Гидрокрекинг бензиновой фракции
Классификация, назначение и значение гидрокаталитических процессов. Каталитические процессы гидрокрекинга нефтяного сырья. Особенность химизма и механизма реакций гидрокрекинга. Катализаторы процесса, их параметры. Гидрокрекинг бензиновых фракций.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | отчет по практике |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 16.12.2014 |
| Размер файла | 46,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство образования РФ
Новосибирский политехнический университет
Химико-технический факультет
Кафедра технологии топлива
ОТЧЕТ
об учебной практике на тему:
"Гидрокрекинг бензиновой фракции"
Исполнитель студент
группы 5Б81 Вазько К.А.
Руководитель практики
от НПУКоспалов В.В.
Зав. кафедрой ТТ,
Профессор Кринив А.Г.
Новосибирск, 2007г.
Содержание
- Введение
- 1. Классификация, назначение и значение гидрокаталитических процессов
- 2. Каталитические процессы гидрокрекинга нефтяного сырья
- 3. Особенность химизма и механизма реакций гидрокрекинга
- 4. Катализаторы процесса
- 5. Основные параметры процессов гидрокрекинга
- 6. Гидрокрекинг бензиновых фракций
- Заключение
- Литература
Введение
Бурный научно-технический прогресс и высокие темпы развития различных отраслей науки и мирового хозяйства в XIX - XX вв. привели к резкому увеличению потребления различных полезных ископаемых, особое место среди которых заняла нефть.
Считают, что современный термин "нефть" произошел от слова "нафата”, что на языке народов Малой Азии означает просачиваться.
Нефть начали добывать на берегу Евфрата за 6 - 4 тыс. лет до нашей эры. Использовалась она и в качестве лекарства. Древние египтяне использовали асфальт (окисленную нефть) для бальзамирования. Нефтяные битумы использовались для приготовления строительных растворов. Нефть входила в состав "греческого огня”. В средние века нефть использовалась для освещения в ряде городов на Ближнем Востоке, Южной Италии. В начале XIX века в России, а в середине XIX века в Америке из нефти путем возгонки был получен керосин. Он использовался в лампах. До середины XIX века нефть добывалась в небольших количествах из глубоких колодцев вблизи естественных выходов ее на поверхность. Изобретение парового, а затем дизельного и бензинового двигателя привело к бурному развитию нефтедобывающей промышленности.
Современный уровень цивилизации и технологии был бы немыслим без той дешевой и обильной энергии, которую предоставляет нам нефть. Сегодня она имеет несколько значений для народного хозяйства страны:
сырье для нефтехимии в производстве синтетического каучука, спиртов, полиэтилена, полипропилена, широкой гаммы различных пластмасс и готовых изделий из них, искусственных тканей;
источник для выработки моторных топлив (бензина, керосина, дизельного и реактивных топлив), масел и смазок, а также котельно-печного топлива (мазут), строительных материалов (битумы, гудрон, асфальт);
гидрокрекинг бензиновая фракция нефтяной
сырье для получения ряда белковых препаратов, используемых в качестве добавок в корм скоту для стимуляции его роста.
Нефть - наше национальное богатство, источник могущества России, фундамент ее экономики.
Россия занимает промежуточное положение между полюсами "сверх потребителя" - США и "сверх добытчика" - Саудовской Аравии. В настоящее время нефтяная промышленность Российской Федерации занимает 2 место в мире. По уровню добычи мы уступаем только Саудовской Аравии. В 2002 году добыто углеводородов: нефти - 379,6 млн. тонн, природного газа - 594 млрд. м3.
На территории Российской Федерации находятся три крупные нефтегазоносные провинции: Западно-Сибирская, Волго-Уральская и Тимано-Печерская.
1. Классификация, назначение и значение гидрокаталитических процессов
К гидрокаталитическим в нефтепереработке относятся процессы, осуществляемые в среде водорода в присутствии катализаторов. По специфичности каталитического действия гидрокаталитические процессы можно классифицировать на следующие типы:
I. Гидрокаталитические процессы реформирования нефтяного сырья:
Iа. Каталитическая ароматизация прямогонных бензинов (каталитический риформинг)
Iб. Каталитическая изомеризация легких (С4-С6) нормальных алканов.
Основной целью этих процессов является повышение октанового числа бензинов или получение индивидуальных ароматических или легких изопарафиновых углеводородов.
II. Каталитические гидрогенизационные процессы облагораживания нефтяного сырья:
IIа. Гидроочистка топливных фракций.
IIб. Гидрообессеривание высококипящих и остаточных фракций (вакуумных газойлей, масел, парафинов и нефтяных остатков).
Эти процессы предназначены для удаления из нефтяного сырья гетероорганических соединений.
