Переработка нефти - Суханов В.П.
Скачать (прямая ссылка):
Схему комбинированной установки выбирают в зависимости от качества нефти и нужного ассортимента и качества вырабатываемых нефтепродуктов. Комбинированные установки требуют меньше капиталовложений, чем раздельные установки такой же мощности. Они экономичнее и по эксплуатационным затратам, так как в них более рационально используется тепло потоков и вследствие этого расходуется меньше тепла, воды, электроэнергии. Производительность труда на этих установках значительно выше. Дальнейшее развитие нефтеперерабатывающей промышленности связано с широким внедрением укрупненных и комбинированных установок.
Г л а в а 5
ТЕРМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ
Под влиянием высоких температур связи между атомами и молекулами углеводородов нефти ослабевают, они могут разрываться, и тогда образуются новые соединения. В каждом гомологическом ряду более легкие, низкокипящие углеводороды расщепляются труднее, чем высококипящие. Наряду с расщеплением и образованием более легких углеводородов происходят и другие превращения, в том числе уплотнение с получением более крупных молекул. уТроцессы, в которых более тяжелые фракции первичной перегонки нефти подвергаются разложению под влиянием повышенных температур, называются термическими. В нефтеперерабатывающей промышленности применяют следующие термические процессы: термический крекинг, коксование и пиролиз. '
Термический крекинг, обычно осуществляемый под давлением до 5 МПа (50 кгс/см2) и при температурах от 420 до 550° С, является процессом качественного изменения сырья с образованием новых соединений, отличающихся от исходных своими физико-химическими свойствами. В зависимости от состава сырья и условий процесса выход бензиновых фракций при крекинге составляет 7—30% от исходного сырья. Наряду с бензиновыми фракциями образуются другие продукты — газообразные, жидкие и твердые (кокс).
Коксование нефтяных остатков ведут при температурах от 445—460 (при коксовании в кубах) до 485—540° С. В зависимости от качества сырья, типа процесса и технологического режима получают (от исходного сырья) 15—38% товарного кокса, 49—77,5% жидких продуктов (в том числе 7—17% бензиновых фракций) и 5—12% газа до C4 включительно.
Пиролиз дистиллятного сырья, а также легких углеводородов (от этана до бутана) проводят обычно при температурах от 650 до 850°С. Основное назначение пиролиза — получение этилена и пропилена, а раньше — получение ароматических углеводородов.
В 30—50-х гг. термический крекинг сыграл большую роль в увеличении производства бензина, необходимого для карбюраторных двигателей. Однако в дальнейшем качество бензинов, получаемых на установках термического крекинга, перестало удовлетворять возросшим требованиям потребителей. После появления каталитических процессов термический крекинг в основном применяют для получ-ения низковязких мазутов из продуктов, остающихся при первичной переработке нефти, и термогазойлей — сырья для получения еажи. Процессы коксования продолжают развиваться в ос-
105
новном для удовлетворения нужд народного хозяйства в коксе, особенно электродном. Одновременно, а иногда и специально, жидкие продукты коксования используют для увеличения производства светлых нефтепродуктов. Пиролиз развивается быстрыми темпами в связи со все возрастающими потребностями в олефиновом сырье, необходимом для химической и нефтехимической промышленности.
§ 19. ТЕРМИЧЕСКИЙ КРЕКИНГ
В 1890 г. знаменитый русский ученый В. Г. Шухов спроектировал первую в мире крекинг-установку для получения легких нефтепродуктов из мазута. В дальнейшем, с увеличением потребности в автомобильном бензине, была создана система с реакционными камерами, в которых сырье, нагретое в трубчатом змеевике печи до температуры реакции, задерживалось и крекировалось до образования кокса. Время заполнения реактора коксом определяло продолжительность рабочего цикла установки. Затем вместо реакционной камеры стали создавать реакционный объем в трубах, расположенных в конвекционной камере печи. Во избежание закок-совывания аппаратуры продукты реакции на выходе из печи охлаждали холодным сырьем (так называемый квеич), тем самым прекращая процесс крекинга (по такой схеме работали установки Винклера—Коха). В дальнейшем были введены и другие усовершенствования как за рубежом, так и в Советском Союзе, где термический
крекинг был внедрен в 1927—1928 гг.
Теоретические основы процесса
Как уже говорилось, основной реакцией при термическом крекинге является реакция разложения (расщепления, крекинга). Легче всего подвергаются крекингу парафиновые углеводороды, затем нафтеновые; наиболее устойчивы ароматические углеводороды. В каждом гомологическом ряду легче подвергаются крекингу углеводороды большей молекулярной
массы. Таким образом, В. Г. Шухов более тяжелые фракции
106
нефтяных продуктов менее стабильны и крекируются значительно легче, чем более легкие. Ниже приведены краткие сведения о химизме и механизме крекинга углеводородов основных классов. ........Парафиновые углеводороды. При крекинге технического парафина, состоящего главным образом из углеводородов C2JH50, С25Н52 и СгбН54, образуются парафиновые углеводороды и олефины, состоящие из 12, 13 и 14 атомов углерода, т. е. приблизительно из половины углеродных атомов исходного парафина. Это указывает на то, что разрыв С—С-связей при крекинге парафинов высокой молекулярной массы происходит в средней части молекулы. В результате крекинга вновь образовавшиеся парафиновые углеводороды в свою очередь могут распадаться на более простые молекулы, образуя также одну молекулу парафинового углеводорода и одну молекулу олефинового, например:
