Технологии перегонки нефти

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Краткая характеристика производства

2. Характеристика сырья и готовой продукции

2.1 Продукты термического крекинга

2.2 Состав сырья

3. Физико-химические основы процесса

3.1 Превращения алканов

3.2 Превращения алкенов

3.3 Превращение циклоалканов

3.4 Превращения аренов

4. Описание технологической схемы производства

5. Нормы технологического режима

6. Выбор основного и вспомогательного оборудования

Список литературы

1. Краткая характеристика производства

Первичная перегонка нефти позволяет выделять из нефти в виде отдельных фракций только те вещества, которые в ней изначально присутствуют. Следовательно, и качество, и количество, и ассортимент получаемых товарных продуктов (бензин, керосин, дизельное топливо и т. д.) целиком лимитируются химическим составом исходной нефти.

Еще в прошлом веке стало известно, что под действием высоких температур органические соединения нефти химически видоизменяются, распадаются и вступают в различные вторичные реакции между собой. Это позволило создать новые, так называемые термические процессы переработки нефти, позволяющие получать из нее углеводородные газы, дополнительные количества жидких нефтепродуктов, а также продукт глубокого уплотнения - нефтяной кокс, т. е. такие новые вещества, которых в исходной нефти не было.

Применение термических процессов намного расширило возможности использования нефти как химического сырья. В зависимости от условий и назначения процессы термической переработки нефтяного сырья получили названия крекинг (от английского глагола to crack-расщеплять), коксование и пиролиз (от греческого рyros-огонь).

Основные технические принципы крекинга нефтяного сырья под давлением были изложены в патенте, выданном в 1891 г. русским инженерам Шухову и Гаврилову. Но промышленное освоение процесса началось лишь в ХХ в., когда в связи с развитием автомобильного транспорта значительно вырос спрос на бензин. Благодаря термическому крекингу дополнительно к прямогонному стали получать бензин из малоценных тяжелых фракций. Бензины термического крекинга к тому же в ряде случаев обладают более высоким октановым числом, чем прямогонный бензин из той же нефти.

В настоящее время процесс термического крекинга потерял своё значение. В нашей стране новые установки термического крекинга не строятся, а существующие на некоторых НПЗ реконструируются под первичную перегонку нефти.

Наиболее распространенной формой промышленного процесса термического крекинга до 40-50-х годов был крекинг при высоком давлении. В 1935 г был разработан проект двухпечной крекинг - установки системы "Нефтепроект". В одной печи подвергали легкому крекингу тяжелую часть мазута, а во второй осуществляли глубокий крекинг керосино-газойлевых фракций, содержащихся в исходном мазуте и образовавшихся после легкого крекинга. Таким образом, был соблюден необходимый при крекинге принцип селективности (избирательности): тяжелую часть сырья (выкипающую выше 3500°С) подвергали крекингу при мягком температурном режиме (470-4800°С), а керосино-газойлевые фракции (200- 3500°С) - при более жестком (500-5100°С).

В 40-50-х годах на зарубежных и отечественных заводах существовали установки термического крекинга следующих типов:

- однопечные - для крекинга газойлевых и соляровых фракций;

- однопечные - для глубокого крекинга (термический риформинг) лигроиновых фракций;

- двухпечные - в основном для крекинга мазута;

- многопечные (с тремя и четырьмя печками) - для крекинга полумазутов и мазутов.

На однопечных установках крекинга соляровых фракций сырье крекингу с рециркуляцией; при этом за однократный пропуск получали 15-25% бензина, а общий выход бензина составлял 50-60%. Температура на выходе из реакционного змеевика равна примерно 5000°С, давление на входе в печь 4-5 МПа. С увеличением спроса на дизельное топливо газойлево-соляровые фракции стали дефицитными, и установки для крекинга соляровых фракций перестали строить.

Исходным сырьем термического риформинга были низкооктавые лигроиновые (реже керосиновые) фракции. Таким образом, фракционный состав сырья и получаемого крекинг-бензина частично совпадал, что указывало на необходимость глубокого преобразования молекул исходного сырья для получения из них ароматизированных бензинов с удовлетворительным октановым числом. действительно, октановые числа риформинг-бензинов (в среднем 70-72) наиболее высоки по сравнению с октановыми числами бензинов других видов термического крекинга под давлением (60-65 для бензинов, получаемых крекингом мазута). Температурный режим термического риформинга жесткий зависит от фракционного состава сырья: для бензино-лигроиновых фракций температура риформинга достигает 550-5600°С при 5-6 Мпа. Октановое число получаемого бензина возрастает с увеличением глубины превращения. В настоящее время доля термического крекинга невелика, так как широкое промышленное развитие получил более эффективный каталитический риформинг. нефть бензин термический крекинг

Наибольшее распространение среди процессов термического крекинга под давлением получил крекинг мазутов по двухпечной схеме.

В печи глубокого крекинга в качестве свежего сырья используют керосино-газойлевые фракции прямогонного происхождения и фракцию 200-350°С, полученную легким крекингом остатка. При утяжелении исходного сырья единственным источником питания этой печи является газойлевая фракция легкого крекинга, выход которой незначителен, и, в конечном счете, тяжелое остаточное сырье оказывается целесообразным перерабатывать на однопечной установке.

Стремление повысить селективность крекинга привело к созданию многопечных установок: с тремя, четырьмя и даже пятью печами. В результате крекинга по многопечной схеме глубина отбора бензина практически не увеличивалась. Кроме того, несмотря на некоторые экономические преимущества (пониженные эксплуатационные затраты) многопечные установки были чрезвычайно сложны в эксплуатации, поэтому широкого развития не получили.

2. Характеристика сырья и готовой продукции

2.1 Продукты термического крекинга

При термическом крекинге получают газ, бензин, газойль и крекинг-остаток.

В газе термического крекинга содержатся предельные (от метана до бутана) и непредельные (от этиленов до бутиленов) углеводороды, водород и сероводород. Соотношение компонентов газа зависит от температуры и давления процесса. Газ термического крекинга направляется для дальнейшей переработки на газофракционирующую установку.

Бензины термического крекинга по углеводородному составу отличаются от прямогонных. Если в прямогонных бензинах в основном содержатся парафиновые и нафтеновые углеводороды, то в крекинг-бензине много непредельных и ароматических углеводородов. Октановое число крекинг-бензинов составляет 66-68 пунктов по моторному методу в чистом виде. По своей антидетонационной стойкости крекинг-бензин не соответствует требованиям, предъявляемым современными автомобильными двигателями.

Кроме того, крекинг-бензины обладают низкой химической стабильностью. Содержащиеся в крекинг-бензинах непредельные углеводороды, в особенности те, в молекуле которых имеются две двойные связи, под воздействием света, тепла и растворенного кислорода конденсируются, полимеризуются, окисляются и образуют смолы. Наличием смол и полимеров объясняется повышенная склонность крекинг-бензина к нагарообразованию в двигателях. Образование смол замедляется введением в бензины специальных присадок - ингибиторов окисления.

Содержание серы в крекинг-бензинах из сернистых нефтей достигает 0,5-1,2% (масс.), что в 5-8 раз превышает допустимое по стандарту на автомобильные бензины. Особенно опасны активные сернистые соединения - сероводород и меркаптаны. Очистка бензинов от сероводорода проводится с помощью щелочной промывки.

Фракция, выкипающая при 200-3500°С, называется газойлем термического крекинга. Она используется как компонент флотских мазутов, газотурбинного и печного топлива. После гидроочистки газойль может использоваться как компонент дизельного топлива.

Крекинг-остаток представляет собой фракцию, перегоняющуюся выше 3500°С. Он, как и прямогонный мазут, используется в качестве котельного топлива для теплоэлектростанций, морских судов, печей промышленных предприятий. Качество крекинг-остатка как котельного топлива выше, чем прямогонного сырья, так как крекинг-остаток имеет несколько более высокое теплосодержание, более низкую температуру застывания и вязкость. Особенно важно то, что у крекинг-остатков пониженная вязкость. Это облегчает условия транспортировки котельных топлив по системе подводящих трубопроводов и распыл их в форсунках.

2.2 Состав сырья

В одинаковых условиях крекинга скорость реакции растет с повышением температуры кипения сырья. Такая особенность объясняется различной термической стабильностью углеводородов. Высокомолекулярные парафиновые углеводороды, а также ароматические углеводороды с длинной боковой парафиновой цепью менее термически стабильны, чем низкомолекулярные углеводороды. Поэтому при крекинге последних будет образовываться меньше продуктов разложения. Если термический крекинг ведут при умеренных температурах, то заметного изменения структуры молекул расщепляющихся углеводородов не происходит.

Коксообразование и газообразование при крекинге. В результате сложных реакций образуется твердый углеродистый остаток - кокс. 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 часто приходится останавливать на выжиг кокса. Коксообразование зависит от свойств сырья крекинга и от таких параметров процесса, как температура и время пребывания в зоне реакции. С повышением температуры и времени пребывания сырья в зоне реакции выход кокса растет. При крекинге легких видов сырья, продуктов уплотнения образуется немного, и на выход целевого продукта - 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. Непревращенное сырье для увеличения выхода целевого продукта возвращается на повторный крекинг, который затем проводится в самостоятельной аппаратуре, отдельно от свежего сырья (крекинг - гуськом) или в смеси со свежим сырьем (крекинг с рециркуляцией).

3. Физико-химические основы процесса

Термические превращения нефтяных фракций - весьма сложный химический процесс. Сырье состоит из большого числа индивидуальных компонентов. Совершенно очевидно, что предсказать или проследить судьбу каждого компонента сырья при воздействии высоких температур невозможно. Поэтому на практике о результатах того или иного высокотемпературного процесса судят обычно по выходам целевых продуктов: газа, бензина, кокса, а также по групповому или, в лучшем случае, компонентному составу бензинов. Однако многочисленные исследования термических превращений отдельных углеводородов позволяют делать выводы о характерных для данного класса углеводородов типах реакций.

Молекулярные - элементарные реакции, реагенты и продукты которых являются молекулами. В молекулярной реакции имеется только одно промежуточное состояние активированный комплекс.

Радикальные - реакции, протекающие благодаря свободным радикалам:

Если на данной связи в молекуле сосредоточится энергия, равная или большая энергии связи то эта связь разрывается.

Распад связей С-С:

- гетеролитический (электроны двухэлектронной связи переходят на орбиту одного атома, образуется два разноименно заряженных иона

С₂Н₆=СН₃ + СН₃

требует 1206 кДж/моль ионные реакции).

- гомолитический (электроны двухэлектронной связи переходят на орбиты разных атомов, образуется два радикала

С₂Н₆= 2СН₃^*

или бирадикал требует 360 кДж/моль радикальные реакции)

Механизм термического крекинга - радикально - цепной, протекает в 3 стадии.

- инициирование цепи

- продолжение цепи

- обрыв цепи

3.1 Превращения алканов

- инициирование цепи. Так как энергия С-С меньше, чем связи С-Н, то под воздействием повышенной температуры происходит разрыв связи С-С.

СН₃(СН₂)₅СН₃ = С₄Н₉^* + С₃Н₇^*

- инициирование цепи

- радикалы более высокой молекулярной массы, не обладающие в данных условиях хотя бы минимальной стабильностью, мгновенно распадаются с образованием устойчивого этиленового углеводорода и нового радикала.

- свободные радикалы, сталкиваясь с молекулами исходного сырья, вызывают образование новых радикалов

R^*H + H^* = H₂ + R^*

RH + R^* = RH + R^*

Цепная реакция развивается. Основная масса продуктов реакции получается в результате развития именно цепной реакции через свободные радикалы.

- При достижении равновесия вероятность встречи свободных радикалов друг с другом становится не меньшей, чем вероятность их соударения с молекулами исходного сырья. Происходит обрыв цепи.

