Технология процесса каталитического крекинга

Значение и назначение процесса

Процесс каталитического крекинга является одним из наиболее распространенных крупнотоннажных процессов углубленной пере­работки нефти и в значительной мере определяет технико-эконо­мические показатели современных и перспективных НПЗ топлив­ного профиля.

Основное целевое назначение каталитического крекинга - производство с максимально высоким выходом (до 50 % и более) высо­кооктанового бензина и ценных сжиженных газов - сырья для пос­ледующих производств высокооктановых компонентов бензинов изомерного строения: алкилата и метилтретбутилового эфира, а так­же сырья для нефтехимических производств. Получающийся в про­цессе легкий газойль используется обычно как компонент дизельно­го топлива, а тяжелый газойль с высоким содержанием полицикли­ческой ароматики - как сырье для производства технического угле­рода или высококачественного электродного кокса (например, иголь­чатого).

Процессы каталитического крекинга получили наибольшее раз­витие в США, где удельный вес их в 1999 г. составил 34,2 % от пер­вичной переработки нефти, причем на некоторых НПЗ этот показа­тель достигает свыше 50 %. Доля этого процесса на НПЗ других раз­витых капиталистических стран составляет 10-15 % масс.

Еще в 1919-20-х гг. академиком Н.Д.Зелинским была предло­жена идея по осуществлению низкотемпературного каталитическо­го крекинга (=200 °С) нефтяного сырья на хлориде алюминия. На основе этих работ была создана и испытана опытная установка по получению бензина. Однако в силу существенных недостатков хло­рида алюминия как катализатора (сильная коррозия аппаратуры, большой расход катализатора вследствие образования комплексных соединений с углеводородами, периодичность процесса и др.) эта идея не нашла промышленного внедрения.

Первая промышленная установка по каталитическому крекин­гу керосино-газойлевых фракций была пущена в США в 1936 г., ко­торая представляла собой периодически регенерируемый процесс со стационарным слоем катализатора из природной глины. В 1940 г.

природная глина была заменена на более активный синтетический гранулированный алюмосиликатный катализатор (установки Гуд-ри). В 1942 г. промышленный процесс каталитического крекинга пе­реводят на непрерывную схему с применением шарикового катали­затора, циркулирующего между реактором и регенератором (зару­бежные установки термофор, гудрифлоу, гудрезид, отечественные с 1946 г. типа 43-1, 43-102). В последующие годы возникли и нашли широкое промышленное внедрение более совершенные установки каталитического крекинга с кипящим (псевдоожиженным) слоем микросферического катализатора (зарубежные установки флюид, мо­дели I, II, III и IV, Ортофлоу, модели А,В и С; отечественные установ­ки типа 1-Б, I-A, 43-103, 43-104 и ГК-3).

Решающее значение для дальнейшего усовершенствования и интенсификации установок каталитического крекинга сыграли раз­работка в 1962 г. и промышленное внедрение цеолитсодержащих алюмосиликатных катализаторов, более высокие активность, селек­тивность и термостабильность которых позволили существенно уве­личить выход бензина, а также разработать и внедрить (1971 г.) вы­сокоинтенсивные технологии каталитического крекинга с прямоточ­ным реактором - с восходящим потоком микросферического ката­лизатора в так называемом лифт -реакторе (отечественные установ­ки Г-43-107 и КТ-1, зарубежные типа ЮОП, Р-2-Р, Эйч-Оу-Си и др.)-

Сырье каталитического крекинга

В качестве сырья в процессе каталитического крекинга в тече­ние многих десятилетий традиционно использовали вакуумный ди­стиллят (газойль) широкого фракционного состава (350 - 500 °С). В ряде случаев в сырье крекинга вовлекаются газойлевые фракции термодеструктивных процессов, гидрокрекинга, рафинаты процес­сов деасфальтизации мазутов и гудронов, полупродукты масляного производства и др.

В качестве сырья в процессе каталитического крекинга в тече­ние многих десятилетий традиционно использовали вакуумный ди­стиллят (газойль) широкого фракционного состава (350 - 500 °С). В ряде случаев в сырье крекинга вовлекаются газойлевые фракции термодеструктивных процессов, гидрокрекинга, рафинаты процес­сов деасфальтизации мазутов и гудронов, полупродукты масляного производства и др.

В последние годы в мировой нефтепереработке наблюдается тен­денция к непрерывному утяжелению сырья. На современных зару­бежных установках перешли к переработке глубоковакуумных га­зойлей с температурой конца кипения 540 - 620 °С. На специально запроектированных установках каталитическому крекингу подвер­гают остаточное сырье: мазуты и даже гудроны или их смеси с дистиллятным сырьем без или после предварительного облагоражива­ния гидроочисткой, деасфальтизацией или деметализацией.

Всю совокупность показателей, характеризующих качество сы­рья, по степени влияния на процесс каталитического крекинга ус­ловно можно подразделить на следующие 3 группы:

1) показатели, влияющие на выход (то есть на материальный баланс) и качество продуктов крекинга: фракционный и групповой химический состав и содержание гетероорганических соединений;

2) показатели, влияющие на обратимую дезактивацию катали­затора, такие, как плотность, коксуемость и содержание серно- кис­лотных смол;

3) показатели, влияющие на необратимую дезактивацию ката­лизатора: содержание металлов, прежде всего ванадия и никеля.

1. По фракционному составу к сырью процесса предъявляются следующие требования:

§ практически полное отсутствие бензино-лигроиновых фракций, поскольку в условиях крекинга они претерпевают незначительные превращения, к тому же нерационально загружают реакционный аппарат и отрицательно влияют на октановое число бензина;

§ ограниченное (до 10 %) содержание фракций, выкипающих до350 °С;

§ ограниченная температура конца кипения (500 - 620 °С), что обусловливается концентрированием в высококипящих фракция коксогенных компонентов сырья (смол и асфальтенов) и гетероорга­нических соединений и металлов.

Групповой химический состав сырья более значительно влияет на выход и качество продуктов крекинга. В большинстве вакуумных газойлей, направляемых на каталитический крекинг, в зависимости от типа исходной нефти содержание в них групповых компонентов колеблется в довольно широких пределах: парафиновых 15-35 %, нафтеновых 20 - 40 % и ароматических 15-60 %.

Как видно из табл.1, наилучшим для каталитического крекин­га по выходу целевых продуктов (бензина и сжиженных газов) явля­ется сырье с преобладанием парафиновых и нафтеновых углеводо­родов. Полициклические ароматические углеводороды и смолы сы­рья в условиях крекинга дают мало бензина и много тяжелых фрак­ций и кокса. Сернистые и кислородные соединения однотипного по химическому составу сырья не оказывают существенного влияния на материальный баланс каталитического крекинга, но ухудшают качество продуктов.

Таблица 1.

Дата добавления: 2014-01-03