Влияниеразличных факторов на процесс термического крекинга.

При любом термическом процессе в результате переработки образуются газы, бензин, средние дистиллятные фракции (керосино-газойлевые), тяже- лые остаточные фракции и кокс. Выход, соотношение между продуктами реакции, свойства этих продуктов зависят от многих факторов, но главную роль играют состав сырья, температура, давление и продолжительность реакции.

Параметры процесса. Состав сырья, В одинаковых усло­виях крекинга ско- рость реакции растет с повышением температу­ры кипения сырья. Такая осо- бенность объясняется различной тер­мической стабильностью углеводородов. Высокомолекулярные алканы, а также арены с длинной боковой алкильной цепью менее термически стабильны, чем низкомолекулярные углеводороды. По­этому при крекинге последних будет образовываться меньше про­дуктов разложения.

Сырье с высоким содержанием аренов разлагается с меньшей скоростью, чем парафинистое сырье. Протекающие при разложе­нии ароматизированного сырья процессы конденсации приводят к образованию кокса.

Для установок термического крекинга предпочтительнее сырье, содержащее по преимуществу алканы: оно легче разлагается с образованием целевых продуктов — газа, бензина и средних дис­тиллятов.

В то же время при разложении этого вида сырья образуется немного кокса, а, как известно, образование кокса при термиче­ском крекинге — нежелательное явление, так как оно влияет на продолжительность безостановочного пробега установок. Из-за накопления кокса в змеевиках печей установки термического кре­кинга приходится часто останавливать на выжиг кокса.

Напротив, для установок коксования предпочтительнее сырье, содержащее больше аренов.

Температура и продолжительность процесса. Эти факторы, влияющие на выход и качество продуктов термиче­ского крекинга, при определенных температурах взаимозаменяе­мы. Увеличивая температуру крекинга и умень- шая продолжитель­ность времени пребывания в зоне высоких температур, можно получить ту же глубину разложения сырья, что и при более мяг­кой температуре, но большей длительности крекинга.

Термическое разложение углеводородов начинается при 380— 400°С. С увеличением температуры скорость крекинга быстро растет. Повышение температуры крекинга при постоянном давле­нии и постоянной степени превращения приводит к повышению содержания легких компонентов, к снижению выхода тяжелых фракций и кокса. Выход газа при повышении температуры за­метно увеличивается, причем растет содержание в нем непредель­ных углеводородов.

Давление. На скорость крекинга и выход бензина давление заметно не влияет. Однако увеличение давления позволяет по­высить температуру кипения сырья и продуктов крекинга, изме­нить фазовое состояние в зоне крекинга. Первичные реакции (раз­ложение, дегидрирование) не зависят от давления, а вторичные (полимеризация и конденсация) при повышении давления уско­ряются. Поэтому в продуктах, полученных при крекинге под вы­соким давлением, содержится меньше непредельных углеводоро­дов, чем при крекинге под низким давлением.

Так, в газах термического крекинга, проведенного при давле­ниях более 4 МПа и ниже 0,5 МПа, объемное содержание непре­дельных углеводородов 15 и 45 % соответственно.

Термический крекинг может осуществляться в паровой, жидкой и смешанной фазах. В паровой фазе обычно проводится крекинг бензина, керосино-газой- левых фракций, для которых температура крекинга выше критической. Повышение давления при парофазном крекинге уменьшает объем паров сырья и продуктов крекин­га, а это позволяет увеличить производительность установки или повысить продолжительность пребывания сырья в зоне реак- ции.

Влияние давления на жидкофазный крекинг тяжелых видов сырья (мазута, гудрона) невелико. При смешаннофазном крекин­ге давление способствует гомогенизации сырья — газ частично растворяется в жидкости, уменьшая ее плотность, а сама газовая фаза уплотняется. Такое изменение фазовых условий увеличивает время пребывания в зоне крекинга и приводит к уменьшению по­терь в виде газа.

Теплота реакции термического крекинга. При термическом кре­кинге одновременно протекают реакции распада и уплотнения. Первые из этих реакций идут с поглощением теплоты, вторые - с выделением теплоты.

Суммарный тепловой эффект зависит от того, какие из этих реакций преоб- ладают. Суммарный тепловой эффект термического крекинга отрицателен, и поэтому необходимо подводить теплоту со стороны.

Теплота реакции термического крекинга выражается в расчете на 1 кг сырья или на 1 кг образующегося бензина. Она составля­ет 1,25—1,47 МДж/кг бензина при крекинге газойля и 0,12— 0,25 МДж/кг сырья при висбрекинге мазута.

Глубина превращения. Глубину превращения при термическом крекинге характеризуют выходом бензина в расчете на исходное сырье. Глубина превращения ограничивается образованием кокса и газа.

Коксообразование зависит от свойств сырья крекинга и от та­ких параметров процесса, как температура и время пребывания в зоне реакции. Образование кокса ограничивает глубину крекин­га для тяжелых и средних видов сырья. С повышением темпера­туры и времени пребывания сырья в зоне реакции вы- ход кокса растет.

При крекинге легких видов сырья продуктов уплотнения обра­зуется немного, и на выход бензина главным образом влияет газообразование. Выход газа при крекинге сначала пропорциона­лен выходу бензина, по мере углубления процесса относительный выход газа увеличивается, При очень глубоком крекинге скорость образования газа из бензина начинает превышать скорость обра­зования бензина.

Коксообразование и газообразование не позволяют достичь максимального выхода бензина на промышленных установках, и поэтому часть крекируемого сырья остается непревращенной.

Выход бензина при крекинге тяжелого дистиллятного сырья не превышает 50 % от максимально возможного.

Непревращенное сырье для увеличения выхода целевого про­дукта возвра- щается на повторный крекинг, который проводится в самостоятельной аппа- ратуре, отдельно от свежего сырья (кре­кинг гуськом) или в смеси со свежим сырьем (крекинг с рецир­куляцией).

Эскиз основного аппарата.

Подбор конструкционных материалов.

Индивидуальное задание.

Литература.

1. Эрих В.Н., Расина М.Г., Рудин М.Г. Химия и технология нефти и газа. Л.:Химия,1985.-408с.

2. Кутепов А.М., Бондарева Т.И., Беренгартен М.Г. Общая химическая технология. М.:1990,-520с.

3. Амелин А.Г., Малахов А.И., Зубова И.Е., Зайцев В.Н. Общая химическая технология. М.:1977,-400с.

4. Воробьёва Г.Я. Конструкционная стойкость материалов в агрессивных химических средах.