Термический Крекинг

, высокотемпературная переработка нефти и ее фракций с целью получения, как правило, продуктов меньшей мол. Массы-легких моторных и котельных топлив, непредельных углеводородов, высокоаро-матизир. Сырья, кокса нефтяного. Рис. 1. Цепь р-ций при термич. Крекингепарафиновых углеводородов (по Тиличееву и Немцову). Физико-химические основы процесса. Направление Т. К. Зависит от природы углеводородного сырья, его мол. Массы и условий проведения процесса. Т. К. Протекает в осн. По цепному радикальному механизму (см. Пиролиз нефтяного сырья) с разрывом связей СЧС в молекулах парафиновых (С 5 и выше), нафтеновых, алкилароматич. И высококипящих непредельных углеводородов нефтяного сырья и связи СЧH в низкомол. Парафиновых и др. Углеводородах (рис.

1). Одновременно с разрывом связей происходят р-ции полимеризации (непредельные и циклопарафиновые углеводороды) и конденсации (циклизации. Непредельные, нафтено-и алкилароматич. И др. Углеводороды), приводящие к образованию смолисто-асфальтенового крекинг-остатка и кокса. Важнейшими параметрами, определяющими направление и скорость протекания Т. К., являются т-ра, продолжительность и давление. Процесс начинает в заметной степени протекать при 300-350 °С и описывается кинетич. Ур-нием первого порядка. Температурная зависимость константы скорости подчиняется ур-нию Аррениуса. Изменения давления влияют на состав продуктов процесса (напр., на выход остаточных фракций и кокса) вследствие изменения скоростей и характера вторичных р-ций полимеризации и конденсации, а также объема реакц.

Смеси. Схемы промышленных установок. Подбором углеводородного и фракционного состава сырья, а также т-ры, давления и продолжительности процесса его направляют в сторону получения заданных целевых продуктов (см. Табл.). К первой группе процессов, проводимых под высоким давлением (0,7-7 МПа), относится собственно Т. К., давший назв. Всему направлению термич. Процессов. В пром-сти Т. К. Применяют с 1912 (произ-во бензина в кубовой установке периодич. Действия). В 1920-22 созданы первые установки непрерывного действия, в к-рых сырье прокачивалось через обогреваемый пламенем прямоточный змеевик и далее поступало в реакц. Камеру и на фракционирование. В 1932 пущена двухпечная установка, в к-рой отдельно крекировалось тяжелое и легкое сырье.

В 1935 внедрена в пром-сть первая двухпечная отечеств. Установка, совр. Вариант к-рой представлен на рис. 2. При переработке мазута выход продуктов составляет (% по массе). Бензина 25-30 (30-40 при переработке газойлей), газов (до С 4) 8-10, крекинг-остатка 59-66. Предложены упрощенные ф-лы для определения выхода бензина (фракция с концом кипения 204 °С) В 6 (% по объему) и суммы выхода газов плюс потери В г+п (% по объему) при Т. К. Мазута или газойля. В 6 = 25 + 212 (r с-1 Ч ro-1 )В г+п = 64 (r с-1 Ч r о-1), где r с, ro -плотность сырья и крекинг-остатка при 15,6°С. Рис. 2. Технол. Схема двухпечного термин, крекинга. 1, 2-печи крекинга соотв. Легкого и тяжелого сырья. 3-реакц. Камера. 4, 5-испарители соотв. Высокого и низкого давлений.

6-ректификац. Колонна. 7-газовый сепаратор. I-сырье. II-легкий газойль. III - крекинг-остаток. IV-газ. V-бензин. На рис. 3 изображена принципиальная технол. Схема распространенного в настоящее время варианта Т. К. С целью получения топочного мазута из гудронов (см. Висбре-кинг). Рис. 3. Технол. Схема вирбрекинга гудрона. 1-трубчатая печь. 2-фракционирующая колонна. 3-отдарная колонна. I-сырье. II-холодный газойль ("ку-линг"). III - газ + бензин. IV -водяной пар. V-легкий газойль. VI-котельное топливо. Среди процессов, проводимых под низким давлением (0,03-0,6 МПа), особенно широко применяют замедленное коксование, пиролиз и термоконтактный крекинг. Эти и др. Процессы Т. К. Требуют значит. Затрат теплоты на нагрев сырья и эндотермич. Р-ции расщепления.

Так, суммарный тепловой эффект р-ций Т. К. Составляет 1250-1670 кДж/кг получаемого бензина, при висбрекинге 117-234, замедленном коксовании 84-118 кДж/кг сырья. При создании установок большой мощности из-за повыш. Отложения кокса на теплообменных пов-стях передачу теплоты через пов-сти трубчатых печей стремятся заменять не-посредств. Контактом сырья с перегретым паром или нагретыми циркулирующими порошками. При термоконтактном крекинге (рис. 4), наз. По типу установок также "флюидкокинг" либо "флексикокинг", теплоносителем служит побочный продукт-порошкообразный кокс со средним диаметром частиц ок. 250 мкм. Теплоноситель циркулирует (установка "флюидкокинг") между реактором и коксонагревате-лем, где за счет частичного сжигания в псевдосжиженном слое нагревается до 590-600 °С.

Нагрев и крекинг сырья происходят в тонком слое на пов-сти кокса. Продукты р-ций обеспыливаются в циклонных сепараторах и разделяются в парциальном конденсаторе на целевые продукты (выкипают до 500-560 °С), направляемые на фракционирование, и тяжелые фракции (рецикл), возвращаемые в реактор. Избыточное кол-во кокса выводится как товарный продукт либо поступает в спец. Аппарат (на рис. Не показан), где подвергается тирокислородной конверсии с образованием низкокалорийного топливного газа. Рис. 4. Технол. Схема термоконтактного крекинга. 1-реактор. 2-парциальный конденсатор. 3-коксонагреватель. 4-сепаратор кокса. I-сырье. II-рецикл. III-продукты крекинга на разделение. IV- охлажденный кокс. V-воздух. VI-горячий кокс. VII-дымовые газы.

VIII-водяной пар. IX-вода. При необходимости на установках "флексикокинг" устанавливают два реактора-газификатора, причем в первом, куда подается только воздух, протекает газификация кокса, а во втором (в него поступает пар)-паровая конверсия. При снижении выработки топливного газа на 20% обеспечивается произ-во синтез-газа с молярной долей Н 2 50%. С целью увеличения глубины превращения сырья и выхода светлых нефтепродуктов разработаны новые технол. Схемы Т. К. В присут. Водорода. Лит. Технология переработки нефти и газа, ч. 2-Смидович Е. В., Кре-кинг нефтяного сырья и переработка углеводородных газов, 3 изд., М., 1980. Справочник нефтепереработчика, под ред. Г. А. Ластовкина [и др.],.