Файл: Эксплуатационные свойства и применение горючего, смазочных материалов и специальных жидкостей учебное пособие..pdf

ских реакций, что увеличивает скорость реакций и позволяет вести процесс при более низких температурах, чем, например, при терми­ ческом крекинге. Кроме того, необходимо учитывать, что актив-

ность катализаторов в желательном направлении реакций велика лишь в сравнительно узких диапазонах температур (460—500°С). При значительном повышении температуры растет выход кокса и низкомолекулярных углеводородов. При низких температурах ско­ рость реакций мала.

Увеличение времени пребывания сырья в зоне реакции повы­ шает. глубину превращений, увеличивает выход бензина и газооб­ разных продуктов.

Принципиальная схема технологического процесса каталитиче­ ского крекинга. Наиболее распространены промышленные установ­ ки. каталитического крекинга с псевдоожиженным слоем катали­ затора (рис. 14).

В лечи сырье нагревается до 350° С, затем смешивается с ката­ лизатором, за счет его тепла дополнительно нагревается до 500° С и поступает в реактор. Реактор представляет собой полый цилинд­ рический сосуд, в который снизу подается смесь паров сырья с пы­ левидным катализатором. Частицы катализатора в реакторе не­ прерывно перемещаются: по мере закоксовывания они постепенно

41

опускаются вниз, откуда после отпарки водяным паром (обработка паром производится для удаления с поверхности катализатора угле­ водородов) отработанный катализатор подается в регенератор для выжигания кокса.

Продукты реакции отделяются от катализатора в циклонных сепараторах и подаются на разделение в ректификационную ко­ лонну.

Сравнительная характеристика бензиновых фракций, получае­ мых при вторичной переработке нефти, приведена в таблице 5.

Т а б л и ц а 5

Характеристика бензиновой фракции вторичной переработки нефти

Каталитический риформинг. Бензиновые фракции, получаемые при прямой перегонке нефти, а в ряде случаев и фракции вторич­ ной переработки не отвечают современным требованиям, предъ­ являемым к качеству бензинов, главным образом, по уровню дето­ национной стойкости. Для повышения детонационной стойкости бензиновых фракций и получения ароматических углеводородов для нужд химической промышленности используют процесс рифор­ минга. При каталитическом риформинге получается много газооб­ разных продуктов, содержащих до 80—90% водорода, общий вы­ ход которого на сырье достигает 2%. Водород используется на установках гидроочистки, что значительно улучшает экономиче­ ские показатели процесса риформинга.

В качестве катализатора в процессе каталитического рифор­ минга наибольшее практическое значение в настоящее время имеет алюмо-платиновый, основу которого составляет окись алюминия.

Окись алюминия, составляющая 99—99,5% общей массы ката­ лизатора, является пористым носителем, на поверхность которого нанесена платина. Платиновый катализатор очень активен, он поз­ воляет вести процесс при большом давлении (примерно 40 ат) во­ дорода. Это уменьшает образование на поверхности катализатора углистых отложений, и он может работать непрерывно в течение

42

6

Рис. 15. Принципиальная схема технологического процесса каталитического риформинга:

/ —смеситель; 2—теплообменник; 3 —трубчатая печь; 4 —реакторы; 5 —холодильник; 6 —компрессор; 7—газосепаратор высокого давления; 8 —редуктор; 9—газосепаратор низкого давления;

/—сырье; / / —водород; / // —продукты реакции; /К-неконденсируюшийся газ, содержащий водород;

К—углеводородные газы; V/—бензиновый дистиллят.

Рис. 16. Влияние состава сырья (фракция 105—180°С) на качество и выход бензина риформинга:

/ —бензиновый дистиллят с детонационной стойкостью 75 ОЧМ; 2—то же, с детонационной стой­ костью 80 ОЧМ.

43

Г л а в а 4. ОЧИСТКА ФРАКЦИЙ И ПОЛУЧЕНИЕ ГОТОВЫХ СОРТОВ ГОРЮЧЕГО И СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОЧИСТКИ

Очистка щелочью. Продукты первичной и вторичной переработ­ ки нефти содержат различные нежелательные примеси, главным образом, неуглеводородные соединения. Групповой состав углево­ дородных соединений отдельных сортов горючего и масел также ограничивается предъявляемыми требованиями к уровню их ка­ чества.

Существующие методы очистки горючего и масел могут быть разделены на химические и физико-химические. При химических методах реагенты после взаимодействия с извлекаемыми продук­ тами обычно не регенерируются. Наиболее распространенными ме­ тодами являются очистка едким натрием и очистка серной кислотой.

При обработке едким натрием из нефтепродуктов удаляются кислые кислородные соединения (нафтеновые кислоты и фенолы), сероводород и меркаптаны. В тех случаях, когда щелочь приме­ няют после сернокислотной очистки, она нейтрализует остатки сер­ ной кислоты и продукты ее взаимодействия, оставшиеся в горючем.

Водные растворы щелочи образуют с кислыми соединениями соответствующие соли. Соли нафтеновых кислот и феноляты раст­ воряются в воде, однако при этом они подвергаются гидролизу с образованием органических кислот, фенолов и щелочей. Кисло­ ты и щелочи обладают хорошей растворимостью в очищаемом про­ дукте. поэтому полностью их удалить не удается, и они переходят в готовые продукты.

Сероводород, присутствующий в легких дистиллятах, в раство­ ренном состоянии реагирует со щелочью по схеме

2NaOH + H2S Na2S + 2H20.

Меркаптаны реагируют с едким натрием с образованием меркаптидов, реакция обратимая

RSH + N aO H ^ R SN a-fН20.

Кислые свойства меркаптидов уменьшаются с увеличением мо­ лекулярной массы углеводородного радикала, поэтому гидролизу в большей степени подвержены продукты взаимодействия высококипящих меркаптанов и они извлекаются значительно меньше. Ней­ тральные сернистые соединения: сульфиды, дисульфиды, тиофаны и тиофены — со щелочью не реагируют.

В настоящее время для очистки светлых дистиллятов щелочью используют непрерывные методы, например, метод с рециркуляцией реагента. Установка состоит из смесителя (центробежного насоса) и отстойника. В отстойник заливают щелочь, которую перекачива­ ют насосом «на кольцо», во всасывающую линию насоса подводят

45

очищаемый нефтепродукт. Смесь щелочи и дистиллята поступает в отстойник, с верха отстойника уходит очищенный продукт.

Очистка масел производится в периодически действующих ме­ шалках. Процесс включает смешение масла со щелочью, промывку водой и просушку воздухом.

Очистка серной кислотой. Очистку горючего и масел серной кис­ лотой проводят для удаления алкеновых углеводородов и неугле­ водородных соединений, которые обусловливают недостаточную стабильность продуктов при хранении. В обычных условиях про­ цесса счистки серная кислота не взаимодействует с алкановыми и циклановыми углеводородами. Алкеновые углеводороды при взаимодействии с серной кислотой образуют кислые и средние эфи­

Кислые эфиры серной кислоты концентрируются в кислом гуд­ роне и удаляются. Основная масса средних эфиров хорошо раство­ ряется в очищаемом продукте и мало извлекается. Из сернистых соединений с серной кислотой реагируют сероводород, меркаптаны и тиофены. Дисульфиды, тиофаны с серной кислотой не реаги­ руют, но достаточно хорошо растворяются в ней при низкой темпе­ ратуре. Растворимость этих соединений в серной кислоте с увеличе­ нием их молекулярного веса понижается, поэтому из высококипящих фракций они удаляются неэффективно.

Светлые дистилляты очищают серной кислотой на непрерывно действующих установках. Сернокислотная очистка масляных фрак­ ций производилась в периодически действующих мешалках, сейчас этот способ очистки масел вытесняется более совершенными селек­ тивными методами.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОЧИСТКИ

Очистка селективными растворителями. Селективные раствори­ тели применяются для очистки масел от нежелательных примесей и для извлечения из сырья определенных компонентов. Этот спо­ соб очистки основан на том, что селективные растворители обла­ дают неодинаковой растворяющей способностью по отношению к продуктам, входящим в состав сырья.

При перемешивании растворителя с сырьем происходит массо­ обменный процесс, в результате которого определенные компонен­ ты сырья избирательно (селективно) переходят в растворитель. После расслаивания смеси получают рафинатный и экстрактный растворы. Первый состоит из очищенного продукта и растворителя, а второй содержит растворитель и нежелательные вещества, извле­ ченные из сырья. Растворитель от рафината и от экстракта отде­ ляют путем перегонки и направляют для повторного использования. Благодаря регенерации расход растворителя незначителен, а из­ влеченные из масла продукты можно рационально использовать.

46