ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

ПРОИЗВОДСТВА БАЗОВОГО СЫРЬЯ

ДЛЯ СИНТЕЗА МОНОМЕРОВ

Глава 1

ПРОЦЕССЫ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ

Впервые промышленная переработка нефти путем ее перегонки была использована для получения осветительного керосина. Следующими важны-ми продуктами переработки нефти явились смазочные масла. В 1888 г. был разработан процесс дистилляции нефти в присутствии оксида меди, химиче-ское взаимодействие которого с сернистыми соединениями нефти способст-вовало получению продукта с низким содержанием серы. Промышленное использование этой технологии позволило резко уменьшить содержание се-ры в керосине и расширить его производство.

Следующим крупным открытием явилась разработка Хемфри и Барто-ном (фирма "Амоко") процесса термического крекинга. Метод термического крекинга был запатентован в России В. Шуховым и С. Гавриловым в 1891 г. Первая промышленная установка термического крекинга под давлением бы-ла построена в США в 1918 г.

В 1937 г. Э. Гудри разработал процесс получения высокооктанового бензина из газойлевых и нефтяных фракций каталитическим крекингом с не-подвижным слоем катализатора. В 1942 г. фирма "Эксон" усовершенствовала процесс Е. Гудри, построив установку каталитического крекинга с псевдо-

слоем 1катализатора.

ожиженным ("кипящим ")

Постоянно возрастающий спрос на высокооктановый бензин и интен-сивные исследования в этом направлении привели к разработке компанией "Юниверсал Ойл Продактс" технологии процесса каталитического рифор-минга, основанного на использовании платиноалюминиевых катализаторов. В результате этого процесса получались высокооктановые бензины из низко-октановых путем превращения циклических и алифатических углеводородов в ароматические при повышенных температурах и давлении на платиновом катализаторе. Впервые этот процесс открыл в 1900 г. русский химик В.Н. Ипатьев. Процесс каталитического риформинга до недавнего времени оста-вался одним из важнейших в нефтехимии. Однако в связи с требованиями по резкому снижению в США и Западной Европе предельных концентраций

ароматических углеводородов в бензине роль риформинга как основного процесса получения высокооктанового бензина значительно уменьшилась.

1Псевдоожиженный слой катализатора – слой зернистого сыпучего материала, превращающегося в “псевдожидкость” под воздействием проходящего через этот слой ожижающего агента – газа или жидкости. Из-за внешнего сходства с кипящей жидкостью такой слой часто называют “кипящим слоем”.

В 1959 г. фирмой "Шеврон» был разработан процесс гидрокрекинга, который позволил получать дополнительно большое количество светлых нефтепродуктов - керосина и дизельного топлива с низким содержанием се-ры.

В 1962 г. фирма "Мобил" предложила вариант процесса каталитическо-го крекинга с "кипящим слоем" катализатора, в качестве которого использо-вали цеолиты. Цеолитсодержащие катализаторы позволили резко увеличить выход высокооктанового бензина из тяжелых нефтяных фракций.

Следующим этапом в решении проблемы углубления переработки нефти явилась разработка фирмами "Амоко" и "Лумус-Сити-Сервис" процес-са гидрокрекинга высокосернистого гудрона. Этот процесс позволил повы-сить конверсию гудрона до 80%.

И, наконец, в 1985 г. фирма "Мобил" осуществила в промышленном масштабе конверсию метанола в бензин.

Переработка нефти на современном нефтеперерабатывающем ком-плексе включает первичные и вторичные процессы. К процессам первичной переработки нефти относят установки обезвоживания и обессоливания неф-ти, а также атмосферной и вакуумной перегонки. Вторичные процессы вклю-чают термические и каталитические процессы.

ТЕРМОДЕСТРУКТИВНЫЕ ПРОЦЕССЫ

Основными термическими процессами переработки нефтяных фракций являются процессы атмосферно-вакуумной перегонки, висбрекинга, терми-ческого крекинга, коксования и пиролиза.

Атмосферно-вакуумная перегонка нефти

В процессе атмосферно-вакуумной перегонки получают углеводород-ный газ, состоящий преимущественно из пропана и бутанов, и прямогонную бензиновую фракцию 301-453 К, которую затем используют как сырье в про-цессах изомеризации, риформинга и пиролиза. Керосиновую фракцию ( 393-513 К) после демеркаптанизации и гидроочистки можно применять как топ-ливо для реактивных двигателей. Дизельную фракцию 413-593 К используют в качестве зимнего дизельного топлива, фракцию 453-633 К - в качестве лет-него топлива. Дизельные фракции после атмосферной дистилляции подвер-гают обессериванию.

Мазут - остаток атмосферной перегонки нефти – перегоняют под ва-куумом или используют в качестве котельного топлива.

Фракцию 623-773 К после вакуумной перегонки используют в качестве сырья в установках каталитического крекинга или гидрокрекинга. Узкие фракции 593-673, 623-693, 673-773, 693-763, 723-773 К применяют в качестве сырья в производстве масел различного назначения.

Наконец, гудрон – остаток вакуумной перегонки мазута - используют для производства битума, остаточных масел, а также в процессах коксования и деасфальтизации.

Висбрекинг

Висбрекинг (от англ. "viscosity" - вязкость, тягучесть и "breaking"- лом-ка, разрушение) – один из видов термического крекинга, который применяют для получения из гудронов главным образом котельных топлив.

Гудрон нагревают и крекируют в специальной печи, а после быстрого охлаждения легким газойлем его подают в ректификационную колонну для разделения на фракции : газ, бензин, легкий газойль и остаток.

