Лекции по технологии глубокой переработки нефти в моторные топлива
, д. т. н. проф. каф. ТНГ
ТЕМА 7 Теоретические основы и технология гетеролитических процессов нефте-, газопереработки
-
Теоретические основы каталитического крекинга
-
Процессы деасфальтизации и деметализации (ТАДД) мазутов и гудронов – сырья КК
-
Современные и перспективные процессы ККЛР с двухступенчатым регенератором
-
Технологические основы производств высокооктановых компонентов бензинов из газов КК
2
Теоретические основы каталитического крекинга
Каталитический крекинг – кталитический процесс углубленной переработки нефтяного сырья, протекающий по кислотному механизму.
Основное целевое назначение КК — получение из тяжелого дистиллятных фракций нефти высокооктановых компонентов автобензинов, дизельных топлив, сжиженных газов (С3-С4) - сырья для последующих процессов получения алкилата, эфиров, продуктов нефтехимического синтеза, а также тяжелого ароматизированного газойля – сырья для производства технического углерода и высококачественного кокса.
3
Мощности каталитического крекинга (% масс. от первичной переработки нефти) за 2001 г.
Сырье КК – прямогонные вакуумные (350-500 ˚С) и глубоковакуумные (350-540…620 ˚С) газойли после гидроочистки, а также мазуты и гудроны после деасфальтизации и деметаллизации сольвентными или термоконтактными процессами и гидрооблагораживания или гидрокрекинга газойлей.
Наилучшими для КК по выходу целевых продуктов является сырье с минимальным содержанием металлов, гетеропримесей, с низкой коксуемостью, с преобладанием парафино-нафтеновых углеводородов.
4
Процессы деасфальтизации и деметализации (ТАДД) мазутов и гудронов – сырья КК
-
АРТ-процесс ТАДД ТНО, разработан в США, производительность 2,5 млн. Т/г, по аппаратурному оформлению аналогичен ККЛР.
-
Адсорбент – синтетический широкопористый микросферический арткат. В процессе АРТ удаляется 95-98 % металлов, 35-60% серы и азота, коксуемость снижается на 75-80 %. Примерный выход продуктов при ТАДД гудрона (% об.): С3-С4 – 3-8, нафта 13-17, ЛГ – 13-17, ТГ (сырье КК) – 53-56 и кокос – 7-11.
-
Процесс 3D процесс ТАДД формы ЮОП с ультракоротким временем контакта ТНО с адсорбентом; по аппаратурному оформлению аналогичен процессу ККМС. По технологическому режиму (за исключением времени контакта) и материальному балансу близок к АРТ.
-
АКО (адсорбционно-контактная очистка) – процесс ТАДД; по аппаратурному оформлению и технологическим параметрам и материальному балансу аналогичен процессу АРТ. Адсорбент – природный мелкозернистый каолин.
-
ЭТКК (экспрес-термоконтактный крекинг) УГНТУ-процесс ТАДД ТНО с ультракоторким временем контакта адсорбента с сырьем, аналогичный процессу 3D, но более совершенным конструкциями реактора и регенератора, с горизонтальным секционированием. Адсорбент – мелкозернистые природные рудные и нерудные материалы.
5
Технологический режим ЭТКК мазута
-
в реакторе:
-
температура 510-520 ˚С;
-
время контакта 0,05-0,1 с;
-
кратность циркуляции адсорбента 7-15 кг/кг;
-
в регенераторе:
-
температура 650-750 ˚С.
-
Примерный материальный баланс ЭТТ при переработке 47% мазута западно-сибирской нефти, % масс.:
-
cухой газ + H2S – 1,5;
-
C3+C4 - 4,0;
-
бензин (нк-195 ˚С) – 6,5 %;
-
ЛГ (195-350 ˚С) – 12,0 %;
-
ТГ (>350 ˚С) – 67,5%;
-
Кокс и потери – 8,5 %.
6
Реакторный блок процесса 3D
1 – реактор и отпарная секция;
2 – регенератор;
3 – циклонные сепараторы;
4 – холодильники контакта
7
Схема реакторного блока установки АРТ
1 – регенератор;
2 – лифт-реактор;
3 – циклонные сепараторы;
4 – отпарная секция
8
Выход продуктов в процессе 3D для разных видов сырья, % масс.
9
-
Катализаторы КК – цеолитсодержащие алюмосиликаты, представляют собой сложные многокомпонентные системы, состоящие из:
-
алюмосиликатной матрицы (носителя);
-
активного компонента – цеолита;
-
вспомогательных активных и неактивных добавок (редкоземельных металлов, промоторов дожига СО, переносчиков серы из регенератора в реактор, октанповышающих промоторов, добавок для улавливания металлов и для повышения механической прочности, смазывающего порошка и др.).
10
Характеристики цеолитсодержащих микросферических катализаторов крекинга
11
Химические превращения сырья, протекающие по карбенийионному цепному механизму на поверхности ЦСК
-
распад (крекинг) по С-С связи алканов и цикланов и деалкилирование цикланов и аренов с образованием низкомолекулярных алканов и алкенов;
-
изомеризация алканов и алкенов;
-
перенос водорода (Н-перенос);
-
циклизация и дециклизация;
-
алкилирование и полимеризация;
-
конденсация аренов и коксообразование.
12
Классификация процессов КК по типу
-
1) реакторов:
-
с движущимся слоем шарикового катализатора (43-102, где фиктивное время контакта τср> 10 мин);
-
с кипящим слое микросферического катализатора (43-103, 1А/1М, ГК-3 и другие, τср= 3 – 5 мин);
-
с прямоточным восходящим потоком лифт-реакторного типа (ЮОП, 43-107, КТ-140, τср= 2 – 6 с);
-
с ультракоротким (миллисекундным) контактированием (ККМС, экспресс
