Термические и термокаталитические процессы переработки нефти

Использование нефти решительно ориентировано на ее глубокую пе­реработку с максимальным отбором высококачественных светлых нефтепро­дуктов и сырья для нефтехимического синтеза. Таким образом, практически отпадают схемы так называемой неглубокой переработки нефти с отбором 40-50 мае. % (считая на нефть) низкокачественного сернистого котельного топлива (крекинг-остаток или даже мазут).

Значительные изменения в баланс нефтей внесла эксплуатация нефтя­ных месторождений Западной Сибири.

Постепенное увеличение доли сернистых и высокосернистых нефтей вызвало интенсивное развитие гидрогенизационных процессов.

Повышение требований к качеству нефтепродуктов должно учитывать и экологические соображения: отказ от тетраэтилсвинца, стремление к безот­ходной технологии переработки сернистого сырья.

В то же время должен возрастать абсолютный объем переработки неф­ти, повышаться отбор светлых нефтепродуктов и их качество. Этого можно достигнуть только при широком использовании вторичных процессов. Есте­ственно, что прямая перегонка дает только тот выход светлых нефтепродук­тов, который обусловлен природными свойствами нефти. Применение тер­мокаталитических процессов позволяет получать дополнительное количество светлых нефтепродуктов из тяжелых нефтяных фракций. Например, катали­тический крекинг вакуумного газойля (фракция 350-500°С, составляющая 20-30 мае. % на нефть) может дать до 45-50 мае. % бензина, т. е. дополнительно 10-15% бензина в пересчете на нефть. Одновременно получается фракция легкого газойля, которую после соответствующего облагораживания можно использовать в качестве дизельного топлива. Не менее важной причиной, обусловливающей необходимость вторичных процессов, является то, что прямая перегонка нефтей (в основном парафинистых) не может дать бензин удовлетворительных качеств. Например, октановое число бензина н.к. -180 С из западносибирской нефти составляет около 63 по исследователь­скому методу (и.м.). Процесс каталитического риформинга позволяет полу­чать из таких низкооктановых фракций бензин с октановым числом 95-100 и.м. Октановое число бензинов определяют на специальных установках с од­ноцилиндровым двигателем в двух режимах: жестком, характеризующим ра­боту двигателя с высокой нагрузкой (моторный метод), и менее жестком, ха­рактеризующим работу двигателя при средних нагрузках (исследовательский метод). Октановое число топлива, установленное исследовательском мето­дом, несколько выше (на 10-12 единиц), чем установленное моторным мето­дом. Эта разность характеризует чувствительность топлива к различным ре-жимам работы двигателя. В настоящее время бензины характеризуют окта­новым числом только по исследовательскому методу.

Четкая классификация вторичных процессов переработки нефтяного сырья затруднительна. Ниже приводится краткая характеристика вторичных процессов, частично сгруппированных по родственным признакам.

Термические процессы. К этим процессам, получившим широкое распространение, относятся:

- термический крекинг при повышенном давлении (2,0- 4,0 МПа) жид­кого (в настоящее время в основном тяжелого) сырья с получением газа и жидких продуктов;

- коксование тяжелых остатков или высокоароматизированных тяже­лых дистиллятов при невысоком давлении (до 0,5 МПа) с получением кокса, газа и жидких продуктов;

- пиролиз (высокотемпературный крекинг) жидкого или газообразного сырья при невысоком давлении (0,2-0,3 МПа) с получением газа, богатого непредельными углеводородами, и жидкого продукта.

Термические процессы характеризуется высокими температурами в зо­не реакции - от 450 до 900°С. Под действием высокой температуры нефтяное сырье разлагается (собственно крекинг). Этот процесс сопровождается вто­ричными реакциями уплотнения вновь образовавшихся углеводородных мо­лекул.

Термический крекинг под давлением применяли ранее для переработки различного сырья - тяжелого бензина, газойлей, мазутов - с целью получения автомобильного бензина. При переработке тяжелых нефтяных остатков (полугудроны, гудроны) целевым продуктом обычно является котельное топли­во, получаемое за счет снижения вязкости исходного остатка. Такой процесс неглубокого разложения сырья носит название легкого крекинга, или висбрекинга. Висбрекинг проводят при «2 МПа и 450-500°С.

Коксование нефтяных остатков проводят в направлении их «декарбо­низации», когда асфальто-смолистые вещества, содержащиеся в исходном сырье, концентрируются в твердом продукте - коксе. В результате получают­ся более богатые водородом продукты - газойль, бензин и газ. Обычно целью процесса является получение кокса, но остальные продукты также находят применение.

Разновидность термического крекинга нефтяных остатков при невысо­ком давлении - деструктивная перегонка - направлена на получение макси­мального выхода соляровых фракций при минимальном количестве тяжелого жидкого остатка.

Коксование и деструктивную перегонку проводят при 450- 550°С.

Пиролиз - наиболее жесткая форма термического крекинга. Сырье пи­ролиза весьма разнообразно. Температура процесса 700-900°С, давление близко к атмосферному. Цель процесса - получение газообразных непредель­ных углеводородов, в основном этилена и пропилена. В качестве побочных

продуктов образуются ароматические углеводороды (бензол, толуол, нафта­лин).

Термокаталитические процессы. К ним относятся:

- каталитический крекинг;

- каталитический риформинг;

- каталитическая изомеризация;

- гидрогенизационные процессы (гидроочистка, гидрообессеривание, гидрокрекинг).

Основное назначение каталитического крекинга - получение высоко­качественного бензина. Кроме того, получают газ, богатый бутан-бутиленовой фракцией (сырье для производства компонента высокооктано­вых бензинов), и газойлевые фракции. Катализаторы - алюмосиликаты, аморфные или более совершенные - имеющие кристаллическую структуру (цеолиты). По температурному режиму процесс аналогичен термическому крекингу (470-540°С), но скорость реакций на несколько порядков больше, а качество получаемого бензина гораздо выше.

Сущность каталитического риформинга - ароматизация бензиновых фракций, протекающая в результате преобразования нафтеновых и парафи­новых углеводородов в ароматические. Продуктами являются высокоокта­новый ароматизированный бензин или (после соответствующих операций с целью их извлечения) индивидуальные ароматические углеводороды (бен­зол, толуол, ксилолы), которые используют в нефтехимической промыш­ленности. Процесс осуществляют на алюмоплатиновых катализаторах (платформинг) при 480-540°С и 2-4 МПа. В более совершенной форме про­цесса используют платинорениевые и полиметаллические катализаторы при более низком давлении (0,7-1,5 МПа).

Каталитическая изомеризация легких бензиновых углеводородов (н-пентан и н-гексан) служит для повышения их октанового числа и использо­вания в качестве компонентов высокооктановых бензинов. Подобно риформингу процесс осуществляют на алюмоплатиновых катализаторах под дав­лением водорода.

Гидрогенизационные процессы. В результате термокаталитических преобразований нефтяного сырья под давлением водорода можно получать продукты весьма благоприятного состава. В зависимости от глубины воздей­ствия водорода и назначения различают три разновидности гидрогенизационных процессов.

Гидроочистку проводят с целью облагораживания бензинов, дизель­ных топлив, масел и других нефтепродуктов путем разрушения содержащих­ся в них сернистых соединений и удаления серы в виде сероводорода. Наи­более типичные катализаторы - алюмокобальт- и алюмоникель-молибденовые. Наряду с обессериванием происходит насыщение непредельных углево­дородов, а при более глубокой форме процесса - гидрирование ароматиче­ских углеводородов до нафтеновых.

Целью гидрообессеривания является снижение содержания серы в тя­желых остатках нефтей с целью использования этих остатков в качестве ко­тельного топлива.

Гидрокрекинг - глубокое термокаталитическое превращение нефтяного сырья (в основном тяжелых сернистых дистиллятов) для получения бензина, реактивного и дизельного топлив.

Основные формы промышленных гидрогенизационных процессов ха­рактеризуются последовательным использованием катализаторов гидрообес­серивания (А1-Со-Мо или Al-Ni-Mo) и катализаторов расщепления (Pt и Pd на носителе). Температуры лежат в пределах 350-500°С; давление в зависи­мости от глубины процесса меняется от 3 МПа (гидроочистка) до 15-20 МПа (гидрокрекинг).

Низкотемпературный каталитический процесс ^каталитическое алкилирование изобутана олефинами на основе углеводородных газов.

Процесс ведут в присутствии серной кислоты или жидкого фтористого водорода, базируясь на изобутане и на бутиленах (или на пропилене), содер­жащихся в газах каталитического крекинга и термических процессов. Обе разновидности процесса проводят при низких температурах и давлениях (0-30°С и 0,4-0,5 МПа). Целевым продуктом является алкилат - высокооктано­вый компонент автомобильных и авиационных бензинов.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: