Крекинг (Cracking) — это
Определение крекинга, история возникновения крекинга
Определение крекинга, история возникновения крекинга, виды крекинга
Содержание
Определение
Крекинг – это реакции расщепления углеродного скелета крупных молекул при нагревании и в присутствии катализаторов.
1.1 Крекинг
Кре́кинг (англ. cracking, расщепление) — это высокотемпературная переработка нефти и её фракций с целью получения, как правило, продуктов меньшей молекулярной массы — моторных топлив, смазочных масел и т. п., а также сырья для химической и нефтехимической промышленности. Крекинг протекает с разрывом связей С—С и образованием свободных радикалов или карбанионов. Одновременно с разрывом связей С—С происходит дегидрирование, изомеризация, полимеризация и конденсация как промежуточных, так и исходных веществ. В результате последних двух процессов образуются так называемый крекинг-остаток (фракция с температурой кипения более 350 °C) и нефтяной кокс.
1.2 Нефть
1.3 Топливо
1.4 Масло
1.5 Кокс
Крекинг (англ. cracking, от crack — расщеплять), переработка нефти и её фракций для получения главным образом моторных топлив, а также химического сырья, протекающая с распадом тяжёлых углеводородов. Наряду с распадом при крекинге, происходят изомеризация и синтез новых молекул, например в результате циклизации, полимеризации и конденсации.
История
Первая в мире промышленная установка непрерывного термического крекинга нефти была создана и запатентована инженером В. Г. Шуховым и его помощником С. П. Гавриловым в 1891 году (патент Российской империи № 12926 от 27 ноября 1891 года). Была сделана экспериментальная установка. Научные и инженерные решения В. Г. Шухова повторены У. Бартоном при сооружении первой промышленной установки в США в 1915—1918 годах. Первые отечественные промышленные установки крекинга построены В. Г. Шуховым в 1934 году на заводе «Советский крекинг» в Баку.
2.1 Шухов
2.2 Установка
Оптимальные условия для крекинга, дающие наибольший выход легких бензиновых фракций, были найдены в начале XX века английским химиком Бартоном. Еще в 1890 году Бартон занимался в Англии перегонкой под давлением русских тяжелых масел (мазута) для получения из них керосина, а в 1913 году он взял американский патент на первый в истории способ получения бензина из тяжелых нефтяных фракций. Впервые крекинг — процесс по способу Бартона в промышленных условиях был осуществлен в 1916 году, а к 1920 году в производстве находилось уже более 800 его установок.
2.3 Мазут
2.4 Керосин
Наиболее благоприятная температура для крекинга — 425 — 475 градусов. Однако если просто нагревать сырую нефть до такой высокой температуры, большая часть ее испарится. Крекинг продуктов в парообразном состоянии был связан с некоторыми трудностями, поэтому целью Бартона было не дать нефти испаряться. Но как добиться такого состояния, чтобы при нагревании нефть не закипала? Это возможно, если проводить весь процесс под высоким давлением. Известно, что под большим давлением любая жидкость закипает при более высокой, чем при нормальных условиях, температуре, и эта температура тем выше, чем больше давление.
2.5 Схема
Установка имела следующее устройство. Работающий под давлением котел находился над топкою, снабженной дымогарной трубой. Котел изготавливался из хорошего прочного железа с толщиной стенок около 2 см и был тщательно проклепан. Поднимающаяся вверх труба вела к водяному холодильнику, откуда трубопровод шел к сборному резервуару. После того как продукт крекинга проходил через счетный аппарат для жидкостей, находившаяся на днище этого резервуара труба разветвлялась на две боковые трубки. Каждая боковая трубка снабжалась контрольным краном; одна из них вела к трубе, а другая к трубе.
В начале крекинга котел наполняли мазутом. Благодаря теплу печи содержимое котла медленно нагревалось приблизительно до 130 градусов. При этом из мазута испарялись остатки содержащейся в нем воды. Сгущаясь в холодильнике, вода стекала потом в резервуар, из которого через трубу спускалась в канаву. Одновременно из мазута выходил воздух и другие газы. Они также попадали через холодильник в резервуар и по трубе отводились в трубопровод.
Явление разложения нефти было замечено давно, но при обыкновенной перегонке нефти такое разложение было нежелательным, поэтому здесь и использовался перегретый пар, который способствовал испарению нефти без разложения. Нефтеперерабатывающая промышленность прошла в своем развитии через несколько этапов. Вначале (с 60 — х гг. XIX в. и вплоть до начала XX в.) переработка нефти носила ярко выраженный керосиновый характер, то есть основным продуктом нефтепереработки являлся керосин, который оставался в течение полувека основным источником света. На русских нефтеперерабатывающих заводах, к примеру, образующиеся в ходе перегонки более легкие фракции рассматривались как отходы: их сжигали в ямах или сбрасывали в водоемы.
После того как мазут избавлялся от воды, растворенного в нем воздуха и газов, он был готов к крекингу. Топку усиливали, и температура в котле медленно повышалась до 345 градусов. При этом начиналось испарение легких углеводородов, которые даже в холодильнике оставались в газообразном состоянии. Они попадали в резервуар, а затем через трубу (выходной кран которой был закрыт) в трубопровод, трубу и обратно в резервуар. Так как эти легкие газообразные фракции не находили выхода, давление внутри установки начинало повышаться. Когда оно достигало 5 атм, легкие углеводороды уже не могли улетучиваться из главного котла. Эти сжатые газы поддерживали одинаковое давление в котле, холодильнике и резервуаре. Между тем под влиянием высокой температуры происходил процесс расщепления тяжелых углеводородов, которые превращались в более легкие, то есть в бензин. При температуре порядка 250 градусов они испарялись, попадали в холодильник и здесь конденсировались. Из холодильника бензин перетекал в резервуар и по трубе, а потом поступал в специальные уплотненные котлы. Здесь при пониженном давлении из бензина испарялись растворенные в нем легкие газообразные углеводороды. Эти газы постепенно удалялись из котлов, а полученный сырой бензин сливался в специальные баки.