III. Каталитические процессы деструктивной гидрогенизации (гидрокрекинга) нефтяного сырья:
IIIa. Селективный гидрокрекинг нефтяного сырья (топливных фракций, масел, гидравлических жидкостей) с целью повышения
октановых чисел автобензинов и получения низкозастывающих нефтепродуктов путем гидродепарафинизации.
IIIб. Легкий гидрокрекинг вакуумных газойлей и низкооктановых бензинов соответственно для гидроподготовки сырья каталитического крекинга с одновременным получением дизельных фракций и для повышения содержания изопарафиновых углеводородов в бензинах.
IIIв. Глубокий гидрокрекинг дистиллятного сырья (вакуумных газойлей) и нефтяных остатков с целью углубления переработки нефти.
IIIг. Гидродеароматизация реактивных топлив и масляных дистиллятов.
Гидрокаталитические процессы в современной мировой нефтепереработке получили среди вторичных процессов наибольшее распространение (табл.1), а такие, как каталитический риформинг и гидроочистка, являются процессами, обязательно входящими в состав любого НПЗ, особенно при переработке сернистых и высокосернистых нефтей. Это обусловлено следующими причинами:
· непрерывным увеличением в общем балансе доли сернистых и высокосернистых нефтей;
· ужесточением требований по охране природы и к качеству товарных нефтепродуктов;
· развитием каталитических процессов с применением активных и селективных катализаторов, требующих предварительного глубокого гидрооблагораживания сырья (например, для процессов каталитического риформинга и крекинга);
· необходимостью дальнейшего углубления переработки нефти и др.
Таблица 1 - Доля гидрокаталитических процессов на НПЗ различных стран мира в процентах от прямой перегонки нефти (по состоянию к 1999 г.)
|
Гидрокаталитические процессы |
США |
Западная Европа |
Россия |
|
|
1. Каталитический риформинг |
23,6 |
15,5 |
9,3 |
|
|
2. Гидроочистка |
43,6 |
30,0 |
28,0 |
|
|
3. Гидрокрекинг |
8,1 |
3,2 |
0,6 |
|
|
4. Изомеризация |
5,6 |
0,8 |
0,2 |
Общими, присущими всем перечисленным выше типам гидрокаталитических процессов переработки нефтяного сырья, являются следующие признаки:
1) химические превращения в них осуществляются под давлением водорода, образующегося в одних процессах, например, каталитического риформинга, и расходуемого в других;
2) химические превращения нефтяного сырья в гидрокаталитических процессах осуществляются на катализаторах би - или полифункционального действия;
3) в составе всех без исключения катализаторов гидрокаталитических процессов содержатся компоненты, ответственные за протекание гемолитических реакций гидрирования - дегидрирования (Pt, Pd, Co, Ni и др.). В качестве второго компонента, осуществляющего гетеролитические реакции, такие, как изомеризация, циклизация, крекинг и др., в зависимости от типа процессов применяются преимущественно оксид алюминия, промотированный кислотой, алюмосиликат, цеолит, а также сульфиды молибдена, вольфрама и др., обладающие р-проводимостью (то есть дырочной проводимостью).
2. Каталитические процессы гидрокрекинга нефтяного сырья
Гидрокрекинг - каталитический процесс переработки нефтяных дистиллятов и остатков при умеренных температурах и повышенных давлениях водорода на полифункциональных катализаторах, обладающих гидрирующими и кислотными свойствами (а в процессах селективного гидрокрекинга - и ситовым эффектом).
Гидрокрекинг позволяет получать с высокими выходами широкий ассортимент высококачественных нефтепродуктов (сжиженных газов С3 - С4, бензина, реактивного и дизельного топлив, компонентов масел) практически из любого нефтяного сырья путем подбора соответствующих катализаторов и технологических условий, является одним из экономически эффективных, гибких и наиболее углубляющих нефтепереработку процессов.
В современной нефтепереработке реализованы следующие типы промышленных процессов гидрокрекинга:
1) гидрокрекинг бензиновых фракций с целью получения легких изопарафиновых углеводородов, представляющих собой ценное сырье для производства синтетического каучука, высокооктановых добавок к автомобильным бензинам;
2) селективный гидрокрекинг бензинов с целью повышения октанового числа, реактивных и дизельных топлив с целью понижения температуры их застывания;
3) гидродеароматизация прямогонных керосиновых фракций и газойлей каталитического крекинга с целью снижения содержания в них ароматических углеводородов;
4) легкий гидрокрекинг вакуумных газойлей с целью облагораживания сырья каталитического крекинга с одновременным получением дизельных фракций;
5) гидрокрекинг вакуумных дистиллятов с целью получения моторных топлив и основы высокоиндексных масел;
6) гидрокрекинг нефтяных остатков с целью получения моторных топлив, смазочных масел, малосернистых котельных топлив и сырья для каталитического крекинга.