Процесс проводят в относительно мягких условиях: в жидкой фазе при 713-773 К, 0,5-3 МПа и времени пребывания сырья в зоне реакции от 2 до 30 мин.

В результате висбрекинга происходит расщепление насыщенных али-фатических и циклических углеводородов (содержащих в молекуле один или несколько циклов, состоящих из атомов углерода), за исключением аромати-ческих соединений, с образованием углеводородных газов и бензина, а также жидких фракций, выкипающих в температурном интервале 473-723 К, и вто-ричных асфальтенов. Газ и бензин, суммарный выход которых составляет 7-12% от массы сырья, отделяют от паро-жидкостной смеси ректификацией. Газы направляют на разделение, а бензиновую фракцию - на облагоражива-ние путем глубокого гидрирования и каталитического риформинга, после че-го используют в качестве компонента автомобильного топлива. Выход жид-ких фракций с температурой начала кипения выше 473 К, которые применя-ют в качестве жидкого котельного топлива, составляет ~ 90%.

Селективность процесса в значительной степени зависит от температу-ры. При повышении температуры увеличивается выход газообразных про-дуктов и возрастает содержание олефиновых углеводородов в жидких про-дуктах, но уменьшается селективность.

Термический крекинг

Термический крекинг используют для получения дополнительного ко-личества светлых нефтепродуктов термическим разложением остаточных фракций, ненасыщенных углеводородов, которые применяют в качестве неф-

техимического сырья, для улучшения качества котельного топлива, для вы-работки термогазойля – сырья для производства технического углерода. Тер-мическому крекингу подвергают остатки первичной переработки нефти: ма-зут и гудрон.

В результате термического крекинга образуются следующие продукты:

-газ, содержащий ненасыщенные и насыщенные углеводороды;

-бензин с высоким октановым числом, содержащий значительное ко-личество ненасыщенных и ароматических углеводородов;

-керосино-газойлевая фракция (473-623 К), являющаяся ценным ком-понентом мазута, которую после гидроочистки можно применять как компо-нент дизельных топлив;

-крекинг-остаток (фракция выше 623 К), использующийся как ко-тельное топливо;

-термогазойль - сырье для производства технического углерода.

Ниже приведены параметры режима работы типичной установки и дан-ные о выходе продуктов термического крекинга:

Температура, К

В печи

на входе …………………………………. 663-683

на выходе ……………………………….. 763-773

В реакционной камере

вверху …………………………………… 768-773

внизу …………………………………….. 733-743

В ректификационной колонне

вверху ……………………………………. 453-493

внизу …………………………………….. 663-683

В испарительной колонне низкого давления

вверху ……………………………………. 443-493

внизу ……………………………………... 673-688

В вакуумной колонне

на входе ………………………………….. 578-618

вверху ……………………………………. 343-363

внизу ……………………………………... 573-593

Выход , % (мас.)

Газ ………………………………………….. 5

Головная фракция стабилизации ………… 1,3

Бензиновая фракция ………………………. 20,1

Термогазойль ……………………………… 52,6

Крекинг-остаток …………………………… 19,9

Потери ……………………………………… 1,1

В результате термического крекинга получаются бензиновые фракции-низкого качества. Потому в перспективе эти установки должны заменяться термокаталитическими.

Термоконтактный крекинг

Термоконтактный крекинг объединяет процессы коксования и газифи-кации образующегося кокса. Сырьем для крекинга служат остатки после пе-регонки, характеризующиеся высокой коксуемостью и высоким содержанием металлов. Образующиеся в реакторе пары охлаждаются в скруббере, скон-денсировавшаяся часть вместе с коксовой пылью возвращается в реактор, а пары более легких фракций поступают на ректификацию. Кокс из реактора направляется в подогреватель, а затем в аппарат для газификации в присутст-вии водяного пара и воздуха или кислорода.

Ниже приведены данные о выходе продуктов (в % (мас.)) термокон-тактного крекинга гудрона.

Углеводороды С1-С4 13

Углеводороды от С5 до углеводородов с т. кип. 455 К до 18

Углеводороды с т. кип. 455-616 К 16

Углеводороды с т. кип. 616-818 К до 27

Кокс до 16

Достоинством этого процесса является широкий ассортимент сырья и отсутствие необходимости специальной подготовки сырья для переработки.

Пиролиз нефтяного сырья

Пиролиз углеводородного сырья для получения олефинов (в первую очередь этилена) в промышленном масштабе начал применяться в начале 1950-х гг. В результате пиролиза получают: этилен чистотой 99,9% (мас.), пропилен чистотой 99,9%, бутан-бутадиеновую фракцию, содержащую 30-40% (мас.) бутадиена, 25-30% (мас.) изобутилена, 15-30% (мас.) н-бутилена, и смолу пиролиза, из которой выделяют ароматические углеводороды - бен-зол, толуол, ксилолы.

На современных установках высокотемпературного пиролиза в качест-ве сырья используют в основном жидкие углеводородные фракции, большей частью бензиновые – прямогонный бензин и бензин рафинат. Иногда приме-няют более тяжелые керосино-газойлевые фракции и даже вакуумный га-зойль. Производительность пиролизных установок постоянно возрастает. В 1950 г. она составляла 30-60 тыс. т/год (в расчете на этилен). В настоящее время производительность большинства этиленовых установок достигает 200 – 300, а некоторых наиболее крупных установок – 550-600 тыс. т/год этилена.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: