Каталитикалық крекинг қондырғысы


Кіріспе
1. Технологиялық бөлім
1.1. Жобаланатын процеске қысқаша сипаттама және схеманы таңдау негізі
1.2. Шикізаттың, дайын өнімнің және қосымша материалдардың
сипаттамасы
1.3. Дайын өнімнің қолданылуы
1.4. Процестің теориялық негізі
1.5.Технологиялық процестің жобалануы және толық сипаттамасы
1.6. Процесті аналитикалық бақылау
1.7. Технологиялық процестің автоматтандырылуы
1.8. Еңбекті қорғау
1.9. Қоршаған ортаны қорғау
2. Есептеу бөлімі
2.1. Процестің материалдық балансы
2.2. Аппараттардың материалдық балансы
2.3. Аппараттардың жылулық балансы
2.4. Аппараттардың негізгі конструктивті өлшемдерін есептеу
2.5. Негізгі қондырғының таңдалуы және сипаттамасы
3. Экономикалық бөлім
3.1. Негізгі қорлардың қолданылуы
3.2. Жұмысшы санын және еңбек ақы қорын есептеу
3.3. Өзіндік құнын есептеу
3.4. Технико.экономикалық көрсеткіштерін және тиімділігін есептеу
Қорытынды
Әдебиеттер тізімі
Мұнай көмірсутектерінің тәжірибелік маңызы бар химиялық ауысуларыyың көбісі катализаторлардың қатысуымен жүреді.
Катализаторлар химиялық реакциялардың активтеу энергиясын төмендетіп, нәтижесінде олардың жылдамдығын өсіреді. Катализдың жалпы мәні мен мәнісі осында. Реакцияларды катализаторлардың қатысуымен жүргізу, сонымен қабат, процестің температурасын күрт төмендетуге мүмкіндік береді.
Жылу эффектісі оң реакциялар үшін (полимерлеу, гидрлеу, алкилдеу және т.б.) бұл өте маңызды, себебі термодинамикалық көзқарас бойынша, жоғары температура оларға кері әсер етеді.
Катализаторлардың кез-келген түрі бастапқы реагенттермен активті түрде әрекеттеседі, бірақ оның процеске қатынасуы ауысудың тек бастапқы сатысымен шектеледі. Келесі сатыларды ол толық регенерацияланады да реакциялаушы заттардың молекулаларымен қайтадан әрекеттесуі мүмкін. Осымен катализаторлардың аз мөлшерімен реакцияның соңғы өнімдерін өте көп мөлшерде алуға болатынын түсіндіреді. Катализаторлардың қатысуымен аралық жүйе түзілу себебімен химиялық реакцияның активтеу энергиясының кемуі дәлелденген факт. Бірақ катализатормен мұндай әрекеттесудің сипаты әрқилы болуы мүмкін.
Дүние жүзі бойынша мұнайды пайдаланудың жоғары деңгейі, ғалымдар мен мамандардың жақын кезеңде мұнай қорының таусылу мүмкіндігі туралы ойларын дәлелдей түсірді. ХХI ғасырдың соңына таяу дүниежүзілік мұнай қорының таусылуы туралы пікірлер көп айтылуда.
Мұнайдың энергия өндіруде негізгі шикізат болған кезеңінде, оның дүниежүзілік экономикалық және саясаттың рөлі арта түсті. Мемлекетте мұнай қорының бар болуы мұнайды және мұнай өнімдерін экспортқа шығару мүмкіндігі бұл мемлекетте экономикалық және әлеуметтік өркендеуде үлкен жетістіктерге жетуге мүмкіндік береді. Сонымен бірге, мұнайдың дүниежүзілік бағасының өзгеріп тұруын мұнай базарындағы конъюктура мұнай өндіруші
1. Омаралиев. Т.О. Мұнай мен газды өңдеудің химиясы және технологиясы. 1 – бөлім. Құрылымды өзгертпей өңдеу процестері. Астана 2003
2. Омаралиев. Т.О. Мұнай мен газды өңдеудің химиясы және технологиясы. 2 – бөлім. Құрылымды өзгертпей өңдеу процестері. Астана 2003
3. Кузнецов А.А., Кагерманов С.М., Судаков Е.Н. Расчет процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности.Л.: «Химия», 1974
4.Уильям Л.Леффлер. Переработка нефти. 2-е изд. М.:ЗАО «Олимп- Бизнес», 2004
5.Суханов В.П. Переработка нефти. М.: «Высшая школа», 1974
6.Надиров Н.К. Нефть и газ Казахстана. Ч.2. Алматы: «Ғылым», 1995
7.Омаралиев Т.О. Мұнай және газ өңдеу технологиясы. ІІ-б. Алматы: «Білім», 2001
8.Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа. Уфа: «Гилем», 2002
9.Иоффе.И.Л. Проектирование процессов и аппаратов химической технологии. Л.: «Химия», 1991
10.Эмирджанов Р.Т., Лемберанский Р.А. Основы технологических расчетов в нефтепереработке и нефтехимии.М.: «Химия»,1989
11. Кушелев В.П., Орлов Г.Г., Сорокин Ю.Г. Охрана труда в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. М.: «Химия», 1983
12.Ә.Ахбердиев. Химиялық технологияның негізгі процестері және аппараттары, Алматы-1994
13.Дытнерский. Основные процессы и аппараты химической технологии, М.: Химия,1983

Пән: Мұнай, Газ
Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Көлемі: 43 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 2500 теңге




Мазмұны

Кіріспе

1. Технологиялық бөлім
1.1. Жобаланатын процеске қысқаша сипаттама және схеманы таңдау негізі
1.2. Шикізаттың, дайын өнімнің және қосымша материалдардың
сипаттамасы
1.3. Дайын өнімнің қолданылуы
1.4. Процестің теориялық негізі
1.5.Технологиялық процестің жобалануы және толық сипаттамасы
1.6. Процесті аналитикалық бақылау
1.7. Технологиялық процестің автоматтандырылуы
1.8. Еңбекті қорғау
1.9. Қоршаған ортаны қорғау
2. Есептеу бөлімі
1. Процестің материалдық балансы
2. Аппараттардың материалдық балансы
3. Аппараттардың жылулық балансы
4. Аппараттардың негізгі конструктивті өлшемдерін есептеу
5. Негізгі қондырғының таңдалуы және сипаттамасы
3. Экономикалық бөлім
1. Негізгі қорлардың қолданылуы
2. Жұмысшы санын және еңбек ақы қорын есептеу
3. Өзіндік құнын есептеу
4. Технико-экономикалық көрсеткіштерін және тиімділігін есептеу
Қорытынды
Әдебиеттер тізімі

Кіріспе

Мұнай көмірсутектерінің тәжірибелік маңызы бар химиялық ауысуларыyың
көбісі катализаторлардың қатысуымен жүреді.
Катализаторлар химиялық реакциялардың активтеу энергиясын төмендетіп,
нәтижесінде олардың жылдамдығын өсіреді. Катализдың жалпы мәні мен мәнісі
осында. Реакцияларды катализаторлардың қатысуымен жүргізу, сонымен қабат,
процестің температурасын күрт төмендетуге мүмкіндік береді.
Жылу эффектісі оң реакциялар үшін (полимерлеу, гидрлеу, алкилдеу және
т.б.) бұл өте маңызды, себебі термодинамикалық көзқарас бойынша, жоғары
температура оларға кері әсер етеді.
Катализаторлардың кез-келген түрі бастапқы реагенттермен активті түрде
әрекеттеседі, бірақ оның процеске қатынасуы ауысудың тек бастапқы сатысымен
шектеледі. Келесі сатыларды ол толық регенерацияланады да реакциялаушы
заттардың молекулаларымен қайтадан әрекеттесуі мүмкін. Осымен
катализаторлардың аз мөлшерімен реакцияның соңғы өнімдерін өте көп мөлшерде
алуға болатынын түсіндіреді. Катализаторлардың қатысуымен аралық жүйе
түзілу себебімен химиялық реакцияның активтеу энергиясының кемуі
дәлелденген факт. Бірақ катализатормен мұндай әрекеттесудің сипаты әрқилы
болуы мүмкін.
Дүние жүзі бойынша мұнайды пайдаланудың жоғары деңгейі, ғалымдар
мен мамандардың жақын кезеңде мұнай қорының таусылу мүмкіндігі туралы
ойларын дәлелдей түсірді. ХХI ғасырдың соңына таяу дүниежүзілік мұнай
қорының таусылуы туралы пікірлер көп айтылуда.
Мұнайдың энергия өндіруде негізгі шикізат болған кезеңінде, оның
дүниежүзілік экономикалық және саясаттың рөлі арта түсті. Мемлекетте мұнай
қорының бар болуы мұнайды және мұнай өнімдерін экспортқа шығару мүмкіндігі
бұл мемлекетте экономикалық және әлеуметтік өркендеуде үлкен жетістіктерге
жетуге мүмкіндік береді. Сонымен бірге, мұнайдың дүниежүзілік бағасының
өзгеріп тұруын мұнай базарындағы конъюктура мұнай өндіруші елдермен қатар
мұнайдың өндірісіне шеттен алып келіп пайдаланатын елдер үшін экономикалық
саясатта күрделі өзгерістер жасауға тура келеді. Соңғы жылдары мұнайдың
дүниежүзілік бағасы тұрақсыз болып тұр.
Мұнайдың жербетіне шығуын Каспий теңізінің жағалауында 500 жыл алдын,
ал газдың жер бетіне шығуын Кавказда және Орталық Азияда біздің заманнан 6
мың жыл бұрын ғалымдар байқаған. Мұнай өндірістік мәнге XVIII ғасырдан
бастап ие бола бастады.
Мұнай- жердің қалдық жанғыш сұйық материал. Мұнай және одан жер бетінде
бөлінетін табиғи өнімдер- асфальттер және битумдар адам баласына көптен
белгілі. Оларды Вавилонда және Византияда оталдырғыш қоспа есебінде
пайдаланған. Ерте заманда Египетте, Римде, Тигр және Ефрат өзендерінің
аралығында оларды жол құрылысында,науа жасауда және басқа құрылыста
тесіктерді бітеуде тоқушы, бастырушы және гидроайыру материалы есебінде көп
қолданған. XVIII ғасырдың соңынан бастап мұнай өндеудің өтемі – керосинді
үйлерді және көшені жарықтандыруда пайдалана бастады, ал XIX ғасырдан
бастап ішкі жану қозғалтқыштарды ойлап табумен байланысты мұнай өнімдерін
әртүрлі жол көліктерінде негізгі отын болып қалды. Мұнайды өндіру басқа
жанғыш қазбаларға қарағанда жеңіл, оны тасымалдау құбырмен іске асырылады
және қарапайым өңдеп, өте көп әртүрлі бағытта пайдаланылатын өнімдер алады.
Жер шарында барлығы 10 мыңдаған мұнай мен газ кен орындары біздің елде
ашылған, оның ішінде 1500 мұнай және 400-ден астамы газ кен орындары.
Табиғи газдарды төтелдер арқылы өндіреді. Оларды өндіруде фонтан әдісін
пайдаланады. Газ жер бетіне шығу үшін газ қабатына дейін бұрғыланып төтелді
ашу керек. Газдың өзіндік шығу жағдайында қабат энергиясы тиімді
пайдаланылмайды, төтелдің бұзылуы мүмкін. Сондықтан газдың шығуын төтел
басындағы құбырды жіңішкертіп барып шектейді.
Химия өнеркәсібінде өткізілетін әртүрлі процестердің салдарынан
шикізаттар химиялық әрекеттесу нәтижесінде көптеген өзгерістерге
(агрегаттық күйі, ішкі құрылысы және құрамы өзгереді) ұшырайды. Химиялық-
технологиялық процестерге олардың негізі болатын химиялық реакциядан басқа
көптеген физикалық, механикалық және физикалы-химиялық процестер кіреді.
Мысалы төмендегідей процестер: сұйық және қатты материалдарды тасымалдау,
қатты материалдарды тасымалдау, қатты материалдарды ұсақтау және іріктеу,
газдарды сығу және тасымалдау, (қатты материя) суыту, оларды араластыру,
газды және әртекті жүйелерді ажырату, ерітінділерді буландыру,
материалдарды кептіру және тағы басқалар.
Сонымен, әртүрлі химиялық өнімдерді (қышқылдар, сілтілер, тұздар,
минералды тыңайтқыштар, бояулар, шиказатты, полимерлі және синтетикалы
материалдар және т.б.) алу технологиясы жалпы заңдылықтармен сипатталатын
біртекті физикалық және физикалы-химиялық процестерді қамтиды. Бұл
процестер, әртүрлі өндірісте жұмыс әрекеті бірдей машиналар мен
аппараттарда өткізіледі. Химиялық технологияның әртүрлі саласына бірдей
процестер мен аппараттар негізгі процестер мен аппараттар деп аталады.
Мысалы негізгі процестердің біреуі ректификация құрастырушыларының қайнау
температуралары жақын сұйық қоспаларды буландырып, сосын сұйылтып бір-
бірінен бөліп тазарту. Бұл процесс оттегі өндірісінде сұйық ауаны ажыратуда
мұнайдан әртүрлі өнімдер алуда, азот қышқылы өндірісінде су мен азот
қышқылын ажыратады. Мұнайдан әртүрлі өнімдер алуда және тағы басқалары
көптеген химиялық өндірістерде қолданылады.

1. Технологиялық бөлім
1.1. Жобаланған процеске қысқаша сипаттама

2000 ж. дейінгі уақыттағы мұнайды өңдеуді одан әрі тереңдете берудің
келешек проблемаларын приоритетті роль біздің елде каталитикалық крекингтің
лифт-реакторлы, 1980 ж. мұнай өңдеудегі жаңа әлемдік жетістіктерді
пайдаланып, Грозный ғылыми зерттеу институты жасаған Г-43-107 модуліне
берілуде. Каталитикалық крекингті микросфералы катализаторды пайдаланып
басқа модульдермен (1А-1М, ГК-3, 43-103) салыстырғанда, осы жүйеде жүргізу
өзінің технико-экономикалық көрсеткіштерімен, әлемдік осындай озық модульге
жақын. Бірақ біздің елде мұнай өңдеу саласында ауыр қалдықты шикізатты
каталитикалық крекингтеу процесінің өндірісте игерілген түрі жоқ. Г-43-107
біріктірілген жүйе технологиясын, ескірген Флюид каталитикалық крекингі
модулдерін лифт-ректорларға ұқсатып қайта жабдықтау және оларда ауыр мұнай
қалдықтарын өңдеуге бағытталған шет елдік алғы жетік процестердің әртүрлі
варианттары қарастырылады.
Цеолитті микросфералы катализаторды, ауыр шикізатты беру жолдарын
жетілдіру, регенераторда ішкі немесе сыртқы суыту беттерін орналастыру
вакуум газойлінің төменгі қайнау температурасын көтеруге мүмкіндік береді
және одан кейін негізгі мақсатқа - мұнайды терең өңдеуге көшуге болады,
былайша айтқанда мазут пен гудронды крекингтеуге аз қалдықты процеске
ауысуға болады. Бірінші сатысында түзілген коксты өңдеу қиындықтары
шешілді: процесте түзілген коксты регенераторда жағады, ал бұдан бөлінген
жылуды крекингтің эндотермиялы реакцияларын қолдануға, регенераторға
берілетін ауаны қысуға, керекті электр энергиясын алуға және жоғары
қысымды, процестің су буына деген сұранысын ғана өтеп қоймай, сонымен қабат
шетке де беруге болатын су буын алуға пайдаланады.
Бірақ бұл жеткіліксіз. Катализатордың улануы тек кокс түзілуімен ғана
байланысты емес, яғни, металдардың катализаторға отыруынан оның қайтымды
және қайтымсыз активтігін жоғалтуымен байланысты төмендегі кестеде
шикізаттың сапасының салыстырылуы, катализатор шығыны және мазутпен вакуум
газойлін крекингтегендегі өнімдер шығымы қарастырылды.
Мазут пен вакуум газойлін ККФ – дегі өнімдер шығымдарын салыстыру мәндері
Кесте 1

