Каталитикалық крекингтің мәні

Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 26 бет
Таңдаулыға:

Мазмұны
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.1 Каталитикалық крекингтің
мәні ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ..
1.2 Катализдық крекинг процесінің шикізаты және крекинг процесінің
катализаторлары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
1.3 Каталитикалық крекинг процессінің механізмі ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.4 Каталитикалық крекинг процесінің параметрлері ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.5 Каталитикалық крекинг процесінің өнімдері мен сапасы ... ... ... ... ... ... ...
1.6 Катализаторлардың термиялық тұрақтылығы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
2 Каталитикалық крекинг процесінің негізгі технологиялық
сызбасы ... ... ... ... ... .
3 Есептік
бөлім ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
4. Техника қауіпсіздігі және еңбекті
қорғау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
5. Қоршаған ортаны
қорғау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... .
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Қолданылған әдебиеттер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .

Кіріспе

Мұнай өңдеу өндірісі саласының алдында тұрған маңызды мақсаттары мұнай
өңдеуді тереңдетіп жоғары сапалы қозғалтқыш отынының және мұнай химия
синтезіне қажетті шикізат шығымын көбейту. Осы проблемаларды тиімді шешуді
қамтамасыз ететін, процестердің ішінде ең көп қолданылатыны флюид
каталитикалық крекингі (ФКК) болып есептелінеді.
Бұл оның мынадай жетістіктерімен байланысты: процесс төменгі қысымда
жүргізіледі және пайдалану аппараттарының конструкциясы қарапайым;
шикізаттың қоры жеткілікті, оған керосин-газойль фракциясынан бастап
гудронға дейін (гудронды қоса) салуға болады; бағалы өнімдер шығымы жоғары
(90%-ға дейін): жоғары октанды бензиннің, жеңіл газойльдің – дизель
отынының құрастырушысы (компоненті), сұйытылған газдардың – метил-третбутил
эфирін (МТБЭ) және алкилаттар өндіру үшін, ауыр газойльдың – техникалық
көміртегі өндірісінің, инелік және электрод коксының шикізаты; қондырғының
қуатын көтеру және оларды басқа қондырғылармен жалғастыру мүмкіндігі;
өнімдер сапасының термиялық крекингпен салыстырғанда едәуір жоғарылығы.
ФКК өнімдерінде іс жүзінде құрғақ газдар жоқтың қасы, тығыздану
реакциясының аралық өнімдері (мысалы, шайырлар, асфальтендер және
карбендер, түзілуші крекинг - қалдықта) қанықпаған қосылыстар аз, изомерлі
құрылымды алкандар мен ароматикалық көмірсутектер және сутегіне кедей кокс
көп. Бұл ыдырау, изомерлеу және сутегі алмасу реакцияларының тереңдеу
жүруін көрсетеді. Бензин орта фракциялардың ароматизациялануының және
сутегіне өте кедей кокс түзілу нәтижесінде сутегімен байиды.
Каталитикалық крекинг АҚШ-та ең жоғары дамыған процесс, 1986ж оның
үлесі бірінші кезектегі мұнай өңдеумен салыстырғанда 38,1% құрады, тіптен
кейбір МӨЗ-да ол 50% артық. Өскен Батыс Еуропа елдеріндегі МӨЗ ФКК улесі 10-
14% (мас.) (бұрынғы КСРО – 4%).

1Негізгі бөлім

1.1 Каталитикалық крекингтің мәні

Мұнай өндеу өнеркәсібінің манызды тапсырмаларының қатарына
моторжанармайларының және мұнай химия шикізатының максималды шығымын
алу мақсатымен өндеуді терендету жатады
Осы мәселелерді шешудің кең таралған процесстерінің бірі
катализдық крекинг флюид болып табылады. Бұл оның келесі
жетістіктерімен көрсетіледі. Процестің төменгі қысымда және қарапайым
құрылысты аппаратарда өтуі; шикізат ресурсының жеткілікті мөлшерде
кездесуі: бағалы өнімдердің жоғары шығымы; жоғары октанды бензин,
жеңіл газойль, өртенген газ, ауыр газойль, кокс, термиялық крекінг
өнімдеріне қарағанда сапасының жоғары болуы. Катализдық крекинг
өнімдерінің құрамында құрғақ газдар (С1 және С2) қатайту
реакцияларының аралық өнімдері (смола, асфальт) мүлден жоқ , қанықпаған
көмірсутектер аз мөлшерде кездеседі, ал изомерлі құрылысты парафин
көмірсутектері. Сутегі аз парафин көмірсутектері мен хонс көп
мөлшерде кездеседі. Бұл айырылу изомерлену және сутегінің орын
ауыстыру реакцияларының тереңдеп өтетіндігін көрсетеді. Катализдық
крекинг процесі кең таралған.

1.2 Катализдық крекинг процесінің шикізаты және крекинг процесінің
катализаторлары

Катализдық крекинг процесінің шикізатының негізгі түрлері 350-
500 0C шамасында қайнайтын фракциялар болып табылады. Олардың
қатарына тікелей айдаудың вакуумдық газойлы, екіншілік процестердің
өнімдері, кокстеу, газойлы, екіншілік процестердің термиялық крекинг
және гидрокрекинг газойльдары жатады. Шикізаттың сапасы
катализаторлардың жұмысына үлкен ықпал жасайды. Шикізат құрамында
қанықпаған және полициклді ароматты көмірсутектердің көп мөлшерде
кездесуі немесе фракциялық құрамның ауырлауы жоғары мөлшерде кокс түзілуіне
және катализатордың тез дезактивтенуіне әкеледі. Сондықтан кокстеу және
термиялық крекинг газойльдерін өңдеу, тікелей айдалған шикізатқа қарағанда
қиындау. Төменде мысал ретінде Ромашка мұнайының ваккумдық газойльінің
қасиеттері көрсетілген:
Тығыздығы p420 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . ... ..0,9165.
Фракциялық құрамы,қайнау басы, температурасы 0С ... ... .345 *352
10 % айдалады, 0С ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 397-403
50 % айдалу температурасы, қС ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 444-456.
Құрамы, салмағы %.
Күкірт ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1,79-1,88
Азот ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ...
0,11-0,07
Никель ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ...
3-4*10-5
Ванадий ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ...
1*10-5
Кокстенгілетін, салмақ % ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... .. 0,39-
0,43
Крекингте жоғарғы нәтижелерге шикізатты алдын-ала гидротазалау арқылы
қол жеткізуге болады. Гидротазалау кезінде шикізат құрамында кездесетін
күкірт, азот және металдар азаяды және сонымен қатар кокстелгіштігі
төмендейді. Дайындалған шикізаттың крекингі кокс және газдың аз мөлшерде
шығуына және бензин шығымының жоғарлауына алып келеді. Алынатын өнімдердің
сапасы да жақсарады; бензиннің октан саны сұйық өнімдердің құрамындағы
күкірт мөлшерінің азаятындығы соншалықты тіпті оларды күкірттен тазаламауға
болады. Бензинді деасфальтизациялау немесе өртенген пропанмен
деасфальтизациялау әдісімен шикізатты смолалы асфальтенді заттардан азарту
да жағымды эфект береді.
Цеолитті катализаторлардың микросферасының орташа диаметрі 60
мкм, бұл псевдоқайнау қабатты қондырғыларға арналған, ал шариктерінің
диаметрі 2-4мм катализатрлар қозғалмалы қабатты қондырғыларға
арналған.
Цеолитті катализаторларда матрицада тегіс жайылған кристалдарының
өлшемі 1-10 мкм болатын 5-20 % (масс) циолит болады. Олар жоғарғы
адсорбциялық қасиетке ие, үлкен меншікті беткі бөлікке және әр
түрлі күшті қышқылдық орталықтарға ие. Цеолиттер – бұл кристалды
құрылысты алюмосиликаттар, олардың құрылысы төмендегідей:
Ml2nO · Al2O3 · xSiO2 · yH2O

Мұндағы: n-метал мен катионының валенттілігі:

х-молекулалық қатынас SiO2 Al2O3;

силикатты модуль деп аталады;

у-судың моль саны.

