Главная -> Словарь

Пребывания углеводородов

где T-=\/-/Qj - время пребывания теплоносителя в аппарате;

Смешение сырья с теплоносителем и последующее пребывание смеси в реакторе в течение нескольких минут — наиболее ответственные моменты в этом процессе. Смешение может быть осуществлено в специальной смесительной камере перед вводом в реактор или распыливанием сырья на поверхности теплоносителя непосредственно в самом реакторе. Б. К- Америк совместно с 3. Г. Оркиной, Я. Г. Мутиновым и др. предложил смесительную камеру оригинальной конструкции, в которую одновременно подают сырье при 380—410 °С и теплоно-битель при 560—600 °С. В реакторе поддерживается средняя температура 485—540 °С. Время пребывания теплоносителя в нем составляет 10—17 мин.

С повышением температуры в реакционном пространстве увеличивается скорость реакции коксования и уменьшается необходимое время пребывания теплоносителя в реакторе и его требуемое количество. В конечном счете это связано с уменьшением габаритов основной аппаратуры реакторного блока и расхода пара или воздуха на пневмотранспорт теплоносителя, т. е. уменьшением капиталовложений и эксплуатационных расходов.

Расчетное время пребывания теплоносителя в реакционном пространстве при 550 °С и выше составляет 5 мин при получении кокса с выходом летучих 0,9—1,6%. Если допустить увеличение выхода летучих в коксе до 3%, время пребывания теплоноси-' теля в реакторе может быть уменьшено до 4 мин. При снижении температуры в реакционной зоне на каждые 10 °С до 510 °С 'время пребывания возрастает примерно на 2 мин, а ниже 510 °С — на 3—4 мин.

Основной аппарат в схеме процесса •— реактор. В него поступает нагретый теплоноситель в количестве, превышающем в 6—8 раз количество подаваемого сырья. Теплоноситель приводится в состояние кипящего слоя, который поддерживается на определенном уровне водяным паром и парами продуктов коксования. Водяной пар распыливается аэрационными соплами. Расход пара на псевдоожижение теплоносителя на промышленных установках составляет 4—5% на сырье; коэффициент рециркуляции 1,2—1,3; скорость паров над кипящим слоем в реакторе 0,4—0,45 м/сек; среднее время пребывания теплоносителя в реакторе 10—12 мин. Реактор изнутри футерован теплостойкими плитами из огнеупоров.

800 °С; топливом служит газ с теплотой сгорания Q^ =50232 кДж/кг, удельный расход воздуха 15 кг/кг кокса; скорость движения дымовых газов в нагревателе и=0,4 м/с; продолжительность пребывания теплоносителя в нагревателе. т=8 0 мин; высота отстойной зоны /г0.з=4,6 м.

Легко видеть, что длительность пребывания теплоносителя в зоне реакции обратно пропорциональна кратности его

циркуляции. Если массовая скорость подачи сырья равна g, а кратность циркуляции теплоносителя п , то длительность пребывания теплоносителя в реакционной зоне будет равна:

Длительность пребывания теплоносителя, мин 6—10

В АзНИИ НП В. С. Алиев с сотрудниками , изучая термоконтактный крекинг тяжелых нефтяных остатков на порошкообразном коксовом теплоносителе, нашли, что наиболее благоприятными условиями процесса являются температура 575°, весовая скорость подачи сырья 1,5 час."1, время пребывания теплоносителя в реакторе 3,5—4 мин. В этих условиях успешно могут перерабатываться гудрон из бакинских нефтей , крекинг-остаток , гудрон из туймазинской нефти .

торую одновременно подают сырье при 380 — 410°С и теплоноситель при 560 — 600 °С. В реакторе поддерживается средняя температура 485 — 540 °С. Время пребывания теплоносителя в нем составляет 10—17 мин.

Выход продуктов окисления растет с увеличением времени пребывания углеводородов в зоне реакции.

5. В прямоточном реакторе водяной пар, подаваемый для продувки закоксованного катализатора, не проходит с крекируемым сырьем через активную, рабочую зону. Наоборот, в противоточном реакторе водяной пар, присоединяясь к парам сырья, вместе с ним проходит как балласт через всю толщу катализатора. В результате Этого увеличивается скорость движения газо-паровон смеси и сокращается время пребывания углеводородов в слое катализатора.

Обычно для получения оптимальных результатов килирозания величину объемного соотношения кис, та : углеводороды в реакционной зоне поддерживают 1:1 до 2:1. Произведение соотношения кислота : уг водороды на время пребывания углеводородов в ре

Продолжительность пребывания углеводородов и кислоты в зоне реакции при последовательном питании изобутаном была несколько меньше, чем при параллельном . Полученные данные показали, что при уменьшении продолжительности контакта в указанных пределах условия реакции не ухудшаются.

