Главная -> Словарь

Процессов термического

Деструктивной гидрогенизацией называется весь комплекс реакций деструкции молекул органического вещества и присоединения водорода по местам образованных свободных связей, сопровождающихся изменением углеродного скелета. Процесс протекает при повышенной температуре, т.е. в условиях термической деструкции органической массы до начала ее взаимодействия с водородом. Деструктивная гидрогенизация углей представляет собой сочетание процессов термической деструкции и взаимодействия образованных продуктов распада с водородом.

Отсюда становится ясным, что споровые вещества угля, самые нестойкие в термическом отношении, образуют даже и при низких температурах большое количество диссоциированных остатков, гидрирующихся в момент диссоциации. Эти остатки приобретают насыщенный характер и дают большой выход масел. Значительно отличается гидрогенизация самых термически стойких фюзенизо-ванных компонентов углей, построенных из высококонденсированных углеродных сеток с малым числом коротких боковых цепей. Деструкция этих веществ протекает при значительно более высокой температуре, а небольшое количество отщепившихся атомных группировок, гидрируясь, дает незначительное количество жидких продуктов. Сравнительно низкая термическая стойкость сапропелитов и большое содержание водорода в них способствуют интенсивному протеканию процессов термической, деструкции и

В таблице 10 представлены данные по химическому составу газов различных процессов термической переработки нефти. В газах каталического крекинга может содержаться 25% и более олефинов и до 20% изобутана.

Жидкие продукты процессов термической и каталитической переработки нефти содержат также значительные количества олефинов. Так, бензины жидкофазного крекинга содержат 30—35% олефинов, бензины парофазного крекинга 40—45%, бензины каталитического крекинга — до 10% олефинов. Непредельные углеводороды, содержащиеся в нефтепродуктах, можно подразделить на следующие группы:

В этом разделе мы рассмотрим вопросы термодинамики, химизма и механизма превращений углеводородов в ряде процессов термической и термокаталитической переработки нефти, а именно в процессах пиролиза, термического крекинга, каталитического крекинга, гидрокрекинга и риформинга, а также в процессах изомеризации, алкилирования и ступенчатой полимеризации углеводородов,

На сегодняшний день термический крекинг и висбрекинг являются одними из основных процессов облагораживания тяжелых нефтяных остатков. До последнего времени основным направлением процессов термической конверсии тяжелого нефтяного сырья было получение котельных топлив. Однако в мире преобладают тенденции на сокращение использования, а следовательно, и производства котельных тбплив, что заставляет или отказаться от термического крекинга остаточного сырья или искать пути более рационального использования получаемых продуктов.

Периодические процессы отличаются невысокой производительностью, переменным составом продуктов реакции и практически не используются на современных нефтеперерабатывающих заводах. Из промышленных процессов термической переработки нефтяного сырья к периодическим можно отнести только коксование в кубах, которое применяется для получения некоторых специальных сортов кокса. Полунепрерывные процессы используются в технологии переработки нефти более широко. К ним относятся коксование в камерах , некоторые варианты каталитического риформинга . Наибольшее распространение получили непрерывные процессы, позволяющие проектировать промышленные установки высокой мощности.

Пек — анизотропная жидкость, обладающая определенной внутренней структурой. Отличаясь высокой реакционной способностью, компоненты пека при нагревании способны к реакциям поликонденсации с накоплением высокомолекулярных продуктов уплотнения. Групповой состав пеков определяется по количеству веществ, нерастворимых в тех или иных растворителях, взятых в значительном избытке. Компоненты а,-и а2-фракций находятся в смоле и пеке в виде коллоидных частиц. ctj-Составляющую в последнее время подразделяют на две или даже три составных части. «(((-Составляющая представляет собой взвешенные частицы и продукты конденсации, принесенные со смолой, а ocj-составляющая образуется при перегонке смолы и образовании каменноугольного пека в результате процессов термической конденсации. В свою очередь aj-составляющая может быть разделена на вещества, вынесенные из коксовой печи и на высокомолекулярные соединения, образовавшиеся при конденсации в газовой фазе. Их соотношение определяют косвенными способами.

Вообще говоря, преимущества газового топлива стали очевидны довольно давно, пожалуй, с момента появления промышленных процессов термической деструкции твердых топлив. Развитие металлургии привело к замене примитивных смолокурен коксовыми печами. Коксовому газу быстро нашлось бытовое применение — появились газовые рожки для освещения улиц и помещений. В 1798 году в Англии было устроено газовое освещение главного корпуса мануфактуры Джеймса Уатта, а в 1804 году образовалось первое общество газового освещения. В 1818 году газовые фонари осветили Париж. И очень скоро коксование стали применять для получения не столько металлургического кокса, сколько сначала светильного, а потом и бытового газа. Газификация быта стала синонимом прогресса, процессы газификации топлива совершенствовались, а получаемый газ стали все чаще называть «городским газом».

Риформинг является процессом раздельного крекинга. Вследствие низкого молекулярного веса исходного материала крекирование проводят при высоких температуре и давлении. Степень превращения за один цикл может быть настолько большой, что отпадает необходимость в рециркуляции непрореагировавшей части. При риформировании бензина октановое число увеличивается в результате образования олефинов и углеводородов с разветвленной структурой, реакций ароматизации, процессов термической полимеризации олефинов и т. д.

большинстве процессов термической переработки ТПЭ образуются фусы и шламы, количество которых может достигать 10 - 15 мас.%.

Примером адиабатических систем являются реакционные камеры процессов термического крекинга деструктивной гидрогенизации, каталитического крекинга с движущимся катализатором, прямой гидратации этилена, дегидрирования бутиленов и др.

К недостаткам схемы относятся: загрузка реактора и всей крекинг-установки газами коксования; невозможность вывода легких продуктов прямой гонки в виде самостоятельных потоков; слишком жесткое объединение в одной установке двух резко отличающихся по своему назначению процессов — термического коксования смеси гудрона с рециркулирующими тяжелыми фракциями и каталитического крекинга паров дестиллатов, разбавленных газами.

Рис. 5. Константа скорости реакции для процессов термического крекинга нефтяных фракций при 425° С.

СРАВНЕНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕРМИЧЕСКОГО И КАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА

Вторичный и третичный бутиловые спирты получают в настоящее время сернокислотной гидратацией олефинов С* . Сырьем для получения этих спиртов служит обычно бутан-бутиленовая фракция нефтезаводских газов, содержание бутиленов в которой колеблется_от_- 15 до 40% вес. Содержание бутиленов и соотношение между изомерами зависит от источника получения жирных газов, перерабатываемых на газо-фракционирующих установках. Основными источниками олефин-содержащих газов на современных нефтеперерабатывающих заводах являются газы процессов термического и каталитического крекингов .

самым важным промышленным применением адсорбционной очистки. Однако теперь обычно считают, что удалять значительную часть нежелательных компонентов более экономично при помощи новейших процессов разделения растворителями . Адсорбционная очистка остается главным образом для завершения обработки уже частично очищенных продуктов, как парафин, петролатумы и смазочные масла. Адсорбция отбеливающей глиной применяется уже около 30 лет для стабилизации бензиновых дистиллятов путем удаления смолообразующих веществ, таких как диоле-фины, которые образуются после процессов термического крекинга. За последние несколько лет были предложены новые методы адсорбционной очистки, которые предусматривают не только удаление сравнительно небольших количеств нежелательных ингредиентов из широких нефтяных фракций, но и действительное разделение некоторых нефтяных фракций на углеводородные классы, например, на парафины плюс циклопарафины, нафтены и ароматические или на парафины плюс циклопарафины и ароматические . Другое современное применение адсорбционной очистки предназначено для выделения природных или крекинговых углеводородных газов и их разделения в некоторых случаях на индивидуальные компоненты . В этом случае применяется адсорбция на угле из паровой фазы, которая осуществляется непрерывным процессом. Можно также отметить, что процессы адсорбционного разделения находят обширное использование в лабораторном масштабе для анализа нефтепродуктов .

Термический крекинг в настоящее время менее распространен, чем, скажем, в 1940 г., тем не менее он до сих пор широко применяется для переработки тяжелых остатков. Во всяком случае нахождение удачных технологических решений для процессов термического крекинга представляло собой большое техническое достижение.

Типичными катализаторами для гетерогенных контактно- каталитических процессов термического превращения углеводородов являются: поверхностно-активные комбинации оксидов металлов и кремнезема, в первую очередь алюмосиликаты; поверхностно-активные оксиды металлов и их комбинации; поверхностно-активные металлы. Нами рассмотрены процессы, основанные на реакциях термического превращения углеводородов в результате контакта их с активной поверхпостью синтетических и природных алюмосиликатов.

Наиболее естественным для процессов нефтепереработки является использование так называемых технологических группировок. Можно, например, считать индивидуальными реагирующими веществами бензиновую фракцию, газ, мазут и т. п. Такой прием впервые был использован при кинетической обработке процессов термического и каталитического крекинга и оказался весьма плодотворным .

В этот раздел включены методы технологического расчета реакционных устройств процессов термического крекинга, замедленного коксования нефтяных остатков, прокаливания кокса i производства окисленных битумов. Для указанных процессог очень важным является правильный выбор принципиально! схемы и типов основных аппаратов, во многом определяющий продолжительность межремонтного пробега и экономичность схемы. Немаловажное значение имеет оптимальный технологический режим, обеспечивающий заданную глубину превращения сырья при сравнительно небольших значениях уноса твердой или жидкой фазы. Поэтому необходимо тесно увязывать размеры реакционных устройств с кинетикой, теплотехникой и гидродинамикой.

Сырье и продукция. Основным сырьем установок каталитического риформинга являются прямогонные бензиновые фракции, содержащие парафиновые, нафтеновые и ароматические углеводороды Q—С10. В сырье риформинга могут вовлекаться после глубокой очистки бензины вторичных процессов — термического крекинга и коксования, бензины — отгоны с установок гидроочистки керосинов и дизельных топлив, бензины гидрокрекинга и каталитического крекинга. В качестве перспективного сырья рассматриваются бензины гидрогенизации углей и сланцев, а также бензины, получаемые из синтез-газа. При производстве высокооктановых компонентов бензина используются фракции, выкипающие в пределах 85—180 °С, при производстве ароматических углеводородов Св—С8 — различные фракции, отбираемые в пределах от 65—70 до 140—150 °С.