Молекуланың радикалға алғашқы ыдырауы

Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 27 бет
Таңдаулыға:

КІРІСПЕ

Термиялық процестер - катализатор қатысынсыз термиялық жағдайда жүзеге асатын крекинг (ыдырау) және тығыздалу реакцияларының жиынтығы.
Көмірсутектерді крекингтеуді зерттеу кинетикалық мәліметтер алуға және процестің механизмін анықтауға мүмкіндік береді. Бұл мақсат реакция өнімдерін реакцияға түспеген шикізаттан дәл айыру мүмкіндігінің болатындығынан жеңілденеді.
Мұнайдың алшақ фракциясын крекингтегенде, шикізаттың химиялық құрамының күрделігінен және оның реакцияға түспеген бөлігін жете білмегендіктен, түрлену тереңдігін анықтау қиынға түседі. Бірақ фракциялық қүрамы алшақ шикізатты крекинтеу процестің әр түрлі температуралардағы салыстырмалы жылдамдығын (яғни, бензиннің, газдың, кокстің және басқа өнімдердің) анықтауға мумкіндік береді. Мұндай мәліметтер өндіріс қондырғыларын жоспарлауда және пайдалануда қолданылады.
Тақырыптың өзектілігі. Термиялық процестердің қазіргі кезеңдегі өсуінде шикізат есебінде газ көмірсутектерінен бастап ауыр жоғары молекулалы қалдықтарға дейін қолданылады. Сондықтан әр түрлі шикізаттың жоғары температураларда өзгеруін байкау үшін термиялық крекингке жеке көмірсутектерді, мұнай фракцияларын және қалдықтарды салады.
Курстың жобаның мақсаты: әдебиеттерді және есептеу жұмыстарын тәуелсіз талдаудың нәтижесінде, көмірсутектерді термиялық крекингтеу үшін қажетті дағдыларды және білімді игеру.
Курстық жобаның міндеттері:
oo қолданыстағы МЕСТ, термиялық крекинг бойынша анықтамалық әдебиеттерді зерттеу;
oo термиялық крекинг процессі үшін негізгі аппаратты технологиялық есептеу;
oo термиялық крекинг процессі үшін технологиялық схемасын таңдау.

1 Әдеби шолу

1.1 Термиялық крекинг процессінің теориялық негіздері

Термиялық процестер - катализатор қатысынсыз термиялық жағдайда жүзеге асатын крекинг (ыдырау) және тығыздалу реакцияларының жиынтығы. Термиялық процестердің негізгі параметрі: материалдық баланс және алынатын өнімнің сапасы - қысым, температура жатады. Мұнай өңдеуде қолданылатын негізгі термиялық процесс типтеріне жатады. Негізгі шикізаты - мұнайды тікелей айдау өнімдері (мазут, гудрон), термиялық крекинг қалдықтары, жоғары температурада қайнайтын ароматталған концентраттар, газойль, каталитикалық крекингтің ауыр газойлі, пиролиздің ауыр шайыры, май өндірісінің экстрагенттері.
Крекинг (ағыл. crackіng - бөлшектену, ыдырау) - жанармай алу үшін мұнайды немесе оның жеке фракцияларын өңдеу. Крекинг - мұнай өңдейтін зaттардағы негізгі термиялық процесс. 470-540 С температурада және 4-6 МПа қысымда көмірсутектер ыдырап, изомерлену реакциясы жүреді. Бензинмен қатар ауыр қалдықтар (кокс) және көп мөлшерде газ түзіледі. Реакцияның бағыты мен жылдамдығы, алынған өнімнің құрамы бастапқы алынған заттың химиялық құрамына, температураға, жылу әсерінің ұзақтығына, қысымға, қолданылған катализаторға байланысты. Крекингтің бірнеше түрі бар.
Термиялық крекинг ашық түсті мұнай өнімдерін алу үшін жоғары температура (470-500 С) мен қысымда (5-6 МПа) өтеді. Мұнда 25-40 % бензин алынады, оның октан саны төмен (56-60). Күкіртті, шайырлы, жоғары парафинді мұнайда термиялық крекинг өнімнің сапасы төмен болады. Октан саны аз, ал керосин және дизель жанар майында күкірт көп, ауыр қалдықтар 30-40 % болады.
Термиялық крекингтің термодинамикалық негізін жүру мүмкіндігін Гиббс энергиясының өзгеруімен (изобарлы-изотермиялың потенциалының) анықтайды. Гиббс энергиясының стандартты мәндері (298 К) немесе тура осы мағыналы тұрақты кысымдағы энергия мәндері, әдетте, термодинамикалық мәндер кестесінде беріледі. ∆G төмен болған сайын көмірсутектің тұрақтылығы көп болады.
Шамамен ∆GTO кез келген температурада өзгеруі мынадай тендікпен аныкталады:

∆GT°=∆H298°-T∆S298°

мұндағы ∆H298 ° - түзілу жылуы арқылы есептелінетін немесе шикізатпен реакция өнімдерінің жану жылулары арқылы есептелінетін реакция жылу эффектісі;
Т - реакцияның абсолютті температурасы;

∆S298° - реакция компонеттері үшін энтропияның абсолютті мәндері арқылы кестелік мәндер негізінде есептелінетін химиялық реакция нәтижесінде энтропияның өзгеруі.

Гиббс энергиясыныц өзгеруі реакцияның тепе-теңдік тұрақтысына да байланысты:

lnKp=-∆G°RT немесе ∆G°=-19,124lgKp

Тепе-теңдік тұрақтысы мынаған тең:

Kp=-k1k2

мұндағы k1 және k2 - тиісінше тура және кері реакциялар жылдамдығының тұрақтысы.

Егер тура реакция жылдамдығы кері реакция жылдамдығынан көп болса, онда k1k2 және, сондықтан, Кр 1 және lgКр 0, яғни ∆G° теріс мәнді болуы керек. Абсолютті аз болған сайын тура реакциялардың термодинамикалық мүмкіндігі соғұрлым көп болады, баскаша айтқанда, өзімен-өзі жүретін реакция жүйесінің изобарлы-изотермиялық потендиалының кемуі орын алады.
Тепе-теңдік реакция үшін:

∆G°= m1G1°+ m2G2°= ...-... -n1GI°* - n2GII°

мүндағы G1°, GI°, G2° және GII° - тиісінше соңғы өнімдер мен бастапқы заттардың түзілуінің изобарлы-изотермиялық потенциалы;
m1, m2, n1, және n2 - стехиометриялық коэффициенттер.

Крекингте Гиббс энергиясының өзгеруі салыстырмалы термиялық тұрақтылықтық шегін белгілеуге мүмкіндік береді. Кез келген реакция үшін кейбір t температурада ∆G°=0. Мысалы, бутан үшін оны 647 °С дегидрогенизациялағанда ∆G°=0, ал осы көмірсутегін ыдыратқанда жағдай 313 °С температураға сәйкес келеді. Бүл мәліметтерден реакцияның мүмкін болған жүру шегін анықтауға және бірден ыдырау реакциясының мәнінің басымдығы туралы қорытынды жасауға болады.
Гиббс энергияларының абсолютті мәндері тағы да көмірсутектердің термиялық тұрақтылығы туралы мәлімет береді: энергияның оң мәні ыдырау реакциясының мүмкіндігінің барлығын көрсетеді.
Мысалы, 527 °С метанның түзілу изобарлы-изотермиялық потенциалы 2,30 кДжмоль тең, ал додекан үшін -669,12 кДжмоль. Бүл температурада метанның іс жүзінде тұрақтылығы, ал додеканның жеңіл ыдырайтыны белгілі.
Гиббс энергиясыньщ мәнін пайдаланып, белгілі реакцияға, оның температураға байланысын шығаруға, ал одан кез келген температурада тепе-теңдік тұрақтысын табуға болады.
Мысалы, н-деканның пентан жөне амиленге ыдырауы былай жүрсе, болар еді:

C10H22--C5H12+C5H10

Осы көмірсутектердің әрқайсысының 290К изобарлы-изотермиялық потенциалы тиісінше мынаған тең: 33,35; 8,37 және 79,33 кДжмоль. Сонда ∆G298 = кДжмоль болады, яғни бұл температурада реакция жүрмейді. Осындай есептеулер 800К үшін мынаны береді: ∆G298 = 245,89+266,02-547,27 = -35,36 кДжмоль.
Гиббс энергиясыньщ температураға байланысты өзгеруі сызықтық сипат көрсететіндіктен (∆G= А+ВТ), ∆GT екі мәні арқылы осы теңдеудің А және В коэффициенттерін аныцтауға болады:

37,61 =A+В∙298 -35,36 =А + В∙800

Бұдан А = 80,64 және В = -0,145.
Ал бүл реакция үшін теңдеу мынадай түрге айналады:

∆GT = 80,64- 0,145Т

Бұдан 556К (283 °С) ∆GT = 0, яғни қаралған н-деканның ыдырау реакциясы 283 °С-тан жоғары температураларда термодинамикалық процесс аз жылдамдықпен жүруі мүмкін.
Мұнай шикізатын қүрылымын өзгертіп өңдеу процестері үшін типтік реакцияларды талдау, олардың термодинамикалық жүру мүмкіндігі ыдырау реакциялары үшін температураның көтерілуімен өседі, ал температураның төмендеуімен синтездеу реакциялары үшін (алкилдеу, полимерлеу, гидрлеу) керісінше болады. Бұл барлық синтездеу реакцияларын өндірістік жағдайда төменгі температураларда жүргізе бермейді дегенді көрсетеді деген сөз, себебі мұндай жағдайда олардың жүру жылдамдығы өте аз болуы мүмкін.
Ыдырау реакцияларының жылуы бастапқы көмірсутектің молекулалық массасына байланысты еместігін (егер оны 1 моль айналған шикізатқа есептесе) ескеру қажет. Мысалы, 500 °С этиленнің н-бутаннан және н-деканнан түзілу жылуы бірдей және ол 1 моль шикізатқа ≈92 кДж-ды құрайды: бірақ 1 кг шикізатқа есептегенде бүл жылулар тиісінше 1590 және 650 кДжкг, бұл н-бутанның термиялық тұрақтылығын көрсетеді.
Кейбір жағдайларда термиялық крекинг реакцияларының жылуын айналған өнімдердің бір массасына (бензиннің немесе бензин мен газдың қосынды) балайды. Мұндай тәсіл шартты, себебі жылу ыдыраудың ауыр өнімдерінің түзілуіне де кетеді, ал, сонымен, қабат тығыздану өнімдерінің түзілуі жылу бөлумен жүреді. Жылуды 1 кг түрленген өнімге балаған жөн.

1.2 Термиялық крекингтің химизмі мен механизмінің негіздері

Парафинді көмірсутектердің термиялық крекинг жағдайындағы негізгі түрленуі С-С байланысы бойынша ыдырау реакциясына түсіп алкан мен алкен түзуі:

CnH2n+2--CmH2m+CqH2q+2

Түзілген каныққан төмен молекулалы көмірсутегі тағы да алкен мен алканға ыдырайды. Алкандардың ыдырауы барлық С-С байланыстар бойынша жүруі мүмкін. Температура жоғары және қысым төмен болған сайын, көміртегі тізбегінің үзілу орны оның шеткі көміртегіне ығыса түседі де, газ түріндегі өнімдер шығымы өседі. 450 °С шамасындағы температурада байланыстың үзілуі тізбектің ортасынан жүреді. Қысымды көтеру де үзілу орнын молекуланың ортасына ығыстырады. Сондықтан жоғары қысымда жүргізілетін крекинг көбірек сұйық жөне азырақ газ өнімдерін алуға мүмкіндік береді.
Алкандар қатарында термиялық жағынан метанға ең жоғарғы тұрактылық тән, себебі онда С-С байланысы жоқ. Метанның көміртегі және сутегіне ыдырауы өте жоғары температурада (шамамен 1500 °С) жүруі мүмкін. Этан мен пропанның ыдырауы екі бағытта -С-С жөне С-Н байланыстары бойынша жүреді:

CnH2n+2--CnH2n+H2

Этан дегидрлеу реакциясына бейімдеу, ал пропан үшін 600 °С этилен мен метанға ыдырау реакциясы басымдау болады.
Алдағы келтірілген алкандардың түрленуінің химиялық реакциялары сутегінің, қаныққан және қанықпаған көмірсутектердің түзілу процестерінің күрделі механизмінің сырын толық бере алмайды. Ф.Райс крекинг жағдайында парафин көмірсутектерінің ыдырауының тізбекті механизмін ұсынды. С-С байланысының энергиясы С-Н байланысының энергиясынан көп аз болғандықтан, парафин көмірсутектерінің молекуласының алғашқы ыдырауы осы байланыс орны бойынша жүреді де, қосарланбаған электроны бар радикал түзеді: -CH3, -C2H5, -С3Н7 жене т.б. -С3Н7 радикалынан күрделілеулердің өмір сүру уақыты крекинг температурасында өте аз.
Олар бірден карапайым радикалдарға ыдырайды да, көмірсутек молекулаларымен реакцияға түсіп, олардан сутегін өзіне қосып алып, өздері қаныққан көмірсутегіне мынадай жолмен түрленеді:

∙C2H6+R∙--C2H5+RH

Түзілген радикал жаңа көмірсутек молекулаларымен реакцияға түседі. Егер радикал күрделі болса, ол бірден қарапайым радикалға және қанықпаған көмірсутегіне ыдырайды:

∙C5H11-- ∙C2H5+C3H6

Белгілі бір уақытта ұзақ өмір сүретін, берілген температурада көмірсутегімен реакцияға түсетін радикалдарды (оларға Н, ∙CH3 жене ∙C2H5) бос радикалдар дейді.
Алкандардың термиялық түрленуі тізбектік сипатты және Райстың бос радикалдар теориясына бағынады.
Оның негізгі қағидалары төмендегідей.
Молекуланың радикалға алғашқы ыдырауы. Нәтижесінде әр түрлі молекулалық массалы радикалдар түзіледі, мысалы:

CH3(CH2)5CH3--C4H9∙+C3H7∙;

CH3-CH2-CH2-CH3--2 ∙C2H5∙;

Осының нәтижесінде, тізбекті реакция бастау алады. 600 °С температура шамасында жөне атмосфералы немесе төмен қысымда метил жөне этил радикалдарының аз уақыт өз алдына өмір сүре алатындығы дәлелденген. Жоғары қысымда мұндай қабілет үлкен молекулалық массалы радикалдарға да тән.
Босвалентті байланысты қанықпаған заттарды, бірден тұрақты қосылыстарға ыдырамайтын бос радикалдар дейді. Олардың қатарына сутегі радикалы да жатады;
Тізбектің өсуі. Түзілген радикал бастапқы көмірсутектермен әрекеттеседі. Берілген жағдайда да тұрақсыз жоғары молекулалық массалы радикалдары бірден тұрақты алкен және жаңа, сонымен қатар сутегі радикалын түзіп ыдырайды, мысалы:

∙C5H11=----- C4H8+CH3∙----- C5H10+H∙

Осының нәтижесінде, радикалдың концентрациясы реакция аумағында өседі.
Бос радикалдар бастапқы шикізат молекулаларымен соқтығысып, жаңа радикалдар түзілуін жүргізеді:

R'H + Н∙--Н2 + R'∙

R'H + R∙ -- RH + R'∙

Нәтижесінде, тізбекті реакция өсе түседі. Бос радикалдың шикізат молекуласымен соқтығысуының бірден-бір нәтижесі қаныққан көмірсутегінен сутегіні бөлу болып саналады.
Мысалы:

СН3СН2СН3 +СН3∙ -- СН3СНСН3+СН4

СН3СН2СН3 +СН3∙ -- СН3СН2СH2+СН4

600 °С бос радикалдардың бірінші немесе екінші көміртегі атомдары сутегімен реакцияласу мүмкіндігінің қатынасы - 1:2. Бос радикалдардың өмір сүру уақыты өте аз, 10-[3]-10-[4] секунд шамасында, осы уақытта олар әрекеттеспеген шикізат молекуласымен кездесіп үлгереді.
Мұндай реакциялардың активтеу энергиясы 40-80 кДжмоль, яғни алканның ыдырау энергиясынан көп төмен. Тізбекті реакцияның өсуінен бос радикалдар көп пайда болып, бастапқы алкан молекуласының көбісі реакцияға түседі. Осының нәтижесінде, реакция өнімдерінің негізгі массасы тікелей көміртегі тізбегінің үзілуі нәтижесінде емес, бос радикалдар арқылы тізбек реакциясының өсуінің нәтижесінде алынады. Бұл реакция алғашқы бастау, түрленудің ұзын қатарының тек бастамасы ғана;
Тепе-теңдікке жеткенде бос радикалдардың бір-бірімен кездесу мүмкіндігі олардың бастапқы шикізат молекуласымен соқтығысу мүмкіндігінен кем болмайды.
Нәтижесінде, тізбек үзіліп парафин көмірсутегінің немесе сутегі молекуласының түзілуі орын алады:
а) радикалдардың рекомбинациясы:

CH3∙+CH3∙--C2H6; H∙+H∙--H2

б) радикалдардың диспропорциялануы:

CH3∙+C2H5∙--CH4+C2H4

Нәтижесінде, реакция өнімдері қүрамында берілген температурада түрақты қаныққан және қанықпаған көмірсутектері және сутегі молекуласы жиналады.

1.3 Термиялық крекинг процесіне әр түрлі факторлардың әсері

Мұнай шикізатын термиялық крекингтеудің негізгі факторларына шикізаттың термиялық тұрақтылығы, температура, кысым және реакцияның жүру уақыты жатады. Бүл факторларды өндірістік жағдайға қатынаста қарағанда шикізаттың фракциялық және топтық химиялық құрамын еске алу кажет.
Шикізатты ароматикалық көмірсутектермен байыту оның термиялық тұрақтылығын арттырады: кұрамында 15,4 % ароматикалық көмірсутектері бар бензинді пиролиздегенде, сондай бензинді 35 % толуол қосып пиролиздегеннен, газ түзілу 25 %-дан көп болады. Жоғары ароматизацияланған шикізат температураның әсеріне өте тұрақты: құрамында ≈40 % (масс.) ди және полициклді ароматикалык көмірсутектері бар пиролиз шайырын құбырлы пеште 500-510 °С-ге дейін байқалатындай ыдыраусыз кыздыруға болады. Кокс түзіліп, оның жиналу кинетикасында шикізаттағы ароматикалық және н-парафин көмірсутектерінің салыстырмалы мөлшері үлкен роль атқарады: н-парафиндер құбырлы пеште қыздырылатын ауыр шикізаттың ағымынан асфальтендерді тұндырады, нәтижесінде құбырдың ішкі бетіне кокс түсіп жиналады, ал ароматикалык көмірсутектері асфальтендердің ерітіндіде болуын қамтамасыз етеді.
Тұрақтылығы ең төмен парафин негізді шикізат ыдырау өнімдері (пиролиз газы, қысыммен істейтін термиялық крекинг кондырғыларының бензин және газойл фракциялары) мақсатты өнімдер болатын процестер үшін өте тиімді.
Керісінше, ароматикалық шикізат максатты өнімі - поликонденсация өнімі, яғни мұнай коксі болатын процестер үшін өте қажет. Нафтенді шикізатаралық орын алады және крекингтің тереңдігіне байланысты, алкилсізденген нафтендер тәрізді ыдыраудың жеңіл өнімдерін береді; олар крекинг-бензин құрамына өтіп, парафинді шикізатты крекингтеуден алынған бензинге қарағанда жоғары октан санын көрсетеді.
Нафтен шикізаты терең түрленуде, мысалы пиролизде газды аз түзеді, бірақ, парафин шикізатын пиролиздегенге қарағанда, шайыр құрамында ароматикалық көмірсутектер көп болады. Мұнда, жоғарыда айтылғандай, ыдырау реакцияларына жоғары температура мен процестің аз жүру уакыты, ал тығыздану реакцияларына жоғары емес температуралардағы реакция уақытының үзақтығы оң әсер етеді.
Термиялық крекингке, негізгі факторларды қарағанда, термодеструкция шикізаты мен өнімдер реакция аумағында газ немесе сүйық (көбінесе аралас, сұйық-бу) фазада болуын ескеру кажет. Жеңіл дистиллятты шикізат үшін процестің температурасы шикізаттың толық булану температурасынан әр уақытта жоғары.
Егер жоғары қысым қолданса шикізаттың толық булану температурасы өседі. Бірақ бұл жағдайда да шикізат газ фазасында болады, себебі реакция аумағындағы температура шикізаттың критикалық температурасынан жоғары. Қалдық ауыр шикізатты крекингтегенде басқа жағдай орын алады.
Мұнда, әдетте, шикізат пен өнімдер аралық қалыпта (сұйық және бу) болады: температура жоғары және қысым төмен болған сайын, газ фазасының үлесі көп болады.
Крекинг өнімдерінің фазалық қалпы шикізаттың түрлену тереңдігіне де байланысты, себебі ыдырау өнімдерінің шығымы көп болғанда, олардың буларының жоғары парциалды қысымы жоғары қайнаушы тығыздану өнімдерінің де газ фазасына өтуін қамтамасыз етеді.
Барлық реакциялық массаны газ фазасына түрлендіруге көмектесетін факторлардың болуы кокс түзілу қауіпсіздігін азайтады.
Газ фазадан көміртегінің тікелей түзілуі және оның реакциялық имек құбырдың ішкі беттерінде пирокөміртегі түрінде жиналуы өте жоғары температураларда (850 °С және одан да жоғары) орын алуы мүмкін.
Мұндай жағдайда көмірсутегінің элементке де, радикалдарға да ыдырау реакцияларына кабырғаның салыстармалы бетінің әсері, яғни осы беттің реакция көлеміне қатынасы шешуші роль атқарады. Төменгі қысымдарда радикалды-тізбекті крекинг процесінде тізбектердің реактор беттерінде үзілуі үлкен роль атқарады.
Қысымды көтеру тек газ фазасында жүретін реакцияға әсер етуі заңды. Қысым белгілі бір шекке дейін молекуланың жанасуына ықпал етіп, олардың әрекеттесуін активтейді. Одан әрі қарай қысымды көтеру молекуланың қозғалуын баяулатады жөне мұндай жағдайда газ фазасы қасиеті жағынан сұйыққа жақындайды, ол тізбектің өсуін қиындатады.
Сонымен, газфазалы процестер үшін қысымның абсолюттік мәні маңызды. М.Г.Гоникберг және В.В.Воеводский, жоғары емес қысымдарда (бірнеше бөлік ондық МПа) оны өсіру крекинг жылдамдығының константасын көбейтетіні, ал өте жоғары кысымдарда (ондың МПа) кері құбылыс орын алатынын көрсетті. А.И.Динцестің мәліметтері бойынша, 575 °С және 9-13 % ыдырау тереңдігінде н-бутанның термиялық крекинг процесінде артық қысымды 0,39-дан 1,08 МПа-ға дейін көтеру жылдамдық константасын 0,007-ден 0,022 с-1 дейін, яғни екі есе өсіреді.
Қысымның көтерілуі реакция жылдамдығына ғана емес, сонымен қатар олардың бағыттарына да, яғни крекинг өнімдерінің құрамына да әсер етеді. Қысымның өсуімен ыдырау өнімдерінің екінші түрленулерінің (полимерлену, алкилдеу, сутегінің аралық бөлінуі) жылдамдығы көбейеді.
Сонымен, қысымның өсуімен газ түріндегі ыдырау өнімдерінің шығымы кемиді және тығыздану өнімдерінің мөлшері өседі. Бұл фазалы (төменгі қысымдағы крекинг) және қысыммен жүретін термиялық крекинг өнімдерінің құрамымен дәлелденеді.
Төменде бір типтік дистиллятты шикізаттың (салыстырмалы тығызды 0,820 керосин) төменгі жөне жоғарғы қысымдағы типтік материалдық балансы келтірілген (1 кесте); мұнда газ түзілуге тек төменгі қысым ғана емес, сонымен бірге жоғарғы температура да ықпал етеді.

Кесте 1 - Типтік дистиллятты шикізаттың материалдық балансы

Көрсеткіштер
Бу фазалы крекинг
Қысыммен жүретін крекинг
Температура, [0]С
550-560
500-510
Артық қысым, МПа
0,2-0,5
4-5
Материалдық баланс, % (масс.):
газ
32,0-32,3
15,0
бензин дистилляты
58,5-62,2
75,0
крекинг-қалдық
10,4-13,1
10,0

Гидрлеу реакцияларына жоғары қысымның әсерінің болатындығы, буфазалы крекинг өнімдерінің құрамында көп қанықпаған көмірсутектерінің болатындығымен дәлелденеді: осы процесте алынған газ құрамында 40-50 % қанықпаған көмірсутектер, ал қысыммен жүретін термиялық крекинг газында олардың мөлшері бар болғаны 15-20 % болады. Буфазалы крекинг бензинінде қанықпаған көмірсутектерінің, мөлшері - 40-45 %, ал қысыммен жүретін крекинг бензинінде бар болғаны - 20-30 %.
Қысымның өсуімен газ фазасының көлемі азаяды әрі оның тығыздығы қысымға шамамен тура байланыста өседі. Егер тез буланушы шикізатты төменгі қысымда крекингке салса, онда булардың, парциалды көлемі және олардың қозғалу жылдамдығы өте жоғары болады және оларды реакция аумағында химиялық түрленуге қажетті уақытта ұстап тұру үшін реакциялық аумақ көлемі жеткілікті болуы керек. Реакциялық көлемді ықшамдау жоғары қысымда істейтін крекинг-қондырғылардың көбеюіне алып келіп соқты.
Төменгі қысымда жеңілденген шикізатты өңдейтін крекинг қондырғылары (буфазалы крекинг қондырғылары) қуаты төмен және, сондықтан, олар тиімсіз болғандықтан, мұнай өңдеу өндірісінде көп қолданылмады. Бірақ термиялық крекингтің бір түрі пиролизде, қысымның төмен болуы газ түріндегі максатты өнімдер (этилен, пропилен) алуда, термо- контактілі процестерде де, төменгі кысым ыдырау мен шикізаттан алғашқы бөлінген өнімдердің реакция аумағынан шығуына көмектеседі.
Сұйық фазада жүретін термиялық крекинг процестерінде ауыр шикізат - мұнай қалдықтары, ауыр дистилляттар пайдаланады. Егер шикізаттың терең емес ыдырауы қажет болса (мысалы, висбрекинг процесінде қалдықтың тұтқырлығын азайту үшін), газ фазасындағы жеңіл фракциялар құрамында аз мөлшерде соңғы өнім (газ, бензин) болады.
Өнімнің негізгі массасы шикізат сияқты сұйық фазада болады. Терен түрленуде, мысалы кокстеу процесінде крекинг камерада немесе жылубергіштің бетінде қатты қалдык пен ыдырау өнімдерінің булары түзіліп жүреді.
Висбрекинг процесінде қысымның әсері көп емес, қысымды көтеру қондырғының өткізу қабілетін аздап кана көтереді.
Кокстеуде қысымның ролі жоғары (әсіресе, дистиллятты шикізатты өңдеуде), себебі тығыздану реакциялары тек сұйық фазада жүріп қана қоймай, жоғары ароматизацияланған ыдырау өнімдерінің буларының конденсациялануы есебінен орын алады.

1.4 Қысыммен жүретін термиялық крекинг

Термиялық крекинг қондырғысының жүйесін таңдау шикізат пен оны өңдеу бағытына байланысты. Термиялық крекинг қондырғыларының бәріне бірдей жалпы тән қасиеті - шикізатты қажетті температураға дейін қыздыратын және реакция жылуын беретін құбырлы пештің болуы. Көпшілік қондырғыларда, әсіресе ауыр шикізатты өңдегенде, түрленуінің қажетті тереңдігіне жету мақсатында арнайы реакциялық аппарат қолданады, онда шикізат реакция температурасында белгілі бір уақыт ұсталады. Қазіргі термиялық крекинг қондырғыларында, әдетте, крекингтің қайта берумен жүргізетін түрі қолданылады. Ең көп тарағаны - мазуттарды екі пешті жүйемен крекингтеу қондырғысы.
Негізгі ағымды жүйелерде көрсетілгендей, терең крекингтеу пешінде шикізат есебінде алғашқы айдау мазутынан бөлінген 350 °С-ге дейінгі фракция және 350 °С-ден жоғарғы қалдықты жеңіл крекингтеумен алынған 200-350 °С фракция қолданылады. Ауыр шикізат құрамында 350 оС-қа дейін қайнайтын фракция болмайды және жеңіл крекинг пешіне, негізінен, жеңіл крекингпен алынған шығымы көп емес газойл фракциясы түседі. Мұндай жағдайда қондырғыны бір пешті жүйемен жүргізу тиімді.
Екі пешті қондырғының екі пештерінде (жеңіл және терең крекинг) өңдеу тиімділігін арттыру үшін шикізаттың айналмаған бөлігін қайта беру көзделген.
Рециркулят пен жаңа шикізат мөлшерінің қатынасын рециркуляция коэффициенті K1 ал крекинг-пешке түскен барлык шикізаттың жаңа шикізат мөлшеріне қатынасын салу коэффициенті K2 деп атайды. K1 мен К2 арасында К2 =K1+1 байланыс бар.
Шикізатты бір рет өткізудегі крекинг тереңдігі көп болған сайын, рециркуляция коэффициенті аз және жаңа шикізатқа есептегендегі қондырғы қуаты, тиісінше, жоғары болады. Бірақ бір рет өткізудегі крекинг тереңдігінің өсуі бензин шығымын кемітуге, кокс пен газ түзілудің өсуіне, жеңіл бензин фракциясының үшуының өсуіне алып келіп соғады.

1.5 Қондырғының технологиялык сызбасының сипаттамасы

Қондырғының технологиялық схемасы 1-парақта көрсетілген (қосымша).
Шикізат сорғымен (1) жылуалмастырғышқа (2) беріледі, онда крекингқалдық жылуы есебінен жылынып екі ағымға бөлінеді.
Ағымның біреуі (3) ректификациялау колоннасының төменгі бөлігіне түседі, ал екіншісі төменгі қысымды буландырғыштың (9) жоғарғы бөлігіне жіберіледі. Буландырғышқа түскен шикізат ағымы ауыр газойл фракцияларымен байиды және сорғымен (10) колоннаға (3) беріледі. Колоннаның төменгі бөлігінен пеш сорғысымен (7) ауыр шикізат пешіне (11) беріледі.
Колонна (3) бітеу табақшамен екіге бөлінген. Осы табақша аркылы төменгі бөліктен булар жоғарыдағыдай түрленеді. Сүйықтық болса жоғарыдан төмен түспейді де, бітеу табақшаға жиналады, ол сорғымен (8) алынып, жеңіл шикізат пешіне (12) терең крекингтеуге беріледі.
Ректификациялау колоннасына шикізатты алдын ала берумен және оны реакция өнімдерімен араластырумен бірнеше мәселелер шешіледі: реакция өнімдерінің жылуы пайдаланады, шикізаттан жеңіл фракциялар айдалады, реакция өнімдері суытылады.
Пештерден (11; 12) шығушы крекинг өнімдері бірігіп өз ал-дына түрған реакциялың камераға (13) түседі, одан жоғары кысымды буландырғышқа (14) өтеді. Крекинг өнімнің бу-сұйық қоспасы екіге бөлінеді: бу ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.