3. Особенность химизма и механизма реакций гидрокрекинга
Гидрокрекинг можно рассматривать как совмещенный процесс, в котором одновременно осуществляются реакции как гидрогенолиза (то есть разрыв связей С - S, С - N и С - О) и дегидро-гидрирования, так и крекинга (то есть разрыв связи С - С), но без коксообразования, с получением продуктов более низкомолекулярных по сравнению с исходным сырьем, очищенных от гетероатомов, не содержащих олефинов, но менее ароматизированных, чем при каталитическом крекинге.
Результаты гидрокрекинга (материальный баланс и качество продуктов) нефтяного сырья в сильной степени определяются свойствами катализатора: его гидрирующей и кислотной активностями и их соотношением. В зависимости от целевого назначения могут применяться катализаторы с преобладанием либо гидрирующей, либо крекирующей активностью. В результате будут получаться продукты соответственно легкого или глубокого гидрокрекинга.
В основе каталитических процессов гидрокрекинга нефтяного сырья лежат реакции:
· гидрогенолиза гетероорганических соединений серы, азота, кислорода и гидрирование ароматических углеводородов и непредельных соединений (то есть все те реакции, которые протекают при гидрооблагораживании);
· крекинга парафиновых и нафтеновых углеводородов, деалкилирования циклических структур и изомеризации образующихся низкомолекулярных парафинов.
Реакции ароматизации и поликонденсации до кокса, протекающие при каталитическом крекинге, в процессах гидрокрекинга, проводимых при высоком давлении водорода и пониженных температурах, сильно заторможены из-за термодинамических ограничений и гидрирования коксогенов посредством спилловера водорода.
Гидрогенолиз серо-, азот - и кислородсодержащих соединений протекает по механизму так же, как в процессах гидроочистки, и завершается образованием сероводорода, аммиака, воды и соответствующего углеводорода.
Гидрирование ароматических углеводородов осуществляется последовательным насыщением ароматических колец с возможным сопутствующим разрывом образующихся нафтеновых колец и деалкилированием.
Гидрокрекинг высокомолекулярных парафинов на катализаторах с высокой кислотной активностью осуществляется по карбений-ионному механизму преимущественно с разрывом в средней части с наименьшей энергией связи С-С. Как и при каталитическом крекинге, вначале на металлических центрах катализатора происходит дегидрирование парафинов с образованием алкенов. Затем алкены на кислотных центрах легко превращаются в карбкатионы и инициируют цепной карбений-ионный процесс. Скорость гидрокрекинга при этом также возрастает с увеличением молекулярной массы алканов. Изопарафины с третичными углеродными атомами подвергаются крекингу со значительно большей скоростью, чем нормальные алканы. Так как распад карбений-ионов с отщеплением фрагментов, содержащих менее трех атомов углерода, сильно эндотермичен, при гидрокрекинге почти не образуется метан и этан и высок выход изобутана и изопентанов (больше равновесного). На катализаторах с высокой гидрирующей и умеренной кислотной активностями происходит интенсивное насыщение карбений-ионов, в результате образуются парафины с большим числом атомов углерода в молекуле, но менее изомеризованные, чем на катализаторах с высокой кислотностью.
Основные отличия гидрокрекинга от каталитического крекинга заключаются в том, что общая конверсия парафинов выше в первом процессе, чем во втором. Это обусловлено легкостью образования алкенов на гидро-дегидрирующих центрах катализаторов гидрокрекинга. В результате наиболее медленная и энергоемкая стадия цепного механизма - инициирование цепи - при гидрокрекинге протекает быстрее, чем при каталитическом крекинге без водорода. Катализаторы гидрокрекинга практически не закоксовываются, так как алкены подвергаются быстрому гидрированию и не успевают вступать в дальнейшие превращения с образованием продуктов полимеризации и уплотнения.
Нафтены с длинными алкильными цепями при гидрокрекинге на катализаторах с высокой кислотной активностью подвергаются изомеризации и распаду цепей, как парафиновые углеводороды. Расщепление кольца происходит в небольшой степени. Интенсивно протекают реакции изомеризации шестичленных в пятичленные нафтены. Бициклические нафтены превращаются преимущественно в моноциклические с высоким выходом производных циклопентана. На катализаторах с низкой кислотной активностью протекает в основном гидрогенолиз - расщепление кольца с последующим насыщением образовавшегося углеводорода.
4. Катализаторы процесса
Ассортимент современных катализаторов гидрокрекинга достаточно обширен, что объясняется разнообразием назначений процесса. Обычно они состоят из следующих трех компонентов: кислотного, дегидрогидрирующего и связующего, обеспечивающего механическую прочность и пористую структуру.
В качестве кислотного компонента, выполняющего крекирующую и изомеризующую функции, используют твердые кислоты, входящие в состав катализаторов крекинга: цеолиты, алюмосиликаты и оксид алюминия. Для усиления кислотности в катализатор иногда вводят галоген.
Гидрирующим компонентом обычно служат те металлы, которые входят в состав катализаторов гидроочистки: металлы VIII (Ni, Со, иногда Pt или Pd) и VI групп (Мо или W). Для активирования катализаторов гидрокрекинга используют также разнообразные промоторы: рений, родий, иридий, редкоземельные элементы и др. Функции связующего часто выполняет кислотный компонент (оксид алюминия, алюмосиликаты), а также оксиды кремния, титана, циркония, магний - и цирконийсиликаты.
Сульфиды и оксиды молибдена и вольфрама с промоторами являются бифункциональными катализаторами (с n - и р-проводимостями): они активны как в реакциях гидрирования - дегидрирования (гемолитических), так и в гетеролитических реакциях гидрогенолиза гетероатомных углеводородов нефтяного сырья. Однако каталитическая активность Мо и W, обусловливаемая их дырочной проводимостью, недостаточна для разрыва углерод - углеродных связей. Поэтому для осуществления реакций крекинга углеводородов необходимо наличие кислотного компонента. Следовательно, катализаторы процессов гидрокрекинга являются по существу минимум трифункциональными, а селективного гидрокрекинга - тетрафункциональными, если учесть их молекулярно-ситовые свойства. Кроме того, когда кислотный компонент в катализаторах гидрокрекинга представлен цеолитсодержащим алюмосиликатом, следует учесть также специфические крекирующие свойства составляющих кислотного компонента. Так, на алюмосиликате - крупнопористом носителе - в основном проходят реакции первичного неглубокого крекинга высокомолекулярных углеводородов сырья, в то время как на цеолите - реакции последующего более глубокого крекинга - с изомеризацией среднемолекулярных углеводородов. Таким образом, катализаторы гидрокрекинга можно отнести к полифункциональным.
Значительно лучшие результаты гидрокрекинга достигаются при использовании катализаторов с высокой кислотной и оптимальной гидрирующей активностями, достоинства которых применительно к промышленным видам сырья заключаются в следующем.
1. Низок выход парафинов С1 - С3 и особенно метана и этана.
2. Бутановая фракция содержит 60 - 80 % изобутана.
3. Пентановая и гексановая фракции на 90 - 96 % состоят из изомеров. Циклопарафины С6 содержат около 90 % метилциклопентана. В результате легкий бензин (до 85°С), содержащий 80-90 % парафинов, до 5 % бензола и 10 - 20 % нафтенов, имеет достаточно высокие антидетонационные характеристики: ОЧИМ составляют 85-88.
4. Бензины С7 и выше содержат 40-50 % нафтенов, 0-20 % ароматических и являются исключительно качественным сырьем риформинга.
5. Керосиновые фракции ввиду высокого содержания изопарафинов и низкого - бициклических ароматических углеводородов являются высококачественным топливом для реактивных двигателей.
6. Дизельные фракции содержат мало ароматических углеводородов и преимущественно состоят из производных циклопентана и циклогексана, имеют высокие цетановые числа и относительно низкие температуры застывания.
Большое значение уделяется в настоящее время катализаторам на цеолитной основе. Они обладают высокой гидрокрекирующей активностью и хорошей избирательностью. Кроме того, они позволяют проводить процесс иногда без предварительной очистки сырья от азотсодержащих соединений. Содержание в сырье до 0,2 % азота практически не влияет на их активность. Повышенная активность катализаторов гидрокрекинга на основе цеолитов обусловливается более высокой концентрацией активных кислотных центров (бренстедовских) в кристаллической структуре по сравнению с аморфными алюмосиликатными компонентами.
В случае переработки тяжелого сырья наибольшую опасность для дезактивации катализаторов гидрокрекинга представляют, кроме азотистых оснований, асфальтены и прежде всего содержащиеся в них металлы, такие, как никель и ванадий. Поэтому гидрокрекинг сырья, содержащего значительное количество гетеро - и металлорганических соединений, вынужденно проводят в две и более ступеней. На первой ступени в основном проходит гидроочистка и неглубокий гидрокрекинг полициклических ароматических углеводородов (а также деметаллизация). Катализаторы этой ступени идентичны катализаторам гидроочистки. На второй ступени облагороженное сырье перерабатывают на катализаторе с высокой кислотной и умеренной гидрирующей активностями.
При гидрокрекинге нефтяных остатков исходное сырье целесообразно подвергнуть предварительной деметаллизации и гидрообесриванию (как в процессе "Хайвал" и др.) на серо- и азотостойких катализаторах с высокой металлоемкостью и достаточно высокой гидрирующей, но низкой крекирующей активностями.