Крекинг катализаторы арасындағы кең таралғаны табиғи цеолиттің аналогы
болып табылатын силикатты модуль 4-6типті цеолит. Соңғы жылдары силикатты
модульі 30 кренелизді 09 бірлікцеолиттер(мысалы,ZSM)кең қолданысқа ие
болды. Барлық цеолиттердің негізгі құрылысы тетраедр тәрізді болып келеді.
Ол оттегі анионының 02-төртанионынан тұрады.
Он өлшемі бойынша кішірек Si4+ немесе AL3+иондары қоршап тұрады.
Si4+ионды тетраэдрлай,электрлі бейтарп, ал алюминий ионы бар тетраэдрлар
минус бір лік зарядқа ие, ол цеолитте метал Na+-дің оң зарядты катионымен
бейтарапталынады себебі цеолит синтезі көбінесе сілтілік ерітінділерде
өтеді.
У-цеолитінің негізгі құрылымдық бірлігі куб-октаэдр болып табылады. Ол
көбінесе 24 тетраэдрдан құрылған сода литті ечейка деп. аталады. Элементар
ұяшықта 8 кубок тетраедр, 16 алтымүшелік оттегілік көпірме , 8 үлкен және
кіші кеңістік бар.
Элементар ұяшыққа 192 Si атомы және 384 оттегі атомы ене алады. Бір
ұяшықта 96 қышқылдық ортаның болуы, цеолиттердің жоғары каталитикалық және
адсорбциялық (активтілік, селективтілік, тұрақтылық) қасиеттерге ие
екендігін түсіндіреді.
Цеолиттер құрылысында Al2O4 тетраэдрінің теріс зарядын
кантенсациялайтын катиондардың энергетикалық пайдалы орындары болады.
Элементар ұяшықта бір валентті ауыспалы компоненттердің максималды мүмкін
саны SiAl қатынасымен анықталады және 96-дан аспайды. (SiAl=1
болғанда). Алғашында Na 4-ды NH4+ ионымен алмастырады. Цеолиттің аммонимі
формасын активтендіру тетраэдрдан аммонидің 16 атомының жойылуына алып
келеді. Бұл процесс деалюмирлену деп. аталады және ол цеолит тұрақтылығын
үлкейтеді. Мұндай цеолиттің құрылысын бұзу 700о С температурада өтеді. Na+
катионі NH4 ионына ауыстырылған Бренстендтің, ал содан соң Льюнстің
қышқылдық орталықтары түзледі. Цеолиттің каталитикалық қаситеттерің
жақсартуғы аммонилік форманы үш валетті металлдар элементтеріне ауыстыру
әсер етеді. Ино ауыстырудың толық өтуіне бұл гидротермалық сатының жоғары
температурада (270о С) автоклафта қысым астында өткізілуі әсерін тигізеді.
Диалюминиерлер және дегидросимерлену 200 – 600 о С температурада өтеді. NH3
немесе су буы қатысында 750о С – ден жоғары температурада активтенудің
цеолиті береді. Оны ультратұрақты цеолит деп атайды. У типті депатиондалған
цеолит үшін протонды орталақтардың саны қыздыру кезінде (300 – 500о С
дейін) өседі, содан соң 500о С жоғары температурада төмендейді де 800о С
температурада түгелімен жоғалады. Бір уақыт ішінде Льюнстің апратонды
қышқылдық орталықтарының саны өседі, екі протондық орталықтан бір
апротондық орталық түзіледі. Сирек жерлік ауспалы REN 4 формасындағы цеолит
үшін қышқылдық орталықтар қисығында екі максимум бар, олар ауыстырғыш
катионды гидраттайтын судың бірінші және екінші молекулаларының
дисоцияциясына сәйкес келеді. Алюмини атомдарының саны неғұрлым көп болса,
қышқылдық орталықтардың күші соғұрлым аз болады.
Берілген құрамдағы У типті цеолиттің Si3Al3O6, Si4Al2O6 және
Si3Al2O6 сационаларының жинағынан түзілетіндігінен, әр түрлі күшті
десорбцияның активація энергиясы 147 кДжмольне деиін болатын
қышқылдық орталықтар түзіледі. SiAl қатынасының үлкеюімен У
цеолитінде қышқылдың орталықтардың энергетикалық спектрі кеңиді де,
қышқылдылық артады. Декатиондау дәрежесінің артуымен бірінші әлсіз
қышқылдық орталықтар түзіледі. Содан соң күшті қышқылдық орталықтардың саны
интенсивті түрде өседі. Әлсіз қышқылдық жалпы мөлшерден 30% құрайды. Күшті
қышқылдың орталықтар Na+-тің La3+-не ауысуының жоғары дәрежесінде пайда
болады. Сондықтан орын басудың 70-90% дейін өсуі, күшті қышқылдың
орталықтардың өсуіне әкеледі. Кейбір сирек жер элементтері катиондары бар
үлгілер үшін өте жоғары қылқылдылықты орталықтар табылған. Процес
селективтілігін жоғарылату үшін жаңа La4, Reн4 типті цеолиттерді термобулы
өңдеуге бағыттайды. Кейбір каталитикалық крекинг қондырғыларында өңделген
және жаңакатализаторларды қолданады. С0-С10 және парафин көмірсутектерінің
крекингі кезінде цеолитті катализаторлардың активтілігі аморфты
алюмосиликатты катализаторлармен салыстырғанда жоғарылау.
Парафин –нафтин секілді кең мұнай фракцияларына өткен кезде цеолитті
католизатордың активтілігі 1.5-2 есе артады. Фракциалық құрамы, ароматтылық
дәрежесінің өсуінің әсерінен циолитті және альмосиликатты
католизаторларының айырмашылығы азаяды. Бұл активті орталықтардың үлкен
санымен түсіндіріледі. Бензин шығымының селективтілігі шикізат артуынан
өседі, оның нәтижесінде аралық омфинді өнімдер крекингілеп, жеткілікті
түрде тұрақты көмірсутектерге айналады. Цеолитті католизаторлар мынадай
сызбанұсқамен өтетін сутегінің орын ауыстыру реакцияларын
интенсивтендіреді. Олефиндер – нафтендер - изо-парафиндер - ароматты
көмірсутектер. Мұнымен цеолиттерде бензин крекингінің екіншілік
реакцияларының үлесінің азаюы түсіндіріледі.
Цеолитті католизаторлардың 4-ауыстыру реакцияларының жылдамдату
мүмкіндігі цеолиттің жоғары пораларының адсербциондын потенциалымен және
ондағы қышқылдық орталықтардың жоғары концентрациасымен түсіндіріледі.
Сонымен қатар цеолитті католизаторлар құрамында 4-ауыстырулард
интенсивтендіретін арнайы қышқылдық орталықтар болуы мүмкін.

3. Каталитикалық крекинг процессінің механізмі

Катализатор қатысында дистиллятты мұнай шикізатының крекингі,
қысқаша түрде каталитикалық крекинг деп аталады. Ол автомобиль
бензиндерінің өндірудің деструктивті әдістерінің бірі. Крекинг – процес
те катализатор қолдану көмірсутектің өтіп жатырған айналымдарының
механизіміне, сонымен қатар алынатын өнімдердің құрамына өзгерістер
әкеледі.
Катализдық крекингтің жетістігі, біріншіден процесті жалпы тездету
нәтижесінде, крекинг температурасын төмендетіп, процесті төмен қысымда
өткізуге болады. Екіншіден катализатордың селективті әсері,
нәтижесінде крекінг - бензинде ароматты, изопарофинді және изоолефинді
көмірсутектердің жиналуына әкелетін реакцияларың жылдамдатады.
Бұл көмірсутектер алкен октан сандарына ие. Процесті 450-500оС
температурада, 1,5 жоғары емес қысымда, бу фазасында өткізіледі.
Катализатор ретінде табиғи, синтетикалық және аралас алюмоселекаттарды
қолданады. Олардың құрамында орташа түрде 10-25% Al2О3 80-75% SіO2 бар,
сонымен қатар аз мөлшерде суда кездеседі. Сонымен бірге катализаторда темір
тотығы, магний, кальций және натрий қоспалары да кездеседі. Al2O3 көп
мөлшерде кездесетін активті катализаторлар.
Катализдық крекингтің катализаторының ерекшелігі олардың тез
дезактивтенуі болып табылады. Катализатор паралары 10-15 минут жұмыс
жасаған соң кокстеледі. Сондықтан крекингте әр уақытта катализатор
регенерациясын ауыстырып отыру керек. Жұмыс циклін және
регенерациясын жиі ауыстыратын каталитикалық процестер циклдік деп.
аталады.
Регенерация кезінде катализатордың бетіне жиналған кокс және
смола 540-6800C температурада ауамен жағылып жіберіледі.
Катализаторлар жанып кетпес үшін ауаны инертті газдармен
араластырады. Бірақ регенерация циклдерінің саны шексіз.
Катализаторды тасымалдау кезінде активтілігін сақтау қасиеті,
активтілік тұрақтылығы деп. аталады.
Уақыт өткен сайын катализатордың меншікті активті бетінің
кішіреюі мен және оның поралық құрылысының өзгеруіне байланысты
катализатордың активтілік индексі төмендейді. Бұл катализатор бөлшектердің
химиялық үйкелуінен, оның пісуінен және шикізат құрамында күрделі
металоорганикалық қосылыстар түрінде кездесетін метал дар мен коррозия
өнімдері әсерінен улануынан туындайды. Катализдық крекингтің механізмі
термиялық крекинг механизмімен өзгеше. Төменде катализдық крекинг
механизмінің негізгіерекшеліктері келтірілген. Катализдық және термиялық
крекингте әр түрлі класс көмірсутектерінің айналымдарға түсуі әр түрлі.
Катализдық крекинг олифиндердің жоғары реакцияға түсу қасиеті және
парафиндердің төменгі реакциялық қасиеті сипатты. Бұл әр түрлі
көмірсутектердің катализатордың беткі бөлігінде адсорбциялануымен
түсіндіріледі. Өз кезегінде катализатор энергияға қаныққан қосылыстарды
диолефиндер, ароматты адсорбциялайды. Катализдық крекингтің екінші сипатты
жағы орын ауыстыру немесе диспропорциалдану працесінің бөлінуі, жалпы түрде
бұл працесте катализаторда адсорцияланған молекулаларға сутегін жоғалтады.
