Файл: Сыркин, А. М. Соединения нефти и методы ее переработки учебное пособие для студентов нехимических специальностей.pdf

Т а б л и ц а 18

Материальный баланс замедленного коксоаания

Качество продуктов замедленного коксования

Газ. Газ коксования по составу близок к газу термического крекинга. В нем содержатся предельные и непредельные углево­ дороды, водород, окись и двуокись углерода, сероводород. Нап­ ример, при коксовании гудрона ферганских нефтей газ имеет следующий состав (% вес):

71

Бензин. Бензиновая фракция отличается низкой химической стабильностью (йодное число 100—ПО г йода /100 г) из-за при­ сутствия непредельных углеводородов недостаточно высокимоктановым числом (60—68 по моторному методу). Если исходное сырье сернистое, то в бензине может содержаться до 0,5% серы. Бензин необходимо подвергать гидроочистке.

Газойлевые фракции содержат много непредельных и арома­ тических углеводородов. После гидроочистки из них получают компоненты керосина, дизельных и котельных топлив. Дистилля­ ты коксования могут использоваться как газотурбинное топливо,, сырье для каталитического крекинга и производства сажи.

Кокс. Качество нефтяного кокса, получаемого на установках

Кокс замедленного коксования характеризуется высокой и переменной влажностью, широким гранулометрическим соста­ вом и высоким выходом летучих веществ. Основными потребите­ лями нефтяного кокса являются цветная и черная металлургия. Из кокса изготовляют обожженые аноды для алюминиевых элек­ тролизеров и графитированные электроды для электродуговых сталеплавильных печей.

Коксование нефтяных остатков в псевдоожиженном слое

Процесс коксования в псевдоожиженном слое предназначен для превращения избыточных нефтяных остатков в бензин и га­ зойль.

Принципиальная схема установки показана на рис. 8. Уста­ новка имеет реактор и коксонагреватель с псевдоожиженным слоем. Поступающее в реактор сырье коксуется с образованием кокса и паров. Тепло для коксования образуется за счет частич­ ного сжигания кокса в коксонагревателе при температуре 600— 650°С и переносится в реактор циркулирующим потоком коксо­ вых частиц.

Установки коксования в псевдоожиженном слое весьма вы­ сокопроизводительны и за счет изменения режима позволяют в широких пределах менять выхода отдельных продуктов. Недо­ статком процесса следует считать то, что образующийся кокс в виде гранул диаметром 0,07—0,30 мм не пригоден в качестве электродного кокса и может использоваться в основном как топ­ ливо.

72

§ 8. Пиролиз

Пиролиз является одной из глубоких форм термического кре­ кинга и проводится при весьма высоких температурах (пример­ но 600—1300°С).

Разработанный в 1878 г. русским инженером Летйим процесс пиролиза вначале использовался для получения осветительного

73

газа, а затем для производства ароматических углеводородов, главным образом толуола. В настоящее время пиролиз служит для получения непредельных газов (этилена, пропилена, ацети­ лена), служащих сырьем для нефтехимического синтеза.

§ 9. Факторы процесса пиролиза

Сырье. Этилен и другие непредельные углеводороды можно получать из природных и нефтезаводских газов, низкооктановых бензинов, керосина и даже нефтяных остатков. Сырье требуется предварительно очищать от сероводорода и воды. Качество сырья значительно влияет на состав продуктов и режим пироли­ за. Наибольший выход непредельных газов имеет место при пи­ ролизе газообразного сырья, но для его переработки требуется наиболее высокая температура. Чтобы получить максимальный выход непредельных газов, пиролизу необходимо подвергать ин­ дивидуальные углеводороды при оптимальных условиях. Однако выделение индивидуальных углеводородов экономически невы­ годно. Поэтому обычно газовую смесь отделяют от метано-водо­ родной фракции и направляют на пиролиз. Выделенные при фракционировке непревращенные углеводороды возвращают на повторный пиролиз. Пиролиз остаточного сырья осложняется закоксоцыванием аппаратуры.

Температура. В процессе пиролиза наряду с низкомолекуляр­ ными продуктами распада образуются продукты синтеза: смола, кокс. Чтобы получить высокий выход непредельных углеводоро­ дов при малом образовании смол и кокса, пиролиз ведут при высокой температуре и малой продолжительности.

Давление. Желательно иметь пониженное давление. Тогда будет больше выход целевых продуктов. Для уменьшения пар­ циального давления непредельных углеводородов в зону пироли­ за обычно подают водяной пар в количестве 10—50% вес. Кро­ ме увеличения выхода непредельных углеводородов, водяной пар способствует уменьшению образования кокса. Водяным паром можно изменять время пребывания сырья в зоне пиролиза.

§ 10. Промышленное оформление пиролиза

Все известные разновидности пиролиза можно разделить на две группы: термический и окислительный пиролиз. Термический пиролиз в промышленных условиях осуществляют в трубчатых печах, где нагрев сырья производится через стенку. Постепенно начинают применяться процессы нагрева путем непосредствен­ ного контакта сырья с движущимся теплоносителем — твердым, жидким и газообразным.

На рис. 9 показана схема установки пиролиза прямогонного бензина в трубчатых печах. Исходный бензин при температуре 100—120°С подают в двухпоточную пиролизную печь. Пирогаз

74

б—сепаратор; 7, 8, 9—насосы; 10—13—воздушные холодильники; 11—подогре­

на выходе из печи подвергается резкому охлаждению (закалке) с 775 до 650°С путем контакта с водой. Затем доохлаждается до 450°С в закалочно-испарительном аппарате. Дальнейшее охлаж­ дение пирогаза до 160°С производится за счет смешения с цир­ кулирующим маслом. В колонне первичного фракционирования ют пирогаза отделяют пиролизную смолу. В нижней части колон­ ны во избежание отложений коксовых частиц поддерживается циркуляция газойля. Количество свежего газойля, подаваемого на установку, составляет 3—5% от сырья.

Пирогаз после первичного фракционирования направляют в цех газоразделения для выделения этилена и пропилена.

§11. Материальный баланс и качество продуктов пиролиза

Сырье — прямогонный бензин следующего качества: плотность р2° 0,700

пределы кипения, °С 40—170 Весовое соотношение водяной пар: сырье 1:1 Углеводородный состав, % вес:

^ весовое соотношение водяной пар: сырье 1 : 1

75

Г Л А В А V I

КАТАЛИТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

Каталитические процессы позволяют расширить ассортимент нефтепродуктов, увеличить их выход и улучшить качество по сравнению с чисто термическими процессами. Так, при катали­ тическом крекинге на алюмосиликатных катализаторах из ваку­

ные бензины в высокооктановые компоненты и дает возможность вырабатывать индивидуальные ароматические углеводороды,, технический водород, который используется при каталитической очистке топлив и масел от сернистых соединений и непредельных углеводородов.

Катализаторы ускоряют только термодинамически наиболеевероятные реакции, не изменяя равновесия реагирующей систе­ мы. Катализаторы обладают избирательностью (селективно­ стью). Поэтому возможен подбор катализатора для той или иной реакции в данных условиях. По механизму действия катализато­ ры делятся на кислотные (комплексообразующие) и контактные (окисные). Для кислотных катализаторов характерно ускорение реакций крекинга, изомеризации, а для контактных — гидри­ рования, циклизации и дециклизации.

В нефтепереработке применяют как кислотные, так и конта­ ктные катализаторы. Причем широкое применение нашли так называемые бифункциональные катализаторы, обладающие рас­ щепляющим и гидрирующим действием.

§ 1. Каталитический крекинг

Основное назначение каталитического крекинга сводится к углублению процесса переработки нефти путем превращения тяжелых дистиллятных фракций с пределами кипения 300— 550°С в высокооктановые компоненты автомобильного и авиа­ ционного бензинов. При каталитическом крекинге одновременно

77