С. Ж. Пралиев, Ш. Молдабеков Екі томдық оқу құралы I i том Түркістан 2008 ббк 35я7
Мұнай өнімдерінің каталитикалық крекингі
жүктеу/скачать 6,16 Mb.
|
Химтехнология 2 том
| 9.7.3 Мұнай өнімдерінің каталитикалық крекингі.
Мұнай шикізатының крекингі катализаторлар (каталитикалық кретинг) қатысында бірқатар ерекшеліктерге ие, олар оның моторлық отын өндірісі үшін мұнай өңдеу өнеркәсібінде кеңінен пайдаланылуын шарттастырады. Бұл ерекшеліктерге жататындар: - процестің жоғарғы жылдамдығы, ол термиялық крекинг процесінен 500 – 4000 есе асып кетеді; - құрамында октандық санының жоғарылығымен және сақтау кезінде тұрақтылығымен ерекшеленетін изолкандардың үлкен мөлшері мен алкендердің аз ғана мөлшері болатын жанармайлардың ұлғайтылған шығыны; - органикалық синтез үшін шикізат болып табылатын С1 – С4 көмірсутегісі бар газ тәріздес өнімдердің үлкен шығымы; Каталитикалық крекингте қолданылатын катализаторларға келесі талаптар қойылады: - таңдамалық (селективтік); - крекинг температурасы кезінде жоғарғы белсенділік; - белсенділік тұрақтылығы; - үйкелуге, жоғары температуралар әсеріне және су буы әсеріне төзімділік. Крекинг кезінде катализатордың белсенділік мөлшері лабораториялық қондырғыда тәжірибелі түрде анықталатын «белсенділік индексі» болып табылады. Белсенділік индексі стандарттық жағдайларда эталондық шикізат крекингі кезінде 2000С–ге дейін айдалынатын жанармай шығынына тең болады. Катализатордың тұрақтылығы деп - оның эксплуатациялау кезінде өз белсенділігін сақтау қабілетін айтамыз. Каталитикалық крекингтің катализаторлары кокс түйіршіктерінің беттіктерінде ыдырау салдарынан тез дезактивацияланады және регенерациялауды қажет етеді. Каталитикалық крекингте катализаторлар ретінде бұрындары құрамында 25% - ға дейін алюминий оксиді бар және белсенділік индексі шамамен 35 болатын табиғи балшықтар қолданылатын болған. Қазіргі таңда барлық каталитикалық крекинг қондырғылары өз құрамында белсенділік индексі 50 болатын цеолит бар синтетикалық алюмосиликатты катализаторларда жұмыс атқарады: nNa2O + mAl2O3 pSiO2 qH2O. Катализатордың селективтілігі оған рений оксидін енгізгенде жоғарлауы мүмкін. Ұқсас түрдегі катализаторлардың белсенділікті тасығыштары белсенділік 7000С–ге дейін сақтай алған НАlО2SiO2 гидратталған алюмосиликат болып табылады. Алюмосиликатты катализотордың бетінде жүретін барлық реакциялар тізбектік сипатқа ие. Түрлі топтағы көмірсутектердің крекингі реакцияларының ұзақтығы олардың катализатор түйіршіктерінде адсорбциялану жылдамдығымен анықталады, өйткені крекинг температурасы кезінде процесс диффузиялық аумақта жүреді. Бұл кезде ароматты көмірсутектердің деалкилдену кезінде алкендер мен қарапайым ароматты көмірсутектер пайда болады, нафтендер дегидрленеді, деалкилденеді және циклды үзілумен таралады. Крекинг кезінде пайда болған алкендер құрылымы бұзылады, циклдың және ароматтың көмірсутектердің түзілуімен изомерленеді және гидрленеді. Каталитикалық крекинг кезінде өзгерістердің негізгі бағыты алкандар реакциясы, оларда құрылымсыздану және изомеризациялану реакциялары жүреді. Алюмосиликатты катализаторда алкандар реакциясының жүруі келесі түрде: 1. Катализаторды протондау: HАlO2 SiO2 = НАlSiO4 = H + + AlSiO4- 2. Термиялық фактордың әсерінен алканның алкенге дейін дегидрленуі: R – CH2 – CH2 – CH3 ↔ R – CH = CH –CH3+H2 3 4. Екі үлгі бойынша екіншілік карбкатионның түрлену  1) - алкенге дейінгі крекинг 2  5. Келесі реакциялар бойынша үшіншілік карбкатионның түрлері: алканмен Ол кезде соңғы өнімдер – изоалкан және изоалкен және тізбекті түзуші екіншілік карбкатион түзіледі. Алкандардың молекулаларының ыдырауы көміртекті тізбектің түрлі аумақтарында жүруі мүмкін, бірақ метан, этан және этилен түзе жүретін реакцияның ыдырау мүмкіндігі шамалы. Сондықтан каталитикалық крекинг газында С3 – С4 көмірсутектер болады. Осылайша каталитикалық крекинг кезінде изоқұрылыста алкандар мен алкендер және ароматты көмірсутектер түзіледі және крекинг жанармайда (бензин) жоғары октандық мөлшер болады. Каталитикалық крекинг процесінің сипаттамалық ерекшеліктерінің бірі сутегінің қайта орналасуы болып табылады, яғни ол диспропорциялану деп аталады. Бұл құбылыс жүйеде бір мезгілде коксқа дейін катализатор бетінде полимерленетін алкендер түзе жүретін дегидрлеу реакциясы да, әрі гидрлену реакциялар мен қаныққан қосылыстар түзетін реакцияларда жүретіндігімен түсіндіріледі. Осыған сәйкес, крекинг процесінде кейбір молекулалар сутегіден айрылып, өзгелері онымен қанығады.
К 9.8 – сурет. Крекинг кезінде катализатор әсерінің сызбасы.  Каталитикалық крекинг қондырғылары үш типті болады. - Катализатордың стационарлы қабаты бар периодты әрекет ететін; - Катализатордың қозғалмалы қабаты бар үздіксіз әрекет ететін; - Микросфералы немесе шаң тәріздес катализатор қабаты бар үздіксіз әрекет ететін. Бұл типтегі қондырғылар кеңінен таралған. Каталитикалық крекинг үшін 200 – 5000С аралық температурасында қайнап шығатын мұнай өнімдері пайдаланылады, оларға: - мазутты тікелей айдаудың кең фракциясы; - термиялық крекингтің солярлық фракциясы; - мұнай қалдықтарын кокстеудің газойль өнімдері. Шикізат белгілі бір талапқа сәйкес шайыр құрамы, күкіртті және азотты қосылыстар бойынша сәйкес келуі қажет. Сондықтан крекинг алдында шикізатты гидротазалайды. Каталитикалық крекинг процесінің негізгі параметрлері температура, катализатормен шикізат буының жанасу уақыты және катализатор циркуляциясының саны болып табылады. Қазіргі кезде каталитикалық крекингтің өнеркәсіптік процестері катализатордың үздіксіз циркуляциялануын кеңінен пайдаланады. Катализатор массасына реакторға берілетін шикізат массасының қатынасы катализатордың циркуляциялану саны деп аталады (кг/кг): N = mk / mc 9.2 мұндағы: mk – реакторға берілетін катализатор массасы, кг/ сағ; mc – реакторға берілетін шикізат массасы, кг/ сағ; Катализатор циркуляциясының саны оның реакция аймағында болу уақытына және кокстеу дәрежесіне, сонымен қатар жылу мөлшеріне тәуелді болады, реакторда катализатормен бірге жылу тасымалдағыш ретінде болады. Циркуляция уақытының ұзаруы әсерінен катализатор активтілігі жоғарылап, бензин мен газдың шығуы жоғарылайды, бірақ құрылғыдағы регенератор өлшемдері мен транспортқа жұмсалатын энергия жоғарылайды. Каталитикалық крекинг параметрлерінің оптимальды көрсеткіштері: температура 480 - 4900С, қысымы – 0,1-0,2МПа, шикізаттың көлемдік жылдамдығы 1,5 - 3,0 сағ-1, катализатор циркуляциясының саны 2,5-7,0кг/кг. Катализдік крекингтің қайнаған катализатор 1-А/1-М қабатымен бірге орналасқан құрылғының технологиялық үлгісі 9.9 суретте көрсетілген. Шикізат жылуалмастырушы 1 арқылы пешке 2 беріледі. Қыздырылған шикізат рециркулятпен (ауыр фракция бөлігімен) араластырылып, катализатор өткізгіштен крекинг реакторына 3 түседі. Реактордың төменгі булық аймағына катализаторды үру үшін сулы бу жіберіледі. Реакция өнімдерінің буы және сулы бу 4500С температурада реактордың жоғарғы бөлігінен 3 ректификациялық колоннаның төменгі бөлігіне түседі. Бензин буы мен сулы бу колоннаның жоғарғы бөлігіне жиналып, конденсатор 5 арқылы тоңазытқышқа, одан сепараторға 6 түседі, мұнда ол сулы, бензинді және газды қабаттарға бөлінеді. Газ сығымдылығы газды фракциялануға, ал бензин ректификациялауға түседі. Бензиннің бір бөлігі колоннаны суландыруға жұмсалады. Дизель отыны мен ауыр фракция булы колоннаның секторы 7 арқылы өтеді, жылуалмастырғышта 1 және тоңазытқышта 8 салқындайды да өнім тауары ретінде шығарылады. Ауыр фракцияның бір бөлігі рециркулят түрінде шикізатпен араласып реакторға 3 беріледі, ал бір бөлігі колоннаның төменгі бөлігін 4 суландыруға бағытталады. Крекингтің ауыр сұйық өнімінің қоспасы мен катализатор шаңы колоннаның 4 төменгі бөлігінен шламбөлгішке 9 түседі, одан шлам реакторға 3 оралады, ал ароматтық көмірсуларға бай декантат құрылғыға айдалады. Жұмыс процесінде дезактивацияланған катализатор реактордың қайнаған қабатынан оның булық аймағына түседі де, катализатор өткізгіш арқылы ауамен араласатын түйінге 10 шығарылады. Одан ауа ағымы арқылы катализатор регенераторға 11 ауысады, да онда қайнаған ауа түзіледі. Ауаның негізгі бөлігі катализатордың жануына жұмсалу үшін регенераторға беріледі. Кокстің жануы нәтижесінде түзілген газдар қазандық 12 арқылы өтеді, катализатор шаңдарын ұстау үшін электрофильтр 13 және атмосфераға шығарылады. Регенерацияланған катализатор регенератордың төменгі бөлігінен 11 катализатор өткізгішке түседі және шикізатпен бірге рециркулятор арқылы реакторға 3 қайтады. Қондырғы аппаратының негізгі каталитикалық крекингі болып қайнаған қабаттың реакторы мен катализатор регенераторы болып табылады. Крекинг реакторы «КС» цилиндрлі болатты аппарат диаметрі 4 м және биіктігі 40 м, жоғары штуцері арқылы шикізат буының суы, ал төменгісі арқылы – алынған катализатор шығарылады. Реактордың ішкі көлемі 3 аймаққа бөлінген: реакциялық, булық, тұнбалық. Булық аймаққа катализаторға көмірсулардың адсорбцияланған сулы бу беріледі. Реакциялық аймаққа катализатордың қайнаған қабатымен толтырылған реактор, ол шикізат буымен 5 – 6м биктіктегі, тығыздығы 400 кг/м3 Реактор өнімдері 800т/тәулігіне құрайды. Катализатор регенераторы “КС” болатты цилиндрлі аппарат түрінде диаметрі 12м және биіктігі 30м, ішінен отқа төзімді кірпішпен қапталған. Регенератор ішінен аймақтарға бөлінген. Олардың әрқайсында ауа регенерация газы шығарылатын және реакциялық жылу шығатын құрылғылары бар. Регенератордағы қайнаған қабат ауа ағымымен түзіледі. Кокстің регенераторда жану температурасы 650–7200С–ты құрап, кокстың бұл кезде ауадағы шығыны 12 – 15 кг. Регенератордың өнімділігі кокс салмағының сипатына байланысты уақыт бірлігінің реакциялық көлем бірлігіне байланыстылығы. Микросфералық катализатормен құрылғы үшін ол 12 – 14 кг/сағ құрайды. Катализдік крекинг өнімдеріне: крекинг – бензин, жеңіл газойль (дизельді отын), ауыр газойль (кең фракция) және крекинг – газ жатады. Катализдік крекинг құрамының өнімдері мен шығындары 9.3 кестеде көрсетілген. 9.3 кесте. Катализдік крекингін құрамының өнімдері мен шығыны.
Катализдік крекинг кезіндегі кокс өнімі 4 – 8% - ті құрайды. Крекинг “КС” түзу үшін кеткен коэффициенттер шығыны (1т шикізатқа): сұйық отын 6,7 кг, газ тәрізді отын 9,5 кг, электроэнергия 3,2105 кДж, катализатор 1,9 кг, сулы пар (жұмсалатын) 270 кг, сулы бу (өндірілетін) 685 кг. 
9.9 – сурет. Крекинг қондырғысының I–A/I–M технологиялық сызбанұсқасы. 1-жылу алмасу; 2-құбырлы пеш; 3-КС реактор; 4-ректификациялық колонна; 5-конденсатор мұздатқыш; 6-газ бөлгіш; 7-бумен өңдейтін колонна; 8-мұздатқыштар; 9-шламды бөлгіш; 10-араластыру аймағы; 11-КС регенератор; 12-қазандық; 13-электрофильтр.
жүктеу/скачать 6,16 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|