Яғни дегидрленеді бұл қанығудың үлкеюіне әкеледі. Себебі катализаторда
соңғы нәтижесінде қаита түзілген қанықпаған көмірсутектер палимерленіп,
процестің соңғы өніміне-кокске айналады. Бұл кокс реакторда жиналады.
Жайлап, барлық активті орталықтар кокспен жабылып, катализаторды міндетті
түрде регенирлеуге тура келеді. Көріп отырғанымыздай каталитикалық
крекингте-кокс негізгі катализдық процестің өнімі. Сәйкесінше,
көмірсутектердің бір молекулалары сутегін жоғалтады. Ал басқалары
солардың есебімен сутегімен қанығады. Сутегінің диспропорциялану
процесінің мәні де осыған негізделген.
Каталитикалық крекингте көмірсутектердің химиялық айналымдарының
сипати үшінші ерекшелігі- изомерлену реакциялардың даму. Изомерлену
нәтижесінде крекинг өнімдеріндеизопарафин көмірсутекі жинақталады. Әр
түрлі гамологиялық қатардағы көмірсутектердің каталитикалық крекингтегі
әсеріне қысқаша тоқталайық.
Парафиндер кіші молекулалық салмақты олефиндер мен парафиндерге
бөлінеді. Бөліну көміртек тізбегінің бірнеше орындарында өтеді. Газда
С3-С4 көмірсутектері жиналады. Бөліну жылдамдығы катализдық крекингте
термиялық крекингке қарағанда үлкен.
Олефиндер. Каталитикалық крекингте олефиндердің бөліну кезінде
олефиндер полимерлену , сутегінің орын ауыстыру, изомерлену, циклдену
реакцияларында да түседі.
Нафтендер. Нафтендер крекингіне сипатты реакциялар-диалкилдену,
дегидрлену, сақинаның бұзылуы - катализатор қатысында 500-400 есеге деиін
жылдамдайды. Нафтендердің дегидрленуі және деалкилденуі сутегінің орнын
ауыстыру арқылы өткізіледі. Нәтижесінде крекинг өнімдерінде ароматты және
парафиндер көмірсутектер жиналады.
Мысалы:
CH2 - CH2 – CH3+ C3H8+2H2
Бициклді нафтендер дециклдену, дегидрлену деалкилдену және
изамерлену нәтижесінде моноциклі ароматты, циклогексан, циклопентан және
парафин көмірсутектеріне бастама береді.
Ароматты көмірсутектер. Катализдық крекингте ароматты көмірсутектердің
айналуының жылдамдығы және бағыты крекингіменетін көмірсутектердің
молекулалық салмағына және құрлысына тәуелдлі. Бензол гемалогтары шеткі
тізбектердің көп мөлшерде бензол түзеді. Барлығынан толуол қиын
крекингіленеді. Бензолдың помеметилденген гомологтары метил топтарының
орынын ауыстырып жеңіл изомерленеді. П-ксилол крекингі кезінде реакция
өнімдерінде толуол, триметилбензол, М-және О-ксилолдар кездеседі.
Берілген жағдайда алюмохимикаттық катализдық әсері, метил
топтарының бензол сақинасы бойынша – миграциясы және олардың
диспропарциондануы сияқты өтеді. Конденсияланған полициклді
көмірсутектер катализаторда өте жеңіл адсорбцияланады, және онда
консқа дейін крекингіленеді.
Бензол реакцияға түспейді , сондықтан крекинг бензинде жиналады.
Катализдық крекинг механизмінің ерекшеліктері термиялық
крекингпен салыстырғанда газ бен бензиннің құрамы мен қасиетінде
бейнеленеді. Газ құрамында төменгі малекулалы жиынтықтар аз, бірақ
изобутан көп мөлшерде кездеседі. Бензин деп изопарафиндермен және
ароматты көмірсутектермен байытады.

