Реферат на тему термический крекинг

Обновлено: 02.07.2024

Продуктами промышленных установок термического крекинга являются газ, бензин, крекинг – остаток. Иногда отбирают ещё и керосиновую или керосиногазойлевую фракцию. Повышение температуры увеличивает скорость протекающих реакций, глубину процесса, а также приводит к преобладанию реакций расщепления по сравнения с реакциями уплотнения. Глубина процесса оценивается выходом бензина, газа и кокса и их соотношением. Её выбирают в зависимости от склонности исходного сырья к коксооброзованию или газообразованию. С увеличением глубины превращения выход бензина вначале растёт, затем достигает некоторого максимума и начинает снижаться. Данное явление связано с тем, что скорость разложения бензина на газ начинает превышать скорость образования бензина.

Содержание

1 Теоретические основы термического крекинга 3
2 Технологическая схема двухпечной установки термического крекинга с выносом реакционной камеры 5
3 Трубчатые печи 7
4 Графическая часть 9
Список использованных источников 12

Вложенные файлы: 1 файл

Реферат 2.docx

1 Теоретические основы термического крекинга 3

2 Технологическая схема двухпечной установки термического крекинга с выносом реакционной камеры 5

3 Трубчатые печи 7

4 Графическая часть 9

Список использованных источников 12

1 Теоретические основы термического крекинга

Термический крекинг (англ. termalcracking) - процесс переработки нефтяных фракций путём их термического разложения с целью получения дополнительного количества светлых нефтепродуктов (бензина), термогазойля для производства сажи и крекинг-остатка для производства игольчатого кокса. Одной из разновидностей термического крекинга является висбрекинг - процесс получения котельных топлив путём снижения вязкости тяжолого сырья (мазута и гудрона).

В процессе термокрекинга, наряду с реакциями разложения, в результате которых получается газ и бензин, идут вторичные реакции уплотнения образовавшихся продуктов, в результате которых получается крекинг – остаток и кокс. На химизм процесса оказывает влияние его продолжительность (время пребывания углеводородов в реакционной зоне), характер исходного сырья, давление.

Влияние давления появляется как непосредственно на направленности протекающих реакций, так и через изменение фазового соотношения в реакционной зоне. Давление влияет на состав продуктов крекинга, уменьшает выход газообразных продуктов и увеличивает выход продуктов уплотнения. С повышением давления уменьшается доля паров и увеличивается доля жидкости в реакционной зоне, что позволяет при заданном времени пребывания углеводородов значительно уменьшить объём реакционной зоны или углубить процесс.

Важный момент при термокрекинге — обеспечение требуемой селективности процесса. При достаточно широком молекулярном спектре углеводородов сырье сначала разделяют на фракции, а затем осуществляют их термокрекинг при оптимальных рабочих условиях в отдельных реакторах.

При достижении определенной глубины термического крекинга начинается образование твердого продукта — кокса, который представляет собой результат последовательных превращений ароматических углеводородов в асфальтены и карбиды. Явление коксообразования негативно сказывается на эксплуатации реакторных устройств термического крекинга, ограничивая их межремонтный пробег из-за необходимости очищать реакционную аппаратуру от коксоотложений.

С целью достижения требуемой глубины процесса при умеренной температуре без значительных коксообразований осуществляют рециркуляцию части получаемых продуктов на повторный крекинг.

Реакторным устройством служит трубчатая печь или трубчатая печь с выносной полой реакционной камерой. Последняя может быть заполнена только паром или иметь некоторый уровень жидкости.

2 Технологическая схема двухпечной установки термического

крекинга с выносом реакционной камеры

Схема двухпечной установки термического крекинга с выносной реакционной камерой представлена на рисунке 1. Сырье после нагрева в теплообменнике 7 теплом отходящего крекинг-остатка подается в нижнюю часть ректификационной колонны 5 и в верхнюю часть испарителя низкого давления 6. Деление сырья на два потока позволяет более полно использовать избыточное тепло паров в этих аппаратах. Из верхней части испарителя 6 сырье, разбавленное газойлевыми фракциями, направляют в нижнюю часть колонны 5. Объединенный поток сырья и рециркулята с низа колонны 5 направляют в печь 1 легкого крекинга (тяжелого сырья) и далее на верх выносной реакционной камеры 3. Газойлевые фракции со сборной тарелки верхней части колонны 5 направляют в печь 2 глубокого крекинга (легкого сырья) и далее на верх реакционной камеры 3, откуда продукты крекинга поступают через редукционный вентиль в испаритель высокого давления 4. После отделения паров газойля с низа испарителя 4 крекинг- остаток поступает в испаритель низкого давления, в котором отделяются пары газойлевых фракций. Тяжелую часть этих паров в испарителе 6 конденсируют и возвращают с его сборной тарелки в низ колонны 5 и далее в смеси с сырьем направляют на крекинг в печь 1. С низа колонны 6 через теплообменники 7 и холодильник 8 выводят крекинг-остаток. Легкую часть паров выводят с верха испарителя 6 через конденсатор 10 и газосепаратор низкого давления 9 как крекинговый газойль. Пары из испарителя 4 поступают на разделение в колонну 5, с верха которой через конденсатор 11 выводят бензин и газ, которые поступают в газосепаратор высокого давления 12. В дальнейшем бензин поступает на стабилизацию, а газ на ГФУ.