- рекомбинация радикалов

CH₃^* + CH₃^* = C₂H₆

- реакция диспропорционирования радикалов

СН₃^* + С₂Н₅^* = СH₄ + С₂Н₄

Продукты реакции: устойчивые при данной температуре предельные и непредельные углеводороды и молекулярный водород.

Вывод: основной вид термических превращений алканов реакция распада по связи С-С с образованием алкана и алкена.

С_nН_2n+2 = С_mН_2m + С_qН_2q+2

Полученные предельные осколки вновь распадаются на алкен и алкан. Распад может происходить по всем связям С-С. место разрыва зависит от температуры и давления.

Чем выше температура и ниже давление, тем место разрыва углеродной цепи все больше смещается к ее концу и тем больше выход газообразных продуктов. При температуре 450°С разрыв происходит по середине цепи. Повышение давления сдвигает место разрыва к центру молекулы. Поэтому крекинг под давлением позволяет получать больше жидких продуктов и меньше газа.

3.2 Превращения алкенов

Алкены не содержатся в нефтяных фракциях, но образуются при термическом разложении алканов и циклоалканов. Реакции распада алкенов имеют цепной механизм.

СН₂=СН₂ > СН₂=СН^* + Н^*

СН₂=СН^* > СН?СН + Н^*

Н^* + СН₂=СН₂ > СН₂=СН^* + Н₂

Правило в - связи определяет наиболее вероятное место распада в углеродной цепи. Связи С-С и С-Н в алкенах у атома углерода с двойной связью значительно прочнее, а в положении сильно ослаблены.

Механизм распада алкенов, так же как и алканов, имеет цепной характер.

Первичный распад по в - связи дает начало двум радикалам. Так, для пентана:

СН₃-СН₂-СН₂-СН=СН₂ = СН₃-СН₂^* + ^*СН₂-СН=СН

Далее

С₅Н₁₀ + R = RН + СН₃- СН₂-СНСН=СН₂

Радикал С₅Н₉^* весьма неустойчив и сразу распадается на бутадиен и радикал метил:

СН₃-СН₂-СНСН=СН₂ > СН₂=СН-СН=СН₂ + СН₃^*

Дальнейшее развитие цепной реакции идет через радикал метил. Этот механизм хорошо объясняет получение из пентена бутадиена и метана:

С₅Н₁₀ = С₄Н₆ +СН₄

3.3 Превращение циклоалканов

Для нафтеновых углеводородов наиболее характерны следующие типы превращения при высоких температурах:

Деалкилирование - реакция, аналогичная распаду алканов. При температуре около 500°С расщепление происходит главным образом посередине цепи. Полное деалкилирование возможно лишь при более высоких температурах. Повышение давления препятствует деалкилированию.

Дегидрирование - более высокотемпературная реакция, ведущая к накоплению в продуктах крекинга и пиролиза циклоолефинов и ароматических углеводородов. Реакции благоприятствует пониженное давление. Дециклизация - полициклических нафтенов приводит к последовательному упрощению молекул и сопровождается деалкилированием. Одновременно протекают реакции дегидрирования. Распад не имеет цепного характера.

Термодинамически и кенитически реакция распада конкурирует с реакцией дегидрирования. Поэтому в продуктах крекинга можно обнаружить в сравнимых количествах и непредельные, и ароматические углеводороды.

3.4 Превращения аренов

Ароматические углеводороды наиболее термически устойчивы. Поэтому они накапливаются в жидких продуктах крекинга тем в больших количествах, чем выше температура процесса. При пиролизе ароматические углеводороды являются главной составной частью, так называемой смолы пиролиза. Ароматические углеводороды с длинными боковыми цепями способны деалкилироваться. Преимущественное место отрыва боковой цепи находится между первым и вторым атомами углерода в цепи, т.е.3 -положении от углеродного кольца. Поэтому при деалкилировании получаются главным образом монометилированные ароматические углеводороды. Голоядерные углеводороды любой степени цикличности (бензол, нафталин, антрацен и др.) так же как и алкилированные углеводороды с короткими боковыми цепями, практически не подвергаются распаду. Единственным направлением их превращений является конденсация с выделением водорода. В результате происходит накопление полициклических углеводородов. В результате конденсации бензола, нафталина и других голоядерных углеводородов образуется дифенил, динафталин и им подобные углеводороды:

2С₆Н₆=С₆Н₅-С₆Н₅ + Н₂

2С₁₀Н₈ = С₁₀Н₄-С₁₀Н₇ + Н₂

Эти реакции легко объясняются радикально - цепным механизмом. Образующийся радикал водорода порождает ароматические радикалы.

С₆Н₆ +Н^* = Н₂ + С₆Н₅^*

Которые в дальнейшем рекомбинируют, что приводит к образованию конденсированных молекул. Развитие реакций конденсации разнообразных циклических углеводородов приводит в конечном итоге к образованию карбоидов (кокса).

Что касается сернистых соединений, то они либо разлагаются с выделением сероводорода, меркаптанов и углеводородных осколков, либо накапливаются в более высокомолекулярных продуктах.

Подводя итог рассмотрению химических превращений углеводородов различного строения при температурах крекинга и пиролиза, можно сделать вывод, что при деструктивной переработке нефтяного сырья должны осуществляться следующие основные реакции: распад, деалкилирование, дегидрирование, полимеризация, циклизация непредельных, дециклизация нафтенов, деструктивная конденсация олефинов, конденсация ароматических углеводородов, реакции глубокого уплотнения кокса. От глубины этих реакций и преобладания того или иного типа превращений углеводородов сырья и зависят выходы газа, бензина, промежуточных фракций, крекинг-остатка и кокса, а также качество и химический состав целевых продуктов.

Выход, соотношение между продуктами реакции, свойства этих продуктов зависят от многих факторов, но главную роль играют состав сырья, температура, давление и продолжительность реакции.

Температура и продолжительность процесса. Эти факторы, влияющие на выход и качество продуктов термического крекинга, при определенных температурах взаимозаменяемы. Увеличивая температуру крекинга и уменьшая 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. При увеличении давления повышаются температуры кипения сырья и продуктов крекинга. Поэтому изменением давления можно влиять на фазовое состояние в зоне крекинга, термический крекинг может осуществляться в паровой, жидкой и смешанной фазах.

Тепловой эффект реакции крекинга. При термическом крекинге одновременно протекают реакции термического распада и реакции уплотнения. Первые из этих реакций идут с поглощением теплоты, вторые с выделением теплоты. Суммарный тепловой эффект процесса деструктивного разложения зависит от того, какие из этих реакций преобладают. Суммарный тепловой эффект термического крекинга отрицателен, и поэтому необходимо подводить тепло со стороны.

4. Описание технологической схемы производства

Тяжелый остаток (мазут или гудрон) насосом Н-1 забирают из промежуточных парков установки, затем он проходит через теплообменник Т-1, где подогревается за счет тепла крекинг-остатка, и затем делится на два потока. Один из потоков идет в нижнюю часть колонны К-3, а второй - в верхнюю часть испарителя низкого давления К-4. Поток сырья, поступивший в К-4, обогащается там тяжелыми газойлевыми фракциями и насосом Н-2 в К-3. Сырье с низа К-3 печным насосом Н-9 подается о печь тяжелого сырья П-1.

Колонна К-3 разделена на две части "глухой" тарелкой. Через эту тарелку пары из нижней части переходят в верхнюю. Жидкость же из верхней части в нижнюю не поступает. Скапливающаяся на глухой тарелке жидкость забирается насосом Н-4 и подается на глубокий крекинг в печь легкого сырья П-2.

Предварительной подачей сырья в ректификационную колонну и смешением его с продуктами реакции одновременно решается несколько задач: используется тепло продуктов реакции, от сырья отгоняются легкие фракции, охлаждаются продукты реакции.

Продукты крекинга, выходящие из П-1 и П-2, объединяются и поступают в реакционную выносную камеру К-1, откуда переходят в испаритель высокого давления К-2. Здесь от, парожидкостной смеси, которую представляет поток, выходящий из печей, отделяется жидкость - крекинг-остаток. Крекинг-остаток самотеком поступает в испаритель низкого давления К-4.