4. Каталитикалық крекинг процесінің параметрлері

Каталитикалық крекинг процесінің параметрлері температура, қысым,
шикізат буларының катализаторымен әсерлесу уақыты, ал көлемдік жылдамдықпен
анықталады, және катализатордың циркуляциялану бөлгіштігі болып табылады.
Температура 480-4900С. Температураның аралығында бензин және дизель
фракцияларының түзілуі жеткілікті түрде тез өтеді. Температура өскен
сайын шикізаттың айналу тереңдігі де тереңдейді.
Температураны 510-5500С дейін көтеру үлкен мөлшерде газ және кокс
түзілуіне және бензин шығымының төмендеуіне әкеледі. 1-суретте бензин,
газ және кокс шығымының процесс температурасына тәуелділігінің жалпы
сипаты келтірілген. Цеолитті катализаторлар үшін тең айналым тереңдігінд,
аморфты алюмосиликаттарды қарағанда 30-400 төмен.
Каталитикалық крекинг процесін кіші артық қысым астында 1,4-1,8
өткізеді. Крекинг реакторында реакциялар өтеді. Қысымды көтеру нәтижесінде
реакцияның ауыр өнімдері сұйық күйге өтеді. Катализатордың беткі бөлігінен
бөлініп шығып, қатайтудың екіншілік реакцияларына бағытталады. Ал мұның
нәтижесінде кокстенудің интенсивтілігі артады. Көлемдік жылдамдық.
Шикізатпен катализатор әсерлесуінің уақыты көлемдік жылдамдықпен
анықталады. Сұйық шикізат шығынының (м3сағ) реакционды зонадағы
катализатор көлеміне (м3) қатынасы.
Көлемдік жылдамдық U0(м3 м3сағ) мынадай формуламен анықталады:
;
мұндағы: Uc - шикізат шығыны, м3сағ
Uk- катализатор көлемі, м3
Көлемдік жылдамдық жоғары болған сайын айналым терендігі де
төмен болады. Көлемдік жылдамдықтын көтерілуі катализатордың жоғарғы
активтілігімен, сонымен қатар температураның өсуімен байланысты болуы
мүмкін. Бірдей температура және кализатор активтілігі кезінде
көлемдік жылдамдықтын кішіреюі, айналым тереңдігінің ұлғаюына
әкеледі. Өте төмен көлемдік жылдамдықтар, эканомикалық көзқараспен
қарағанда пайдасыз, себебі апарат көлемін үлкейту қажет.
Катализатор циркуляциясынын бөлінгіштігі каталитикалық
крекингтің өнеркәсіптік процестері катализатордың қозғалмайтын және
үздіксіз циркуляцияланатын түрінде өткізіледі. Соңғы жағдайда
процеске, реакторға берілетін катализатормен шикізат мөлшерінің
қатынасы үлкен ықпал етеді. Бұл шама катализатордың циркуляциясының
бөлінгіштігі N-деп аталады және келесі формуламен анықталады:
;
мұндағы: R- катализатор мөлшері кгсағ
B- шикізат мөлшері кгсағ
Катализатор циркуляциясының салмақтық және көлемдік
бөлінгіштіктері болады. Көлемдік бөлінгіштігі, N0 келесі формуламен
анықталады:

Катализатор циркуляциясының салмақтық және көлемдік
бөлінгіштіктері арасында қатынас бар:

мұндағы: ρc - 200С - дегі шикізат тығыздығы, тм3.
ρкат - катализатор тығыздығы, тм3 циркуляция бөлінгіштігін арттыру,
катализатордың реакция зонасында болу ұзақтығын қысқартады. Әрбір
бөлшектегі кокс мөлшері кішірейеді. Катализатордың орташа активтілігі
өседі, ал бұл айналу тереңдігінің үлкеюіне әкеледі, яғни газ, бензин және
кокс шығымы үлкейеді.
Катализатордың циркуляция бөлінгіштігін өзгерте отырып, реакторға
енгізілетін жылу мөлшерін, шикізаттың айналу тереңдігін басқарып бағыттауға
болады. Экономикалық көзқарас жағынан циркуляция бөлінгіштігін өсіру
регенератор өлшемдерінің үлкеюіне және катализатордың орнын ауыстырғанда
тасымалдаушылық шығындар әкеледі.
Кокстелу уақыты 10-30 минутты құрайды. Кокс мөлшері катализаторға
есептегенде 2 салмақ %- тан аспауы қажет. Жұмыс активтілігін сүйемелдеу
үшін катализатордың бір бөлігін жүйеден шығарып катализатормен ауыстыру
қажет.
Жылулық эффект. Каталитикалық крекингтің жылулық эффектісі. Процестің
бөлек реакцияларының қосындысы болып табылады. Айналым тереңдігі 40-70 %
болса, жылулық эффект шамамен 66-50 ккалкг шикізатты құрайды.

1.5 Каталитикалық крекинг процесінің өнімдері мен сапасы

Каталитикалық крекингтің ауыспалы параметрлері, алынатын өнімдердің
сапасына әсер етюді. Крекингтің қатал талаптары сутегінің орын ауыстыру
реакцияларының жылдамдығын арттырады. Сондықтан қатал талаптарда алынған
бензин сапасы 4500 температура және 1,5 сағ-1көлемдік жылдамдықта
крекингіленуі нәтижесінде алынған бензиннің октан саны 77,6 тең болады. Ал
тотығудың индукциялық периоды 280 минут құрады. Көлемдік жылдамдықты 1сағ-
1дейін төмендеткен кезде октан саны 78,9-ға дейін көтеріледі. Крекинг заңы
құрамындағы қанықпаған көмірсутектер мөлшері артады. Режимді қатаңдандырған
сайын дизель отындарының араматтануы күшейеді.
Катализдық крекингтің көмірсутекті газының құрамында 75-90 салмағы %
пропан – пропилен және бутан-бутилен фракциялары болады. Бұл катализдық
крекинг газоиль алкилдеу процесі үшін бағалы шикізат етіп көрсетеді.
Микросфераның цеолитті (РСГ-ZЦ) және аморфты (РСГ-2) катализаторда
вакуумдық дисцилляттық катализдық крекингтің майлы газының құрамы төменде
көрсетілген (салмағы %). Катализдық крекингтің негізгі өнімдерінің бірі
бензин.
Оның тығыздығы 0,72-0,77 октан саны зерттемелік әдіс бойынша 87-91.
Құрамындағы күкірт мөлшері 0,22 салмағы % құрайды. Химиялық құрамы бойынша
катализдық крекинг бензині, тікелей айдау бензинінен және термиялық
процестер бензиннен өзгешелеу. Оның құрамында 9-10 % Салман қанықпаған
көмірсутектер және 20-30 % салмақ араматты көмірсутектер бар.
Қанықпаған және парафин көмірсутектерінің70-85 % изомерлік құрылысты
көмірсутектерден тұрады. Цеолитті катализаторда алынған бензинде аморфты
катализаторда алынған катализат бензинге қарағанда 10-15 % изомерлі
құрылысты көмірсутектер жоғары.
Жеңіл газойль (195-3500фракция). Оның тығыздығы 0,89-0,94 құрамында
1,7-2,4салмақ % күкірт бар және 40-80 % арматты қосылыстардан құралады.
Цетан саны 45-24 шамасында ауысып отырады. Жоғары цетан саны бар жеңіл
газойль дизель отының компоненті ретінде қолданылады. Ал төменгі цетан саны
бары-мазутты еріткіш, сонымен қатар нафтамин, фенантрен, өндіру үшін
шикізат ретінде қолданылады. Бензин де, дизель отыны да, күкірттен
тазартуды қажет етеді.
Аур газойль (43500 С фракция)- каталитикалық крекингтің қалдық сұйық
өнімі отындық мазуттың компонентті немесе кокстеу қондырғысының шикізат
ретінде қолданады. Құрылымдағы күкірттің мөлшері үлкен.