Необычное поведение высокотемпературных катализаторов объясняли 37 различной продолжительностью пребывания углеводородов в адсорбированном состоянии, что зависит от их строения. Увеличение времени пребывания вещества на поверхности катализатора ускоряет гидрирование, если катализатор недостаточно активен р отношении гидрирования данной связи , и замедляет гидрирование, если катализатор высокоактивен . Эта точка зрения не объясняет, почему на WS2 на терране — гораздо менее активном катализаторе, чем WS2, — введение заместителей не ускоряет, а замедляет процесс гидрирования.

На рис. 3 изображена схема, использованная в лаборатории автора. Применение байпасной линии позволяет широко варьировать время пребывания углеводородов на поверхности катализатора. Описанный метод с успехом был применен для получения равновесных смесей стереоизомеров в углеводородах различного строения с т. кип. до 250° С. Для более высококипящих углеводородов лучше использовать жидкофазную изомеризацию в стальных капсулах, позволяющих выдерживать давление водорода 5—Юати. Наиболее эффективным катализатором являются платина и палладий, нанесенные в количестве 2—3% на диатомито-вый кирпич. Использование этого катализатора в интервале 500—600° К позволило осуществить равновесную конфигурационную изомеризацию весьма селективно, без значительного протекания побочных реакций. При работе с микрореактором необходимым условием является использование в качестве газа-носителя водорода, так как присутствие инертных газов тормозит конфигурационную изомеризацию .

Основными факторами, определяющими протекание процессов крекинга, являются температура, давление и продолжительность пребывания углеводородов в зоне реакции.

Продолжительность пребывания углеводородов в зоне крекинга влияет также и на протекание вторичных реакций. На практике во всех случаях избегают продолжительного времени реакции, так как при этом может быть достигнуто состояние истинного термодинамического равновесия, сопровождающегося разложением первичных и вторичных продуктов реакции на углерод и водород. На этом основании степень превращения за один проход при всех процессах крекинга или пиролиза стараются ограничить 50—70% . Температура и продолжительность реакции являются зависимыми друг от друга факторами; их общее влияние можно выразить в виде функции от их частных влияний .

В разделе 1 уже отмечалось, что процесс крекинга требует большой затраты тепла; даже для реакции разрыва цепи требуется приблизительно 18 ккал\моль расщепляемого углеводорода. Поскольку продолжительность пребывания углеводородов в зоне крекинга обычно мала , возникает задача быстрой передачи тепла при высокой температуре от одного газа к другому . С такой проблемой часто сталкиваются при проектировании аппаратуры, применяющейся в промышленности химической переработки нефти. Большинство крекинг-печей состоит из секций узких трубок, через которые с большой скоростью проходят пары углеводородов; эти трубки нагреваются за счет радиационного излучения топочных газов. Крекинг под давлением имеет два эксплуатационных преимущества: сравнительно меньшие размеры крекинг-установки для данной производительности и лучшая теплопередача. Выход газа при применении высоких давлений сравнительно меньше. Второй задачей является выбор материала для изготовления реактора коекинг-печи. Этот материал должен обладать необходимой механической прочностью в условиях проведения крекинга; он не должен влиять каталитически на процесс, в особенности не должен ускорять образование нефтяного кокса. При высокой температуре железо и никель вызывают отложение кокса на стенках реактора. В наиболее жестких условиях обычно применяют хромоникелевые стали ; в случае более умеренных режимов используют ряд легированных сталей, например аустенитные и молибденовые. С двумя новыми методами разрешения проблем, связанных с теплопередачей и выбором конструктивных материалов, читатель ознакомится позже, при описании дегидрирования этана. В этом случае для достижения высокой степени превращения процесс проводят при температуре около 900° .

По одному из методов, применявшихся в Германии , твердый парафин со средним молекулярным весом 500, содержавший менее 5% жидких фракций, крекировали при 540° и 3 — 4 ата в присутствии водяного пара. Время пребывания углеводородов в зоне крекинга составляло 6 — 7 сек. При этом были получены следующие продукты :

Объемное соотношение кислота: углеводороды. Оптимальное объемное соотношение кислоты и углеводородов в реакционной зоне составляет от 1:1 до 2:1. Произведение соотношения кислота: углеводороды на время пребывания углеводородов в реакторе определяет истинную продолжительность реакции.