Көрсеткіш Мазут Вакуум
газойлі
350 -
500(С
Ауыр Тура Гидро
айдалған тазаланған
Шикізат сипаты:
Тығыздығы гсм3 0,9618 0,9530 0,9310 0,9250
Күкірт мөлшері, % %(мас) 2,6 2,9 1,0 1,5
Металдар мөлшері, мгкг 170 36 10 0,5
Кокстенуі Кондрасонмен %(мас 9,4 7,5 6,2 0,3
Алмасу дәрежесі %(көл) 47,1 81,5 82,9 75,0
Катализатор шығыны кгм3 5,7 2,6 0,9 0,4
Шығым, %(көл) : 27,6 55,1 58,1 65,2
Бензин С5-204(С
С4 5,8 17,0 17,7 12,9
С3 5,9 9,8 10,4 7,5
Айналушы газойль

Бұдан мазуттың кокстенуі вакуум газойлімен салыстырғанда 30 есе көп, ал
металдардың мөлшері және катализатор шығыны тиісінше 340 және 14 есе көп,
айналу дәрежесі 37 % аз екені көрініп тұр. Катализатордың шығынының көптігі
процесті тиімсіз етеді. Сондықтан шикізатты ауырлатудың бірінші кезеңінде
каталитикалық крекингке құрамында металдар мөлшері 30 мг кг аспайтын асыл
мұнайлардың тура айдаудан алынған мазутын салады. Құрамында металдар
мөлшері көп мазуттар мен гудрондар алдын-ала дайындауды керек етеді.
Каталитикалық крекинг қондырғыларын біздің және шет елдерде пайдалану
тәжірибесі каталитикалық крекингтің 1А1М, ГК-3 жне 43-107 типтес
қондырғылардың жетілдіру мүмкіндіктерінің көп екенін көрсетеді.
Әзірше вакуум дистиллятының қоры елде жеткілікті, сондықтан реактор-
регенератор блогын жаңалап және кейбір ескірген элементтерді жаңаға
өзгерту, қуатын көтеру, процесс тереңдігін көтеру,бензин шығымын көтеру,
талғамдықты, катализатор тұрақтылығын көтеру, оның шығынын азайту, қоршаған
ортаны қорғау және аралық жөндеу уақытын 3 жылға дейін жеткізу мақсатында
өзгерістер енгізу жеткілікті. Бұл мақсаттарға жету үшін катализаторды
ультратұрақты немесе жоғары кремнеземді өте талғамды цеолитті катализаторға
немесе Lа-210- алюмофосфатқа ауыстыру арқылы жетуге болады, крекингті лифт-
реакторда жоғары температурада және су беру уақытын қысқартып (2-4 с дейін)
және катализатор бөлшектеріне шикізаттың майда тамшыларын лифт-реактордың
барлық ішкі көлемінде біркелкі бүркілуін ультрадыбысты форсунка қолдану
арқылы жетуге болады.
Мұнай шикі затын катализаторлар қатысуымен крекингтеу, яғни,
каталитикалық крекинг, қазіргі кезде ең көп тараған мұнайды терең өңдеу
тәсілдерінің негізгісі, автомобиль бензиндерінің базалық компоненттерін
өңдірудің негізгі әдісі.
Крекинг процесінде катализаторды қолдану көмірсутектердің ауысу
тетігіне көп өзгерістер енгізумен қабат, алынатын өнімдер құрамын да
өзгертеді. Каталитикалық крекинг процесінде жоғарғы октан санды бензин
фракциясы мақсатты өнім болып саналады. Бензиннен бөлек бұл процесте тағы
көмірсутекті газ, жеңіл газойл (195-350 °С фракция), ауыр газойл және кокс
түзіледі. Кокс катализатор бетінде отырады және ол регенерация кезінде
жағылып кетеді. Өнімдердің мөлшері және сапасы, сонымен бірге түзілген
кокстың да, шикізат сапасы мен процесс параметрлеріне тікелей байланысты.
Каталитикалық крекинг шикізаты ретінде көптеген онжылдықтар бойы
вакуумды дистиллят (газойл 150-500 °С) қолданылды. Оларға тікелей айдау
газойлдары және екіншілік процесс өнімдері: кокстеу (газойл), термиялық
және гидрокрекинг газойлдері жатады. Қазіргі кездегі шетел қондырғылары
соңғы қайнауы 540-620 °С терең вакуумды газолды өңдеуге көшті. Арнайы
жобаланған каталитикалық крекинг қондырғыларында шикізат ретінде қалдық
фракция, яғни мазут, гудрон және оның дистиллят қоспасы.
Шикі зат сапасын мінездейтін барлық көрсеткіш жиынтығы каталитикалық
крекинг процесіне әсер ету дәрежесіне қарай шартты түрде үш топқа бөлінеді:
1. Крекинг өнімдерінің шығымына (яғни материалдық балансына) және
сапасына әсер ететін көрсеткіштер: гетероорганикалық
қосылыстардың мөлшері және фракциондық немесе топтық химиялық
құрамы;
2. Катализатордың кері активтелуіне әсер ететін көрсеткіштер, олар
тығыздық, кокстелуі және күкірт-қышқылды шайырлардың болуы;
3. Катализатордың активтелуіне кері айналмауына әсер ететін
көрсеткіштер: құрамында металдың болуы, алдымен ванидий мен
никель.
Каталитикалық крекингтің артықшылығы, біріншіден процестің жалпы
жылдамдығы біршама азайтуға және процесті төменгі қысымда жүргізуге
болатныдығы; екіншіден, бұл өте маңызды, катализатордың талғамды әсері
крекинг бензині құрамында жоғары октан санды арендердің, изоалкандардың
және изоалкендердің жиналуына алып келіп соғатын реакцияларды жылдамдатуы.

Процесті бу фазасында 490-5400С, қысым 0,15МПа жоғары емес
алюмосиликаты (АС), қазіргі кезде негізінен микросфералды цеолитті
катализатордың қатысуымен жүргізеді.
Процесс параметрлері. Каталитикалық крекингтің негізгі параметрлері
болып температура, көлемдік жылдамдықпен анықталатын шикі затбуының
катализатормен жанасу уақыты және катализатордың айналу еселігі (қозғалушы
катализатормен жұмыс істегенде).
Температура. Шикі заттың ыдырау тереңдігі тұрақты немесе соған жақын
жағдайда крекинг температурасының өсуі газ шығымын көтереді, ол барлық
басқа өнімдердің шығымы кемиді.
Температураның өсуі шикі заттың ауысу тереңдігін арттырады, яғни газ
бен кокс шығымы өсіп бензин шығымы азаяды.
Бензин сапасы ароматизациялану нәтижесінде аздап өседі, яғни оның
октан саны көбейеді.
Шикі затты беру жылдамдығы. Каталитикалық крекингтің өндірістік
қондырғыларында шикі заттың катализатормен жанасуын әртүрлі әдістермен және
әр мезгілді уақыттарда жүргізеді:
А) шикі затты тура ағынмен жәй қозғалушы ірі бөлшекті катализатор
қабатына берумен;
Б) шикі затты ұнтақ катализатормен бірге жалған сұйылушы қабатқа
берумен;
В) реакцияны шикі зат буларында катлизатор қалқымасы қозғалатын лифт
типтес біркелкі ағынды реакторда жүргізу.
Шикі зат пен катализатордың жанасу уақыты көлемдік жилдамдықпен, яғни,
реакицялық аумақты алатын сұйық шикі зат шығынының (м3сағ.) катализатор
көлеміне (м3) қатынасымен анықталынады. Көлемдік жылдамдық V0[м3(м3.сағ)
немесе сағ-1] мынадай формуламен беріледі:
V0 =V Vk
Мұнда v–шикі зат шығыны, м3сағ; vк – катализатор көлемі, м3.
Майда ұнтақталған катализатор үшін шикі заттың көлемдік жилдамдық
сияқты анықталатын массалық жылдамдығын кг(кг*сағ.) қолданады.
Бензиннің бірдей шығымы цеолитті катализаторда шикі заттың массалық
беру жылдамдығы едәуір жоғары мәнінде орын алады: мысалы,
Мелик-Ахназаров пен қызметкерлерінің мәліметі бойынша, 30% бензин алуға
аморфты катализаторда массалық жилдамдық 1,25 сағ-1, ал цеолитті
катализаторда ол 3,0 сағ-1 көп.
Көлемдік жылдамдық жоғары болған сайын, ауысу дәрежесі төмен болады.
Көлемдік жылдамдықтың өсуінің нәтижесінде шикі заттың ауысуының азаюын
катализатордың активтігін немесе температураны көтерімен орнын толтыруға
болады. Температура мен катализатор активтігі бірдей болғанда, көлемдік
жылдамдықтың азаюы ауысу дәрежесінің өсуіне келтіреді.
Катализатордың айналу еселігі. Крекинг процесінде катализтор
жилубергіш те міндетін атқарады, ол реакция аумағына шикі затты крекинг
температурасына дейін қыздыруға және эндотермиялық эффектісін
компенсациялауға қажетті, негізгі жылу бөлігін өндіреді.
Көлемдік жылдамдық жоғары болған сайын, ауысу дәрежесі төмен болады.
Көлемдік жылдамдықтың өсуінің нәтижесінде шикі заттың ауысуының азаюын
катализатордың активтігін немесе температураны көтерімен орнын тлтыруға
болады. Температура мен катализатор активтігі бірдей болғанда, көлемдік
жалдамдықтың азаюы ауысу дәрежесінің өсуіне келтіреді.
Катализатордың айналу еселігі. Крекинг процесінде катализатор
жылубергіш те міндетін атқарады, ол реакция аумағына, шикі затты крекинг
температурасына дейін қыздыруға және эндотермиялық эффектісін
компенсациялауға қажетті, негізгі жылу бөлігін өндіреді. Катализаторды
регенерациялау температурасы жоғары болған сайын (ол осы температурамен
реакторға түседі), оның айналу еселігі аз болуы мүмкін.
Басқа жағынан, айналу еселігі көп болған сайын, реактор блогында
катализатордың қозғалуы жилдамдау, яғни, оның реакциялық аумақта болуы мен
кокстену дәрежесі аз және орта активтігі жоғары болады. Катализатордың
реакция аумағында болу уақыты ескі қондырғыларда 10-нан 30 мин дейін,
жалған сұйылушы қабатта катализатормен істейтұғын қондырғыларда бұл уақыт
1,5-6,0 мин дейін қысқарады, ал цеолитті катализаторларды қолданатын
қондырғыларда шикі зат пен катализатордың жанасу уақыты 2-6 дейін қысқарды.

Каталитикалық крекинг өндірісте катализатордың үздіксіз айналуымен
жүреді. Процеске реакторға берілетін катализатор мен шикі зат мөлшерінің
қатынасы үлкен әсер етеді.Бұл мәнді катализатордың айналу еселігі деп атап
N (кгкг), оны былай анықтайды:
N=RB
мұнда R – реакторға берілетін катализатор мөлшері, кгсағ;
В – реакторға берілетін шикі зат мөлшері, кгсағ.
Катализатордың айналу еселігінің массалық мөлшерімен қатар көлемдік
еселігін де N0 қолданады:
N0=RB
мұнда R және В м3сағ беріледі.
Катализатордың массалық пен көлемдік айналу еселігінің арасында
мынадай қатынас бар:
N0= (p pk) N
мұнда р – шикі заттың 200С тығыздығы, кгм3;
рк – катализатордың тығыздығы, кгм3.
Катализатордың айналу дәрежесі 1,25-тен 10 дейін өскен сайын, яғни
катализатордың реакция аумағында болуының азаюы, катализатордың жоғары орта
активтігінен, шикі заттың айналу тереңдігін өсіреді.

Вакуум газойлын каталитикалық крекингтеу нәтижесіне катализатордың
айналу еселігінің әсері. Р.З. Магарил мәліметтері
Кесте 2
Көрсеткіштер Катализатордың айналу еселігі, кгкг
1,25 2,5 5,0 10,0
Шығым, % (масс)
Газ 11,93 14,15 17,45 19,58
Бензин 30,37 31,55 37,55 38,22
Газойл 55,20 50,50 39,40 34,90
Кокс 2,50 3,50 5,60 7,30
Катализаторда кокстың
жиналуы, (масс.) 2,0 1,4 1,12 0,73

Катализатор активтігінің көтерілуімен қабат кокс шығымының өсуін,
реакторда катализатордың массасы көп болғандықтан, оның булануының нашар
жүруімен түсіндірілед.
Катализатордың айналу еселігін өзгертумен реакторға берілетін жылу
мөлшерін, шикі заттың айналу дәрежесін реттеуге болады. Экономикалық
көзқарас регенератор размерлерін үлкейтуге және катализаторды қозғалтуда
пайдалану шығындарын өсіруге алып келіп соғады.
Регенераторға түсердегі кокс мөлшері 0,8-1,0% аспауы керек,
регенерациядан кейін қалдық кокс мөлшері катлизаторға есептелгендегі 0,25%
көп болмауы керек. Қажетті активтікті ұстап тұру үшін катализатордың
белгілі бір бөлігін жүйеден шығарып, оны жаңа катализатормен ауыстырады.
Цеолитті катализаторларды пайдалану реактормен регенераторда температуралық
режимді көтерді, бұл айналу еселігін азайтады. Каталитикалық крекингті аз
артық қысымда 0,14-0,18 МПа жүргізеді.

1.2. Шикізаттың, дайын өнімнің және қосымша материалдардың сипаттамасы
Королевское кен орны- Бұл кен орын Атырау қаласынан Солтүстік
-Батысқа 115км қашықтықта орналасқан. 1984 жылы ашылған. Мұнайы ауыр
( тығыздығы-0,9566 гсм3 ), бензин фракциясы көп кездеспейді, 300о С
фракция шығымы 20%, жоғары күкіртті, жалпы күкірт 2,62%, меркаптан мөлшері
0,0160% және 0,61%. Сульфидті 0,2535% және 9,68%, қалдығы 89,71%.
Мұндағы мұнай альб-сеноманттік горизонттан алынғаннан кейін, бұнда
никельпарафинді қосылыстардың және де ванадилпорфирлік, пирролды
қосылыстардың (индол+пиррол) болмауы.
Каталитикалық крекингтің нәтижесі шикі заттың жалпы айналу дәрежесімен,
мақсатты өнімдердің шығымы мен сапасымен анықталынады.
Крекинг өнімінің шикі затына вакуумды газойл құрамында көмірсутектердің
әсері (цеолитқұрамды катализатор, температурасы 5380С)

Кесте 3

Крекинг өнімдерінің Шикі зат
шығымы, %
парафинді Нафтенді Ароматты
Құрғақ газ (С1-С2+Н2)* 2,6 3,2 3,4
Ерітілген газ С3-С4 34,6 27,5 24,3
Бензин С3-2210С 73 70 54,2
Жеңіл газойл 5 10 20
Ауыр газойл 2 5 10
Кокс* 4,8 5,4 6,3

* Массалық шығын
Негізінен каталитикалық крекинг қондырғысында шикізат
ретінде вакуумды газойл (350-5000С) оның кокстелуі 0,3-0,5 % масс. Егер
регенератордың өнімділігі оның ішінде жоғалатын кокстың массасына тең
болса, онда шикузаттың кокстелуі 2-3 % дейін жетеді. Регенератордан шығатын
жылуды бөлу жүйесі және қалдық шикізаты крекингтеуде арнайы қондырғылар
қолданылады, оларды шикізаттың кокстелуі 5 % дейін.
Каталитикалық крекинг қондырғыларында металдың уландырушы әрекетін
ұстап қалатын арнайы әдістері қарастырылмаса, онда олардың шикі заттағы
мөлшері 2 грт аспауы қажет.
Шикі заттың кокстелуі 10 % масс. Көп және метал мөлшері 10-30 грт
және оданда көп болса, өңдеу алдында дайындау қажет. Каталитикалық крекинг
шикізатын дайындау шикізат құрамындағы металдар және кокс компонентінің
мөлшерін азайтып, келесі процесті экономды болсын деген мақсатпен жүзеге
асырылады. Каталитикалық крекинг шикізатын дайындау процессінде вакуумды
газойл мен метал мөлшері шектеулі ауыр шикізатты каталитикалық гидротазалау
қазіргі уақытта кең көлемді қолданылады.
Крекинг шикізатын алдымен гидротазалаудың жетістіктері келесі дегідей:
- каталитикалық крекингтің сұйық өнімдерінде күкіртті және азотты
қосылыстардың мөлшері және регенерациядағы газдың құрамында күкірт
оксидтерінің мөлшері төмендейді, нәтижесінде дайындауға қажеттігі азайады
және атмосфераға лас газды ұшыру төмендейді;

- шикі заттың полициклды ароматты көмірсутектері мен шайырлар
гидротазалау кезінде аз сақиналы алкил ароматты көмірсутектердің түзілуі
мен жиі гидрокрекингке ұшырайды, Нәтижесінде каталитикалық крекинг
процессінде кокстың түзілуі төмендейді.

