Материальные балансы технологических процессов НПЗ (стр. 2 из 3)

4. Термический крекинг под давлением

Термический крекинг под давлением применяли ранее для переработки различного сырья - лигроина, 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. 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 квалифицированное 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).

5. Характеристика бензина термического крекинга

При средней глубине процесса крекинг-бензины обладают невысоким октановым числом (60-65); с углублением процесса концентрация ароматических углеводородов возрастает, поэтому октановое число повышается: бензин, получаемый термическим риформингом лигроина, имеет октановое число 70-72, а бензин, выделенный из смолы пиролиза, имеет октановое число 80 и выше. Йодные числа типичных бензинов, образующихся при термическом крекинге под давлением и коксовании, довольно высоки (80-100 г 12 на 100 г).

Преобладание парафиновых и нафтеновых углеводородов и низкое содержание ароматических углеводородов объясняет легкий фракционный состав, высокую анилиновую точку, низкую плотность данного бензина.

Значительное содержание непредельных углеводородов (до 30%) приводит к высокому йодному числу и, следовательно, низкой химической стабильности.

Лабораторная работа №4

Характеристика бензина каталитического крекинга

1. Данные для бензина каталитического крекинга

а) Плотность, ρ=0,7463;

б) Фракционный состав:

н. к. - 48°С

10% - 83°С

50% - 125°С

90% - 162°С

к. к. - 192°С;

в) Йодное число - 35г на 100г продукта;

г) Анилиновая точка - 74°С.

2. Общие сведения о каталитическом крекинге

Основное целевое назначение каталитического крекинга - производство с максимально высоким выходом (до 50% и более) высокооктанового бензина и ценных сжиженных газов - сырья для последующих производств высокооктановых компонентов бензинов изомерного строения: алкилата и метилтретбутилового эфира, а также сырья для нефтехимических производств. Получающийся в процессе легкий газойль используется обычно как компонент дизельного топлива, а тяжелый газойль с высоким содержанием полициклической ароматических углеводородов - как сырье для производства технического углерода или высококачественного электродного кокса (напр., игольчатого).

3. Механизм каталитического крекинга

В настоящее время общепринятым механизмом каталитического крекинга является карбоний - ионный механизм Уитмора. он вытекает из кислотного характера катализатора, на поверхности которого присутствуют кислотные центры двух типов:

а) протонные центры (кислоты Бредстона);

б) апротонные центры (кислоты Уильсона);

Образование карбония - иония может идти двумя путями:

1) Присоединение к олефиновому углеводороду протона водорода, донором которого является катализатор:

СН3 - СН2 - (СН3) n- СН = СН - СН3 + Н →

СН3 - СН2 - (СН2) n- СН3 - СН3 - СН2

2) Отщепление водорода от молекулы исходного сырья:

СН3 - СН2 - СН2 - СН2 - СН3 - R →

СН3 - СН2 - СН2 - СН - СН3

Образующийся карбоний - ион может крекироваться. На новый карбоний - ион и олефиновый углеводород, причем, расщепление происходит в β - положения по отношению к атому углероду с зарядом:

β α

СН3 - СН2 - СН2 - СН2 - СН - СН3 →

СН3 - СН = СН2 + СН3 - СН - СН3

Если карбоний - ион образуется с зарядом у первичного атома углерода (т.е. наименее устойчивый карбоний - ион), то карбоний - ион превращается до более стабильной структуры, а стабильная структура - это изоструктура или ароматическая структура:

СН3 - СН2 - СН2 - СН2 → СН3 - СН2 - С- СН3

|

СН3

Следствием этих превращений является содержание в продуктах изопарафиновых и ароматических углеводородов.

4. Характеристика бензина каталитического крекинга

Бензины каталитического крекинга содержат в основном ароматические и нафтеновые углеводороды, причем содержание изопарофиновых и ароматических углеводородов в этих бензинах выше, чем в бензинах термического крекинга, что объясняется механизмом Уитмора. Поэтому бензины каталитического крекинга имеют более высокую плотность, чем бензины каталитического крекинга, более тяжелый фракционный состав, более низкую анилиновую точку, т.к содержание непредельных углеводородов в бензинах каталитического крекинга меньше, чем в бензинах термического крекинга, то и йодное число в них.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

Характеристика бензина каталитического риформинга

1. Данные для бензина каталитического риформинга

а) Плотность, ρ=0,7913;

б) Фракционный состав:

н. к. - 70°С

10% - 93°С

50% - 105°С

90% - 169°С

к. к. - 199°С;

в) Йодное число - 3г на 100г продукта;

г) Анилиновая точка - 68°С.

2. Общие сведения о каталитическом риформинге

Процесс каталитический риформинг предназначен для повышения детонационной стойкости бензинов и получения индивидуальных ароматических углеводородов, главным образом бензола, толуола, ксилолов-сырья нефтехимии. Большое значение имеет получение в процессе дешевого водородсодержащего газа для использования в других гидрокаталитических процессах. Значение процессов каталитического риформинга в нефтепереработке существенно возросло в 90-е годы в связи с необходимостью производства неэтилированного высокооктанового автобнензина.

3. Химизм процесса каталитического риформинга

1) Дегидрирование нафтеновых углеводородов

2) Дегидроциклизация парафиновых углеводородов

3) Изомеризация парафиновых углеводородов

нС9Н20 = i С9Н20

Эти реакции являются желательными в процессе т.к способствует повышению октанового числа получаемого бензина. Но в процессе протекает одна нежелательная реакция гидрокрекинга, в результате которой снижается выход целевого продукта и увеличивается выход малоценного газа.

С8Н18 + Н2 = С3Н8 + С5Н12

4. Характеристика бензина каталитического риформинга

Бензины риформинга содержат значительные количества ароматических УВ (до 60%), что объясняется химизмом этого процесса. Также по сравнению с бензином термического крекинга, бензин риформинга содержит больше изопарафинов. Это объясняет высокую плотность этого бензина, тяжелый фракционный состав, низкую анилиновую точку. Поскольку процесс протекает под давлением ВСГ, бензин риформинга практически не содержат непредельных УВ, следовательно, у них низкое йодное число.

Таблица 1. Материальный баланс процесса ППН (установка АВТ)

Наименованиепродуктов	% масс. на сырьепроцесса	т/год	т/сут	кг/ч
1	2	3	4	5
Взято:
Обезвоженная,обессоленная нефть	100,0	3800000	11014,5	458937,5
Получено:
1. газ до С4	2,3	87400	253,3	10555,6
2. фр. н. к. - 180˚С	18,5	703000	2037,7	84903,4
3. фр.180-240˚С	8,8	334400	969,3	40386,5
4. фр.240-350˚С	18,2	691600	2004,6	83526,6
5. фр.350-420˚С	10,2	387600	112347,9	46811,6
6. фр. свыше 420˚С	42,0	1596000	4626,1	192753,8
7. потери	-	-	-	-
Итого:	100	3800000	11014,5	458937,5

Таблица 2. Материальный баланс процесса вторичной перегонки бензина

Наименованиепродуктов	% масс. на сырьепроцесса	т/год	т/сут	кг/ч
1	2	3	4	5
Взято:
2. фр. н. к. - 180˚С	100,0	703000	2037,7	84903,4
Получено:
1. фр. н. к. - 85˚С	25,6	179968	52165,1	21735,3
2. фр.85-180˚С	74,4	523032	1516,0	63168,1
3. потери	-	-	-	-
Итого:	100	3800000	11014,5	458937,5

Таблица 3. Материальный баланс установки каталитического риформинга