- •Введение
- •1. История предприятия
- •2. Перспективы развития
- •3. Основные производства и выпускаемая продукция
- •4. Описание производственного процесса установки 601
- •4.2 Описание технологической схемы установки каталитического крекинга
- •5. Структура управления предприятием. Обязанности производственного персонала
- •Список использованных иточников
4. Описание производственного процесса установки 601
Крекинг - это процесс массового расщепления молекул, процесс глубокого, качественного изменения крекируемой смеси с образованием новых соединений, отличающихся от первоначальных по температуре кипения, удельному и молекулярному весам и другим качественным показателям. Процесс крекинга регулируют так, чтобы получить больший выход бензина при меньшем выходе кокса и газа.
Применяемый шариковый цеолитсодержащий с редкоземельными элементами и платиной катализатор ускоряет процесс превращения углеводородов и способствует образованию желательных продуктов крекинга.
Механизм действия катализатора объясняется мультиплетной теорией катализа, разработанной академиком Баландиным. По этой теории поверхность катализатора неоднородна и на ней имеются отдельные активные точки. Несколько таких точек образуют активный каталитический центр- мультиплет.
На таких центрах и протекают химические реакции углеводородов.
Углеводородные молекулы притягиваются к активным центрам и внутри их возникают напряжения, которые и приводят к разрыву связей до образования новых молекул.
Постадийно процесс каталитического крекинга можно представить в следующей последовательности:
Поступление сырья к поверхности катализатора (внешняя диффузия).
Диффузия ( внутренняя) в поры катализатора.
Химосорбция на активных центрах катализатора.
Химические реакции на поверхности катализатора.
Десорбция продуктов крекинга и непрореагировавшего сырья с поверхности и диффузия из пор катализатора.
Удаление продуктов крекинга и неразложившегося сырья из зоны реакции.
При каталитическом крекинге протекают следующие основные реакции:
Реакции расщепления углеводородов с образованием более легких молекул:
Например: С16Н34 С8Н18 + С8Н16
с повышением температуры процесса скорость распада углеводородов сильно возрастает. Зная это, можно регулировать и направлять процесс до образования желательных продуктов.
2. Реакция дегидрогенизации. По этой реакции от углеводорода отщепляется только атом водорода.
Например: С7Н14 С7Н8 + 3Н2
метилциклогексан толуол + водород.
Высвобожденный водород в процессе каталитического крекинга присоединяется к олефиновым углеводородам и насыщает их.
3. Реакция гидрогенизации - процесс присоединения атомов водорода к олефиновым ( ненасыщенным углеродам).
Например: С8Н16 + Н2 С8Н18
октилен октан
4. Реакция изомеризации - изменение взаимного расположения атомов внутри молекулы без изменения числа атомов в молекуле.
Например: Н Н Н Н Н
Н С-С- С- С -С- Н
Н Н Н Н Н
Н - пентан Н Н Н Н
Н С-С- С- С - Н
Н Н Н
пентан Н - С -Н
Н
По своим свойствам i- пентан резко отличается от н- пентана, что объясняется различным структурным строением самой молекулы.
5. Реакция полимеризации - при этой реакции две или несколько молекул олефиновых углеводородов, соединяясь, образуют одну высококипящую молекулу.
Например: С2Н4 + С2Н4 С4Н8
Скорость распада углеводородов парафинового основания с повышением их молекулярного веса возрастает.
Для парафиновых углеводородов характерной реакцией является реакция расщепления, при этом образуется значительное количество углеводородов изостроения, являющихся ценным компонентом авто и авиабензинов.
Для олефиновых углеводородов характерны реакции расщепления и изомеризации. Олефиновые углеводороды крекируются значительно легче парафиновых.
Нафтеновые углеводороды подвергаются крекингу значительно быстрее, чем углеводороды парафинового ряда того же молекулярного веса и по сравнению с ними дают больший выход светлых и меньше кокса и газа.
Нафтеновым углеводородам свойственны реакции дегидрогенизации и образование ароматических углеводородов. Ароматические углеводороды с боковыми цепями крекируются легко, но само бензольное кольцо подвергается крекингу в очень небольшой степени. Все эти соединения, кроме олефиновых содержатся в газойлях прямой перегонки нефти, которые и являются сырьем для установок каталитического крекинга.
Процесс каталитического крекинга проводится в адибатических условиях в паровой фазе, при температуре 430-490С и невысоком избыточном давлении - не более 0,69 кгс/см2, а процесс регенерации катализатора - в атмосфере воздуха при температуре до 730С . Оптимальные условия процесса зависят от природы перерабатываемого сырья, желательной глубины его превращения, требований, предъявляемых к продуктам крекинга, допустимого расхода и активности катализатора, производительности регенератора и т.д.
Обычно на каждую тонну, поступающего в реактор сырья, вводится 1,4-2,0 кг катализатора. Схема циркуляции катализатора между реактором и регенератором представляет собой контур «Опрокинутой восьмерки». Транспортирующим агентом служит воздух в смеси с продуктами сгорания топлива и водяным паром.
Для восполнения потерь катализатора и поддержания его равновесной активности на требуемом уровне в циркулирующий поток периодически вводится свежий катализатор, предварительно подогретый и обезвоженный в подогревателе. В практике работы сырье на установке КК крекируют до разной глубины превращения. За показатель глубины каталитического крекинга принимают суммарный выход бензина, газа и кокса. Обычно этот показатель не превышает 50-55% на сырье.
Выход продуктов КК зависит от глубины превращения, свойства сырья и условия проведения процесса.
Крекинг сырья протекает с поглощением тепла.
На 1 кг сырья расходуется от 40 до 65 ккал тепла. В случае, когда все свежее сырье вводится в реактор и не смешивается с рециркулирующим каталитическим газойлем, суммарный расход тепла на нагрев, испарение и осуществление процесса крекинга составляет 350-400 тыс.ккал на 1т крекируемого сырья.
Часть тепла сырье получает в теплообменниках и змеевиках трубчатой печи, а недостающее количество тепла сообщается ему регенерированным катализатором.
В качестве катализатора крекинг-процесса, как уже было сказано, применяется пористый цеолитсодержащий с редкоземельными элементами и платиной катализатор в виде шариков 2,5-5мм; в массе катализатор представляет собой сыпучий материал, легко транспортируемый потоком воздуха, нагретого до температуры не выше 600С.
Процесс крекинга сопровождается отложением на развитой поверхности катализатора кокса, который сжигается при контролируемых условиях в потоке воздуха в регенераторе.
Газы регенерации - продукты сгорания кокса, легко отделяемые от массы твердых частиц катализатора, отводятся в атмосферу. Регенерированный, в значительной степени освобожденный от кокса, катализатор снова используется в процессе крекинга. Характерной особенностью процесса является частая регенерация катализатора и многократное его использование.
Процесс каталитического крекинга сырья осуществляется в реакторе Р-1, а процесс регенерации катализатора - в регенераторе Р-2.
Между этими аппаратами непрерывно циркулирует катализатор: регенерированный поступает в реактор, а отработанный - в регенератор.