Айналу тереңдігі деген ұғым газ, бензин және кокстың қосындысы
шығымымен сипатталады. Ауыр шикі заттың (б.қ. 300-3200С жоғарғы) айналу
тереңдігі сипаттағанда осы өнімдерге қоса дизель отыны фракциясының шығымын
да қоса есептеу қажет. Каталитикалық крекинг процесінде жоғары октан санды
бензин фракциясы мақсатты өнім болып саналады. Бензиннен бөлек бұл процесте
тағы көмірсутекті газ, жеңіл газойл (195-3500С фракция), ауыр газойл және
кокс түзіледі. Кокс катализатор бетіне отырады және ол регенерация кезінде
жағылып кетеді. Өнімдердің мөлшері және сапасы, сонымен бірге түзілген
кокстың да, шикі зат сапасы мен процесс параметрлеріне тікелей байланысты.
Шикі зат. Каталитикалық крекингтің ең негізгі ішкі заты 200-5000С
арасында қайнатұғын фракциялар болып саналады. Көбінесе қолданатыны алғашқы
айдадуың вакуум фракциясы (350-5000С) және кокстеудің, термиялық крекингтің
және гидрокрекингтің газойлдері. Жеңіл шикі заттарды (керосин-газойл
фракциясын және т.б.) базалы ұшақ бензиннің компонентін алуда, ал ауырлауын
автобензин компонентін өндіруде пайдаланады. Қоспа шикі затты да (225-
4900С. 265-5000С) автобензин өндіруде пайдаланады. Бастапқы шикі заттың
сапасы катализатор жұмысына үлкен әсер етеді.
Шикізатта қанықпаған және көпсақиналы арендердің көп болуы немесе
фракциялық құрамның ауырлауы кокстүзілуді үдетеді де катализатор тез
активтігін жоғалтады. Осы себептен кокстеу мен термиялық крекинг
газойлдерін (20-25% көп емес) тура айдаумен алынған шикі затқа қарағанда
күрделілеу. Шикі затқа шайыр, - күкірт, - азот және металдар қосылыстарының
болуы тағы да катализатордың активтігі мен талғамдығын төмендетеді.
Сондықтан, тіптен тура айдаумен шайырлы және күкіртті мұнайлардан алынған
газойлдерді де крекингтегенде, шикі заттың соңғы қайнау температурасын 480-
4900С шектеуге тура келеді.
Алдын ала гидротазалаудан өткен шикі затты крекингтеудің нәтижесі
жақсы болады. Осылай дайындаған шикі затты крекингтеу кокс пен газ шығымын
азайтып, бензин шығынын өсіреді. Алынған өнімдер сапасы жақсарады:
бензиннің октан саны өседі, крекингтің сұйық өнімдерінде күкірт мөлшері
күрт азаяды, сондықтан оларды әрі қарай тазалау қажет болмайды.
Қалдық шикі заттан шайыр – асфальтен заттарын бензинмен немесе
сұйытылған пропанмен алдын-ала асфальтсыздандыру оң эффект береді.
Соңғы кездерге дейін зауыттарда аморфты табиғи жасанды алюмосиликат
катализаторларды (АСК) пайдаланылып келді, олардың құрамында ортана 10-25%
Al2 O3 75-80℅ SiO2 және аздаған кристалды суы, ал қоспа күйінде - темір,
магний, кальций және натрий оксидтері болады.
Табиғидың да, жасанды алюмосиликаты катализаторлардың да сыбағалы өсік
бетті (100-ден 600м2г) кеуек құрылымды болуы, олардың каталитикалық
активтігіне әсер етеді. Синтетикалық катализаторлардың құрылымы аморфты
болып келеді. Оларды сұйық шыны Na2O*SiO2 мен алюминий сульфаты
ерітінділерін әрекеттестіруімен алады.
Мұндай катализаторлардың активтік индексі 35-38 шамасында.
Катализатордың активтігіне оның сыбағалы бетімен қатар, құрамында
алюминий атомдары бар қышқылдық орталардың әсері күшті.
Қышқылдықтың өсуі катализатор активтігін көтереді. Мұндай сәйкестіктің
болуын, оны сілті металдармен немесе азотты негіздермен әрекеттегенде
активтіктің төмендеуі дәлелдейді.
Қазіргі кезде барлық каталитикалық крекинг қондырғыларында
синтетикалық кристалды алюмосиликаты, көбінесе микросфералы, цеолитті
катализаторлар (ЦК) қолдану табуда. Цеолиттер деп табиғи және жасанды өте
майда тесікті, үш өлшемді кристалды құрылымды алюмосиликаттарды, жалпы
формуласы мынадай Me2nO*Al2O3*xSiO2*yH2O; п-Ме валенттігі, x-SiO2Al2O3
атайды. Табиғи цеолиттер – олар кальций, натрий және басқа металдардың
алюмосиликаттарының судағы ерітіндісіндей минералдар. Мысалы 13Х цеолитте
Na86 [(AlO2)86 (SiO2) 106] *267H2O, ал морденит минералында Ca, Na, Al және
Si болады. Цеолиттерге кристалды құрылым мен кіру тесіктерінің мөлшерінің
біркелкілігі тән.
Цеолиттердің ішкі құрылымында үлкен тесіктер майда тесіктермен
жалғасып жатады. Цеолиттерден ылғалды бөлгенде бұл тесіктер үлкен ішкі
бетті түзеді. Тесіктердің жалпы көлемі кристалдың барлық көлемінің жарымын
құрайды. Осының себебінен сусызданған цеолиттер өте жақсы адсорбенттер
болады. Бірақ басқа адсорбенттерден (активтелген көмір, силикагел, алюминий
оксиді және т.б.) айырмашылығы цеолиттердің тесіктерінің мөлшері өте
кішкентай және олардың диаметрі бірдей болып келеді. Әртүрлі синтетикалық
цеолиттердің тесіктерінің мөлшері 0,3-тен 1,3 нм дейін болады. Сондықтан,
цеолиттердің тесіктері молекулалардың мөлшеріндей деп есептелінеді, осының
салдарынан цеолиттерге елеуіштік қасиет тән, яғни кристалл тесігі берілген
цеолиттің тесігі диаметрінен аспайтұғын, тек белгілі мөлшерлі молекулаларды
өткізуі және адсорбциялауы мүмкін. Сондықтан оларды молекулалық елек деп те
атайды. Синтетикалық цеолиттердың үш түрін: А, Х, Ү шығарады.
А типтес цеолиттердің тесіктері 0,3-0,5 нм (1 нм-нанометр = 10-9м):
оларды көмірсутекті газдарды кептіруде және көмір қышқыл газынан және
күкіртті сутегінен тазалауда, сонымен қатар, нормалды алкандарды, олардың
басқа көмірсутек қоспаларынан адсорбиялап бөлу үшін пайдаланады. Х типтес
цеолиттер тесіктерінің мөлшері 0,1-0,3 на, ал Ү типтестердікі – 0,8-0,9 нм.
Х және Ү типтес цеолиттер катализаторлар өндіруде кең қолдану табуда.
Синтетикалық цеолиттердің натрий түрінің каталитикалық активтігі өте
аз. Екі валентті катионды формалаларының – кальцийлі, марганецті –
активтігі жоғары болады, бірақ цеолитті катализаторларға ең жоғарғы
активтікті сирек кездесетін элементтер – лантан, празеодим, самарий
көрсетеді. Натрий көбінесе аммониды цеолите иондық алмасумен кез-келген
элементке ауыстыруға болады, онда металдың цеолит торына енуі орын алады.
Көбінесе аздап катионсызданған цеолиттер (қышқылдық формалы деп аталатын)
пайдаланылады. Көлемдік жылдамдық 1,5-тен 3,0 сағ-1 дейін микросфералы
цеолитті катализаторға құрайды.Айналу еселігі 2,5-4,0 – тен домалақ
катализаторға 7,5-10,0 дейін микросфералды цеолитті катализаторға құрайды.

1.3. Дайын өнімнің қолданылуы

Каталитикалық крекинг процесінің көмірсутек газы құрамында 75-80%
пентан, бутан-бутилен, пропан-пропилен қоспалары кездеседі. Құрамында 25-
40% изотерлі қосылыстар бар, бұл каталитикалық крекинг газдарын мұнай
химиялық процестерде бағалы шикізат ретінде болады. Бензин тығыздығы 0,72-
0,77, октан саны зерттеу бойынша 87-91 ге дейін.
Химиялық құрамы жағынан каталитикалық крекинг бензині тікелей айдау
бензинінен айырмашылығы үлкен. Оның құрамында 20-30% арендер мен 8-15%
көмірсутектер бар. Жеңіл газойл 195-3500С дегі фракция оның тығыздығы. 0,89-
0,94 және 40-80% арендер кездеседі. Цетан саны шамамен 45-тен 24-ке дейін.
Жеңіл газойл жоғары цетан санымен дизельді отын ретінде пайдаланылады, ал
цетан саны төмен болса оны мазут ерітуде қолданады.Күкіртті шикізаттан
алынған бензин, жеңіл газойл күкірттен тазартылуды қажет етеді.Ауыр
газойлдер 3500С ден жоғары температурадағы фракциялар.
Каталитикалық крекинг процесінің сұйық қалдық өнімі болып саналады.
Бұл отын ретінде пайдаланылады. Күкірт құрамы жоғары болғандықтан ауыр
газойлдерді кокстеу қондырғыларында шикізат ретінде пайдаланылады.
Құрамында жоғары полициклді арендер (40-60%) каталитикалық крекинг
газойлдерін, таза арендер алуда бағалы өнім ретінде қолданады. 280-4200С
фракцияларын жоғары ароматы концентрат алуда бірқалыпты қолданылады және
техникалық көміртегі алуда шикізат ретінде қолданады. Бұл бағытты
селективті еріткіштер қолданып 280-4200С фракцияларын бөліп, оларды
дизельді отынға және техникалық көміртегі алуға шикізат ретінде
пайдаланылады. Каталитикалық крекинг қондырғысында негізінен жоғары октанды
автомобиль бензиннің компонентін алу кезінде: майлы газ, тұрақсыз бензин,
жеңіл және ауыр каталитикалық газойл және кокс болады. Сол қондырғыда,
бірақ авиакомпонентті база өндірісінде, жаңағы өнімдерден басқа лигроин
және полимер алады, сондай-ақ әркелкі өнім – монобензин, екісатылы
каталитикалық тазалауына түседі.
Өнімнің сапасы, құрамы және негізгі пайдалану қатарын қарастырамыз.
1. Майлы газ. Оның құрамы изоқұрылысты көмірсутектермен сипатталады,
әсіресе изобутанды бұл оның шикізат ретінде әрі қарай өңдеу үшін құндылығын
арттырады мысал үшін каталитикалық крекингтің майлы газ құрамы жеңіл және
ауыр дистиллят шикізаты арқылы көрсетуге болады. Майлы газдың бұл тұрақсыз
сапасы мысал арқылы жүргізілген. Каталитакалық крекинг газының әр түрлі
мөлшері, бұнда су буы, күкірт су тек және инертті газ есептелмеген.
Каталитикалық крекинг қондырғысының майлыгазымен тұрақсыз бензиннен жеңіл
газдарды бөліп алу үшін серпімділік буы арқылы абсорциялық газды
фракциялаушы қондырғыға түседі. Тұрақсыз бензиннен басқа пропан-пропелин,
бутан-бутилен және пентан-амиленді фракция алады. Бутан-бутилен және пропан-
пропилен шикізат ретінде полимеризация немесе алкилдеуде бензин компоненті
не мұнай химиялық процессінің шикі затын алуға қолданады.
2. Тұрақсыз бензин. Одан тұрақтандырудан кейін тұрақты компонент
алады. Оны автомобильді және авиационды жоғары октанды бензиндер дайындауға
қолданады.
3. Жеңіл каталитикалық газойл. Өнімдерді фракциялық құраммен
салыстырғанда мұнайды біріншілік айдаудан алынған жеңіл каталитикалық
газойл (дистилляттың бастапқы қайнау температурасы 175-2000С және соңғы
қайнау температурасы 320-3500С) төменгі цетан саны (25 -дейін), күкірттің
жоғарғы мөлшері мен ароматты көмірсутектер (55%-дейін) қаныққан
көмірсутектер мөлшері бар. Қаталитикалық крекингтің бастапқы шикізатына
қарағанда газойлдердің қату температурасы төмен. Өте қатаң режимде, сондай-
ақ рецеркулятты өсіргенде жеңіл каталитикалық газойл шығуы қысқарады,
ароматты көмірсутектер мөлшері арттады және цетан саны төмендейді. Жеңіл
каталитикалық газойлге шикі зат сияқты күйе алуға, сортты мазут компонентін
және басқа мақсаттарға пайдалануға қолданады. Егер дизель отын компоненті
біріншілік айдауда цетан саны нормадан көп болса және күкірт мөлшері аз
болған жағдайда дизель отының компоненттері қолданылады. Жеңіл
каталитикалық газойл кейбір жағдайларды экстракцияға ұшырайды: ароматты
көмірсутектер мөлшері аз және цетан саны өте жоғары рафинад қабатын дизель
отыны компоненті ретінде қолданылады, ароматты көмірсутектер мөлшері
экстракцияны – күйе өндірісінде жақсы шикі зат ретінде қолданады.
4. Ауыр каталитикалық газойл. Ол каталитикалық крекингке сұйық қалдық
өнім болады. Оның мөлшері көбіне техникалық режиміне және жеңіл газойлдың
қыздырылу соңына байланысты. Ұсақ катализатордың ластануына байланысты, ол
көбіне механикалық қалдықтарды көп ұстайды. Ауыр каталитикалық газойлды
сорттық және оттық мазут дайындауда, сондай-ақ күйе өндірісінде шикізат
ретінде қолданылады.

1.4. Процестің теориялық негіздері

Каталитикалық крекинг – гетероген катализінің ең айқын мысалы. Мұнда
реакциялар екі фаза шекарасында жүреді: қатты (катализатор) және бу немесе
сұйық (шикі зат), сондықтан катализатордың құрылымы және беті шешуші рөл
атқарады. Каталитикалық крекинг тетігінің ең көп тараған теориясы Уйтмор
ұсынған карбоний-ион теориясы (карбоний-ион деген оң зарядталған
көмірсутекті ион) болып саналады. Каталитикалық крекинг карбоний-ионды
тетігі алюмосиликат катализаторының қышқылдық сипатына негізделген.
Катализатор бетінде каталитикалық активті ортаның екі түрі болады:
протонды, мұнда каталитикалық функция протонға (Бренстед қышқылы) және
апротонды (Льюс қышқылы), онда электрондардың акценторы болып
координациялық қанықпаған алюминий атомына тән; НҮ типтес цеолитті 5000С
жоғары қыздырғанда ол алюминий атомдарымен байланысқан гидроксил тобын
жоғалтып, үш координацияланған алюминий түзеді және су
бөлінеді.Көмірсутекті шикі заттың катализатормен жанасуының және оның
протонымен әрекеттесуінің нәтижесінде карбоний-иондар, эмпирикалық
формуласы СпН+2н+1 және бірсақиналы нафтендер СпН+2н-1 түзіледі. Карбоний
иондар аммоний ионына ұқсас және онда үш валентті оң зарядталған көміртегі
атомы болады.
Олар катализатор протоны олефиндермен әрекеттескенде жеңіл түзіледі:
R-CH=CH2+H+→RCH-CH3
Катализатор сутегінің реакцияға қатысуы белгіленген дейтерий
атомдарымен дәлелденген.
Карбоний иондар молекуланың хемосорбцияланған қабатында түзіледі және
олар каталитикалық крекингтің көп реакцияларының активті аралық өнімдері
болып саналады. Олефиндер алғашқы мұнай өнімдері құрамныда іс жүзінде
болмайды.
Олар парафин және алкилнафтен мен алкилароматикалық көмірсутектерінің
термиялық ыдырауынан түзіледі:
С2Н2п+2→СмН2м+2+Сн-мН2(н-м)
Олефин әрі қарай карбоний ион түзеді. Карбоний иондар ішкі құрылымын
өзгертіп немесе басқа молекулалармен әрекеттесіп тұрақты қалыпқа ауысуға
тырысады.
Олар реакцияға түсуге өте жоғары қабілетті және әртүрлі реакцияларға
түседі. Оларға мынадай ауысулар тән:
1. Молекуладағы атомдардың сутегінің немесе метил топтарының орын
ауыстыруы, яғни изомерлі ион түзуге келтірілетін скелетті изомерлену:

СН3
R - +СН – СН2 – СН3 → R – СН – СН2 → R – 1С - СН
СН3
2. Нейтралды молекулалармен жаңа карбоний иондар және қаныққан да
қанықпаған да жаңа молекулалар түзіп әрекеттесу:
R - +СН – СН3 + С4Н10 → С4Н9 + R - СН2 – СН3
RCH – CH3 + C4H10→C4H9+R-CH=CH2
Сондықтан, карбоний ион басқа молекуладан немесе протонды алуы, немесе
олефинге өзінің протоның тұрақты олефинге айналып беруі мүмкін.
3. Көміртегі атомдары саны көп карбоний ион, зарядталған көміртегі
атомынан есептегенде, ережеге сәйкес, әлсіз β-байланысы орнынан ыдырауға
түседі.
Ыдырау өнімдері әдетте алкен мен көміртегі атомдар саны аз карбоний
ион болады:
R - СН2 – +С – СН3 →R’СН2 – СН2 – +С – СН3 → R +СН2 + СН2 = С – СН3
СН3
СН3
СН3

Жалпы алғанда карбоний иондар теориясына сәйкес, каталитикалық
крекинг тетігін тізбекті реакция деп қарау керек: тізбектің басталуы
катализатор сутегі ионының әсерімен байланысты:
НА → Н+ + А
Мұнда, НА алюмосиликаты қышқыл түрінде белгілеу келісімі.Тізбектің өсуі
карбоний иондардың әртүрлі ауысуы мен нейтралды молекулалармен сутегімен
алмасу арқылы жүреді. Ең соңында тізбектің үзілуі карбоний ион (катион) мен
алюмосиликат анионы арасындағы реакция нәтижесінде болады:
RC HCH3 + A- → R – CH = CH2 + HA
нәтижесінде катализатор регенерацияланады және процесс, егер катализатор
әлі активтігін сақтаса, жаңа басталуы мүмкін. Каталитикалық
крекингтің тағы бір ерекшелігі – сутегінің молекулааралық бөлінуі
немесе диспропорциялану процестерінің өсуі.Жалпы бұл процесте катализаторда
адсорбцияланған молекулалар сутегін жоғалтуға, яғни дегидрленуге қабілетті.
Бұл қанықпағандықты өсіріп катализаторда оның адсорбциясын күшейтеді.
Нәтижесінде жаңа қанықпаған көмірсутектері полимеризацияланып, соңғы өнім
коксқа айналып, катализатор бетін қаптайды. Біртіндеп осылай активті
орталар кокспен жабылып, катализатор активтігін жоғалта бастайды. Сондықтан
оны регенерациялау қажет болады.
Сонымен, каталитикалық крекинг коксы – ол каталитикалық крекингтің
негізгі өнімі және оның катализаторда жиналуы әруақытта орын
алады.Термиялық крекингте кокс екінші химиялық ауысу нәтижесінде, жоғары
температуралы жанама конденсация реакцияларының өнімдері есебінде жиналады;
оны процестің параметрін өзгертумен азайтуға болады. Сутегінің
диспропорциялану, яғни молекула аралық бөліну процесінің өсуінің басқа
салдары – термиялық крекингке қарағанда, сұйық және газ түріндегі крекинг
өнімдерінің қаныққандау болуы.
Катализаторда адсорбцияланған реакцияласушы молекулалардың жоғалтқан
сутегі әуелі изомерленген алкендерді гидрлеуге, әртүрлі молекула сынықтарын
қанықтыруға жұмсалады. Сонымен, көмірсутектердің кейбір молекулалары
сутегін жоғалтады, ал басқасы осының есебінен сутегімен қанығады.
Алкандар каталитикалық крекингтің өндірістік шикі затының негізгі
құрамын құрайды. Төмен молекулалы алкандар крекингке тұрақты келеді;
молекулалық массасы өскен сайын ыдырау жылдамдығы тез өседі. Ыдырау
жылдамдығы термиялық крекингке қарағанда оншақты есе көп, нәтижесінде
көміртегі тізбегінің бірнеше жеріне байланыс үзіліп, көбінесе С3 – С7,
қысқа бүйірлі тізбекті, бір немесе екі сақиналы алкиароматикалық
көмірсутектері түзіледі. Алкандар хемосробция қабатына түспейді.Бірақ бұл
қабаттың сыртында да катализатордың беттік энергиясының әсері болады.
Осының нәтижесінде, катализатор бетінің аумағында С-С байланыстары
әлсізденген көмірсутек молекулаларының жоғары концентрациялы аумағы
түзіледі. Бұл ондағы көмірсутек ыдырау реакцияларының активтеу энергиясын
кемітеді.
Сақинаалкандар каталитикалық крекингтің идеалды шикі заты болып
саналады, олардың крекингі п-парафиндерге қарағанда жоғары жылдамдықпен
жүріп, бензин шығымы көп, ал газдар аз болады. Сақинаалкандарды
крекингтеуге тән реакциялар – деалкилдеу, дегидрлеу, сақинаның ыдырауы
катализатор қатысуымен 500-4000 есе жылдамдайды. Термиялық крекингке
қарағанда одан бөлек мынадай реакциялар көбірек жүреді:Сақинаның
изоалкендер түзіп ыдырауы бүйірлі тізбектердің орын ауыстыруы (орынбасарлар
миграциясы) Сақиналардың дегидрлеу мен деалкилдеу реакциялары сутегінің
бөлінуімен жүреді.Нәтижесінде крекинг өнімдерінде арендер мен алкандар
жиналады.
Қоссақиналы сақинаалкандар сақинабайланыс үзілу, дегидрлеу,
деалкилдеу және изомерлену нәтижесінде бірсақиналы арендер, сақинагексан
және алкандартүзеді.Сақинаалкандардың барлық реакцияларына, ашық тізбекті
көмірсутектері сияқты, молекуласында С3 кем емес жарықшақ түзілуі тән.
Каталитикалық крекингте алкендердің ыдырау жылдамдығы термиялық
крекингке қарағанда 1000 есе көп.Себебі олардың катализаторға адсорбциялану
қабілеті күшті, ионды тізбекті реакцияны бастаушы және одан әрі өрбітушілер
де негізінен алкендер болып саналады. Алкендер ыдыраудан бөлек, полимерлену
– полимерсіздену, сутегінің молекулааралық бөлінуі, изомерлену, сақинатүзу
реакцияларына да түседі.Әсіресе изомерлену реакциясы әр қилы жүреді.
Мұнда құрылымдық өзгеріс тізбек бойымен қос байланыстың орын
ауыстыруы, цис- және транс-изомерлену болуы ықтимал.
Каталитикалық крекинг технологиясы үшін ароматикалық көмірсутектердің
ауысуы үлкен мәнді.Жалаңядролы көпсақиналы көмірсутектерінің катализатор
активті ортасына адсорбциялану қабілеті жоғары.Сондықтан, олар активті
орталарды жауып; жалпы ыдырау процесін баяулатады, катализатор бетінде
кокстың түзілуіне негізгі зат болып саналады.
Арендердің каталитикалық крекингте ауысу жылдамдығы және бағыты
негізінен крекингтелуші молекуланың құрылымы мен молекулалық масасына
байланысты. Алкилароматикалық көмірсутектерді каталитикалық крекингтегенде
деалкилдеу процесі жүріп, ароматикалық көмірсутек пен олефин түзіледі.

Алкилароматикалық көмірсутектердің термиялық және каталитикалық
крекингтегі әртүрлі бағытта реакцияға түсуін Гансфорд бензол сақинасының π-
электрондар жұбына катализатор протоны қосылып, карбоний ион түзілуімен
түсіндіреді.
Цеолитті катализаторлар өздерінің жоғары адсорбциялық қабілетінен
көпсақиналы ароматикалық көмірсутектерге өте сезімтал келеді. Каталитикалық
крекинг газында изобутан көбірек, ал бензині изоалкандар мен арендерге
байлау болады.
Каталитикалық крекинг кинетикасы бірінші дәрежелі реакция теңдеуімен
анықталынады:
n0 x =-βn01n (1-x)-a
мұнда n0 – реакторға шикі затты бері жылдамдығы; х-шикі заттың ауысу
тереңдігі; α-крекинг жылдамдығы константасына пропорционалды кинетикалық
коэффициент; β-коэффициент.
Бұл теңдеуді, процестің кинетикасын сипаттайтын α константасын анықтау
үшін n0 x =n01n (1-x) координаттарында тәжірибелік нүктелер граифгі арқылы,
шығаруға болады.
Катализ гомогенді және гетерогенді болып бөлінеді.
Гомогенді катализде катализатор мен реакцияласушы заттар біртекті жүйе
түзеді, мысалы, газ қоспасын немесе сұйық ерітіндіні.
Гетерогенді катализде катализатор көбінесе қатты фазада болады, ал
реакцияласушы заттар – газ немесе бу қалпында, яғни басқа фазаны құрайды.
Катализатор мен реагенттер бір-бірімен араласпайтын сұйық болуы да
мүмкін.
Мұндай өңдеу өндірісінде отын өндірудің каталитикалық процестерінің ең
көп тарағаны каталитикалық крекинг, изомерлеу, алкилдеу, гидрокрекинг.
Жаңа процестер арасында 90% астамы катализаторларды қолдануға
негізделген.

1.5.Технологиялық процестің жобалануы және толық сипаттамасы

Каталитикалық крекингтің қазіргі өндірістік қондырғыларының мынадай
типтері болады:
1) ірі түйіршікті катализатордың қозғалушы қабатымен (түйірдің орта
мөлшері 2-5мм);
2) ұнтақ катализатордың жалған сұйылушы қабатымен (түйірдің максималды
диаметрі 120-150 мкм);
3) тура қозғалушы (лифт) типтес реактормен.
Ұнтақ катализаторлы крекинг қондырғыларының ерекшелігі тозаң
немесе микросфералы катализаторды қолдану оны тасымалдау тәсілі және
реактор мен регенераторда қайнаушы қабаттың болуы. Катализаторды майда
домалақ (20-80 мкм) немесе мөлшері 10-120 мкм әртүрлі формалы бөлшектер
күйінде дайындайды.
Бұл қондырғы ірі түйіршікті қабатты крекингке қарағанда көп
тараған. Оның себебі әртүрлі шикізат қолдану және қондырғы қуатын бірнеше
жүзден 10-15 мың.т. тәулігіне жоспарлау мүмкіндігінің барлығы.
Катализаторды регенерациялауға пайдаланатын аппараттың конструкциясының
қарапайымдылығы. Кей кездері құбырлы пештің де қажеті болмайды:
регенерациядан шыққан жылуды шикі затты қыздыруға және крекингтеуде
қолданады.
Шикізат 18 сораппен 19,22,24,26 жылуалмастырғыштар арқылы 27 пешке
беріледі. Онда 3500 С дейін қыздырылған шикізат ректификациялау
колоннасының төменінен түсуші айналушы газойлдермен араластырылады. Шикі
зат пен рециркулят қоспасы катализатор тасымалдағыштың көтеруші тұрағына
беріледі, онымен катализатор шикі зат және рециркулят 6 реакторға
көтеріледі. Каталитикалық крекингтеу тұрақта басталып реактордың қайнау
қабатында бітеді.Реактордың булану зонасында берілетін реакция өнімдері мен
су булары 490-5000 С және 0,18МПа, реактордың жоғарғы штуцері арқылы шығын,
7 ректификациялау колоннасының төменіне түседі. 7 колоннаның жоғарысынан
газ, бензин мен су булары 8 конденсатор тоңазытқышына түседі, одан су,
бензин қабатына және газға бөлінеді. Газ 10 компрессормен газ бөлуге
беріледі, бензин 11 сораппен 7 колоннаның жоғарысына аздап ағын есебінде
беріледі, ал балансты мөлшері тұрақтандыруға жіберіледі. 7 колоннаның
бүйірлі айналымдары (195-3500 С және 3500 С-ден жоғарғы фракция)
16,21тиісінше буландырушы секцияларға түседі, онда су буымен буландырылады.
195-3500 С фракция сораппен алынып, 19 шикі зат жылу алмастырғышында, 20
тоңазытқышта суытылады да қондырғыдан шығарылады. 7 колоннаның төменінен 15
сораппен 6 реакторға шлам ауыр газойлдың катализатор шаңымен араласқан
қоспасы шығарылады.Реактордың қайнаушы қабатынан катализатор жай буландыру
аумағына түседі, оған су буы беріледі. Катализатор бетінде адсорбцияланған
шикізат булары су буы әсерімен бөлінеді. Одан әрі катализатор
катализатортасымалдағышпен ауамен араластыру түйініне түседі. Ауа ағыны
катализаторды 5 регенераторға катализатор тасымалдағыштың өрлеуші желісі
арқылы көтеріледі. Регенератордың йірмеқұбырына артық жылуды алу үшін бу
немесе су береді. Коксты жағудан түзілген түтін газы 3 пайдалану
қазандығына түседі, өздерінің жылуын береді және катализатор шаңын ұтау
үшін 4 электрофильтрге бағытталады, одан кейін атмосфераға шығарылады.
Ауаны қыздыру және қысыммен регенераторға беру үшін 14 оттық қолданады.
Жалған сұйылушы қабаттағы процестердің принципиальды кемістігі
идеалды араластыру режиміне жақындығы. Нәтижесінде катализаторды пайдалану
коэффициенті төмен. Сондықтан жалпы қайнаушы қабатты секцияларға
бөліп,крекингті қарама – қарсы ағымды жүргізу принципі ұсынылды.

Қондырғының технологиялық режимі.
Кесте 4
Көрсеткіш Мәні
Шлам шығыны,%(масс.) шикізатқа 6-7
Температура 0С:
Шикізатты қыздыру 340
Лифт реакторда 500-540
Регенераторда 640-650
Қысым, МПа:
Реакторда 0,21-0,22
Регенераторда 0,23-0,24
Катализатордың айналу жылдамдығы, тсағ. 900-1100
Катализатордағы кокс мөлшері, %(масс.):
Кокстелген 0,5-0,6
Регенерацияланған 0,05-0,1
Түтін газдарының мөлшері, %(көл.):
CO 0,5
CO2 2-4

1.6. Процесті аналитикалық бақылау
Каталитикалық крекингінің негізігі параметрлері болып температура,
шикізат пен катализатордың әркеттесуі және жылдамдық болып есептеледі.
Каталитикалық крекинг процесі 0,14-0,18 МПа қысымда өтеді.
Кесте 5
Анықталатын Татпаны алуНені анықтайды Анықтау Анализдің Шекті
өнімнің аты жері уақыты әдісі нормала
ры
Түсетін шикізат 12 поз Шикізаттың Үздіксіз Температурал420-550
газойл фракциясырегулятор түсетін ық 0С
клапаны температурасы
реакторға
Пештің айналымы 13 поз Отын газдың Үздіксіз Температу
зонасының регулятор шығыны ралық
температурасы клапаны термопара
мен
Катализатор Регулятор Катализатордың Үздіксіз Шығын
поз FRC ректордан есептеуші
регенараторға
түсетін шығыны
Катализатор Поз 18 ORC Регенерациялан- Үздіксіз ... жалғасы
Ұқсас жұмыстар
Каталитикалық крекинг
Каталитикалық крекинг қондырғысының жобасы
Каталитикалық крекинг туралы
Каталитикалық крекинг процесі мен аппараты
Өнімділігі 1млн т/жылына каталитикалық крекинг қондырғысындағы реакторды жобалау
Каталитикалық риформинг
Күкіртсутекпен тазалау қондырғысы
Каталитикалық риформинг үрдісі
Каталитикалық риформинг процесі
Каталитикалық риформинг туралы
Пәндер

Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор №1 болып табылады.

Байланыс

Qazaqstan
Phone: 777 614 50 20
WhatsApp: 777 614 50 20
Email: info@stud.kz
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь