Каталитический крекинг нефти. Назначение, конструкция, регулируемые параметры, режимы работы установки.

Назначение: получение из тяжелых фракций бензина.

Протеканию процесса каталитического крекинга способствует катализатор. Катализатор – это вещество, которое ускоряет или даже вызывает химическую реакцию, но когда реакция заканчивается, катализатор остается в неизменном виде – таким же, как был в начале (другими словами, остается химически нейтральным).

Сырьемпроцесса каталитического крекинга обычно является прямогонный тяжелый газойль, а также легкая фракция вакуумной перегонки. Температура кипения сырья для крекинга должна находиться в пределах 340 – 590 ⁰С.

Во время работы установки происходит несколько процессов. Когда большие молекулы разрываются на части, то водорода оказывается недостаточно, чтобы насытить все молекулы, и поэтому некоторая часть углерода переходит в кокс, который почти целиком состоит из атомов углерода, слепленных вместе.

Таким образом, продуктами крекинга является полный набор углеводородов, от метана до остатка и, кроме того, кокс.

Основными элементами установки каталитического крекинга являются реактор, регенератор, ректификационная колонна.

Центральной частью установки каталитического крекинга является реактор.

Сырье проходит через нагреватель, смешивается с катализатором и поступает в вертикальную трубу (райзер), ведущую в нижнюю часть реактора. В момент, когда сырье поступает в реактор процесс уже идет, поэтому время пребывания сырья в реакторе – всего лишь несколько секунд. В реакторе катализатор отделяется от образовавшихся углеводородов. Это происходит с помощью механического приспособления, использующего центрифугирование.

Используемый в процессе каталитического крекинга катализатор бывает, обычно, двух типов: шарики и микросферы. Диаметр шариков обычно 0,3 или 0,6 см. микросферы гораздо меньше (он выглядит как детская присыпка). Каждый шарик или микросфера имеет множество пор и, следовательно, огромную площадь поверхности. Поскольку действие катализатора определяется его контактом с сырьем, большая площадь поверхности – очень важное свойство катализатора. В настоящее время всё больше нефтеперерабатывающих заводов используют микросферы.

Та часть углеводородов, которая во время крекинга превращается в кокс, оседает в виде отложений на катализаторе. Когда поверхность катализатора покрывается отложениями, катализатор становится неактивным (отработанным). Чтобы удалить эти углеродные отложения, отработанный катализатор подают в сосуд, называемый регенератором, где его смешивают с горячим воздухом нагретым приблизительно до 600 ⁰С. В результате происходят следующие химические реакции:

;

.

Этот процесс называется окислением кокса. Тепло в виде горячего потока и обычно используют в какой–либо части процесса, например чтобы нагреть сырье в теплообменнике.

Восстановленный катализатор выходит из нижней части регенератора его можно снова смешать с сырьем и направить в реактор. Таким образом, реактор находится в непрерывном движении, проходя по циклу крекинг – регенерация.

В системе имеется два циркулирующих потока. В левой части рисунка катализатор выходит из зоны реакции, проходит регенерацию и снова возвращается в зону реакции. В правой части углеводороды входят в систему и уходят из нее, но за счет фракции рециркулирующего газойля некоторые компоненты постоянно циркулируют в системе.