Режим крекинга: выход печи тяжелого сырья — температура
470 — 490 °С, давление 2,2 — 2,7 МПа, для печи легкого сырья соответственно 530 — 540 °С и 2,2 — 2,8 МПа.

Выход бензина при термическом крекинге зависит наряду с прочими условиями от вида сырья: он составляет (по массе) для гудрона 10—12 %, мазута 30 — 35, газойля 50 — 55, керосина 60 — 65. Бензины термического крекинга содержат непредельные углеводороды и имеют низкое качество. В связи с этим процесс термического крекинга не является перспективным, однако он завоевал историческую нишу и свое место в нефтепереработке.

3 Трубчатые печи

Трубчатые печи (англ. pipe, tubefurnace) — огневые нагреватели для нагрева, испарения, химического превращения нефтяного сырья, движущегося по трубчатому змеевику. Трубчатые печи широко распространены на нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятиях и являются составной частью технологических установок первичной переработки нефти, каталитического крекинга, риформинга, гидроочистки и др.

Трубчатая печь состоит из камеры радиации и конвекции. В первой (топочной камере) сжигается топливо и размещен радиантный экран, трубы которого поглощают тепло в основном от радиации факела, трехатомных газов сгорания и вторичного излучения кладки. В камере конвекции расположены трубы, получающие тепло от потока дымовых газов главным образом конвекцией. Газы сгорания из радиантной поступают в камеру конвекции, откуда направляются в воздухоподогреватель и через дымоход в атмосферу. В камере конвекции также размещаются трубы котла-утилизатора для получения перегретого водяного пара. Нагреваемая среда сначала поступает в конвекционные трубы, а затем в радиантные. Для змеевиков применяют бесшовные трубы диаметром от 60 до 325 мм из углеродистых и легированных сталей и сплавов, обладающих жаропрочными свойствами. Соединяют трубы крутоизогнутыми фитингами сваркой или при помощи двойников, допускающих механическую чистку внутренней поверхности трубы от кокса.

Конструкции трубчатых печей (рисунок 2, 3) разнообразны и зависят от следующих факторов: назначения; вида топлива (жидкое, газообразное, комбинированное); формы корпуса — коробчатые (ширококамерные, узко-камерные) и цилиндрические; способа сжигания топлива — беспламенные, со свободным или настильным факелом, с дифференциальным подводом воздуха по высоте факела; расположения труб в камерах радиации и конвекции (вертикальное, горизонтальное, винтовое и др.); числа секций или камер радиации; относительного расположения труб и осей факела (параллельное и перпендикулярное); числа потоков в трубчатом змеевике; конструкции стен (подвесной, легковесный кирпич, торкрет-бетон, волокнистые материалы, специальные блоки-панели); расположения камеры конвекции относительно радиантной (верхнее, нижнее, боковое).

Теплопроизводительность трубчатых печей находится в пределах 0,12 — 240 МВт, поверхность нагрева радиантных труб составляет 15 — 2000 м 2 , производительность по нагреваемой среде достигает 8 - 105 кг/ч. Температура среды на выходе из печи зависит от технологического процесса и достигает 900°С , а давление в змеевике — от 0,1 до 30 МПа. В реакционных трубах печей конверсии углеводородных газов, парового риформинга, каталитического пиролиза размещают гранулированный катализатор. В трубчатых печах с факельным способом сжигания топлива применяют комбинированные горелки, рассчитанные на жидкое и газообразное топливо (теплопроизводительность от 2,0 до 5,8 МВт), в трубчатых печах со стенами из панельных горелок применяют беспламенные панельные горелки (от 0,052 до 0,32 МВт) и щелевые беспламенные горелки (0,349 МВт).

Важным показателем, характеризующим работу трубчатых печей и эффективность использования трубчатого змеевика, является теплонапряженность поверхности нагрева. Величина тепловой напряженности зависит от назначения трубчатой печи, способа сжигания топлива, равномерности теплового потока по длине и окружности трубы змеевика, опасности термического разложения нагреваемой среды, теплоустойчивости и жаростойкости материала трубы. Средняя теплонапряженность радиантных труб (кВт/м) печей установок атмосферной перегонки нефти 30 — 60, вакуумной перегонки мазута 20 — 40, вторичной переработки 30 — 60, замедленного коксования 20 — 40, пиролиза бензина 12 — 24. Коэффициент полезного действия трубчатых печей лежит в пределах 0,65 — 0,85.

Файлы: 1 файл

термокрекинг.docx

Кре́кинг (англ. cracking, расщепление) — высокотемпературная переработка нефти и её фракций с целью получения, как правило, продуктов меньшей молекулярной массы — моторных топлив, смазочных масел и т. п., а также сырья для химической и нефтехимической промышленности. Крекинг протекает с разрывом связей С—С и образованием свободных радикалов или карбанионов. Одновременно с разрывом связей С—С происходит дегидрирование,изом еризация, полимеризация и конд енсация как промежуточных, так и исходных веществ. В результате последних двух процессов образуются т. н. крекинг-остаток (фракция с температурой кипения более 350 °C) и нефтяной кокс.

История термического крекинга

Как протекает процесс Термический крекинг

Рассмотрим наиболее распространенную схему (рис. 4.19) термического крекинга. Сырье (чаще мазут), пройдя через теплообменник, с температурой около 80 °С поступает в верхнюю часть вторичного испарителя. Верхняя часть испарителя отделена от нижней, поэтому мазут не может стекать вниз, где находится крекинг — остаток с температурой около 400°С. Однако пары крекинг — остатка свободно проходят через слой мазута, нагревая его до 110—120 °С и обогащая своими легкими фракциями.

Из вторичного испарителя направляют в первую ректификационную колонну для его первичного разделения. Образующиеся легкие фракции из головной части этой колонны направляются для повторного разделения во вторую ректификационную колонну. В результате отгонки легких фракций в обеих колоннах, в их кубовых частях, образуются остатки, которые в зависимости от температуры кипения имеют различный состав. В первой колонне остаток называют тяжелым (его температура кипения около 400°С), во второй — легким (температура кипения около 300 °С). Тяжелый остаток подают в печь легкого крекинга (ПЛК), легкий остаток— в печь тяжелого (глубокого) крекинга (ПТК). Проходя по змеевикам печей при избыточном давлении около 5—6 МПа (50—60 ат) и нагреваясь (до 480 °С в ПЛК и до 500°С в ПТК), остатки подвергаются крекированию.

В результате процесса крекинга в змеевиках трубчатых печей образуются сложные смеси углеводородов примерно одинакового состава, которые направляются в первичный испаритель, где происходит завершение процессов расщепления при снижении температуры до 420°С и давления до 0,5—1 МПа (5—10 ат). В реакционной камере при этом идет грубое разделение смеси на две фазы — парогазовую и жидкую, содержащую кокс.

Пары и газы из первичного испарителя, проходя последовательно обе ректификационные колонны, постепенно укрепляются углеводородами бензинового состава и при температуре около 250 °С выводятся из головной,, части второй колонны. После охлаждения парогазовая смесь поступает в газосепаратор для отделения от жидкой фазы (нестабильного бензина) несконденсировавшегося жирного крекинг — газа, который направляется на абсорбционную установку для улавливания паров бензина.

Часть флегмы постоянно отбирают с нижних тарелок второй ректификационной колонны и после охлаждения в виде фракции дизельного топлива выводят с установки. На установке получают также гудрон — тяжелый крекинг-остаток, который выводят из нижней части вторичного
испарителя.

Продукты термического Крекинг, осуществляемого обычно при 470-540°С и давлении 4-6 Мн/м 2 (40-60 am), содержат много непредельных углеводородов, нестабильны при хранении, бензины из этих продуктов мало восприимчивы к тетраэтил-свинцу и требуют дальнейшей переработки путём риформинга.

бензины из этих продуктов мало восприимчивы к тетраэтил-свинцу и требуют дальнейшей переработки путём риформинга.

Риформинг (англ. reforming, от reform — переделывать, улучшать), промышленный процесс переработки бензиновых и лигроиновых фракций нефти с целью получения высокооктановых бензинов и ароматических углеводородов. До 30-х гг. 20 в. представлял собой разновидность термического крекинга и проводился при 540 °С и 5—7 Мн/м 2 (50—70 кгс/см 2 ) для получения бензина с октановым числом 70—72. С 40-х гг. 20 в. Риформинг — каталитический процесс, Риформинг проводят в промышленной установке, имеющей нагревательную печь и не менее 3—4 реакторов, при температуре 350—520 °С, давлении 1,5—4 Мн/м 2 (15—40 кгс/см 2 ) в присутствии различных катализаторов: платиновых, пла тинорениевых и полиметаллических, содержащих платину, рений, ири дий, германий и другие металлы. Во избежание дезактивации катализатора продуктом уплотнения — коксом, Риформинг осуществляет ся под высоким давлением водорода, который циркулирует через нагревательную печь и реакторы. В результатеРиформинг бензиновых фракций нефти получают 80—85% бензина с октановым числом 90—95, 1,5—2% водорода и остальное количество — газообразные углеводороды. Большое значение имеет Риформинг для производства ароматических углеводородов (бензола, толуола, ксилолов); ранее основным источником получения этих углеводородов была коксохимическая промышленность.

Термический Крекинг низкого давления, проводимый при 500- 600°С и под давлением несколько десятых долей Мн/м 2 (несколько am), на зывается также коксованием и применяется для превращения тяжёлых продуктов, например гудронов, в более лёгкие (выход 60-70%), используемые для дальнейшей переработки в моторные топлива. Способ включает нагрев исходного сырья с последующим формированием вторичного сырья, нагрев вторичного сырья в реакционной печи 2 и подачу его в камеру коксования 3, в которой образуются кокс и парожидкостные продукты коксования, фракционирование последних в ректификационной колонне 4 с получением газа, бензина, легкого и тяжелого газойлей и кубового остатка коксования, термический крекинг тяжелого газойля, при этом формирование вторичного сырья осуществляют в испарителе 1, соединенном по парам с ректификационной колонной 4, путем смешивания исходного сырья с частью тяжелого газойля, подаваемого из ректификационной колонны в испаритель в качестве рециркулята, а образовавшиеся продукты термического крекинга остальной части тяжелого газойля смешивают с кубовым остатком коксования и полученную смесь вводят во вторичное сырье перед подачей в камеру коксования 3. Продолжительность процесса варьирует от десятков минут до десятков часов.

Сырьём для процесса служат: тяжёлые фракции перегонки нефт и, остатки термического и каталитического крекинга, пиро лиза бензинов и газойлей

получения нефтяного кокса и газойлевых фракций

Высокотемпературный (650-750°С). Крекинг низкого давления, называемый также пиролизом, проводят под давлением, близким к атмосферному; этим способом перерабатывают тяжёлое остаточное нефтяное сырьё в газ, содержащий до 50% непредельных углеводородов (этилен, пропилен и др.), и ароматические соединения; полученные продукты служат главным образом химическим сырьём. Процесс термического пиролиза углеводородного сырья остаётся основным способом получения низкомолекулярных олефинов — э тилена и пропилена. Существующие мощности установок пиролиза составляют 113,0 млн.т/год по этилену или почти 100% мирового производства и 38,6 млн.т/год по пропилену или более 67% мирового производства (остальное — 30% производства пропилена приходится на каталитический крекинг, около 3% мирового производства пропилена вырабатывается из нефтезаводских газов НПЗ, а именно из газов процессов замедленного коксования и висбрекинга). При этом, среднегодовой прирост потребления этилена и пропилена в мире составляет более 4%.

Наряду с производством этилена и пропилена, процесс пиролиза является основным источником дивинила, выделяемого из сопутствующей пиролизной С4 фракции и бензола, получаемого из жидких продуктов пиролиза. Около 80% мирового производства дивинила и 39% производства бензола осуществляется пиролизом углеводородов.

В промышленных условиях пиролиз углеводородов осуществляют при температурах 800—900 °C и при давлениях, близких к атмосферному (на входе в пирозмеевик ~ 0,3 МПа, на выходе — 0,1 МПа избыточных). Время пребывания сырья в пирозмеевике составляет 0,1 — 0,5 сек. Большинство исследователей придерживаются теории цепного свободно-радикального механизма разложения при пиролизе в вышеуказанных условиях.

Висбре́кинг (от англ. vis( cosity) — вязкость, липкость, тягучесть и breaking — ломка, разрушение) — один из видов термического крекинга. Применяют для получения главным образом котельных топлив (топочных мазутов) из гудронов. Процесс проводят в жидкой фазе при сравнительно мягких условиях: 440—500 °C, 0,5-3,0 МПа, время пребывания сырья в зоне реакции от 2 до 30 минут и более. Основные реакции — расщепление парафиновых и нафтеновых углеводородов с образованием углеводородных газов и бензина, а также жидких фракций, кипящих в пределах 200—450 °C, и вторичных асфальтенов(наиболее высокомолекулярные компоненты нефти).

Читайте также: