- и теплообмена в аппаратах с движущимся слоем катализатора, должны обладать высокой активностью, селективностью, термостабильностью, удовлетворять повышенным требованиям по регенерационным, механическим и другим эксплутационным свойствам. Катализаторы каталитического крекинга представляют собой сложные многокомпонентные системы, состоящие из матрицы (носителя), активного компонента (цеолита), вспомогательных и неактивных добавок. Матрица катализатора крекинга выполняет функции как носителя – поверхности, на которой затем диспергируют активный основной компонент – цеолит и вспомогательные добавки, так и слабого кислотного катализатора предварительного (первичного) крекирования высокомолекулярного исходного сырья. В качестве материала матрицы катализаторов крекинга применяют синтетический аморфный алюмосиликат с высокой удельной поверхностью и оптимальной поровой структурой, обеспечивающих доступ для крупных молекул крекируемого сырья. Активным компонентом катализаторов крекинга является цеолит, который осуществляет вторичные каталитические превращения углеводородов сырья с образованием конечных целевых продуктов. Структура цеолитов характеризуется наличием большого числа полостей, соединенных между собой окнами, или микроканалами, размеры которых сравнимы с размерами реагирующих молекул. Цеолиты вводятся в матрицу катализаторов в количестве 10-20 % масс. Вспомогательные добавки улучшают или придают некоторые специфические физико-химические и механические свойства цеолитсодержащих катализаторов крекинга. Так, матрица и цеолит, входящие в состав катализатора крекинга, обладают только кислотной активностью, а для организации интенсивной регенерации закоксованного катализатора требуется наличие металлических центров, катализирующих реакции окислительно-восстановительного типа. Кроме этого современные процессы каталитического крекинга требуют улучшения и оптимизации таких свойств катализатора, как износостойкость, механическая прочность, стойкость к отравляющему действию металлов сырья, свойств, обеспечивающих экологическую чистоту газовых выбросов в атмосферу. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||