В процессе селективного гидрокрекинга в качестве катализаторов применяют модифицированные цеолиты (морденит, эрионит и др.) со специфическим молекулярно-ситовым действием: поры цеолитов доступны только для молекул нормальных парафинов. Дегидрогидрирующие функции в таких катализаторах выполняют те же металлы и соединения, что и в процессах гидроочистки.
5. Основные параметры процессов гидрокрекинга
Температура. Оптимальный интервал температур для процессов гидрокрекинга составляет 360 - 440°С с постепенным их повышением от нижней границы к верхней по мере падения активности катализатора. При более низкой температуре реакции крекинга протекают с малой скоростью, но при этом более благоприятен химический состав продуктов: большее содержание нафтенов и соотношение изопарафин: н-парафин. Чрезмерное повышение температуры ограничивается термодинамическими факторами (реакций гидрирования полициклической ароматики) и усилением роли реакций газо - и коксообразования.
Таблица 2 - Теплота гидрокрекинга фракции 350-500°С сернистой парафинистой нефти при разной глубине превращения
|
Выход продуктов, % масс, на сырье |
Теплота реакции |
|||||
|
газ |
бензин |
дизельное топливо |
остаток >350°С |
кДж/кг |
ккал/кг |
|
|
ПД |
51,0 |
25,4 |
8,3 |
396,0 |
94,6 |
|
|
10,0 |
15,4 |
66,9 |
7,9 |
297,0 |
71,1 |
|
|
- |
4,0 |
16,0 |
80,0 |
45,0 |
10,7 |
Тепловой эффект гидрокрекинга определяется соотношением реакций гидрирования и расщепления. Обычно отрицательный тепловой эффект расщепления перекрывается положительным тепловым эффектом гидрирования. Естественно, экзотермический тепловой эффект суммарного процесса тем больше, чем выше глубина гидрокрекинга (табл.2). Поэтому при его аппаратурном оформлении обычно предусматривается возможность отвода избыточного тепла из зоны реакции, чтобы не допустить перегрева реакционной смеси. При использовании реакторов со стационарным катализатором последний насыпают несколькими слоями так, чтобы между ними можно было осуществить охлаждение потока (обычно частью холодного ВСГ).
Давление. Установлено, что лимитирующей стадией суммарного процесса гидрокрекинга является гидрирование ненасыщенных соединений сырья, особенно полициклических ароматических углеводородов. Поэтому катализаторы глубокого гидрокрекинга должны обладать, кроме высокой кислотной активности, и достаточной гидрирующей активностью.
На скорость реакций гидрирования существенное влияние оказывает фазовое состояние (Г + Ж+Т) реакционной смеси, которое является функцией от давления, температуры, концентрации водорода, глубины конверсии и фракционного состава исходного сырья. В целом на катализаторах гидрирующего типа с повышением давления возрастают как скорость реакций, так и глубина гидрокрекинга (табл.3). Минимально приемлемое давление тем выше, чем менее активен катализатор и чем тяжелее сырье гидрокрекинга.
Таблица 3 - Результаты гидрокрекинга технического метилнафталина (н. к.219°С) на катализаторе гидрирующего типа (первой ступени гидрокрекинга)
|
Температура, С |
Давление,МПа |
Выход продуктов гидрокрекинга, выкипающих о 204°С, объемн. |
|
|
370 |
10,5 |
11,0 |
|
|
370 |
21 |
20,0 |
|
|
370 |
42 |
27,5 |
|
|
370 |
80,5 |
41,5 |
|
|
370 |
168 |
53,5 |
|
|
400 |
10,5 |
23,5 |
|
|
400 |
21 |
36,0 |
|
|
400 |
42 |
50,5 |
На катализаторах с высокой кислотной и низкой гидрирующей активностями скорость гидрокрекинга сырья зависит от давления более сложно. При невысоких давлениях концентрация водорода на поверхности катализатора мала, и часть кислотных его центров не участвует в ионном цикле в результате дезактивации коксом. С другой стороны, при чрезмерном повышении давления возрастает концентрация водорода не только на металлических (гидрирующих), но и кислотных центрах катализатора вследствие спилловера водорода, в результате тормозится стадия инициирования карбкатионного цикла через образование олефинов. Наложение этих двух факторов может привести к наличию максимума скорости реакций как функции давления. Так, выходы отдельных фракций гидрокрекинга на катализаторе с высокой кислотной активностью белого вазелинового масла, выкипающего при 350 - 485°С, проходят через максимум при 21 МПа (табл.4).
Таблица 4 - Результаты гидрокрекинга белого вазелинового масла на катализаторе с высокой кислотной активностью*В % масс.
|
Давление, МПа |
Выход, % объемн. |
|||||
|
р с * Ч Ч |
С5 - 204°С |
204-274 "С |
274 - 343°С |
всего до 343°С |
||
|
10,5 |
4,9 |
31,0 |
6,4 |
4,1 |
42,1 |
|
|
21 |
3,4 |
36,9 |
7,5 |
6,5 |
50,9 |
|
|
42 |
1,2 |
15 |
5,5 |
10,5 |
30,5 |
|
|
84 |
0,6 |
а |
3,5 |
8,5 |
20,0 |
|
|
168 |
0,3 |
4,3 |
3,5 |
2,5 |
10,3 |
Большинство промышленных установок гидрокрекинга работает под давлением 15-17 МПа. Для гидрокрекинга нефтяных остатков с использованием относительно дорогостоящих катализаторов применяют давление 20 МПа. Гидрокрекинг прямогонных легких газойлей с низким содержанием азота можно проводить при относительно низких давлениях - около 7 МПа.
Объемная скорость подачи сырья при гидрокрекинге вследствие предпочтительности проведения процесса при минимальных температурах обычно низка (0,2 - 0,5 ч-1). При ведении процесса в режиме мягкого гидрокрекинга она выше и достигает до 1 ч-1 Для повышения конверсии сырья используют рециркуляцию фракций, выкипающих выше целевого продукта.
Кратность циркуляции водородсодержащего газа по отношению к перерабатываемому сырью колеблется в зависимости от назначения процесса в пределах 800 - 2000 м3/м3.
Расход водорода зависит от назначения процесса, используемого сырья, катализатора, режима процесса, глубины гидрокрекинга и других факторов. Чем легче продукты гидрокрекинга и тяжелее гидрокрекируемое сырье, тем больше расход водорода и тем выше должно быть соотношение водород: сырье.
6. Гидрокрекинг бензиновых фракций
Целевым назначением процесса гидрокрекинга бензиновых фракций является получение изопарафиновых углеводородов С5 - С6 - ценного сырья для производства синтетических каучуков.
В современной мировой нефтепереработке этот процесс не получил широкого распространения (эксплуатируются всего около 10 установок), тем не менее имеет перспективу промышленного развития в связи с необходимостью перерабатывать низкооктановые рафинаты процессов каталитического риформинга нефтехимического профиля и бензиновых фракций газоконденсатов. Значение этого процесса должно возрасти при принятии ограничений на содержание ароматических углеводородов в автобензинах.
Из многочисленных катализаторов, предложенных для этого процесса, промышленное применение получили цеолитсодержащие биметаллические катализаторы, стойкие к каталитическим ядам.
В процессе гидрокрекинга бензиновых фракций 85-180°С, проводимого при температуре 350°С, давлении 4 МПа и объемной скорости сырья 0,5-1,5 ч-1 с рециркуляцией остатка, можно получить 31 % изобутана, 16% изопентанов и 10% изогексанов при незначительном выходе сухого газа (С1-С2).
Таблица 5 - Материальный баланс процесса изориформинга
|
Показатель |
Стадия |
||
|
гидроочистка и гидрокрекинг |
риформинг |
||
|
Катализатор Температура,°С Выход, % масс.: топливный газ (фракция С1 - С2) пропан изобутан н-бутан бензин АИ - 93, в т. ч. риформат изокомпонент (С5 - С6) |
ГКБ-ЗМ КР-104 330-355 480-508 4,2 7,3 10,2 5,2 72,6 18,3 54,3 |
Для комплексной переработки низкооктановых бензинов разработан (во ВНИИНП) комбинированный процесс изориформинга. представляющий собой комбинацию гидрокрекинга (в начале процесса) и каталитического риформинга продукта гидрокрекинга после отделения изокомпонентов (фракции н. к. - 85°С). Промышленный катализатор для стадии гидрокрекинга ГКБ-ЗМ получают введением в суспензию гидроксида алюминия соединений молибдена, затем никеля и цеолита РЗЭУ с содержанием натрия менее 0,1%. Материальный баланс комбинированного процесса изориформинга, проведенного на реконструированной промышленной установке Л-35-11/300, приведен в табл.5.
Недостатком процесса является короткий цикл (3-4 мес.) работы секции гидрокрекинга (в то время как межрегенерационный пробег второй ступени составляет около 1 года) и большой выход газа - соотношение изокомпонент: газ примерно равно 1: 1.
Другим вариантом комплексной переработки прямогонных бензинов является комбинирование каталитического риформинга с гидроизомеризацией бензола риформата в метилциклопентан. Комбинированный процесс, разработанный в УНИ, получил название РИГИЗ. Сущность процесса заключается в избирательной гидроизомеризации наиболее малоценного компонента - бензола, содержащегося в риформате, в пятичленные нафтены при сохранении высокого октанового числа риформата. Ниже приведены данные по октановым числам смешения (ОЧС) некоторых ароматических и нафтеновых углеводородов.
Углеводороды ОЧС
Бензол 99
Толуол 124
1,3-Диметилбензол 146
Изопропилбензол 132
Метилциклопентан 107
Циклогексан 110
Метилциклогексан 104
Этилциклопентан 75
Как видно из таблицы, бензол, являющийся наиболее токсичным компонентом, обладает значительно меньшим ОЧС, чем толуол и ксилолы. Кроме того, ОЧС у метилциклопентана и циклогексана даже выше, чем у бензола. Отсюда следует, что превращение бензола в нафтены должно привести если не к возрастанию, то, по крайней мере, к сохранению ОЧС продукта РИГИЗ. Осуществление этого процесса позволяет уменьшить потребное количество дорогого и дефицитного изокомпонента (например, алкилата), добавляемого в высокоароматизированные риформаты с получением неэтилированного высокооктанового автобензина АИ - 93.
Процесс РИГИЗ включает две стадии: первая - жесткий ароматизирующий риформинг, в результате которого получается продукт с содержанием аренов 60-70%; вторая заключается в гидроизомеризации головной фракции (н. к. - 85°С или н. к. - 105°С) риформата, в которой преобладает бензол.
Гидроизомеризацию головной бензолсодержащей фракции риформата проводят на алюмоплатиновом фторированном (бифункциональном) катализаторе ИП-62 при температуре 400°С под давлением 3 МПа, объемной скорости сырья 1 - 1,5 ч-1 и кратности циркуляции ВСГ 800-1000 нм3/м3. В результате получают продукт РИГИЗа следующего качества (при гидроизомеризации фр. н. к. - 105°С риформата):
Показатель Риформат Продукт РИГИЗ
ОЧИМ 94 93,5
ОЧИМ 85,4 84,1
Содержание аренов, %
бензола 6 0,95
толуола 20,7 17,8
ксилола 19,8 19,05
за ксилолов 17,0 17,1
выход, % масс, на сырье 78,6 78,6
Заключение
В настоящее время из нефти получают тысячи продуктов. Основными группами являются жидкое топливо, газообразное топливо, твердое топливо (нефтяной кокс), смазочные и специальные масла, парафины и церезины, битумы, ароматические соединения, сажа, ацетилен, этилен, нефтяные кислоты и их соли, высшие спирты.
Наибольшее применение продукты переработки нефти находят в топливно-энергетической отрасли.
В последние годы (наряду с увеличением выработки топлива и масел) углеводороды нефти широко используют как источник химического сырья. Различными способами из них получают вещества, необходимые для производства пластмасс, синтетического текстильного волокна, синтетического каучука, спиртов, кислот, синтетических моющих средств, взрывчатых веществ, ядохимикатов, синтетических жиров и т.д.
Нефть останется в ближайшем будущем основой обеспечения энергией народного хозяйства и сырьем нефтехимической промышленности. Здесь будет многое зависеть от успехов в области поисков, разведки и разработки месторождений. Но ресурсы нефти в природе ограничены. Бурное наращивание в течение последних десятилетий их добычи привело к относительному истощению наиболее крупных и благоприятно расположенных месторождений.
Литература
1. Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа: учебное пособие для вузов. Уфа: Гилем, 2002. 672 с.
2. Левинтер М.Е., Ахметов С.А. Глубокая переработка нефти. М.: Химия, 1992. 224 с.
3. Магарил Р.З. Теоретические основы химических процессов переработки нефти. Л.: Химия, 1985. 285 с.
4. Суханов В.П. Переработка нефти. М.: Высшая школа, 1974. 335 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
История, состав, сырье и продукция завода. Промышленные процессы гидрооблагораживания дистиллятных фракций. Процессы гидрокрекинга нефтяного сырья. Гидроочистка дизельных топлив. Блок стабилизации и вторичной перегонки бензина установки ЭЛОУ-АВТ-6.
отчет по практике [8,1 M], добавлен 07.09.2014Назначение процесса гидрокрекинга вакуумного газойля, его технологический режим, нормы. Требование к сырью и готовой продукции. Расчет материального баланса установки. Исследование влияния процесса гидрокрекинга на здоровье человека и окружающую среду.
курсовая работа [289,0 K], добавлен 13.06.2014Гидрокрекинг: общее понятие, виды катализаторов, главные преимущества и недостатки, сырье. Легкий газойль каталитического крекинга. Прямогонная фракция дизельного топлива. Бензиновые и керосиновые фракции, моторные топлива и масла, вакуумный газойль.
презентация [748,9 K], добавлен 29.01.2013Автоматизация химической промышленности. Назначение и разработка рабочего проекта установок гидрокрекинга, регенерации катализатора и гидродеароматизации дизельного топлива. Моделирование системы автоматического регулирования. Выбор средств автоматизации.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 16.08.2012Требования к товарным нефтепродуктам. Материальные балансы установок, описание технологической установки гидрокрекинга. Обоснование выбора схемы завода, расчёт октанового числа бензина смешения. Специфика нефтепродуктов, расчёт глубины переработки нефти.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 17.10.2021Физико-химическая характеристика нефти. Первичные и вторичные процессы переработки нефти, их классификация. Риформинг и гидроочистка нефти. Каталитический крекинг и гидрокрекинг. Коксование и изомеризация нефти. Экстракция ароматики как переработка нефти.
курсовая работа [71,9 K], добавлен 13.06.2012Задачи гидроочистки прямогонных бензиновых фракций. Структура производства товарных бензинов в разных регионах мира. Нормы по качеству бензина. Основные реакции гидрообессеривания. Катализаторы процесса и аппаратурное оформление установок гидроочистки.
курсовая работа [603,5 K], добавлен 30.10.2014Переработка нефти и её фракций для получения моторных топлив, химического сырья. Общая характеристика процесса крекинга нефти и природного газа: история появления, оборудование. Виды нефтепеработки: каталитический и термический крекинг, катализаторы.
курсовая работа [587,5 K], добавлен 05.01.2014Описание процесса изомеризации. Гидрирование олефиновых углеводородов. Разрыв колец у нафтеновых углеводородов и их изомеризация. Гидрокрекинг парафиновых углеводородов. Яды, которые вызывают отравление катализатора. Тепловые эффекты химический реакций.
дипломная работа [266,4 K], добавлен 25.04.2015Цель изомеризационных процессов в нефтепереработке - улучшение антидетонационных свойств авиационных и автомобильных бензинов. Сырье для процесса изомеризации. Механизм изомеризации, катализаторы и основные параметры. Технологический расчет аппарата.
курсовая работа [638,8 K], добавлен 26.09.2013Характеристика современного состояния нефтегазовой промышленности России. Стадии процесса первичной переработки нефти и вторичная перегонка бензиновой и дизельной фракции. Термические процессы технологии переработки нефти и технология переработки газов.
контрольная работа [25,1 K], добавлен 02.05.2011Разработка поточной схемы завода по переработке нефти. Физико-химическая характеристика сырья. Шифр танатарской нефти согласно технологической классификации. Характеристика бензиновых фракций. Принципы расчета материальных балансов, разработка программы.
курсовая работа [290,6 K], добавлен 09.06.2014Описание технологической схемы установки каталитического крекинга Г-43-107 (в одном лифт-реакторе). Способы переработки нефтяных фракций. Устройство и принцип действия аппарата. Назначение реактора. Охрана окружающей среды на предприятиях нефтехимии.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 12.03.2015Пиролиз нефтяного сырья как термодеструктивный процесс, предназначенный для получения низших олефинов. Знакомство с особенностями и проблемами проектирования трубчатого реактора пиролиза пропановой фракции. Рассмотрение принципа действия трубчатых печей.
дипломная работа [865,3 K], добавлен 29.05.2015Виды нефтяных фракций (светлые дистилляты, мазут). Условные наименования нефтяных фракций. Направления переработки нефти. Классификация товарных нефтепродуктов, их использование как сырья. Моторные топлива в зависимости от принципа работы двигателей.
презентация [69,3 K], добавлен 26.06.2014Вещественный состав маггемитовых руд и особенности нового типы железорудного сырья. Изучение химизма процесса восстановления и использования надрудной толщи. Технологические свойства руд и их переработки. Идентификация вредных производственных факторов.
дипломная работа [1,0 M], добавлен 01.11.2010Служебное назначение и особенность конструкции. Основные характеристики промышленного робота, параметры движения осей. Классификация по техническим характеристикам. Строение и структурный анализ. Основные параметры структурной схемы манипулятора.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 20.06.2014Термические процессы переработки нефтяного сырья, особенности технологии производства игольчатого кокса и установки замедленного коксования. Материальный баланс процесса и тепловой баланс камеры коксования. Автоматический контроль и техника безопасности.
дипломная работа [245,6 K], добавлен 08.04.2012Осажденные контактные массы, катализаторы на основе природных глин, цеолитов, ионообменных смол, цеолитные и природные катализаторы, их активация. Органические, плавленые и скелетные контактные массы. Катализаторы на носителях, получаемые пропиткой.
реферат [927,8 K], добавлен 23.10.2010Структурный анализ рычажного механизма. Его кинематический анализ методом графического дифференцирования: определение скоростей звеньев, ускорений точек. Определение реакций в кинематических парах, и уравновешивающей силы методом Н.Е. Жуковского.
курсовая работа [42,4 K], добавлен 18.04.2015
