petrodigest.ru
  • НОВОСТИ
  • СОБЫТИЯ
  • ОБЪЕКТЫ
  • ТЕРМИНЫ
Меню
  • НОВОСТИ
  • СОБЫТИЯ
  • ОБЪЕКТЫ
  • ТЕРМИНЫ
Термины / К

Каталитический крекинг

Тема:
  • Вторичная переработка нефти
  • Переработка нефти
Каталитический крекинг – процесс расщепления крупных молекул углеводородов тяжелых нефтяных фракций на более мелкие, проводимый при высокой температуре и в присутствии катализатора.

Целью каталитического крекинга является получение необходимых соединений, используемых в качестве ценных компонентов бензина, повышая его октановое число. При этом также образуются другие продукты: в основном, углеводородные газы, в том числе, ненасыщенные, и кокс.

Каталитический крекинг, наряду с каталитическим риформингом, является одним из основных процессов вторичной переработки нефти.

Предпосылки создания метода

Потребность в автомобильном бензине всегда была существенней, чем в тяжелом жидком топливе, не говоря уже об остаточных нефтепродуктах. Нефтепромышленники поняли, что при производстве бензина в количестве, удовлетворяющем спросу, рынок одновременно будет затоварен тяжелым топливом. Чтобы избежать такой невыгодной во всех отношениях ситуации был разработан метод переработки тяжелых фракций в более легкие, который назвали крекинг. Наибольшее распространение в силу ряда причин получил именно каталитический крекинг.

Сырье

Основным сырьем для процесса каталитического крекинга являются фракции с температурой кипения выше 350 °С. До недавнего времени в качестве сырья использовался прямогонный тяжелый газойль, а также легкая фракция вакуумной перегонки. Однако, в последние годы наблюдается тенденция к утяжелению сырья. Так на современных установках переходят к переработке глубоковакуумных газойлей с температурами конца кипения до 620 °С.

Химизм процесса

В процессе каталитического крекинга происходит разрыв больших углеводородных молекул, что сопровождается образованием следующих продуктов:

  • Полный набор углеводородов от метана и выше
  • Олефиновые газы – за счет отщепления водорода
  • Кокс – в результате недостатка водорода

Молекулы, состоящие из нескольких ароматических или нафтеновых циклов, распадаются на меньшие ароматические или нафтеновые молекулы и олефины. Ароматические или нафтеновые молекулы, имеющие длинные боковые цепи, теряют их.

Катализатор

В современных установках каталитического крекинга в основном используется цеолитсодержащий микросферический катализатор с размером частиц 35 - 150 мкм и площадью поверхности 300 - 400 м2/гр. Такие микросферы представляют собой алюмосиликатную матрицу с нанесенным на нее цеолитным компонентом, содержание которого не превышает 30%.

В большинстве случаев в качестве цеолита используется ультрастабильный цеолит Y, в который иногда добавляется ZSM-5. Некоторые производители практикуют добавление в катализатор редкоземельных металлов.

Для обеспечения полного сгорания кокса и окисления его до СО2, в катализаторы добавляют промоторы дожига СO. Уменьшение истирания катализатора также обеспечивают специальными добавками.

Технология

В состав установки каталитического крекинга входит три основных блока:

  • Реактор
  • Регенератор
  • Ректификационная колонна

Реактор

Потоки нагретого сырья и катализатора смешиваются, в зависимости от типа реактора, в разных узлах установки, и попадают в реактор, представляющий собой большой сосуд. В реакторе проходит как сам процесс крекинга, так и отделение углеводородов от катализатора, которое производится с помощью центрифугирования.

В настоящее время наблюдается полный отказ от периодических реакторов Гудри в пользу процесса непрерывной регенерации. Такие установки непрерывной регенерации делят на несколько типов:

  • Реакторы с движущимся слоем катализатора

    Сырье подается снизу, а катализатор сверху. Отработанный катализатор подается на регенерацию также через низ, а продукты через верх - на разделение.

  • Реактор с кипящим слоем катализатора (Выход крекинг- бензина 49 - 52 %)

    В данном случае микросферический катализатор находится во взвешенном состоянии в потоке сырья. По мере закоксовывания частицы катализатора тяжелеют и падают вниз, откуда выводятся на регенерацию.

  • Лифт-реактор (Выход крекинг-бензина 50 - 55 %)

    Нагретое сырье диспергируется и смешивается с потоком катализатора в вертикальной трубке (райзере), и подается в реактор снизу. Процесс крекинга начинается уже в райзере. В реакторе смесь катализатора и продуктов разделяются на сепараторе, а остатки продуктов десорбируются паром в десорбере. В настоящее время такой тип реакторов является наиболее распространенным (см. рис.)

  • Миллисеконд

    Катализатор подается в реактор нисходящим потоком, а пары сырья впрыскиваются перпендикулярно направлению движению катализатора, т.е. через специальные боковые отверстия. Время реакции в данном случае составляет всего несколько миллисекунд, в результате чего повышается выход бензиновой фракции (до 60 - 65 %).

Реакторный блок установки каталитического крекинга
Схематическое изображение реакторного блока установки каталитического крекинга

Регенаратор

Образовавшийся в процессе крекинга кокс откладывается на катализаторе, что приводит к существенному снижению активности последнего. Для устранения этого эффекта, отработанный катализатор направляют в специальный сосуд – регенератор. В регенераторе отработанный катализатор, покрытый отложениями кокса смешивают с нагретым до 600 °С воздухом. При этом происходит окисление кокса:

C + O2 = CO + CO2

СО + О2 = СО2

C + O2 + CO2

Восстановленный катализатор можно снова смешать с сырьем и направить в реактор. Таким образом обеспечивается непрерывный цикл крекинг - регенерация.

Регенератор катализатора установки каталитического крекинга
Схематическое изображение блока регенарации катализатора установки каталитического крекинга

Ректификация продуктов крекинга

Углеводородная смесь, образовавшаяся в результате крекинга, направляется в ректификационную колонну, где разделяется на следующие фракции:

  • Углеводородные газы С4-
  • Крекинг бензин
  • Легкий крекинг-газойль
  • Тяжелый крекинг-газойль
  • Кубовый остаток (рециркулирующий газойль)
Ректификационная колонна установки каталитического крекинга
Схематическое изображение ректификационной колонны установки каталитического крекинга

Состав продуктов

В состав газов, образующихся в процессе каталитического крекинга входят не только предельные углеводороды - метан, этан, пропан и бутан, но и олефиновые углеводороды (до 50 %) - этилен, пропилен и бутилен, а также водород.

В связи с наличием в своем составе непредельных углеводов, газ с ректификационной колонны каталитического крекинга направляют на установку фракционирования крекинг-газа. Благодаря присутствию значительного количества изобутана, бутан-бутиленовая фракция используется в процессе алкилирования. Отдельно выделяется пропилен, который используется для производства полипропилена.

Крекинг-бензин представляет собой ценный компонент автомобильного бензина, вследствие довольно большого октанового числа (ОЧИ 88 - 91). В составе крекинг-бензина содержится незначительное количество бензола (менее 1 %) и ароматических углеводородов (20 - 25 %). Это позволяет использовать его как компонент бензинов, соответствующих нормам Евросоюза (Евро-4 и Евро-5).

Недостатком крекинг бензина является довольно существенное содержание непредельных углеводородов (до 30 %) и серы (0,1 - 0,5 %), что негативно сказывается на стабильность топлива.

Легкий крекинг-газойль содержит большое количество ароматики, что характеризуется довольно низким цетановым числом (20 - 25 единиц), а также существенное количество сернистых соединений (0.1 - 0,5 %). Эти факторы ограничивают применений легкого газойля каталитического крекинга в качестве компонента дизельного топлива. Рекомендованная норма - до 20 %.

В связи с этим альтернативным применением легкого крекинг-газойля является его использование в качестве судового топлива, разбавления котельных топлив и для производства сажи.

Тяжелый крекинг-газойль используют как сырье для термического крекинга или как компонент остаточного топлива. В связи с большим содержанием полициклических ароматических углеводородов тяжелый крекинг-газойль применяется также для получения высококачественного игольчатого кокса.

Рециркулирующий газойль, как понятно из названия, в основном повторно смешивают с поступающим сырьем. При достаточно большом количестве циклов рециркулирующий газойль может полностью исчезнуть, в этом случае говорят о рециркуляции до уничтожения.

Общая схема процесса каталитического крекинга
Общая упрощенная схема процесса каталитического крекинга

Выходы

ПродуктВыход на сырье, %
Водород 0.04
Метан 0.25
Этан 0.23
Этилен 0.36
Пропан 0.85
Пропилен 2.73
Бутан 0.89
Изобутан 4.20
Бутилены 2.50
Крекинг-бензин 58.60
Крекинг-газойль (легкий + тяжелый) 27.20
Кокс + потери 2.20

Связанные термины

Добыча нефти

Кокс нефтяной

Месторождение нефти

Низкотемпературные характеристики нефтепродуктов

Нефть

Пиролиз

Котировки

  • Brent

  • Natural Gas

    0.00
Все котировки

Актуальное

В России нарастят производство СПГ до 100 млн тонн в год
СПГ

В России нарастят производство СПГ до 100 млн тонн в год

Ирак и Иран договорились сотрудничать в сфере добычи нефти
Нефть

Ирак и Иран договорились сотрудничать в сфере добычи нефти ...

В США сократилось число активных буровых установок
Нефть
Газ

В США сократилось число активных буровых установок

  • «Газпром нефть» осуществила первую заправку судна отработ ...

    20 июля
  • Финская Gasum возобновила импорт СПГ из России ...

    19 июля
    СПГ
    Экспорт / Импорт
Лента новостей

Мероприятия

Календарь мероприятий

Популярные материалы

ОПЕК

ОПЕК

Страны-участники, цели, влияние. Организация Стран - Эксп ...
Нефть

Нефть

Состав, свойства, применение, происхождение ...
Фьючерс на нефть

Фьючерс на нефть

Что такое нефтяной фьючерс. Разбираемся на примере ...
Апстрим

Апстрим

Природный газ

Природный газ

Состав, свойства, нахождение в природе ...
СПГ - сжиженный природный газ

СПГ - сжиженный природный газ ...

Технология сжижения, хранение, транспортировка...
Баррель нефти

Баррель нефти

Определение, перевод в литры, история ...
Сланцевая нефть

Сланцевая нефть

Правильное разъяснение понятия «сланцевая нефть» ...
petrodigest.ru - нефтегазовый портал

PetroDigest.ru - информационно-аналитический ресурс, позволяющий частным лицам и специалистам государственных и бизнес-структур оперативно получать все необходимые сведения о состоянии нефтяного рынка.

Материалы, представленные на этом веб-сайте, имеют исключительно информационный и образовательный характер, и не предназначены для применения в качестве налоговых, правовых или инвестиционных консультаций.

Пользовательское соглашение Политика конфиденциальности Контакты

Любое копирование и воспроизведение текста, в том числе частичное и в любых формах, без письменного разрешения правообладателя запрещено (Подробнее).

2015 - 2025 / PetroDigest.ru