Файл: Курсовая работа на тему "Термический крекинг нефтяных фракций".doc

РХТУ им Д.И.Менделеева

Кафедра ОХТ

Курсовая работа на тему:

“Термический крекинг нефтяных фракций”

Выполнил: Зиаев Э.Р.

Группа: О-34.

Проверил: профессор Семёнов Г.М.


Москва 2002 г.

ПЛАН:
Стр.

1.Введение.

1.1.Классификация вторичных процессов

1.2.Физико-химические свойства целевого продукта.

1.3.Сырьё для термического крекинга

1.4 Термические процессы

1.5.Области применения продукта.

1.6.Масштабы производства

2. Термические превращения углеводородов

3. Функциональная схема производства.

4. Эскиз основного аппарата.

5. Подбор конструкционных материалов.

6. Индивидуальное задание.

7. Литература.

Введение
Классификация вторичных процессов.

До 1940 г. для деструктивной переработки нефтяного сырья применя­лись исключительно термические методы. В настоящее время 90% нефти перерабатывается с использованием термокаталитических про­цессов, таких, как каталитический крекинг, риформинг, гидрогенолиз сернистых соединений и др. Первичная перегонка нефти позволяет выделять из нефти в виде отдельных фракций только те вещества, которые в ней изначально присутствуют. Качество, количество и ассортимент получаемых продуктов цели­ком лимитируются химическим составом исходной нефти.

Для увеличения выхода светлых нефтепродуктов — бензина, керосиновых и дизельных фракций, улучшения качества получен­ных при первичной перегонке продуктов широко используются процессы, которые называются вторичными. Применение вторич­ных процессов позволяет дополнительно получить до 30—35 % светлых в расчете на нефть, повысить антидетонационные свой­ства бензина, улучшить термическую стабильность реактивного топлива, снизить содержание серы в дизельном топливе и т. д.

С помощью вторичных процессов также вырабатывается сырье для нефтехимических производств — газообразные и жидкие алкены, арены, нормальные алканы и др.

Вторичные процессы переработки нефти подразделяют на тер­мические и термокаталитические. В особые группы выделяют про­цессы переработки нефтяных газов, производства масел и пара­финов, очистки светлых и темных нефтепродуктов.
Физико-химические свойства целевого продукта.

---

При термическом крекинге получают газ, бензин, газойль и крекинг-остаток.

В газе термического крекинга содержатся алканы (от метана до бутана) и алкены (от этилена до бутиленов), водород и серо­водород. Соотношение компонентов газа зависит от температуры и давления процесса. Состав газа термического крекинга приве­ден в гл. VIII. Газ термического крекинга направляется для даль­нейшей переработки на газофракционирующую установку.

Бензины термического крекинга по углеводородному составу отличаются от прямогониых. Если в прямогонных бензинах в ос­новном содержатся алканы и циклоалканы, то в крекинг-бензине много непредельных и ароматических углеводородов. Октановое число крекинг-бензинов составляет 68-70 пунктов по моторному методу.

Крекинг-бензины обладают низкой химической стабильностью. Содержащиеся в крекинг-бензинах алкены и алкадиены под воз­действием света, теплоты и растворенного кислорода конденсиру­ются, полимеризуются, окисляются и образуют смолы. Наличием смол и полимеров объясняется повышенная склонность крекинг-бензина к нагарообразованию в двигателях. Образование смол замедляется введением в бензины ингибиторов окисления.

Содержание серы в крекинг-бензинах из сернистых нефтей достигает 0,5—1,2 %, что в 5—10 раз превышает допустимое по стандарту на автомобильные бензины. Особенно опасны активные серусодержащие соединения - сероводород и меркаптаны. Очистка крекинг-бензинов от сероводорода проводится с помощью щелочной промывки.

Бензины термического крекинга в настоящее время используют­ся в качестве компонента низкооктановых автомобильных топлив. Разработаны процессы глубокой гидроочистки, после которой бен­зины термического крекинга могут быть использованы как сырье установок каталитического риформинга.
Фракция, выкипающая при 200—350 °С, называется газойлем термического крекинга. Она применяется как компонент флотских мазутов, газотурбинного и печного топлива. После гидроочистки газойль может быть направлен в дизельное топливо.

Крекинг-остаток представляет собой фракцию, перегоняющую­ся выше 350 °С, Он, как и прямогонный мазут, используется в качестве котельного топлива для теплоэлектростанций, морских судов, печей промышленных предприятий. Качество крекинг-остат­ка как котельного топлива выше, чем прямогонного сырья, так как крекинг-остаток имеет несколько более высокое теплосодер­жание, более низкую температуру застывания и вязкость. Особен­но важно то, что у крекинг-остатков пониженная вязкость. Это облегчает условия транспортировки котельных топлив по системе подводящих трубопроводов и распыл их в форсунках.

---

Сырье для термического крекинга.

В нашей стране эксплуатируется свыше 60 установок терми­ческого крекинга. Большинство работает в режиме получения дополнительного количества светлых нефтепродуктов из тяжелых фракций, несколько установок предназначены для выработки са­жевого сырья и получения сырья установок по производству электродного кокса. Имеются также установки, работающие в ре­жиме термического риформннга - повышения октанового числа прямогонных бензино-лигроиновых фракций.

Выбор сырья для установок термического крекинга за­висит от режима, в котором они эксплуатируются. На установках, предназначенных для получения дополнительного количества свет­лых нефтепродуктов, перерабатываются остатки атмосферной и вакуумной перегонки (мазут и гудрон), на установках, где произ­водится сажевое сырье,- высокоароматизированные дистиллятные фракции (газойли каталитического крекинга и коксования, экст­ракты селективной очистки масел). На установки термического крекинга, вырабатывающие сырье коксования, направляются вакуумные дистилляты, на установки термического риформинга — смесь бензина с керосином.

Термические процессы.

В эту группу входят процессы, в основе которых способность органических соединений нефти под влия­нием высоких температур распадаться, химически видоизменять­ся, вступать в различные вторичные реакции между собой. В неф­теперерабатывающей промышленности применяются следующие термические процессы: термический крекинг, коксование, пиролиз.

Термический крекинг осуществляется при давлении до 5 МПа и температурах от 420 до 550 °С. Основные технические принципы крекинга под давлением были изложены в патенте, выданном в 1891 г. русским инженерам Шухову и Гаврилову. Но промышлен­ное освоение процесса началось лишь в XX в., когда в связи с развитием автомобильного транспорта значительно вырос спрос на бензин. Благодаря термическому крекингу дополнительно к прямогонному стали получать бензин из средних дистиллятов (лигроина, керосино-газойлевых фракций) и мазута. Выход бен­зина достигал 30 % на исходное сырье, а октановое число полу­ченного продукта в большинстве случаев было выше, чем у прямогонного бензина.

В 1950-х гг. в связи с повышением спроса на средние дистил­ляты произошло изменение сырьевой базы установок: на терми­ческий крекинг стали направлять только тяжелые фракции — остатки от перегонки нефти. Целевым продуктом стал крекинг-остаток, который используется как котельное топливо. Была раз­работана особая разновидность термического крекинга — висбрекинг. Висбрекинг (легкий крекинг) проводится при давлении не выше 2,0 МПа и температуре 400—480 °С и предназначен для превращения гудрона в котельное топливо с низкими вязкостью и температурой застывания.

---

Термический крекинг используется также в специальных

целях: для получения высокоароматизированного сырья, используемо­го в производстве технического углерода (сажи); для производства олефинов, применяемых затем при синтезе моющих веществ.

В 1960—1980 гг. процесс термического крекинга временно по­терял свое значение в нашей стране и за рубежом: новые уста­новки не строились, а действующие на некоторых НПЗ были переоборудованы под первичную перегонку нефти. В настоящее время в связи с совершенствованием топливно-энергетического баланса и намечающимся углублением переработки нефти наблюдается изменение отношения к процессу термического кре­кинга. На ряде отечественных НПЗ ведется строительство блоков висбрекинга в составе комбинированных установок по переработка мазута термический крекинг дистиллятиого сырья включается в схемы комплексов по производству электродного кокса из сернистого сырья.
Коксование осуществляется при давлении 0,1—0,4 МПа температуре от 450 до 540 °С. Основное назначение процесса — получение электродного кокса, из которого изготавливаются электроды и анодная масса. В качестве сырья используются кре­кинг-остатки, тяжелые пиролизные смолы, гудрон. Потребность в нефтяном коксе растет непрерывно, и поэтому во всем мире сооружаются новые установки коксования.

Технология и аппаратурное оформление процесса коксования непрерывно совершенствуются. Простейшие установки коксова­ния — коксовые кубы начали строиться еще в 1920-х гг. В на­стоящее время для получения кокса в основном применяется про­цесс коксования в необогреваемых камерах («замедленное коксо­вание»). Однако некоторые сорта кокса по-прежнему производятся только кубовым способом. Существует также процесс коксова- ния в кипящем слое, но он для получения электродного кокса . применяется.

Пиролиз осуществляется при давлении близком к атмосферному и температуре от 750 до 900°С и является наиболее “старым” из термических процессов переработки нефти. Первые пиролизные заводы были построены в России еще в 70-х годах прошлого века. На этих заводах пиролизом керосина получали светильный газ Позднее было обнаружено, что в смоле пиролиза содержатся ароматические углеводороды — бензол и толуол. Установки пиролиз; стали строить для того, чтобы увеличить выработку этих веществ. Особенно много пиролизных установок было построено в период первой мировой войны, поскольку толуол был необходим для получения взрывчатого вещества — тринитротолуола,

---

В настоящее время пиролиз стал одним из основных процессов получения нефтехимического сырья, На пиролизных установка, вырабатываются газы, богатые непредельными углеводородами — этиленом и пропиленом. Переработкой жидких фракций пиролиза получают широкую гамму ценных продуктов — бутилен-бутадиеновую фракцию, ароматические углеводороды, сырье для производства технического углерода, нафталина и др. Пиролизу под­вергают предельные углеводородные газы и бензиновые фракции. Особую разновидность пиролиза представляет пиролиз метана, ко­торый проводится при температурах до 1200°С и предназначает­ся для получения ацетилена, водорода и технического углерода.

Области применения продукта.

Бензин широко применяется в автомобильной и авиационной промышленности. Газ , газойль являются сырьем для многих химических заводов и комбинатов.
Масштабы производства.

Масштабы производства продуктов термического крекинга нефтяных фракций очень велики в связи с высоким потреблением продуктов для многих отраслей промышленности.


Термические превращения углеводородов.

Термические превращения нефтяных фракций - весьма слож­ный химический процесс. Сырье состоит из большого числа инди­видуальных компонентов, и предсказать или проследить судьбу каждого компонента сырья при воздействии высоких температур невозможно. На практике о результатах того или иного термиче­ского процесса судят по выходам целевых продуктов: газа, бен­зина, кокса, а также по групповому или компонентному составу бензинов. Однако изучение термических превращений отдельных углеводородов позволяет делать выводы о характерных для дан­ного класса углеводородов типах реакций.

Превращения алканов. Основной вид термических превращений для углеводородов этого класса - реакция распада по связи С—С с образованием алкана и алкена:

Полученные предельные осколки вновь распадаются на алкен и алкан. Распад алканов может происходить по всем связям С—С. Место разрыва зависит от температуры и давления. Чем выше температура и ниже давление, тем место разрыва углерод­ной цепи все больше смещается к ее концу и тем больше выход газообразных продуктов. При температуре около 450°С разрыв происходит посредине цепи. Повышение давления также сдвигает место разрыва к центру молекулы. Поэтому крекинг под давле-1йп

нием позволяет получать больше жидких продуктов н меньше

---