Термокаталитические процессы переработки нефти Термокаталитические процессы термическая. Переработка нефти термическая


72. Термические процессы переработки нефти. Перегонка, крекинг и другие виды переработки.

Фракционная переработка нефти. Сырая нефть после извлечения её из недр специальными приёмами очищается от растворённого в ней газа, воды, минеральных солей и различных примесей. Практически вся нефть подвергается перегонке на фракции. Фракционная перегонка основана на разнице в температуре кипения отдельных фракций углеводородов, близких по физическим свойствам. Принципиальная схема перегонки нефти на атмосферно-вакуумных установках(АВУ). Работает на принципе конденсации и испарения, повторяющихся на разных уровнях. Современные колонны диаметром до 6 метров и высотой до 50 метров имеют до 80 тарелок(уровней) и перерабатывают до 12 млн. тонн нефти в год. Однако подобная первичная переработка нефти даёт лишь грубые фракции сравнительно невысокого выхода и низкого качества. Поэтому большинство из этих фракций подвергают дополнительной вторичной термической переработке. Особенность такой переработки - наряду с температурой, которая является решающими фактором процесса, вспомогательную роль для уменьшения образования нежелательных побочных продуктов играют давление и время пребывания нефтяных фракций в высокотемпературной зоне.

Термический крекинг мазута. Коксование мазута для уменьшения образования кокса ведут в две стадии. Вначале получают бензин и среднекипящую фракцию. Для замедления побочных реакций ароматизации углеводородов с образованием кокса выход бензина доводят всего лишь до 10%. На второй стадии увеличивают давление из среднекипящей фракции за счёт более глубокого расщепления получают до 30-35% бензина. Газовую смесь после разделения используют для синтеза полимеров, различных органических соединений. При необходимости получения из нефтяных фракций газов и жидких ароматических углеводородов применяют пиролиз.

Пиролиз нефтяных фракций происходит в паровой фазе при атмосферном давлении и повышенной температуре. В результате глубокого расщепления и вторичных реакций синтеза получают до 50% газа, ароматические углеводороды и смолу. Газы пиролиза отличаются повышенным содержанием этилена, пропилена, бутадиена. При пиролизе парообразное состояние нефтяных фракций ухудшает условия передачи теплоты, приводит к большему расходу теплоты. Сейчас эти методы вытесняются более дешёвыми и эффективными каталитическими процессами.

73. Основные нефтепродукты, их характеристика и применение. Понятие октанового и цетанового числа.

Переработкой нефти получают продукты более 10 тысяч наименований. По объёму потребления для народного хозяйства имеет искусственное жидкое топливо, смазочные масла и консистентные смазки.

Карбюраторное топливо предназначено для двигателей внутреннего сгорания с зажиганием от электрической искры. Основной показатель - детонационная стойкость, оцениваемая октановым числом, изменяющимся от 0 до 100. Октановое число определяется процентным содержанием мало склонного к детонации изооктана по сравнению с присутствующим в топливе нормальным гептаном, сгорающим со взрывом и вызывающим преждевременный износ двигателя. Качество топлива тем лучше, чем больше в нем изооктана, чем выше октановое число(автомобильные бензины - 66, 72, 76, 93, 95, 98; авиационные бензины - 70, 91, 95, 100).

Дизельное топливо используется в поршневых двигателях дизеля, воспламеняется от сжатия. Основная характеристика воспламеняемости - цетановое число, характеризует склонность дизельного топлива к воспламенению. Цетановое число определяют по эталонной смеси сравнением легко воспламеняющегося цетана и трудно воспламеняющегося альфа-метилнафталина. Чем больше цетановое число, тем выше качество дизельного топлива. Для тихоходных двигателей используют соляровые масла с цетановым числом менее 40, для быстроходных - от 40 до 50.

Котельное топливо используют в паровых котлах, промышленных печах. К этому виду топлива относятся мазуты, жидкие продукты переработки каменных углей и горючих сланцев, гудроны.

Реактивное топливо применяется в реактивных и газотурбинных двигателях, получают его из нефти фракционной перегонкой. В основном, это керосины, содержащие различные присадки, увеличивающие термическую стабильность, усиливают смазывающие свойства продуктов сгорания.

Смазочные масла получают перегонкой мазута под вакуумом, применяются они во всех движущихся деталях для уменьшения трения и отвода теплоты. Лучшее сырье - малосмолистые и малопарафинистые нефти. По назначению классифицируются на моторные, индустриальные, турбинные, компрессорные и т.д.

Консистентные смазки получают добавлением к смазочным маслам загустителей(мыла, церезина, сульфидов). Это улучшает их вязкостно-температурные свойства, необходимые в условиях невозможности использования обычной смазки. Антифрикционные смазки - для уменьшения трения, износа; уплотнительные - для герметизации различных соединений; защитные - для предохранения от коррозии. При введении специальных присадок повышается стойкость к агрессивным средам, влаге и т.д.

studfiles.net

Термические и термокаталитические процессы переработки нефти — МегаЛекции

Использование нефти решительно ориентировано на ее глубокую пе­реработку с максимальным отбором высококачественных светлых нефтепро­дуктов и сырья для нефтехимического синтеза. Таким образом, практически отпадают схемы так называемой неглубокой переработки нефти с отбором 40-50 мае. % (считая на нефть) низкокачественного сернистого котельного топлива (крекинг-остаток или даже мазут).

Значительные изменения в баланс нефтей внесла эксплуатация нефтя­ных месторождений Западной Сибири.

Постепенное увеличение доли сернистых и высокосернистых нефтей вызвало интенсивное развитие гидрогенизационных процессов.

Повышение требований к качеству нефтепродуктов должно учитывать и экологические соображения: отказ от тетраэтилсвинца, стремление к безот­ходной технологии переработки сернистого сырья.

В то же время должен возрастать абсолютный объем переработки неф­ти, повышаться отбор светлых нефтепродуктов и их качество. Этого можно достигнуть только при широком использовании вторичных процессов. Есте­ственно, что прямая перегонка дает только тот выход светлых нефтепродук­тов, который обусловлен природными свойствами нефти. Применение тер­мокаталитических процессов позволяет получать дополнительное количество светлых нефтепродуктов из тяжелых нефтяных фракций. Например, катали­тический крекинг вакуумного газойля (фракция 350-500°С, составляющая 20-30 мае. % на нефть) может дать до 45-50 мае. % бензина, т. е. дополнительно 10-15% бензина в пересчете на нефть. Одновременно получается фракция легкого газойля, которую после соответствующего облагораживания можно использовать в качестве дизельного топлива. Не менее важной причиной, обусловливающей необходимость вторичных процессов, является то, что прямая перегонка нефтей (в основном парафинистых) не может дать бензин удовлетворительных качеств. Например, октановое число бензина н.к. -180 С из западносибирской нефти составляет около 63 по исследователь­скому методу (и.м.). Процесс каталитического риформинга позволяет полу­чать из таких низкооктановых фракций бензин с октановым числом 95-100 и.м. Октановое число бензинов определяют на специальных установках с од­ноцилиндровым двигателем в двух режимах: жестком, характеризующим ра­боту двигателя с высокой нагрузкой (моторный метод), и менее жестком, ха­рактеризующим работу двигателя при средних нагрузках (исследовательский метод). Октановое число топлива, установленное исследовательском мето­дом, несколько выше (на 10-12 единиц), чем установленное моторным мето­дом. Эта разность характеризует чувствительность топлива к различным ре-жимам работы двигателя. В настоящее время бензины характеризуют окта­новым числом только по исследовательскому методу.

Четкая классификация вторичных процессов переработки нефтяного сырья затруднительна. Ниже приводится краткая характеристика вторичных процессов, частично сгруппированных по родственным признакам.

Термические процессы.К этим процессам, получившим широкое распространение, относятся:

- термический крекинг при повышенном давлении (2,0- 4,0 МПа) жид­кого (в настоящее время в основном тяжелого) сырья с получением газа и жидких продуктов;

- коксование тяжелых остатков или высокоароматизированных тяже­лых дистиллятов при невысоком давлении (до 0,5 МПа) с получением кокса, газа и жидких продуктов;

- пиролиз (высокотемпературный крекинг) жидкого или газообразного сырья при невысоком давлении (0,2-0,3 МПа) с получением газа, богатого непредельными углеводородами, и жидкого продукта.

Термические процессы характеризуется высокими температурами в зо­не реакции - от 450 до 900°С. Под действием высокой температуры нефтяное сырье разлагается (собственно крекинг). Этот процесс сопровождается вто­ричными реакциями уплотнения вновь образовавшихся углеводородных мо­лекул.

Термический крекинг под давлением применяли ранее для переработки различного сырья - тяжелого бензина, газойлей, мазутов - с целью получения автомобильного бензина. При переработке тяжелых нефтяных остатков (полугудроны, гудроны) целевым продуктом обычно является котельное топли­во, получаемое за счет снижения вязкости исходного остатка. Такой процесс неглубокого разложения сырья носит название легкого крекинга, или висбрекинга. Висбрекинг проводят при «2 МПа и 450-500°С.

Коксование нефтяных остатков проводят в направлении их «декарбо­низации», когда асфальто-смолистые вещества, содержащиеся в исходном сырье, концентрируются в твердом продукте - коксе. В результате получают­ся более богатые водородом продукты - газойль, бензин и газ. Обычно целью процесса является получение кокса, но остальные продукты также находят применение.

Разновидность термического крекинга нефтяных остатков при невысо­ком давлении - деструктивная перегонка - направлена на получение макси­мального выхода соляровых фракций при минимальном количестве тяжелого жидкого остатка.

Коксование и деструктивную перегонку проводят при 450- 550°С.

Пиролиз - наиболее жесткая форма термического крекинга. Сырье пи­ролиза весьма разнообразно. Температура процесса 700-900°С, давление близко к атмосферному. Цель процесса - получение газообразных непредель­ных углеводородов, в основном этилена и пропилена. В качестве побочных

продуктов образуются ароматические углеводороды (бензол, толуол, нафта­лин).

Термокаталитические процессы.К ним относятся:

- каталитический крекинг;

- каталитический риформинг;

- каталитическая изомеризация;

- гидрогенизационные процессы (гидроочистка, гидрообессеривание, гидрокрекинг).

Основное назначение каталитического крекинга - получение высоко­качественного бензина. Кроме того, получают газ, богатый бутан-бутиленовой фракцией (сырье для производства компонента высокооктано­вых бензинов), и газойлевые фракции. Катализаторы - алюмосиликаты, аморфные или более совершенные - имеющие кристаллическую структуру (цеолиты). По температурному режиму процесс аналогичен термическому крекингу (470-540°С), но скорость реакций на несколько порядков больше, а качество получаемого бензина гораздо выше.

Сущность каталитического риформинга - ароматизация бензиновых фракций, протекающая в результате преобразования нафтеновых и парафи­новых углеводородов в ароматические. Продуктами являются высокоокта­новый ароматизированный бензин или (после соответствующих операций с целью их извлечения) индивидуальные ароматические углеводороды (бен­зол, толуол, ксилолы), которые используют в нефтехимической промыш­ленности. Процесс осуществляют на алюмоплатиновых катализаторах (платформинг) при 480-540°С и 2-4 МПа. В более совершенной форме про­цесса используют платинорениевые и полиметаллические катализаторы при более низком давлении (0,7-1,5 МПа).

Каталитическая изомеризация легких бензиновых углеводородов (н-пентан и н-гексан) служит для повышения их октанового числа и использо­вания в качестве компонентов высокооктановых бензинов. Подобно риформингу процесс осуществляют на алюмоплатиновых катализаторах под дав­лением водорода.

Гидрогенизационные процессы.В результате термокаталитических преобразований нефтяного сырья под давлением водорода можно получать продукты весьма благоприятного состава. В зависимости от глубины воздей­ствия водорода и назначения различают три разновидности гидрогенизационных процессов.

Гидроочистку проводят с целью облагораживания бензинов, дизель­ных топлив, масел и других нефтепродуктов путем разрушения содержащих­ся в них сернистых соединений и удаления серы в виде сероводорода. Наи­более типичные катализаторы - алюмокобальт- и алюмоникель-молибденовые. Наряду с обессериванием происходит насыщение непредельных углево­дородов, а при более глубокой форме процесса - гидрирование ароматиче­ских углеводородов до нафтеновых.

Целью гидрообессеривания является снижение содержания серы в тя­желых остатках нефтей с целью использования этих остатков в качестве ко­тельного топлива.

Гидрокрекинг - глубокое термокаталитическое превращение нефтяного сырья (в основном тяжелых сернистых дистиллятов) для получения бензина, реактивного и дизельного топлив.

Основные формы промышленных гидрогенизационных процессов ха­рактеризуются последовательным использованием катализаторов гидрообес­серивания (А1-Со-Мо или Al-Ni-Mo) и катализаторов расщепления (Pt и Pd на носителе). Температуры лежат в пределах 350-500°С; давление в зависи­мости от глубины процесса меняется от 3 МПа (гидроочистка) до 15-20 МПа (гидрокрекинг).

Низкотемпературный каталитическийпроцесс ^каталитическое алкилирование изобутана олефинами на основе углеводородных газов.

Процесс ведут в присутствии серной кислоты или жидкого фтористого водорода, базируясь на изобутане и на бутиленах (или на пропилене), содер­жащихся в газах каталитического крекинга и термических процессов. Обе разновидности процесса проводят при низких температурах и давлениях (0-30°С и 0,4-0,5 МПа). Целевым продуктом является алкилат - высокооктано­вый компонент автомобильных и авиационных бензинов.

Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:

megalektsii.ru

Нефть её свойства. Продукты переработки нефти. Термические и каталитические процессы в переработке нефти

«Нефть её свойства. Продукты переработки нефти. Термические и каталитические процессы в переработке нефти»

Цели урока:

Усвоение учащимися свойства нефти и нефтепродуктов. Усвоение взаимосвязи состава, строения, свойства применение нефтепродуктов. Изучение сущности прямой перегонки нефти, термического и каталитического крекинга нефтепродуктов.

Развитие умений выделять существенные признаки и свойства объектов, классифицировать факты, делать выводы.

Развитие познавательного интереса, умения действовать самостоятельно, воспитание культуры умственного труда. Формировать гражданскую позицию, воспитывать любовь к родной земле и ее труженикам.

Оборудование: образцы нефти и нефтепродуктов, коллекция «нефть», выставки книг, рефераты о нефти и нефтепродуктах, карта «Полезные ископаемые Республики Татарстан»

План урока по теме:

1.История нефти.

2.Физические свойства нефти.

3.Состав нефти.

4. Переработка нефти. Нефтепродукты и их значение

5. Значение нефти.

Учитель. Нефть и нефтяное дело имеют многовековую историю. Знакомство человека с удивительно замечательной жидкостью произошло несколько тысяч лет до нашей эры. При раскопках городов поселений древнего Египта были найдены светильники, в которых содержались остатки высохшего нефтебитума. Археологические исследования, проведенные на берегах Евфрата, позволили установить, что в этих местах уже 6-8 тысяч лет назад находились примитивные нефтяные промыслы. В Европе асфальт, продукт окисления нефти, был известен примерно 4-5 тысяч лет назад. Нефть с древнейших времен известна Кавказе.

Ребята, мы живем в нефтяном регионе, что вы знаете о ней? (Сообщение ученика)

Ученик. Судьба нефти Татарстана не была легкой. Его недра долго хранила тайну своих богатств и неохотно расставались с ним после их открытия. Триста лет велись поиски нефти на территории нашей республики; надежды и разочарования, научные дискуссии и борьба взглядов. А, в конечном счете, пророческими оказались слова выдающего геолога-нефтяника Ивана Михайловича Губкина о перспективах Татарстана и Урала-Поволжья в целом. В августе 1943г, сохранился рапорт: «Коллектив Шугуровской нефтеразведки Татарского геологоразведочного треста в дни Великой Отечественной войны в решающий период борьбы с германскими захватчиками… с большим воодушевлением рапортует… об открытии в шугуровском районе месторождения нефти промышленного значения.»

Год 1948. Из скважины №3 у деревни Темяшево ударил мощный фонтан нефти, возвестивший об открытии уникального, самого крупного в то время в мире нефтяного месторождения.

Это было начало большой нефти Татарстана. В настоящее время «Татнефть» разрабатывает десятки месторождений в Альметьевском, В Азнакаевском, Лениногорском, Бугульминском, Нурлатском, Менделеевском, Елабужском районах и за пределами Татарстана (работа по карте). За чуть более полвека разработки месторождения извлечено из недр Татарстана более 3 млрд. тонн нефти.

Учитель. Это результат самоотверженного труда разных профессий: геологов, бурильщиков, операторов, лаборантов и др., обычно которых мы называем нефтяниками.

Ребята, у кого из вас профессия родителей связана с нефтью?

Ответы учащихся.

Учитель: Итак, что же такое нефть? Из чего она состоит? Нефть – маслянистая жидкость с характерны специфическим запахом, от светло-бурого до черного цвета. Представляет собой смесь различных углеводородов с примесями других веществ. Нефти бывают метановые, нафтеновые, ароматические, смешанные и др.

Нефть – смесь углеводородов (алканов, циклоалканов, ароматических) с другими органическими веществами. Она не имеет постоянной температуры кипения, так как являются смесью углеводородов. Нерастворима в воде, но легко растворяется в бензине, в бензоле, Нефть хорошо растворяет йод, серу и ее соединения, воздух, СО2, СО, Н2S. Нефть при охлаждении застывает. Температура застывания зависит от содержания в нефти парафина. Легко застывающая добывается тяжело, плохо транспортируется и хранится. Все нефти Татарстана, независимо от возраста и условий их залегания, могут быть объединены на основе общих специфических свойств: резко выраженного смолистого, сернистого и парафиного характера. Различия и физических свойств обуславливается внутренним строением нефти.

Учитель: Из чего состоит нефть? В состав нефти входит более 150 различных углеводородов в разном количественном соотношении. Вот почему нефть является источником углеводородов. Она – смесь жидких углеводородов, поэтому нефть не имеет формулу. На сегодняшний день известно около 27600 месторождений нефти, значит, существует 27600 видов. В состав нефти входит вода, минеральные соли, 0,8- содержащие органические вещества, глина, песок.

Учитель: Для получения из нефти технически ценных продуктов её перерабатывают. Осуществляют перегонку в современных установках. Перегонка нефти осуществляется в установке, которая состоит из трубчатой печи, ректификационной колонны и холодильника. В печи нефть нагревается до 3500С. Нефть кипит, и ее большая часть превращается в пар, которой по подземному трудоустройству попадает в ректификационную колонну. Ректификационная колонна представляет собой огромное цилиндрической формы сооружение высотой 40м, диаметром 3-4м, похожее на башню. Внутреннее устройство ректификационной колонны исключительно простое и чрезвычайно остроумное. По всей высоте она разделена горизонтальными перегородками так называемыми тарелками. В середине тарелок отверстие как в чудо-печке. Самое замечательное в колонне – это способность разделить углеводороды на группы, одновременно переводя из парообразного состояния в жидкое.

Разделение нефти на фракции происходит в колонне следующим порядком. Самые тяжелые составные части нефти, которые не испарились при 3250С, остаются внизу колонны, образуя фракцию мазута. В нижней тарелке накапливается тяжелая маслянистая жидкость газойль – дизельное топливо. Более легкие пары проникают выше и постепенно оседают и собираются в тарелках. Таким образом, каждый вид нефтепродуктов – мазут, газойль, керосин, лигроин, бензин находит в ректификационной колонне свою тарелку. Такое разделение нефти на отдельные фракции основано на том, что нефть – это смесь различных углеводородов с разной температурой кипения. Это физический метод переработки нефти.

Каждая фракция имеет большое значение, но более подробно остановимся на бензине и послушаем сообщение ( ученика)

Ученик: Бензин используют как авиационное, автомобильное топливо. Качество бензина определяется стойкостью к детонации. Под детонацией понимают взрывное горение бензина при сажании, что недопустимо. Детонацию в основном вызывают углеводороды нормального строения. Разветвленные, непредельные, ароматические углеводороды снижают вероятность детонации. Детонация стойкость характеризуют октановым числом. Детонационная стойкость бензина повышают, добавляя антидетонаторы, например тетраэтилсвинца. Однако он очень ядовит и сильно загрязняет атмосферу. Для увеличения октанового числа проводят ароматизацию-риформинг бензинов в присутствии платинового катализатора. Ароматические углеводороды значительно повышают октановое число, А-72, А-76, АИ -91, АИ-93, АИ-95, АИ-98 – автомобильные бензины, выпускаемые отечественной промышленностью. «И» означает, что октановое число определено исследовательским методом.

Учитель: При прямой перегонке нефти выход бензина составляет всего от 5 до 25%. А как удовлетворить потребность в бензине, если каждая третья семья в Альметьевске и по району имеет транспортное средство, работающее на бензине? Чтобы не допускать «бензинового голода» ученые нашли, вернее, переоткрыли способ разлагать тяжелый мазут и превращать его в летучий бензин.

Способ превращения тяжелого бурого мазута в светлый бензин был открыт в 1891 году Владимиром Григорьевичем Шуховым. Это замечательное изобретение получило название крекинга, что значит от английского «расщепление». Суть этого процесса состоит в том, что из более крупных молекул углеводородов нефти получить более мелкие молекулы углеводородов, отвечающие составу бензина.

Различают термический и каталитический крекинг, но оба являются химической переработкой нефти.

Термический крекинг – расщепление углеводородов производится при высокой температуре (470-550 ° C ) и повышенном давлении. Образуется много непредельных углеводородов. Полученный бензин устойчив к детонации, но неустойчив при хранении.

Каталитический крекинг – расщепление углеводородов производится в присутствии катализаторов алюминосиликатов. Процесс протекает быстро, образуется меньше непредельных углеводородов. Бензин неустойчив к детонации, более устойчив при хранении.

Кроме крекинг – бензина в процессе крекинга поучают удивительное многообразие веществ, имеющие большое значение. Еще Д.И.Менделлев ясно понимал, каким прекрасным материалом для различных химических производств является нефть и нефтепродукты, и бросил свою знаменитую фразу: «Нефть не топливо. Топить можно и ассигнациями». Он этим подчеркнул значимость нефти. Более 80% всей добытой нефти в мире используют для получения топлива. Но запасы нефти не бесконечны. Ученые ищут разные способы получения топлива.

Учитель: Значение нефти. Нефть бесценный дар природы. Роль и значение нефти в нашей жизни огромны. Именно поэтому ее называют «черным золотом», «жидким золотом». С отдаленных времен люди применяли нефть и в лечебных целях, и в строительстве. Известно, что египтяне употребляли нефть при изготовлении особых составов для бальзамирования трупов.

В наши дни нефть – богатейшее сырье для химической промышленности. Еще из нефти на заводах получают парафин для свечного и спичечного производства, вазелин, бензол и толуол для производства взрывчатых веществ, гудрон для пропитки шпал и изготовления изоляции электрических кабелей, нефтяной кокс для отопления, короче, около пяти тысяч различных видов продуктов, используемых в промышленности, в быту. Не будет преувеличения, если скажем, что современная цивилизация основана на нефти:

Ученик: (прочитает стих)

….Нефть, нефть, нефть –черное ты злато,

Коль с тобой поладим, заживем богато,

Много ты умеешь, ты сердца волнуешь,

Ты людей согреешь, ты людей обуешь.

Видно, от природы сильно ты природы:

Двигаешь машины, фабрики, заводы.

В сердце полыхала яркая зарница,

Ты поля вспахала, где растет пшеница

Наши души греешь и горишь ты жарко

Ты весь день чернеешь, ночью светишь ярко,

Ты в стихах воспета, как же не гордиться!

Дай своим поэтам песней насладиться,

Далеко всем виден монумент фонтана-

Честь хорошим людям, слава Татарстану!

(Н.Мельников «Ода нефти»)

А теперь посмотрим фильм «Альметьевск – столица нефтяного края»

Заключительное слово учителя. На этом наш урок завершен.

Домашняя задания страница 67-69 читать

videouroki.net

Термокаталитические процессы переработки нефти Термокаталитические процессы термическая

Термокаталитические процессы переработки нефти Термокаталитические процессы – термическая переработка углеводородного сырья в присутствии катализаторов, которые позволяют использовать более мягкие режимы. К числу наиболее распространенных термокаталитических процессов нефтепереработки относят каталитический крекинг и каталитический риформинг.

Термокаталитические процессы переработки нефти Процесс каталитического крекинга: Сырьё – вакуумный газойль 350 -500ºС, получаемый при первичной перегонке нефти, газойли коксования, термического крекинга и гидрокрекинга. В процессе каткрекинга при температуре 450 -525ºС и атмосферном давлении в присутствии кислотных алюмосиликатных катализаторов получают: – высокооктановый бензин и дизельное топливо из темных нефтяных фракций; – жирный газ; – нестабильный бензин; – легкий и тяжелый каталитический газойль.

Термокаталитические процессы переработки нефти Процесс каталитического крекинга: Жирный газ содержит 80 -90 % фракции С 3–С 4, используется в процессах алкилирования, полимеризации, для производства этилена, пропилена, бутадиена, изопрена и других нефтехимических продуктов. Бензиновая фракция (н. к. -195ºС) применяется как компонент автомобильного и авиационного бензина. ОЧ бензиновой фракции составляет 78 -85 по моторному методу, 87 -93 по исследовательскому методу. Легкий газойль (195 -280ºС) используется как компонент дизельного топлива с ЦЧ 40 -45.

Термокаталитические процессы переработки нефти Процесс каталитического крекинга: Остаточный продукт каталитического крекинга – тяжелый газойль – используется в качестве сырья для термического крекинга и коксования. Основным преимуществом каталитического крекинга перед термическим крекингом является более высокая скорость реакции в присутствии катализатора и бóльшая ценность получаемых продуктов.

Катализаторы каткрекинга Активным катализатором является хлорид алюминия Al. Cl 3. Недостаток: – невозможность регенерации; – под действием влаги выделяется хлорид водорода, сильно корродирующий аппаратуру.

Катализаторы каткрекинга В настоящее время используются гетерогенные алюмосиликатные катализаторы, обладающие высокой механической прочностью, химической и термической стабильностью, регенерируются выжигом кокса.

Катализаторы каткрекинга По своей химической природе алюмосиликатные катализаторы являются слабыми кислотами состава: n. Al 2 O 3 m. Si. O 2 x. H 2 O. Алюмосиликатные катализаторы содержат химически связанную воду, играющую важную роль в механизме катализа.

Катализаторы каткрекинга В молекуле воды протон приобретает подвижность вследствие сильной поляризации связи О—Н за счет электроноакцепторных свойств координационного ненасыщенного атома алюминия. Протоны, входящие в состав кислотных центров, взаимодействуют с молекулами углеводородов, превращая их в карбкатионы.

Катализаторы каткрекинга Реакции углеводородов при каталитическом крекинге протекают по цепному карбкатионному механизму. Карбкатионы – чрезвычайно реакционноспособные соединения. Константы скорости ионных реакций на несколько порядков выше аналогичных радикальных реакций. Например, скорость каткрекинга алканов при температуре 500ºС в 40 -60 раз больше скорости их термического крекинга.

Основные стадии карбкатионного механизма А. Образование карбкатионов: 1 направление: Часть молекул алканов подвергается вначале термическому крекингу, образующиеся олефины присоединяют протоны, находящиеся на катализаторе, и превращаются в карбкатионы:

Основные стадии карбкатионного механизма А. Образование карбкатионов: 2 направление: Карбкатион образуется из молекулы алкана при гетеролитическом расщеплении связи С—Н, которое происходит под действием кислотного центра катализатора:

Основные стадии карбкатионного механизма А. Образование карбкатионов: Третичные карбкатионы более устойчивы, чем вторичные и первичные. Положительный заряд на третичном атоме углерода частично компенсирован смещением электронов от трех алкильных групп.

Основные стадии карбкатионного механизма Б. Реакции карбкатионов. Карбкатионы – нестабильные частицы, стремятся к стабилизации. Основными реакциями карбкатионов, как и радикалов, являются распад по -правилу, реакции замещения и присоединения. Отличие карбкатионов от радикалов – их способность к изомеризации.

Основные стадии карбкатионного механизма Б. Реакции карбкатионов: Изомеризация карбкатионов происходит в результате переноса как гидрид-иона, так и метиланиона: Образующиеся вторичные ионы сохраняют прямую углеводородную цепь. Тепло, выделяющееся при изомеризации, затрачивается на расщепление.

Основные стадии карбкатионного механизма Б. Реакции карбкатионов: Изомеризация. Подобное перемещение происходит быстро от первичного карбония к вторичному и далее к наиболее устойчивому – третичному. Изомеризация карбкатиона с перемещением метиланиона дает продукты с разветвлением углеводородного скелета

Основные стадии карбкатионного механизма Б. Реакции карбкатионов: Расщепление карбкатионов происходит по наиболее слабой -связи С—С с образованием алкена и нового карбкатиона.

Основные стадии карбкатионного механизма Б. Реакции карбкатионов: Расщепление карбкатионов. В процессе каталитического крекинга вследствие изомеризации преобладают вторичные и третичные карбкатионы, при их расщеплении образуются углеводороды С 3 и С 4, которые и составляют газы каткрекинга. В газах термического крекинга преобладают углеводороды С 1 и С 2.

Основные стадии карбкатионного механизма Б. Реакции карбкатионов: Расщепление карбкатионов.

Основные стадии карбкатионного механизма Б. Реакции карбкатионов: Расщепление карбкатионов.

Основные стадии карбкатионного механизма Б. Реакции карбкатионов: Расщепление карбкатионов. Расщепление карбкатиона может проходить и по -связи С—Н по отношению к заряженному атому углерода:

Основные стадии карбкатионного механизма Б. Реакции карбкатионов: Взаимодействие карбкатионов с углеводородами. Сталкиваясь с молекулой алкана, карбкатион отрывает от нее гидрид-ион: В эту реакцию вступают низшие карбкатионы СН 3+, С 2 Н 5+, С 3 Н 7+. Карбкатионы большей молекулярной массы легче расщепляются.

Основные стадии карбкатионного механизма В. Обрыв цепи происходит при встрече карбкатиона с анионом катализатора.

Основные стадии карбкатионного механизма Процесс каталитического риформинга: При температуре 480 -540ºС, давлении 2 -4 МПа (20 -40 атм) в среде водородсодержащего газа в присутствии алюмоплатиновых катализаторов из прямогонных бензиновых фракций получают высокооктановые бензины или индивидуальные ароматические углеводороды.

Катализаторы катриформинга Реакции углеводородов при каталитическом риформинге протекают по цепному карбкатионному механизму. Используют бифункциональные катализаторы, сочетающие «кислотную» и «гидрирующую–дегидрирующую» функции.

Катализаторы катриформинга Платина активна в реакциях гидрирования и дегидрирования. Она способствует образованию ароматических соединений и гидрированию промежуточных олефинов, предотвращая коксообразование. Содержание платины в катализаторе составляет 0, 3 -0, 65 %. Окись алюминия в алюмоплатиновом катализаторе выполняет кислотную функцию, и определяет активность катализатора в реакциях изомеризации и гидрокрекинга.

Продукты процесса катриформинга Фракционный состав сырья риформинга определяется целевым продуктом процесса. Для получения индивидуальных ароматических углеводородов (бензола, толуола, ксилолов) используют фракции, содержащие углеводороды С 6 (62 -85ºС), С 7 (85 -105ºС) и С 8 (105 -140ºС). С целью получения высокооктанового бензина в качестве сырья используют фракцию 85 -180ºС, соответствующую углеводородам С 7 -С 9.

Продукты процесса катриформинга Основными продуктами риформинга являются водородсодержащий газ и риформат, используемый как высокооктановый компонент автомобильных бензинов (ОЧММ 85 и ОЧИМ 95) или направляют на выделение индивидуальных ароматических углеводородов. Бензины катриформинга содержат до 60 % масс. ароматики, до 30 % парафинов, до 15 % нафтенов и около 2 % непредельных соединений. Бензин катриформинга из-за высокого содержания ароматики, приводящей к повышенному нагарообразованию, не может в чистом виде использоваться в качестве топлива для автомобилей.

Состав автомобильных бензинов Автомобильные бензины представляют собой смесь прямогонных бензинов, бензинов катриформинга и каткрекинга с добавлением высокооктановых компонентов и различных присадок.

Состав автомобильных бензинов Вырабатываемые компоненты бензина Бензин каталитического риформинга Бензин каталитического крекинга Бензин термического крекинга Алкилат и изомеризат Прямогонный бензин Бензин-рафинат Прочие Доля в общей массе бензина, % масс. 44, 6 16, 4 3, 8 0, 6 27, 5 4, 9 4, 1

present5.com

Промышленные процессы термической переработки нефти и нефтяных фракций

Количество просмотров публикации Промышленные процессы термической переработки нефти и нефтяных фракций - 111

2.2.1.Термический крекинг

Процесс термического крекинга тяжелых нефтяных остатков в последние годы в мировой нефтеперера­ботке практически утратил свое "бензинопроизводящее" значение. В последнее время данный процесс используется для термопод­готовки дистиллятных видов сырья для установок коксования и произ­водства термогазойля( сырья для последующего получения технического углерода (сажи)).

В качестве сырья установки термического крекинга предпочтительно используют ароматизированные высококипящие дистилляты: тяжелые газойли каталитического крекинга, тяжелую смолу пиролиза и экстракты селœективной очистки масел.

При термическом крекинге за счёт преимущественного протекания реакций дегидроконденсации парафино-нафтеновых углеводородов оьбразуются арены. Образующиеся при крекинге, а также содержащиеся в исходном сырье арены, подвергаются дальнейшей ароматизации.

Основными целœевыми продуктами термического крекинга дистиллятного сырья являются термогазойль (фракция 200-480 °С) и дистиллятный крекинг-остаток — сырье установок замедленного коксования — с целью получения высококачествен­ного кокса, к примеру игольчатой структуры. В процессе получают также газ и бензиновую фракцию.

Потребители сажевого сырья предъявляют повышенные требования к его ароматизованности и плот­ности. В термогазойле ограничиваются коксуемость, зольность и содержание смолисто-асфальтеновых веществ.

Термический крекинг дистиллятного сырья по технологическому оформлению установки практически мало чем отличаются от своих предшественников — установок двухпечного крекинга нефтяных остатков бензинового профиля. Это объясняется тем, что в связи с утратой бензинопроизводящего назначения кре­кинг-установок появилась возможность для использования их без суще­ственной реконструкции по новому назначению.

Ранее было установле­но, что при однократном крекинге не удается достичь требуемой глуби­ны термолиза тяжелого сырья из-за опасности закоксовывания змееви­ков печи и выносных реакционных аппаратов. По этой причине большим достижением в совершенствовании их технологии являлась выработка двухпечных систем термического крекинга, в которых в одной из печей проводят мягкий крекинг легко крекируемого исходного сырья, а во второй — жесткий крекинг более термостойких средних фракций термолиза.

На рис. 4 представлена принципиальная технологическая схема установки термического крекинга дистиллятного сырья, которая используется для производства вакуумного термога­зойля.

Исходное сырье после нагрева в теплообменниках подают в ниж­нюю секцию колонны К-3. Эта колонна разделœена на две секции полуглухой тарелкой, которая позволяет перейти в верхнюю секцию только парам. Продукты конденсации паров крекинга в верхней секции накапливают­ся в аккумуляторе (кармане) внутри колонны. Потоки тяжелого сырья, отбираемые соответственно с низа колонны, а легко­го сырья из аккумулятора К-3, подают в змеевики трубчатых печей. В печь П-1 подают тяжелое сырье, где оно нагревается до 500оС, а легкое сырье направляют в печь П-2 где нагревают до температуры 550°С и далее два потока направляют для углубления крекинга в выносную реакционную камеру К-1.

Рисунок – 4 Принципиальная технологическая схема установки термического крекинга дистиллятного сырья.

I – сырье, II – бензиновая фракция на стабилизацию, III – тяжелая бензиновая фракция из К-4, IV – вакуумный погон, V – термогазойль, VI – крекинг остаток, VII – газы на ГФУ, VIII – газы и водяной парк вакуум - системе, IX – водяной пар.

Из камеры К-1 продукты крекинга затем подают в испаритель высокого давления К-2, а крекинг-остаток и термогазойль через редукционный клапан направляют в испаритель низкого давления К-4. Газы и пары бензино-керосиновых фракций направляют в колонну К-3.

С верха К-3 и К-4 уходящие газы и пары бензиновой фракции охлаждают в конденсаторе-холодильнике и подают в газосœепараторы С-1 и С-2. Газы подают на разделœение на газофракционирующую установку (ГФУ), а основное коли­чество бензиновой фракции отправляют на стабилизацию.

Крекинг-остаток, выводимый гудрона получено, % масс.: 5 – газ, 1.3 – головка стабилизации бензина, 20.1 – фракция стабильного бензина, 52.6 – термогазойль, 19.9 – крекинг остаток, 1.1 – потери.

2.2.2. Висбрекинг

Ввиду того, что получаемый гудрон, особенно в процессе глубоковакуумной перегонки, непосред­ственно не должна быть использован как котельное топливо из-за высо­кой вязкости. При получении из гудронов товарного котельного топлива требуется использовать большое количество дистиллятных разбавителœей, что сводит практически на нет достигнутое вакуумной перегонкой углубление переработки нефти.

Одним из способов неглубокой переработки гудронов является висбрекинг, который позволяет существенно понизить вязкость. Использование висбрекинга позволяет сократить расход разбавителя на 20-25 % масс.

Чаще всœего сырьем для висбрекинга является гудрон, но возможна и переработка тяжелых нефтей, мазутов, даже асфальтов процессов деасфальтизации. Висбре­кинг проводят в менее жестких условиях, чем термокрекинг, ввиду того, что перерабатывают более тяжелое сырье, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ легче крекируется. При этом допускаемая глубина кре­кинга ограничивается началом коксообразования (температура 440-500°С, давление 1,4-3,5 МПа).

В нашей стране и за рубежом определились два базовых направления в развитии висбрекинга. Это "печной" (или висбрекинг в печи с сокинг-секцией), в котором высокая температура (480-500 °С) сочетается с коротким временем пребывания (1,5-2 мин). Второе направление — висбрекинг с выносной реакционной камерой.

В висбрекинге с выносной реакционной камерой требуемая степень конверсии достига­ется при более мягком температурном режиме (430-450 °С) и длитель­ном времени пребывания (10-15 мин). Этот висбре­кинг более экономичен, так как при одной и той же степени конверсии тепловая нагрузка на печь ниже. При "печном" крекинге получается более стабильный крекинг-остаток с меньшим выходом газа и бензина, но зато с повышенным выходом газойлевых фракций.

На рис. 5 приведена принципиальная технологическая схема типовой установки печного висбрекинга производительностью 1 млн т гудро­на.

Рисунок – 5 Принципиальная технологическая схема установки висбрекинга гудрона

I – сырье, II – бензин на стабилизацию, III – керосино - газойлевая фракция, IV – висбрекинг остаток, V – газы на ГФУ, VI – водяной пар.

Гудрон (или остаточное сырье) прокачивают через теплооб­менники, где нагревают за счёт тепла отходящих продуктов до температуры 300°С и направ­ляют в нагревательно-реакци­онные змеевики параллельно работающих печей. Продукты висбрекинга выводят из печей при температуре 500 °С и ох­лаждают подачей квенчинга (висбрекинг остатка) до темпе­ратуры 430 °С и направляют в нижнюю секцию ректифика­ционной колонны К-1. Парога­зовую смесь отводят с верха этой колонны, которую после ох­лаждения и конденсации в кон­денсаторах-холодильниках по­дают в газосœепаратор С-1, где разделяют на газ, воду и бензи­новую фракцию. Часть бензина используют для орошения верха К-1. Основное количество направляют на стабилизацию.

Фрак­цию легкого газойля (200-350°С) из аккумулятора К-1 через отпарную колонну К-2 выводят и после охлаждения в холодильниках направляют на смешение с висбрекинг-остатком или выводят с установ­ки. Определœенная часть легкого газойля используют для создания промежуточного циркуляционного орошения колонны К-1.

Высококипящий остаток из К-1 поступает самотеком в колонну К-3. За счёт снижения давления с 0,4 до 0,1-0,05 МПа и подачи водяного пара в переток из К-1 в К-3 происходит отпарка легких фракций.

С верха К-3 выводится парогазовая смесь, после охлаждения и конденсации поступает в газосœепаратор С-2. Газы из него направляют к форсункам печей, а легкую флегму возвращают в колонну К-1.

Тяжелую флегму из аккумулятора К-3 выводят и смешива­ют с исходным гудроном, направляемым в печи. С низа К-3 выводят остаток висбрекинга и после охлаждения в теплообменниках и холодильниках откачивают с установки.

Чтобы избежать закоксовывание реакционных змеевиков печей в них предусматривают подачу турбулизатора — водяного пара на участке, где температура потока достигает выше 430°С.

В результате висбрекинга гудрона западносибирской нефти получается, % масс.: 3.7 – газ, 2.5 – голова стабилизации бензина, 12 – бензиновая фракция, 81.3 – висбрекинг остаток + фракция легкого газойля, 0.5 – потери.

referatwork.ru

Виды термических процессов переработки нефти

из "Глубокая переработка нефти"

Основные характеристики современных термических процессов глубокой переработки нефти и их классификация даны в табл. 82 и 83 и рассмотрены ниже в поряже увеличения глубины превращения сырья [120]. [c.183] Висбреюшг — наиболее мягкая форма термического крекинга, представляет собой процесс неглубокого разложения нефтяных остатков (мазутов и гудронов) в относительно мягких условиях (под давлением 1-5 МПа и температуре 430—490°С) с целью снижения вязкости остатков для получения товарного котельного топлива. Процесс эндотермический, осуществляется в жидкой фазе. Возможности висбрекинга по увеличению выработки светлых нефтепродуктов ограничены требованиями к качеству получаемого остатка. [c.183] Степень превращения сырья в этом процессе минимальная, отбор светлых нефтепродуктов от гудрона не превыщает 5-20%, а от мазута — 16-22% [180]. При этом получается более 75% условно непревращенно-го остатка — котельного топлива. [c.184] Термический крекинг осуществляется в трубчатой печи под давлением от 2 до 7 МПа и температуре 480-540°С. После сброса давления производится резкое охлаждение продуктов процесса для предотвращения дальнейшего крекинга до кокса и газа. С повышением температуры и времени пребывания сырья в зоне реакции увеличивается коксообразование в змеевиках печи, что ограничивает глубину крекинга и не позволяет достичь максимального выхода светлых нефтепродуктов поэтому часть крекируемого сырья остается непревращенной. Выход светлых продуктов при крекинге мазута не превышает 27-35% мае. [204]. В процессе термического крекинга вакуумного газойля выход светлых нефтепродуктов может достигать 70% мае. на сырье. При термическом крекинге ароматизированных дистиллятных продуктов (тяжелых газойлей каталитического крекинга и коксования) также достигается достаточно высокая степень превращения сырья. Целевой направленностью этого процесса является получение термогазойлевых фракций с температурой н.к. 200—280°С, представляющих собой сырье для производства активного технического углерода (при этом выход светлых нефтепродуктов составляет 47-51% мае.). [c.186] В целях обеспечения требуемой глубины преврашения на большинстве установок, особенно при переработке тяжелого сырья, предусматриваются специальные реакционные аппараты, в которых сырье выдерживается определенное время при температуре реакции. На современных установках, как правило, применяют крекинг с рециркуляцией. [c.186] Недостатком процесса термического крекинга, особенно тяжелых видов сырья, является незначительная конверсия и невысокий выход светлых нефтепродуктов, что связано с коксообразованием в змеевиках печи. [c.186] Коксование — наиболее глубокая из рассматриваемых форм термического крекинга нефтяных остатков, осуществляемая при низком давлении и температуре 440-560°С. Процесс проводят в направлении концентрирования асфальтосмолистых вешеств сырья в твердом продукте-коксе и получения в результате этого более богатых водородом продуктов — бензина и средних дистиллятов. Различают периодическое, замедленное (полунепрерывное) и непрерывное коксование. [c.186] При переработке малосернистого сырья, а также при использовании термостойкого и ароматизированного сырья (дистиллятного крекинг-остатка термического крекинга вакуумного газойля, тяжелых газойлей каталитического крекинга и коксования) стремятся к получению максимального количества высококачественного кокса. Так, из гудрона малосернистых нефтей получают 25% электродного кокса, а из дистиллятного крекинг-остатка — примерно 38% кокса игольчатой структуры. При переработке сернистого сырья процесс проводят в направлении получения максимального количества жидких продуктов. Выход светлых нефтепродуктов из гудрона сернистых нефтей при давлении 0,1 МПа достигает 47% мае. на сырье, в том числе легкого газойля (фр. 180-350 С) - 35% мае. [200, 207]. [c.187] Непрерывное коксование (термоконтактный крекинг) применяется для переработки тяжелых видов сырья, в том числе битуминозных нефтей с высоким содержанием металлов и высокой коксуемостью. [c.187] Процесс осуществляется при высокой температуре 480-560°С, давлении 0,1-0,2 МПа и в присутствии порошкообразного коксового теплоносителя. В реакторе сырье коксуется на поверхности теплоносителя, нагретого до 600°С. Образующиеся при этом пары охлаждаются в парциальном конденсаторе (скруббере), и сконденсировавшаяся их часть вместе с коксовой пылью возвращается в реактор, а пары более легких фракций поступают на ректификацию. Полученный кокс направляют из реактора в коксонафеватель, откуда мелкие частицы вновь возвращаются в реактор, а крупные выводятся из процесса. Порошкообразный кокс может быть реализован как товарный продукт (выход на сырье при переработке гудрона около 20% мае.) или подвергнут парокислородной газификации с образованием низкокалорийного топливного газа. При двухступенчатой газификации на первой ступени осуществляется паровая газификация и образуется сннтез-газ, используемый для дальнейших синтезов. [c.187] При термоконтактном крекинге с газификацией образующегося кокса достигается максимальная (из рассматриваемых процессов) степень конверсии сырья в газообразные и жидкие продукты с выходом до 99% мае. на сырье [184, 185]. [c.187]

Вернуться к основной статье

chem21.info