Каталитический крекинг

Размещено на http://www.allbest.ru

Каталитический крекинг

Одно из ведущих мест среди вторичных процессов нефтепереработки принадлежит процессу каталитического крекинга тяжелых дистиллятных фракций на мелкодисперсных катализаторах. Целевым назначением процесса является получение высокооктанового бензина. Газы, богатые бутан-бутиленовой и пропан-пропиленовой фракциями, находят широкое применение в качестве сырья для производства высокооктанового компонента бензина -- алкилата, а также в производстве синтетического каучука и в нефтехимии.

Легкий газойль каталитического крекинга используют как компонент дизельного топлива. Тяжелый газойль с высоким содержанием полициклических ароматических соединений имеет широкое применение как сырье для получения дисперсного технического углерода, игольчатого кокса, а также в качестве компонента мазутов.

Основным сырьем крекинга являются вакуумные газойли широкого фракционного состава, например с температурами выкипания от 300 до 500°С. В последние годы стали применять утяжеленные вакуумные газойли с температурой конца кипения до 550 и даже 590оС. Для расширения ресурсов сырья используют и сырье вторичного происхождения, в частности газойли коксования [1, 2].

Сырье каталитического крекинга должно обладать низкой коксуемостью (не более 0,5 % масс.), т. е. содержать немного полициклических ароматических углеводородов и смолистых веществ, вызывающих быстрое закоксовьтвание катализатора. Кроме того, в сырье должно быть обеспечено низкое (не более 20--25 г т) содержание металлов, способных дезактивировать (отравлять) катализатор. В настоящее время разрабатывают способы предварительной деметаллизации сырья. Зольность сырья крекинга обычно находится в пределах 0,006--0,007% (масс.) [3, 4].

Использование сернистого сырья вызывает необходимость его гидроочистки. Последние проекты предусматривают оснащение установок каталитического крекинга блоком гидроочистки, в котором соединения серы удаляются в виде сероводорода, а также происходит общее облагораживание сырья - очистка от соединений азота и кислорода. Содержание серы в сырье после гидроочистки снижается до 0,1--0,3% (масс.).

На установках крекинга широко применяют высокоактивные цеолитсодержащие катализаторы, в которых от 10 до 25% (масс.) кристаллических алюмосиликатов в массе аморфной матрицы. Это позволяет значительно увеличить выход бензина и повысить его октановое число до 82--84 (моторный метод) или 92--94 (исследовательский метод), а также уменьшить время контакта. Катализатор должен иметь определенный гранулометрический состав, развитую поверхность, высокие пористость и механическую прочность.

Ниже приведены характеристики цеолитсодержащих катализаторов аморфного и марки АШНЦ-3 (числитель -- свежий, знаменатель -- равновесный):

Под глубиной каталитического крекинга понимается общий выход продуктов (в % масс.), за исключением либо тяжелого газойля, либо суммы легкого и тяжелого газойлей. Крекинг можно проводить с различной глубиной; в одних случаях процесс направлен на получение максимального выхода бензина (вариант I), в других -- наряду с бензином получают максимальный выход средних дистиллятов (вариант II) [51]:

Выходы продуктов каталитического крекинга и их качество весьма существенно зависят от природы сырья -- содержания в нем ароматических, нафтеновых и парафиновых углеводородов [6]:

Важным фактором является и температура процесса; с ее повышением выход продуктов крекинга меняется следующим образом:

Материальный баланс крекинга малосернистых дистиллятов на цеолитсодержащем катализаторе приведен ниже [7]:

Установка каталитического крекинга с прямоточным реактором

Установка включает следующие блоки: гидроочистки сырья -- вакуумного дистиллята, каталитического крекинга, ректификации, газофракционирования и стабилизации бензина. Сырье -гидрогенизат, поступающий из секции гидроочистки, -- насосом подается в змеевик печи и затем перед входом в реактор смешивается с рециркулятом и водяным паром, подаваемым на распиливание. В нижней зоне прямоточного реактора сырье, контактируя с горячим регенерированным катализатором, испаряется и подвергается крекингу. Основная масса катализатора отделяется от продуктов реакции в реакторе-сепараторе .

Предложены различные способы отделения продуктов реакции от катализатора. Так, на одной из отечественных установок верхняя часть прямоточного реактора расширена (так называемый реактор с форсированным псевдоожиженным слоем). Скорость потока газов и паров в нем составляет примерно 2 м/с. За счет меньшей скорости по сравнению со скоростью в лифт-реакторе происходит отделение основной массы катализатора от газов и паров, которое завершается в реакторе-сепараторе, а затем в циклонах и электрофильтрах.

Катализатор, пройдя зону отпаривания водяным паром, по транспортной линии поступает в регенератор с псевдоожиженным слоем катализатора, куда одновременно воздуходувкой через горизонтальный распределитель подается воздух, необходимый для регенерации катализатора. Регенерированный катализатор по трубопроводу опускается в узел смешения с сырьем. Пары продуктов крекинга и газы регенерации отделяются от катализатор ной пыли в соответствующих двухступенчатых циклонах и объединяются в сборных камерах, расположенных в верхней части аппаратов. Газы регенерации проходят паровой котел-утилизатор 9, где их тепло используется для выработки водяного пара. Затем они очищаются от остатков пыли в электрофильтре и выводятся в атмосферу через дымовую трубу (на схеме не показана).

Парообразные продукты крекинга направляются в нижнюю отмывочно-сепарационную секцию ректификационной колонны . Здесь продукты крекинга разделяются. В нижней части колонны от паров отделяется увлеченная катализаторная пыль, кроме того, происходит конденсация тяжелой части паров (за счет подачи нижнего орошения насосом . Легкий и тяжелый газойли выводятся из соответствующих точек колонны в отпарные колонны и затем насосами и прокачиваются через теплообменники и аппараты воздушного охлаждения и выводятся с установки. Часть тяжелого газойля подается в узел смешения с катализатором (на рециркуляцию). С низа колонны насосом смесь тяжелых углеводородов с катализаторной пылью откачивается в шламоотделитель . Шлам забирается с низа аппарата насосом и возвращается в реактор, а с верха шламоотделителя выводится ароматизированный тяжелый газойль (декантат).

Из колонны сверху отводятся пары бензина, углеводородные газы и водяной пар; они поступают в аппарат воздушного охлаждения , газоводоотделитель , где газ отделяется от конденсата бензина и воды. Бензин насосом частично возвращается в колонну в качестве острого орошения, а балансовое его количество направляется на стабилизацию (для отделения растворенных газов).

В период пуска установки воздух в регенератор подается через топку, в которой для его нагрева под давлением сжигается топливо. В теплообменниках тепло отходящих потоков используется для нагрева исходного сырья, поступающего в секцию гидроочистки.

Режим работы реакторного блока:

Установка каталитического крекинга 1-А/1-М

каталитический крекинг дистиллят

В схеме установки имеются следующие блоки: реакторный (реактор и регенератор, соединенные транспортными линиями), погоноразделительный (основная колонна, отпарные колонны, газоводоотделитель) и нагревательный (печь, теплообменники, холодильники). Сырье насосом подается через теплообменные аппараты , где нагревается за счет тепла отходящих потоков примерно до 200°С, в змеевик печи . Нагретое в печи до 260-- 270°С сырье поступает в узел смешения с катализатором. Полученная суспензия под давлением водяного пара перемещается по наклонному лифт-реактору 6 в реактор-сепаратор . Одновременно в другой узел смешения подается рециркулят и по стояку поступает в псевдоожиженный слой реактора. Продукты крекинга (газы и пары), пройдя систему двухступенчатых циклонов, где улавливается катализаторная пыль, вводятся в низ ректификационной колонны .

Из отпарной секции реактора закоксованный катализатор транспортируется в регенератор / по линии; сюда же подается воздух для выжига кокса с поверхности катализатора. Регенерированный катализатор по стоякам и спускается в узлы смешения с сырьем и рециркулятом. Газы регенерации, пройдя систему двухступенчатых циклонов регенератора, выводятся из аппарата сверху.

В колонне продукты крекинга разделяются на газ, бензин, легкий и тяжелый газойли. Газ, пары бензина и водяной пар выводятся сверху, охлаждаются в аппарате воздушного охлаждения и поступают в газоводоотделитель .Бензин насосом частично подается в качестве орошения в верхнюю часть колонны , остальная его часть направляется в блок стабилизации, а газ -- в секцию фракционирования.

Боковые погоны колонны -- легкий и тяжелый газойли -- выводятся из колонны в соответствующие секции отпарной колонны . С низа секции эти фракции забираются насосами, прокачиваются через теплообменники, где за счет их тепла нагревается сырье, затем через аппараты воздушного охлаждения выводятся с установки в резервуары. Часть тяжелого газойля насосом подается в узел смешения с регенерированным катализатором в виде рециркуляра.

В нижнюю секцию колонны в качестве орошения подается тяжелый газойль, выводимый насосом и прокачиваемый через аппарат; ввод этого орошения предотвращает унос катализаторной пыли. С низа колонны отбирается смесь катализаторной пыли с тяжелыми жидкими продуктами крекинга, которая поступает в шламоотделитель. Отсюда шлам насосом возвращается в реактор , а декантат -- ароматизированный тяжелый газойль крекинга --отводится с установки.

В колонну подается циркуляционное промежуточное орошение, которое отбирается из средней части колонны, насосом прокачивается через теплообменник в и возвращается на расположенную выше тарелку.

Режим работы установки:

Размещено на www.allbest.