В К-4 из крекинг-остатка за счет снижения давления выделяются пары газойлевой фракции. Подобно колонне К-3 испаритель К-4 делится на две части глухой тарелкой. Пары керосино-газойлевой фракции, которые отделяются от крекинг-остатка в нижней части К-4, через глухую тарелку попадают в верхнюю часть, где встречаются с движущимся навстречу жидким сырьем. Контактируя с сырьем, пары керосино-газойлевой фракции частично конденсируются.

Несконденсировавшаяся часть газойля уходит с верха К-4 и, пройдя конденсатор-холодильник ХК-2, через емкость Е-2 выводится с установки. Часть газойля используется для орошения К-4.

Поток паров из верхней части испарителя К-2 поступает на разделение в ректификационную колонну К-3. С верха этой колонны уходят бензиновые фракция и газ. Верхний продукт К-3 охлаждается в конденсаторе - холодильнике ХК-1 и разделяется.

С низа колонны К-3 уходят тяжелые фракции, которые совместно со свежим сырьем возвращаются на повторный крекинг. Эти фракции являются рециркулятом печи тяжелого сырья П-1.

Легкие газойлевые фракции как уже указывалось выше, с глухой тарелки колонны К-3 поступают на крекинг в П-2.

На некоторых НПЗ установки термического крекинга реконструированы и работают в режиме легкого крекинга, предназначенного для получения маловязких котельных топлив - висбрекинга.

Поскольку основная задача при висбрекинге состоит в том, чтобы до требуемого значения снизить вязкость, степень превращения сырья (чаще всего гудрона или полугудрона) ограничивают настолько, чтобы предотвратить образование карбенов и карбоидов и распад промежуточных фракций до бензина и газа.

5. Нормы технологического режима

Ниже приводится технологический режим установки термического крекинга:

Таблица 5.1 - Нормы технологического режима

Показатели	Температура, °С	Давление, МПа
Печь тяжёлого сырья П-1 вход выход	390-410 470-490	5,0-5,6 2,2-2,7
Печь лёгкого сырья П-2 вход выход	290-320 530-545	5,5-6,5 2,2-2,8
Реакционная камера К-1 верх низ	500 460-470	0,85-1,2
Испаритель высокого давления К-2 верх низ	455-460 430-440	0,85-1,2
Ректификационная колонна К-3 низ аккумулятор сырья верх	390-410 280-320 210-220	0,8-1,2
Испаритель низкого давления К-4 низ аккумулятор сырья верх	400-415 280-300 120-200	015-0,3

Для этой установки характерно высокое давление в аппаратуре. Высокое давление позволяет поддерживать более высокие температуры в колоннах и испарителях, что в свою очередь дает возможность повысить температуру поступления рециркулята в печь и уменьшить расход топлива на его подогрев до температуры крекинга. Благодаря повышенному давлению уменьшаются размеры аппаратов.

Чтобы затормозить протекание реакций крекинга, на выходе из трубчатой печи или выносного реакционного змеевика в линию парожидкостной смеси продуктов крекинга подается охлажденный продукт с температурой 160-165°С.

6. Выбор основного и вспомогательного оборудования

Основные аппараты установки термического крекинга - трубчатые печи, реакционные камеры, испаритель и ректификационные колонны.

Трубчатые печи установок термического крекинга предназначены не только для нагревания и частичного или полного испарения сырья, но и для проведения в них химических реакций. Этим они отличаются от печей перегонных установок.

В трубчатой печи крекинг - установки имеются зона нагрева и зона реакции. Установить точно границу между зонами невозможно, так как одновременно с разложением сырья происходит его дальнейшее нагревание. Участок труб, на котором завершается реакция крекинга, называется реакционным змеевиком.

Реакционный змеевик располагается в радиантной части печи, поскольку теплонапряженность труб в радиантной части печи в 2-3 раза больше, чем в конвекционной и, следовательно, можно добиться резкого уменьшения размеров змеевика.