1.6 Катализаторлардың термиялық тұрақтылығы

Катализаторлардың активтілігіне көптеген параметрлер әсерін тигізеді.
Мұндай параметрлерге мыналар жатады: ішкі зат пен катализатордың сапасы,
температура, су буының парциалды қысымы, органикалық және металлорганикалық
олардың қоспасы. Үш секциядан өткен соң: реактық, регенератор және
буландырғыш секция, катализатордың негізгі бөлігі реакторға қайта
қайтарылады. Катализатор бөлшектері жаңасымен ауыстырғанға дейін 150 мың
циклге шыдайды. Цеолитті католизаторлар қызып кетуге және су буын өндеуге
тұрақты. Олардың құрылысы тіпті 11000С-ге дейін қыздырсада,
деформациоланбайды. Мұндай тұрақтылық цеолиттің кристалды торының
геолитриалық құрылысымен түсіндіріледі. Оған сонымен бірге ауысатын катион
табиғаты, ауысу дәрежесі, кремний және алюминий оксидтерінің қатынасыда
әсер етеді. Ауысатын катионның табиғаты цеолиттердің тұрақтылығына үлкен
әсер етеді.
Кристалдың құрылыс бұзылатын температура катион өлшемінің сілтілік
металдар қатарында үлкеюімен артады. Үш валентті катиондар тұрақты
цеолиттерді түзеді. Ион алмасу процестері де цеолитті катализаторлардың
тұрақтылығына әсерін тигізеді. H4типті цеолитті 5000С-ден жоғары
температурада қыздырылған кезде ол алюминий атомдарымен байланысқан
гидроксил топтарын жоғалтады
Термиялық өңдегенде цеолиттерден ең бірінші кезекте күштілеу қышқылдың
орталықтар жойылады.

2 Каталитикалық крекинг процесінің негізгі технологиялық сызбасы

2000 ж. дейінгі уақыттағы мұнайды өңдеуді одан әрі тереңдете берудің
келешек проблеммаларын приориттті рөл біздің елде каталитикалық крекингтің
лифт-реакторлы, 1980 ж. мұнай өңдеудегі жаңа әлемдік жетістіктерді
пайдаланып ГрозҒЗИ жасаған Г-43-107 моделіне берілуде. Каталитикалық
крекингті (КК) микросфералы катализаторды пайдаланып басқа модельдерімен
(1А-1М, ГК-3, 43-103) салыстырғанда, осы жүйеде жүргізу өзінің техника-
экономикалық көрсеткіштерімен, әлемдік осындай озық моделге жақын бірақ
біздің елде мұнай өңдеу саласында ауыр қалдықты шикізатты каталитикалық
крекингтеу процесінің өндірісте игерілген түрі жоқ. Г-43-107 біріктірілген
жүйе технологиясын, ескірген ККФ модельдерін лифт-реакторға ұқсатып қайта
жабдықтау және оларда ауыр мұнай қалдықтарын өңдеуге бағытталған шет елдік
алғы жетік процестердің әртүрлі варианттары қарастырылады.

1-сурет. Г-43-107 шикізатты алдын ала гидротазалаудан кейін
каталитикалық крекингтеу қондырғысының жүйесі:
1-пеш;2,13,15-колонналар;
3-электрофильтр;4-пайдалану-қазан;5 -катализатор сыйымдығы;
6-регенератор;7-қысыммен істейтұғын оттық;8,12-сораптар;9-ауа бергіш;
10-қайнаушы қабатты реактор;11-пневмокөтергіш;Ағымдар:Ι -гидротазалау
бензині;ΙΙ-гидротазаланған шикізат;ΙΙΙ-жану өнімдері;ΙV-отын;V-ауа;VΙ-бу;
VΙΙ-газ,бензин,су буы;VΙΙΙ-жеңіл газойл;ΙХ-ауыр газойл:Х-айналушы қалдық;
ХΙ-420°С жоғары қалдық.

Каталитикалық крекингтің Г-43-107 типтес қондырғысының жүйесі. Бұрынғы
КСРО-да күкіртті вакуум дистиллятты (350-500°С фр.) каталитикалық
крекингтеуге типтік қондырғы есебінде, қуаты 2,0 млн.тж алдын ала
гидротазалау секциясы бар каталитикалық крекингтен, бензинді
тұрақтандыратын және АГФУ блоктарынан тұратын Г-43-107 біріккен жүйе
қабылдаған (5.8 – суретке қара).
Мұнда шикізат гидротазалаудан өтіп, тұрақтанғаннан кейін
жылуалмастырғыштар мен 1 пештен кейін гидротазалаудан түзілген жеңіл
фракциялардан арылу үшін 2 колонна түседі. Айдалудан қалған басқы қайнау
температурасы ~ 200°С қалдық 8 сораппен 1 пеште қыздырылып 11 (лифт-
реактор) көтергіш астына беріледі. Реактордағы температура 515-545°С,
шикізаттың катализатормен жанасу уақыты бірнеше секундты құрайды. Осы
түйінге ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.