Переработка нефти - Суханов В.П.
Скачать (прямая ссылка):
На рис. 60 показано изменение выхода фракций до 300° С (кривая 2) и до 200° С (бензин) (кривая /), а также карбоидов (кривая 3). С возрастанием глубины превращения, т. е. с увеличением выхода бензина, возрастает и выход карбоидов (а тем самым и кокса), причем скорость выхода бензина (так же как и фракции до 300° С) с увеличением времени крекинга замедляется, а после достижения выхода бензина 65% (и 36% фракции до 300° С) дальнейшее увеличение продолжительности крекинга приводит к уменьшению выходов этих продуктов из-за их разложения. В то
70
т
•v. о о" 50
1 W
30
20
W
0
1
f о Z
о .
3
1 і
I
я
5 Ю 15 20 25 30 35U0 Время, мин
Рис. 60. Зависимость выхода продуктов крекинга парафинистого дистиллята от длительности процесса при 450° С и 1 МПа (10 кгс/см2)
время как кривые бензина и фракции до 300° С становятся более пологими, кривая карбоидов указывает на их более быстрое образование, что делает невозможным дальнейшее углубление крекинга в трубчатой печи. Эти два момента — образование карбоидов и разложение бензина до газа.— ограничивают глубину превращения при однократном крекинге. Коксообразование при крекинге крайне нежелательно, так как кокс отлагается в аппаратуре, в трубах печи и трубопроводах, что сокращает межремонтное время и может привести к прогару печных труб и ухудшению качества крекинг-остатка.
Теплота основных реакций термического крекинга. Величиной, необходимой при расчете крекинг-печей, является теплота реакций, которая принимается равной: для легкого крекинга (висбре-кинга) гудрона и полугудрона 117—234 кДж/кг (28—56 ккал/кг); для крекинга керосино-дизельных фракций 1256—1465 кДж/кг (300—350 ккал/кг) и для крекинга мазута 1256—1675 кДж/кг (300—400 ккал/кг). Приведенные выше значения теплоты реакций
112
термического крекинга являются разностью между теплотами реакций расщепления, которые проходят с поглощением тепла (эндотермические реакции), и реакций уплотнения, протекающих с выделением тепла (экзотермических). Как видно из приведенных данных, термический крекинг идет с поглощением тепла.
Термический крекинг с рециркуляцией. В результате совместного воздействия рассмотренных выше факторов определяются показатели однократного крекинга. Выход бензина в процессе однократного крекинга ограничивается, с одной стороны, началом его интенсивного разложения (что приводит к увеличению выхода газа) , с другой — усилением коксообразования. Последнее влияет на межремонтное время установки и объем коксоочистительных работ, определяющие длительность ремонта установки. При однократном крекинге получают газ, бензин, промежуточные фракции, крекинг-остаток и иногда — крекинг-керосин. Максимальный выход бензина из легких дистиллятов прямой перегонки нефти при однократном крекинге без заметного коксообразования составляет до 30%, а из тяжелых дистиллятов и остатков (гудрона) — соответственно 20 и 6% исходного сырья.
Более высокие выходы крекинг-бензина с минимальным коксо-образованием могут быть получены в результате многократного повторения крекинга, когда крекируются и дистилляты (промежуточные фракции), получаемые после отделения и удаления остатков, содержащих коксообразующие продукты конденсации. Промежуточную фракцию (крекинг-флегму) можно подвергать крекингу отдельно (так называемый крекинг «гуськом») или в смеси со свежим сырьем (крекинг с рециркуляцией).
В промышленности основным процессом является крекинг с рециркуляцией. Отношение количества крекинг-флегмы к количеству свежего сырья называется коэффициентом рециркуляции, а отношение полной загрузки реакционного аппарата к загрузке его свежим сырьем — коэффициентом загрузки. С увеличением коэффициента рециркуляции растет выход бензина, но снижается производительность установки.
Установки термического крекинга
С увеличением спроса на дизельное топливо термический крекинг был переведен на тяжелое сырье (мазут) и стал проводиться в двух печах. В середине 30-х гг. была разработана крекинг-установка системы «Нефтепроект» (теперь ВНИПИнефть). В одной из печей этой установки легкому крекингу [при 470—4850C и 4—4,5 МПа (40—45 кгс/см2)] подвергали тяжелую часть мазута, а во второй печи при том же давлении, что и в первой, глубокому крекингу при 500—5100C — керосино-газойлевые фракции, содержащиеся в исходном сырье (мазуте) и образующиеся после его легкого крекинга.
Из схемы (рис. 61) видно, что при глубоком крекинге в качестве сырья используют смесь фракций до 35O0C (выделенных из ма-
113
зута) и 200—350° С, полученную при легком крекинге остатка > 350° С. На промышленной установке, работающей по такой схеме, в зависимости от природы нефти и фракционного состава мазута получали (в %): бензина от 18 до 26, крекинг-остатка от 75 до 60; газа от 5,4 до 8; кокс и потери составляли от 5 до 2%.
--
I Перегонка (В nep?ou колонне)
г
Г9статок>\ Ґ Фракция Л
V 350 °С J s\Jo 350° С J
Рис. 61. Схема потоков сырья и продуктов двухпечного термического крекинга
Характеристики бензина, получаемого при термическом крекинге и первичной перегонке нефти, резко различаются. В крекинг-бензине содержится больше ароматических углеводородов, а также имеются непредельные углеводороды — олефины и даже диолефи-ны, которых в бензинах первичной перегонки нет. В крекинг-бензине содержатся (в % масс): 45—50 парафиновых, 5—10 нафтеновых, 10—15 ароматических, 25—40 непредельных углеводородов. Составом крекинг-бензина объясняется и другое его отличие — сравнительно высокое октановое число. Так, у крекинг-бензина оно равно 68—72 (по моторному методу), а у бензинов, получаемых- при первичной перегонке сернистых нефтей, — 40—45. Наличие в крекинг-бензинах непредельных углеводородов обусловливает их нестойкость к окислению воздухом (нестабильность). Поэтому их очищают, после чего к ним или к смесям их с другими бензинами добавляют ингибиторы — вещества, способствующие повышению химической стабильности и увеличению тем самым срока хранения. В качестве ингибиторов используют, в частности, фракции древесных смол (от сухой перегонки древесины) и п-оксидифениламин. В газах крекинга также содержится много непредельных углеводородов, в основном нормального строения. Остаток, получаемый при термическом крекинге, является практически готовым котельным топливом. Его состав можно регулировать режимом работы испарителя (эвапоратора). Крекинг-остаток применяют также как раз-