Продукты крекинга, которые выходят из печи, несут много тепла, имеют высокую температуру. Это тепло используется для углубления реакций крекинга. Пары направляются в выносную реакционную камеру, которая представляет собой полый цилиндрический аппарат диаметром 2-3 м и высотой 10-15 м.

Вход паров в реакционную камеру предусмотрен сверху, а выход - снизу. Камера таким образом все время заполнена парами крекируемой смеси, и объем жидкости, в которой сконцентрированы наиболее легко коксующиеся продукты, невелик.

Так как реакционная камера не обогревается, а реакция крекинга идет с поглощением тепла, температура на выходе из камеры на 30-40°С ниже, чем на входе, Вследствие довольно большого объема камеры продукт может долго (до 100 с) находиться в ней, а это способствует углублению крекинга. Как показал опыт эксплуатации, до 25% от общего количества бензина и газа образуется в реакционной камере.

Непосредственно из реакционной камеры парожидкостная смесь продуктов крекинга поступает в испаритель высокого давления. Так как разделение фаз в этом аппарате происходит при высоком давлении, в остатке, уходящем с низа испарителя, содержатся в большом количестве растворенные газойлевые в бензиновые фракции. Для выделения легких фракций предназначен испаритель низкого давления (фляшинг).

В результате снижения давления перед фляшингом происходит дополнительное испарение легких фракций из остатка. Чтобы улучшить условия испарения, в нижнюю часть фляшинга вводят водяной пар.

Испаритель высокого давления конструктивно представляет собой полый аппарат диаметром 2-3 м и высотой 15-18 м.

Испаритель низкого давления снабжен ректификационными тарелками. Он служит не только для отгонки легких компонентов из крекинг-остатка, но и для подогрева сырья за счёт охлаждения и конденсации паров отпаренных фракций.

Технологический режим установки поддерживается в соответствии с технологическим регламентом и технологической картой.

Работу установки термического крекинга контролируют по показаниям приборов, на основании результатов анализа сырья, флегмы, крекинг-остатка и дистиллята. В сырье определяют содержание воды, сернокислотных смол, коксуемость, плотность. Коксуемость и содержание сернокислотных смол дают представление о способности сырья образовывать кокс в трубах печи и реакционной камере. Если на переработку поступает более смолистое сырье, то необходимо снизить температуру крекинга в пределах, установленных технологической картой.

Правильное ведение технологического режима дает возможность увеличить продолжительность безостановочного пробега. При нормальных условиях эксплуатации безостановочный пробег крекинг-установки составляет 40-45 и даже 60 сут. Остановка установок термического крекинга вызывается необходимостью очистки их от кокса. Кокс, откладывающийся в трубах печи, уменьшает свободное сечение змеевика, что приводит к повышению давления на входе в печь. Заметные отложения кокса наблюдаются в нижней части реакционной камеры, испарителей, в трубопроводах крекинг-остатка. При интенсивном отложении кокса межостановочный пробег установки снижается до 25-28 сут.

Чтобы уменьшить отложения кокса, на установках термического крекинга внедрена подача в сырье перед печью небольшого количества турбулизирующего, т. е. ускоряющего скорость движения потока вещества - воды. Попадая в поток сырья, имеющий температуру 390-400°С, вода немедленно испаряется, Объем паровой фазы резко увеличивается, поток сырья интенсивно перемешивается, скорость потока возрастает. Особенно важно, что увеличивается скорость движения расположенной у стенки трубы граничной пленки. Именно эта пленка является основным источником коксообразования.

Список литературы

1. Сарданашвили А.Г., Примеры и задачи по технологии нефти и газа, - М: Химия, 1980

2. Фарамазов С.А., Оборудование нефтеперерабатывающих заводов и его эксплуатация, - М: Химия, 1984

3. Дытнерский Ю.И., Основные процессы и аппараты химической технологии, - М: Химия, 1991

4. Эрих В.И., Химия и технология нефти и газа, - Л: Химия, 1977

Размещено на Allbest.ru

...