По мере испарения легких фракций с повышением температуры содержимое в котле становилось все более упорным по отношению к теплоте. Работа прерывалась как только более половины его содержимого превращалось в бензин и проходило через холодильник. (Это количество было легко рассчитать благодаря счетчику жидкости.) После этого соединение с трубопроводом прерывалось, а кран трубопровода, соединенный с компрессором, открывался, и газ медленно улетучивался в компрессор низкого давления (одновременно закрывался трубопровод, прерывая связь установки с полученным бензином). Топку гасили, и когда содержимое котла остывало, его сливали. Затем котел очищали от коксового налета и приготавливали к следующему запуску.
Метод крекинга, разработанный Бартоном, положил начало новому этапу в нефтеперерабатывающей промышленности. Благодаря ему удалось повысить в несколько раз выход таких ценных нефтепродуктов, как бензин и ароматические углеводороды.
2.6 Бензин
Однако интенсивное развитие автомобильного транспорта расставило другие акценты. Если в США в 1913 году насчитывалось 1 млн 250 тыс. автомобилей, то в 1917 году — около 5 млн, 1918 году — 6,25 млн, а в 1922 году — уже 12 млн. Бензин, который в XIX веке очень мало находил применения и являлся почти что ненужным отбросом, постепенно сделался главной целью перегонки. С 1900 по 1912 год мировое потребление бензина возросло в 115 раз. Между тем при перегонке даже богатой легкими фракциями нефти на бензин приходилось всего около 1/5 от общего объема выхода. Тогда и возникла идея подвергать тяжелые фракции, выделившиеся после первичной перегонки, крекингу и получать из них тем самым более легкие бензиновые фракции. Вскоре было установлено, что исходным сырьем для крекинга могут служить не только тяжелые фракции (солярка или мазут), но и сырая нефть. Оказалось также, что крекинг — бензин превосходит по качеству тот, что получен путем обычной перегонки, так как имеет в своем составе такие углеводороды, которые плавно сгорают в цилиндрах двигателя без взрывов (детонации). Двигатель, работающий на таком бензине, не стучит и служит дольше.
2.7 Солярка
2.8 Двигатель
Общие сведения
Что же происходит при термическом крекинге? Под воздействием высокой температуры длинные молекулы, например алканов С20, разлагаются на более короткие — от С2 до С18. Углеводороды С8 — С10 — это бензиновая фракция, С15 -дизельная. При этом одновременно происходит перераспределение процентного содержания углерода и водорода в сырье и продуктах.
С изобретением крекинга глубина переработки нефти увеличилась. Выход светлых составляющих, из которых затем можно приготовить бензин, керосин, дизельное топливо (соляр) повысился с 40-45 до 55-60%. Но главное даже не в этом. Новая технология позволила повнимательнее присмотреться к мазуту, использовать его в качестве сырья для производства масел.
Крекинг проводят нагреванием нефтяного сырья или одновременным воздействием на него высокой температуры и катализаторов.
В первом случае процесс применяют для получения бензинов (низкооктановые компоненты автомобильных топлив) и газойлевых (компоненты флотских мазутов, газотурбинных и печных топлив) фракций, высокоароматизированного нефтяного сырья в производстве технического углерода (сажи), а также альфа-олефинов (термический крекинг); котельных, а также автомобильных и дизельных топлив (висбрекинг); нефтяного кокса, а также углеводородных газов, бензинов и керосино-газойлевых фракций; этилена, пропилена, а также ароматических углеводородов (пиролиз нефтяного сырья).
3.1 Сажа
3.2 Этилен
3.3 Пропилен
Во втором случае процесс используют для получения базовых компонентов высокооктановых бензинов, газойлей, углеводородных газов (каталитический крекинг); бензиновых фракций, реактивных и дизельных топлив, нефтяных масел, а также сырья для процессов пиролиза нефтяных фракций и каталитического риформинга (гидрокрекинг).
Используют также другие виды пиролитического расщепления сырья, например процесс получения этилена и ацетилена действием электрического разряда в метане (электрокрекинг), осуществляемый при 1000—1300 °C и 0,14 МПа в течение 0,01—0,1 с.
3.4 Ацетилен
3.5 Метан
Крекинг является одним из основных методов получения моторных топлив (в частности, бензинов) и может осуществляться как чисто термический процесс — термический крекинг, так и в присутствии катализаторов — каталитический крекинг. Реакции распада при термическом крекинге обычно рассматриваются как цепные, протекающие по свободнорадикальному механизму. Продукты термического крекинга, осуществляемого обычно при 470—540°С и давлении 4—6 Мн/м2 (40—60 am), содержат много непредельных углеводородов, нестабильны при хранении, бензины из этих продуктов мало восприимчивы к тетраэтилсвинцу и требуют дальнейшей переработки путём риформинга. Термический крекинг подвергают низкосортные виды тяжёлого остаточного нефтяного сырья. Термический крекинг низкого давления, проводимый при 500— 600°С и под давлением несколько десятых долей Мн/м2 (несколько am), называется также коксованием и применяется для превращения тяжёлых продуктов, например гудронов, в более лёгкие (выход 60—70%), используемые для дальнейшей переработки в моторные топлива. Наряду с этим получают до 20% кокса, применяемого в различных целях, например при изготовлении электродов (для дуговых печей, гальванических элементов). Высокотемпературный (650—750°С) крекинг низкого давления, называемый также пиролизом, проводят под давлением, близким к атмосферному; этим способом перерабатывают тяжёлое остаточное нефтяное сырьё в газ, содержащий до 50% непредельных углеводородов (этилен, пропилен и др.), и ароматические соединения; полученные продукты служат главным образом химическим сырьём. Термические крекинг обычно осуществляют в трубчатых печах или в реакторах с твёрдым циркулирующим теплоносителем, в качестве которого может быть использован образующийся кокс.
3.6 Тетраэтилсвинец
3.7 Гудрон
3.8 Электроды печей
Каталитический крекинг, проводимый в присутствии катализаторов — синтетических или природных алюмосиликатов (активированные глины, например монтмориллонит), служит для получения основным компонента высококачественного моторного бензина с октановым числом до 85, используемого в автотранспорте и авиации. При этом получают также керосино-газойлевые фракции, пригодные в качестве дизельного или реактивного топлива. Процесс осуществляют при 450—520°С, под давлением 0,2—0,3 Мн/м2 (2—3 am) в реакционных колоннах с неподвижным или непрерывно циркулирующим катализатором. И в том и в другом случае катализатор нуждается в регенерации, т. к. при крекинге на нём накапливаются углеродистые отложения (кокс), дезактивирующие катализатор. Кокс удаляют выжиганием.
3.9 Глина
3.10 Монтмориллмонит
При каталитическом крекинге распад гораздо быстрее, чем при термическом. Кроме того, в этом случае происходит изомеризация с образованием насыщенных углеводородов. В результате выход лёгких продуктов больше, чем при термическом крекинге, а получаемый бензин содержит много изопарафинов и мало непредельных углеводородов, что обусловливает его высокое качество. Сырьём для каталитического крекинга служит обычно газойль, из которого получают 30—40% бензина (с содержанием изопарафинов до 50%), 45—55% каталитического газойля, 10—20% газа (в т. ч. 6—9% бутан-бутиленовой фракции, являющейся химическим сырьём) и 3—6% кокса.
Для переработки средних и тяжёлых нефтяных дистиллятов с большим содержанием сернистых и смолистых соединений, непригодных поэтому для переработки чисто каталитическим способом, большое распространение получил каталитический крекинг в присутствии водорода, так называемый гидрокрекинг. Он осуществляется при температурах 350—450°С, давлении водорода 3—14 Мн/м2 (30—140 am) и расходе водорода 170—350 м3 на 1 м3 сырья. Катализаторами служат окислы или сульфиды молибдена и никеля, молибдат кобальта и др. на крекирующих носителях, например на алюмосиликатах. Применение водорода обеспечивает эффективное гидрирование на катализаторе высокомолекулярных и сернистых соединений с их последующим распадом на крекирующем компоненте. Благодаря этому выход светлых продуктов повышается до 70% (в пересчёте на нефть) и сильно снижается содержание в продуктах серы и непредельных углеводородов. Получаемые моторные топлива (бензин, реактивное и дизельное топлива) отличаются высоким качеством.
3.11 Оксид молибдена
3.12 Оксид никеля
3.13 Сульфид никеля
3.14 Сульфид молибдена
Значительное применение для получения непредельных углеводородов, используемых как химическое сырьё, находит крекинг с водяным паром. Исходными продуктами служат различные виды нефтяного сырья — от газов нефтепереработки до остатков после перегонки нефтепродуктов. Крекинг проводят при 650—800°С в присутствии катализаторов, например окиси никеля, на огнеупоре. Преимущество метода — низкое коксообразование и большой выход олефинов.
Помимо указанных, существуют и частично используются на практике другие виды крекинга, например крекинг в присутствии кислорода (окислительный крекинг), электрокрекинг при получении ацетилена (метан пропускают через электрическую дугу).
Каталитический крегинг
Каталитический крекинг — термокаталитическая переработка нефтяных фракций с целью получения высокооктанового бензина и непредельных жирных газов.
Катализ (это термин впервые был предложен шведским химиком Берцелиусом в 1855 г.) является исключительно эффективным методом осуществления в промышленности химических превращений. В настоящее время до 90% всей химической продукции мира изготавливается каталитическим путем. От развития катализа в значительной степени зависит технический прогресс химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отраслей промышленности.
4.1 Берцелиус
Процесс каталитического крекинга является одним из наиболее распространенных крупнотоннажных процессов углубленной переработки нефти и в значительной мере определяет технико-экономические показатели современных и перспективных НПЗ топливного профиля.
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 метил-трет-бутилового эфира, а также сырья для нефтехимических производств. Получающийся в процессе легкий газойль используется обычно как компонент дизельного топлива, а тяжелый газойль с высоким содержанием полициклических ароматических углеводородов – как сырье для производства технического углерода или высококачественного электродного кокса (например, игольчатого).
4.2 Метилтретбутиловый эфир
4.3 Электродный кокс
Процессы каталитического крекинга получили наибольшее развитие в США, где удельный вес их в 1999 г. составил 34,2% от первичной переработки нефти, причем на некоторых НПЗ этот показатель достигает свыше 50%. Доля этого процесса на НПЗ других развитых капиталистических стран составляет 10-15%.
Еще в 1919-1920-х гг. академиком Н.Д. Зелинским была предложена идея по осуществлению низкотемпературного каталитического крекинга (~200°С) нефтяного сырья на хлориде алюминия. На основе этих работ была создана и испытана опытная установка по получению бензина. Однако в силу существенных недостатков хлорида алюминия как катализатора (сильная коррозия аппаратуры, большой расход катализатора вследствие образования комплексных соединений с углеводородами, периодичность процесса и др.) эта идея не нашла промышленного внедрения.
4.4 Зелинский
Каталитический крекинг — один из важнейших процессов, обеспечивающих глубокую переработку нефти. Внедрению каталитического крекинга в промышленность в конце 30-х гг. 20 в. (США) способствовало создание эффективного с большим сроком службы катализатора на основе алюмосиликатов (Э. Гудри, 1936 г). Основное достоинство процесса — большая эксплуатационная гибкость: возможность перерабатывать различное нефтяные фракции с получением высокооктанового бензина и газа, богатого пропиленом, изобутаном и бутенами; сравнительная легкость совмещения с другими процессами, например, с алкилированием, гидрокрекингом, гидроочисткой, адсорбционной очисткой, деасфальтизацией и т. д. Такой универсальностью объясняется весьма значительная доля каталитического крекинга в общем объёме переработки нефти.
4.5 Изобутан
В настоящее время сырьем каталитического крекинга служит вакуумный газойль — прямогонная фракция с пределами выкипания 350-500°С. Конец кипения определяется, в основном, содержанием металлов и коксуемостью сырья, которая не должна превышать 0,3%. Фракция подвергается предвариетльной гидроочистке для удаления сернистых соединений и снижения коксуемости. Также у ряда компаний (UOP, IFP) имеется ряд разработанных процессов каталитического крекинга тяжелых фракций — например, мазута (с коксуемостью до 6-8%). Так же в качестве сырья используют остаток гидрокрекинга, парафины с депарафинизации масел. Наиболее экзотическим сырьем является прямогонный мазут — технология миллисеконд, такая установка есть на Мозырьском НПЗ Белорусь.
До недавнего времени использовался аморфный шариковый катализатор. Представляет из себя шарики 3-5 мм с площадью поверхности 200 м²/гр.
4.6 Шариковый катализатор
В настоящее время используется цеолитсодержащий микросферический катализатор (размер частиц 60-80 мкм). Площадь поверхности 300-400 м²/гр. Он представляет собой крекирующий цеолитный компонент, нанесенный на аморфную алюмосиликатную матрицу. Содержание цеолита не превышает 30%. В качестве цеолита используется ультрастабильный цеолит Y, иногда с добавками цеолита ZSM-5 для увеличения выхода и октанового числа бензина. Ряд компаний при приготовлении катализатора также вводят в цеолит редкоземельные металлы. В катализаторе крекинга также содержатся добавки, уменьшающие истирание катализатора, а также промоторы дожига СО, образующегося в регенераторе при выжиге кокса, до СО2.
4.7 Микросферический катализатор
Различают реактора по организации процесса:
— Периодические (реактора Гудри). Через нагретый стационарный слой катализатора пропускают сырье и после того как он закоксуется реактор ставят на регенерацию;
— Непрерывной регенерации. Из реактора выводится закоксованный катализатор, с которого выжигается кокс в отдельном регенераторе и возвращается в реактор. При это после регенирации катализатор сильно нагрет, чего хватает для процесса крекинга, поэтому процесс каталитического крекинга не нуждает в подводе внешнего тепла.
Реактора непрерывной регенерации поразделяются:
— Реактора с движущимся слоем катализатора. Слой шарикового катализатора движется с верху вниз по трубовидному реактору на встречу поднимающемуся потоку сырья. При контакте происходит крекинг, катализатор через низ отправляется на регенерацию, продукты на разделение. Регенерация происходит аналогично, только в место сырья идет раскаленный воздух;
— Реактора с кипящим слоем катализатора. Микросферический катализатор витает в потоке сырья. По мере закоксовывания частицы катализатора тяжелеют и падают вниз. Далее катализатор выводится на регенерации, которая проходит также в кипящем слое, а продукты идут на разделение;
— Реактора с лифт-реактором. Катализатор вводится в трубу, по которой движется сырье. Далее смесь катализатора и продуктов крекинга разделяется кипяшем слоем см. предыдущий пункт. Время контакта секунды.;
На данный момент наиболее совершенными являются лифт-реактора. Так выход бензина на них составляет 48-51% с октановым числом 91/92 , тогда как у реакторов с кипящим слоем выход бензина 37% с октановым числом 90/91.
Газ каталитического крекинга наполовину состоит из непредельных углеводородов, в основном, пропилена и бутенов. Также присутствуют значительные количества изобутана. Благодаря этому бутан-бутиленовая фракция газа используется как сырье процесса алкилирования с целью получения высокооктанового бензина. Пропан-пропиленовая фракция используется для выделения пропилена для производства полипропилена. Ввиду большой суммарной мощности установок каталитического крекинга, доля пропилена, вырабатываемый в процессе, составляет до 15% от его общего производства. Сухой газ (водород, метан, этан, этилен) используется в качестве топлива в печах заводских установок.
4.8 Этан
В процессе каталитического крекинга вырабатывается высокооктановый бензин с ОЧИ 88-91 пунктов. Кроме того, бензин содержит менее 1% бензола и 20-25% ароматических углеводородов, что дает возможность использовать его для приготовления бензинов согласно последних норм Евросоюза (Евро-4, Евро-5). Основной недостаток бензина каталитического крекинга — высокое содержание непредельных углеводородов (до 30%) и серы (0,1-0,5%), что очень плохо влияет на стабильность топлива при хранении. Бензин быстро желтеет из-за полимеризации и окисления олефинов и потому не может применяться без смешения с другими бензиновыми фракциями.
4.9 Сера
Легким газойлем каталитического крекинга считается фракция 200-270°С (реже 200-320 или 200-350). В ней содержится большое количество ароматических углеводородов, что приводит к низкому цетановому числу (как правило, не выше 20-25). Кроме того, даже при условии предварительной гидроочистки сырья, в легком газойле содержится значительное количество сернистых соедниений (0,1-0,5%). Из-за этого легкий газойль не может использоваться в больших количествах для приготовления дизельного топлива. Рекомендуемое его содержание в дизельном топливе — до 20% (в случае, если в топливе имеется запас по содержанию серы и цетановому числу). Другое применение легкого газойля — снижение вязкости котельных топлив, судовое топливо и производство сажи.
Тяжелый газойль каталитического крекинга — это фракция, начинающая кипеть выше 270°С (реже 320,350). Из-за большого содержания полициклических ароматических углеводородов эта фракция (при определенном содержании серы) является прекрасным сырьем процесса коксования с получением высококачественного игольчатого кокса. При невозможности утилизировать фракцию этим путем, ее используют как компонент котельного топлива.
Термический крекинг
Термический крекинг, высокотемпературная переработка нефти и ее фракций с целью получения, как правило, продуктов меньшей молекулярной массы — легких моторных и котельных топлив, непредельных углеводородов, высоко ароматизированного сырья, кокса нефтяного.
5.1 Крекинг
Направление термического крекинга зависит от природы углеводородного сырья, его молекулярной массы и условий проведения процесса. Термический крекинг протекает в основном по цепному радикальному механизму с разрывом связей С—С в молекулах парафиновых (С5 и выше), нафтеновых, алкилароматических и высококипящих непредельных углеводородов нефтяного сырья и связи С—H в низкомолекулярных парафиновых и других углеводородах. Одновременно с разрывом связей происходят реакции полимеризации (непредельные и циклопарафиновые углеводороды) и конденсации (циклизации; непредельные, нафтено- и алкилароматические и другие углеводороды), приводящие к образованию смолисто-асфальтенового крекинг-остатка и кокса.
Важнейшими параметрами, определяющими направление и скорость протекания термического крекинга, являются температура, продолжительность и давление. Процесс начинает в заметной степени протекать при 300-350 °С и описывается кинетическим уравнением первого порядка. Температурная зависимость константы скорости подчиняется уравнению Аррениуса. Изменения давления влияют на состав продуктов процесса (например, на выход остаточных фракций и кокса) вследствие изменения скоростей и характера вторичных реакций полимеризации и конденсации, а также объема реакционной смеси.
5.2 Уравнение
5.3 Аррениус
5.4 Процессы крекинга
Схемы промышленных установок. Подбором углеводородного и фракционного состава сырья, а также температуры, давления и продолжительности процесса его направляют в сторону получения заданных целевых продуктов.
К первой группе процессов, проводимых под высоким давлением (0,7-7 МПа), относится собственно термический крекинг, давший название всему направлению термических процессов. В промышленности термический крекинг применяют с 1912 (производство бензина в кубовой установке периодического действия). В 1920-22 созданы первые установки непрерывного действия, в которых сырье прокачивалось через обогреваемый пламенем прямоточный змеевик и далее поступало в реакционную камеру и на фракционирование. В 1932 пущена двухпечная установка, в которой отдельно крекировалось тяжелое и легкое сырье.
В 1935 внедрена в промышленность первая двухпечная отечественная установка, современный вариант которой представлен на рисунке. При переработке мазута выход продуктов составляет (% по массе): бензина 25-30 (30-40 при переработке газойлей), газов (до С4) 8-10, крекинг-остатка 59-66. Предложены упрощенные формулы для определения выхода бензина (фракция с концом кипения 204 °С) В6 (% по объему) и суммы выхода газов плюс потери Вг+п (% по объему) при термическом крекинге мазута или газойля:
В6 = 25 + 212 (rс-1 — ro-1)Вг+п = 64 (rс-1— rо-1),
где rс, ro — плотность сырья и крекинг-остатка при 15,6°С.
5.5 Схема 1
Среди процессов, проводимых под низким давлением (0,03-0,6 МПа), особенно широко применяют замедленное коксование, пиролиз и термоконтактный крекинг. Эти и другие процессы термического крекинга требуют значительных затрат теплоты на нагрев сырья и эндотермической реакции расщепления. Так, суммарный тепловой эффект реакций термического крекинга составляет 1250-1670 кДж/кг получаемого бензина, при висбрекинге 117-234, замедленном коксовании 84-118 кДж/кг сырья.
5.6 Схема 2
При создании установок большой мощности из-за повышенного отложения кокса на теплообменных поверхностях передачу теплоты через поверхности трубчатых печей стремятся заменять непосредственно контактом сырья с перегретым паром или нагретыми циркулирующими порошками. При термоконтактном крекинге, называемом по типу установок также «флюидкокинг» либо «флексикокинг», теплоносителем служит побочный продукт — порошкообразный кокс со средним диаметром частиц около 250 мкм. Теплоноситель циркулирует (установка «флюидкокинг») между реактором и коксонагревателем, где за счет частичного сжигания в псевдосжиженном слое нагревается до 590-600 °С. Нагрев и крекинг сырья происходят в тонком слое на поверхности кокса. Продукты реакций 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 рисунке не показан), где подвергается тирокислородной конверсии с образованием низкокалорийного топливного газа.
5.7 Схема 3
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 производство синтез-газа с молярной долей Н2 50%.
С целью увеличения глубины превращения сырья и выхода светлых нефтепродуктов разработаны новые технологической схемы термического крекинга в присутствии водорода.
Катализаторы
Катализаторы современных крупнотоннажных процессов каталитического крекинга, осуществляемых при высоких температурах (500-800 °С) в режиме интенсивного массо- и теплообмена в аппаратах с движущимся или псевдоожиженным слоем катализатора, должных обладать не только высокими активностью, селективностью и термостабильностью, но и удовлетворять повышенным требованиям к ним по регенерационным, механическим и некоторым другим эксплуатационным свойствам. Промышленные катализаторы крекинга представляют собой в этой связи сложные многокомпонентные системы, состоящие из:
1) матрицы (носителя);
2) активного компонента — цеолита;
6.1 Крекинг
3) вспомогательных активных и неактивных добавок.
Матрица катализаторов крекинга выполняет функции как носителя — поверхности, на которой затем диспергируют основной активный компонент — неолит и вспомогательные добавки, так и слабого кислотного катализатора предварительного (первичного) крекирования высокомолекулярного исходного нефтяного сырья. В качестве материала матрицы современных катализаторов крекинга преимущественно применяют синтетический аморфный алюмосиликат с высокой удельной поверхностью и оптимальной поровой структурой, обеспечивающей доступ для крупных молекул крекируемого сырья.
6.2 Алюмосиликат
Аморфные алюмосиликаты являлись основными промышленными катализаторами крекинга до разработки цеолитсодержащих катализаторов. Синтезируются они при взаимодействии растворов, содержащих оксиды алюминия и кремния, например жидкого стекла и сернокислого алюминия. Химический состав аморфного алюмосиликата может быть выражен формулой, где х — число молей на 1 моль. Обычно в промышленных аморфных алюмосиликатах содержание оксида алюминия находится в пределах 6-30% мас.
Аморфные алюмосиликаты обладают ионообменными свойствами, а для придания каталитической активности обрабатывают их раствором сернокислого алюминия для замещения катионов на. Высушенные и прокаленные аморфные алюмосиликаты проявляют протонную и апротонную кислотности. При этом по мере повышения температуры прокаливания происходит превращение протонных кислотных центров в апротонные.
Активным компонентом катализаторов крекинга является цеолит, который позволяет осуществлять вторичные каталитические превращения углеводородов сырья с образованием конечных целевых продуктов.
Цеолиты (от греческого слова цео — кипящий, литос — камень) представляют собой алюмосиликаты с трехмерной кристаллической структурой.
Недостатком всех цеолитов является их не очень высокая механическая прочность в чистом виде, и поэтому они в качестве промышленного катализатора не используются. Обычно их вводят в диспергированном виде в матрицу катализаторов в количестве 10-20% мас.
Вспомогательные добавки улучшают или придают некоторые специфические физико-химические и механические свойства цеолитсодержащих алюмосиликатных катализаторов (ЦСК) крекинга. ЦСК без вспомогательных добавок не могут полностью удовлетворять всему комплексу требований, предъявляемых к современным промышленным катализаторам крекинга. Так, матрица и активный компонент – цеолит, входящий в состав ЦСК, обладают только кислотной активностью, в то время как для организации интенсивной регенерации закоксованного катализатора требуется наличие металлических центров, катализирующих реакции окислительно-восстановительного типа. Современные и перспективные процессы каталитического крекинга требуют улучшения и оптимизации дополнительно таких свойств ЦСК, как износостойкость, механическая прочность, текучесть, стойкость к отравляющему воздействию металлов сырья и т.д., а также тех свойств, которые обеспечивают экологическую чистоту газовых выбросов в атмосферу.
Источники
Кудинов В.И., «Основы нефтегазопромыслового дела», изд. «ИКИ», 2005, 720 стр., ISBN 5-93972-333-0
Шаммазов А.М. и др.: “История нефтегазового дела России”, Москва, “Химия”, 2001, 316 стр., УДК 622.276, ББК 65.304.13, ISBN 5-7245-1176-2
Смидович Е. В., в кн.: Технология переработки нефти и газа, 3-е изд., ч. 2, М., 1980.
Лейбензон Л.С., «Наука на службе нефтяной техники в СССР», «Нефтяное хозяйство», №4, 2005.
Смидович Е. В., в кн.: Технология переработки нефти и газа, 3 изд., ч. 2, М., 1980.
Крекинг нефтяных фракций на цеолитсодержащих катализаторах. Под. ред. С. Н. Хаджиева. М., Химия, 1982.
В. М. Капустин, С. Г. Кукес, Р. Г. Бертолусини. Нефтеперерабатывающая промышленность США и бывшего СССР. М., Химия, 1995.
Крекинг нефтяного сырья и переработка углеводородных газов, 3 изд., М., 1980;
Справочник нефтепереработчика, под ред. Г. А. Ластовкина [и др.],· Л., 1986, с. 81-106;
Химия нефти и газа, под ред. В. А. Проскурякова, А. Е. Драбкина, Л., 1989, с. 284-310.
Наши ОФИЦИАЛЬНЫЕ электронные адреса электронной почты:
[email protected] (группа технической помощи, Кривошеин Сергей)
[email protected] (направление по пиару, Петров Александр)
[email protected] (дизайн, Захаров Олег)
[email protected] (группа сбора и обобщения информации, Булатов Александр)
[email protected] (направление обработки жалоб на информационный web-сервис economic-definition.com, Яковлева Елена)
[email protected] (администратор сайта economic-definition.com, Куклина Раиса)
[email protected] (собственник домена economic-definition.com, Индивидуальный предприниматель Сундуков Александр)
© 2022 economic-definition.com
Карта сайта
Катализатор
Кто нибудь ставил универсальные катализаторы? У меня вышел из строя один катализатор (евро-4). В сервисе, у официалов один стоит 152 т. р. Менять нужно пару. В фирмах специализирующихся на выхлопных системах меняют на универсальные за 30 т.р. за пару. Это нормально или какой то подвох?
Станислав Миков
Тема закрыта Тема в горячих Тема скрыта
Жалоба принята. Спасибо!
Ошибка отправки
Одноклассники
Комментарии Комментарии Пока ни одного комментария, будьте первым!
Санёк 4 июня 2009 08:14
у нас пока нет жестких требований по экологии поэтому не парься ставь что есть и в путь.
Ссылка Пожаловаться
Евгений Старосельцев 2 4 июня 2009 10:10
Половина страны вообще на вырезанных катается
Ссылка Пожаловаться
bohancev76@mail.ru 4 июня 2009 10:13
Cтавь такие же,какие и были.Иначе начнёт глючить комп.Повышение расхода топлива,пропадёт тяга.Вобщем электроника сбои давать.
Ссылка Пожаловаться
Никита 4 июня 2009 10:33
Какая машина и объем двигателя? Просто универсальные катализаторы рассчитаны на небольшой объем двигателя ~1,3V Плюс надо посмотерть есть ли за катализатором лямбда-зонд. если есть, то просто вырезать катализатор нельзя. т.к. с него идут данные в компьютер.
Ссылка Пожаловаться
Андрей Яковлев В ответ на Никита 5 июня 2009 15:37
Никита 4 июня 2009 10:33
Какая машина и объем двигателя? Просто универсальные катализаторы рассчитаны на небольшой объем двигателя ~1,3V Плюс надо посмотерть есть ли за катализатором лямбда-зонд. если есть, то просто вырезать катализатор нельзя. т.к. с него идут данные в компьютер.
Ссылка Пожаловаться
Согласен с Никитой.Пробьешь катализатор ,А на Евро-4 за ним стоит лямбда -зонд , и когда он выйдет из строя расход топлива у тебя будет в зависимости от двигла литров 25-30.
Ссылка Пожаловаться
Виктор Терешкин 4 июня 2009 10:48
можно заменить на металлические сеточки для мытья посуды- дешево и сердито. снимаешь блок с катализатором, вскрываешь аккуратно с одной стороны, вытаскиваешь остатки катализатора, и в освободившееся пространство вталкиваешь эти самые сеточки, уплотняя их, сколько влезут в твой объем. затем опять закрываешь блок и ставишь его на место. Эту процедуру делал на АУДИ100 45 кузов. работала нормально. или, как вариант поищи родное на разборках, тоже бывает в наличии.
Ссылка Пожаловаться
olegnashira 4 июня 2009 16:11
пробей его насквозь вытряхни и ездий заодно звук покруче станет на хонде сделал проблем ни каких нет
Ссылка Пожаловаться
Райдер 4 июня 2009 17:54
История одной замены.
http://www.chinamobil.ru/bb/viewt opic.ph. катализатор
Ссылка Пожаловаться
Ольга Манчевская (Белякова) 4 июня 2009 21:17
После замены катализатора нужно настраивать всю выпускную систему — иначе возмодны: повышенный расход топлива, уменьшьшение мощности, глюки у компьюера
Ссылка Пожаловаться
MEH1NNIK 5 июня 2009 06:06
что бы дело не доходило до замены, надо регулярно заливать присадки- очистители катализаторов. стоит не дорого, зато проблем меньше. а вообще можно заменить и на аналог, только после этого надо заехать на диагностику, потому что возможно в компе может быть ошибка. не все ошибки сбрасываются путём снятия клемы с акомы.
Ссылка Пожаловаться
Drakula 5 июня 2009 08:14
надо форсунки чистить раз в пол года..а все эти присадки не помогут. Посмотри католизаторы с Ниссана-у них нормы как Евро-4 будут. Мы на цедрике меняли за 5тысяч Рубле 1 католизатор. Сеточка гавно, сгорит даже не заметишь когда..тем более лампочка неисправность двигателя даже не потухнет, пробитый начнет коп так тупить, что это все заканчивается заменой ТНВД насоса, а другие католизаторы могут просто сгореть, так как Евро-4 это керамика с Биметалическим напылением платины. иридия.
Ссылка Пожаловаться
Инга Короткова 5 февраля 2010 22:40
люди правильно говорят,пробей и не парься,хотя к совету о сеточках для посуды можно прислушаться и попробывать.
Ссылка Пожаловаться
Алексей Никитин 26 февраля 2010 14:26
Я решил на своем автомобиле удалить катализаторы. И попытался найти правильное решение дабы после удаления не возникли проблемы с лямбда лямбда-зондами. И нашел вот такую информацию. После связался с людьми предоставляющие данную услугу . Пока все работает нормально. Если что интересует вся информация есть здесь http://www.powerstyle.ru/main/index.php? . . или пишите в личку. Это не реклама сайта просто кому интересно зайдите а там как кому угодно.
Ссылка Пожаловаться
Виктор Павлов 24 октября 2012 00:13
у нас делают проще вскрывают его.вырезают дыру не снимая катализатор. вытаскивают потроха.берешь 2 пластины сверлишь в них как можно больше отверстий и привариваешь вовнутрь а между ними закладываешь стружку из нержавеющей стали от токарного станка, уже 2 года езжу с таким кат-м
Отзывы о катализаторах
У датчика давления в шинах Huf только 25 голосов! Рекомендуете?
25 февраля 2022, 20:23
Нужна помощь
У ароматизатора SAPFIRE только 50 голосов! Рекомендуете?
25 февраля 2022, 20:22
25 февраля 2022, 20:22
25 февраля 2022, 20:21
ВАЗ (Lada) Kalina
25 февраля 2022, 20:21
В авторейтинге полиролей для ВАЗ (Lada) Kalina участвует уже 10 производителей!
25 февраля 2022, 20:20
Нужна помощь
У комплектов цепи ГРМ ЗМЗ только 2 отзыва. Возможно, Вы добавите еще один?
Добавить отзыв
25 февраля 2022, 20:19
На ABRO написанно уже 150 отзывов.
25 февраля 2022, 20:19
Нужна помощь
У компрессора кондиционера Denso только 10 голосов! Рекомендуете?
25 февраля 2022, 20:19
Нужна помощь
У гофр глушителя TRANSMASTER UNIVERSAL только 6 отзывов. Возможно, Вы добавите еще один?
Добавить отзыв
25 февраля 2022, 20:19
Нужна помощь
У термостатов SAT только 9 отзывов. Возможно, Вы добавите еще один?
Добавить отзыв
25 февраля 2022, 19:53
В рейтинге лучшие блокировки дифференциала учавствует уже 6 производителей!
25 февраля 2022, 19:17
Нужна помощь
В рейтинге лучшие виниловые пленки только 3 производителей. Возможно, вы знаете о каком-то еще?
Добавить отзыв
25 февраля 2022, 19:06
На радары-детекторы SUBINI написанно уже 25 отзывов.
25 февраля 2022, 19:00
25 февраля 2022, 18:58
В авторейтинге ШРУСов для Toyota Camry участвует уже 5 производителей!
25 февраля 2022, 18:50
В авторейтинге автомобильных держателей для Ford Focus участвует уже 5 производителей!
25 февраля 2022, 17:18
В рейтинге лучшие расширительные бачки учавствует уже 4 производителей!
25 февраля 2022, 16:14
Голосование
Проголосовал ПРОТИВ тормозных шлангов MEYLE на странице рейтинга
25 февраля 2022, 16:14
В рейтинге лучшие моторы отопителя учавствует уже 7 производителей!
25 февраля 2022, 12:35
25 февраля 2022, 09:36
Сколько раз ставлю данные подшипники всё супер, поставил даже задние стойки MARSHALL. Хорошие мне очень нравится .
25 февраля 2022, 10:08
На Kortex написанно уже 25 отзывов.
25 февраля 2022, 06:33
У магнитолы SONY уже 300 голосов!
24 февраля 2022, 18:05
Голосование
Проголосовал ЗА рулевые тяги 555 на странице рейтинга
24 февраля 2022, 17:49
Нужна помощь
В рейтинге лучшие пламегасители только 6 производителей. Возможно, вы знаете о каком-то еще?
Добавить отзыв
24 февраля 2022, 16:31
По осени приобрел Volkswagen Jetta, 2012 г для жены. Она боялась выезжать зимой и машина простояла сезон в гараже. В мом .
24 февраля 2022, 10:31
Покупал масло Wolf Official Tech 0W-30 SP, качество отличное, масло однозначно стоит своих денег. Спокойно выхаживает с .
23 февраля 2022, 12:37
Комментарий
Насос сотку откатал, а он две звезды ему ставит. .
23 февраля 2022, 10:18
Комментарий
Ваш пост 2016 года, сколько в итоге эти рычаги прошли? .
22 февраля 2022, 16:41
Нужна помощь
В рейтинге лучшие блокираторы только 3 производителей. Возможно, вы знаете о каком-то еще?
Добавить отзыв
22 февраля 2022, 12:16
Комментарий
Добрый день, спасибо за фидбек. Были бы благодарны, если бы вы продублировали свои предложения в раздел Идеи и замечания .
21 февраля 2022, 20:01
Голосование
Проголосовал ЗА тормозные диски EBC для Toyota Camry на странице авторейтинга.
20 февраля 2022, 23:42
Голосование
Проголосовал ПРОТИВ ШРУСов ASVA для Subaru Forester на странице авторейтинга.
19 февраля 2022, 05:03
Голосование
Проголосовал ЗА тормозные колодки ICER для Mazda 6 на странице авторейтинга.
Отзывы владельцев о катализаторах
По данным за апрель 2022 года на PartReview имеется 53 отзыва о 14 производителях катализаторов. 5 из них набрали достаточное количество отзывов для участия в рейтинге запчасти, где определяются лучшие бренды.
Популярные производители катализаторов
Самые популярные производители катализаторов на PartReview представлены такими фирмами:
- BOSAL — 23 отзыва. Оценка PR : 78, средняя оценка : 3.8.
- MAGNAFLOW — 10 отзывов. Оценка PR : 100, средняя оценка : 5.0.
- WALKER — 5 отзывов. Оценка PR : еще не сформирована.
- FORTLUFT — 3 отзыва. Оценка PR : еще не сформирована.
- MG-RACE — 3 отзыва. Оценка PR : еще не сформирована.
Большинство мнений об эксплуатации и характеристиках катализаторов собрано на этих страницах.
Лучшие производители катализаторов
К сожалению, на данную запчасть у PartReview собрано недостаточно отзывов о различных брендах, чтобы можно было сформировать рейтинг. Вы можете помочь, если добавите отзыв.
Сравнения производителей катализаторов
Как известно, все познается в сравнении. В том числе, катализаторы. На PartReview можно узнать, что лучше:
Как выбрать каталитический нейтрализатор: металлический или керамический
Lorem ipsum – псевдо-латинский текст, который используется для веб дизайна, типографии, оборудования, и распечатки вместо английского текста для того, чтобы сделать ударение не на содержание, а на элементы дизайна. Такой текст также называется как заполнитель.
- Главная
- Справка
- Как выбрать каталитический нейтрализатор: металлический или керамический
Автомобильный нейтрализатор выхлопных газов стал одной из обязательных составляющих современного автомобиля, ведь его основная задача – очищать токсичный выхлоп от вредных примесей, что особенно актуально при сегодняшней экологической обстановке.
Конструкция автоката подразумевает наличие металлов платиновой группы, вступающих в катализ с отработанными газами и преобразующих угарных газ, оксиды азота и прочие канцерогены в нейтральные вещества. Именно присутствие драгметаллов и составляет основную ценность устройства после его выхода из строя и потому так популярны скупки катализаторов в крупных городах РФ.
Металлические и керамические катализаторы
Внутренности автомобильного нейтрализатора выхлопа могут состоять из керамики или металла, что также оказывает влияние на цену устройства. Однако дело не только цене: металлический кат прочнее и оттого долговечнее, тогда как керамика имеет преимущество в стоимости.
Более того, в керамических катах применяет больше драгметаллов – платины, родия и палладия и потому скупка катализаторов оценивает керамические устройства дороже.
Керамические нейтрализаторывыхлопных газов нужно оберегать от:
- ударов о неровные поверхности дороги
- попадания воды на раскаленное устройство
- неисправной системы зажигания, когда при неудачном пуске мотора происходит небольшой взрыв, а соты осыпаются.
Компания Katalizator-Group осуществляет прием катализаторов в любом состоянии и количестве и всегда выплачивает высокую цену за сданное сырье.
Металлические каталитическиепреобразователи выхлопа также уязвимы к проблемам с системой зажигания, ведь при неудачной активации двигателя в выпускной тракт отправляется «несанкционированная» порция несгоревшего бензина
Обе модификации автокатов негативно реагируют на использование этилированного бензина, в котором в большом количестве содержится тетраэтилсвинец. В результате применения некачественного горючего засоряются соты катализатора, и его проходное сечение сокращается, что напрямую влияет на производительность силового агрегата. Каждый водитель должен помнить, что неисправный нейтрализатор выхлопа негативно влияет не только на выхлопную систему, но и на другие «жизненно необходимые» узлы машины. Потому при явных признаках неисправности ката его нужно демонтировать, продать б/у катализатор в скупку и установить новое или альтернативное устройство.
Для эффективной работы по очистке выхлопных газов существует несколько правил:
- устройство размещают вблизи двигателя, что сохраняет необходимую температуру для выхлопа
- ограничивают температуру, ведь при дожиге топлива выделяется дополнительное тепло
- автокат – конструкция термоустойчивая и не имеет вредных резонансов
- небольшие габариты ката располагают большой активной площадью, обеспеченной сотовой конструкцией внутри носителя, площадь которой покрыта напылением драгметаллов, нейтрализующих токсины. Этот фактор учитывается при утилизации в пунктах приема катализаторов крупных городах РФ, где специалисты компании проводят специальный анализ, чтобы определить точное количество содержащихся в сырье платиноидов.
Симптомы неисправности катализатора
Выход нейтрализатора из строя может быть обусловлен «естественными» причинами, то есть когда авто пробежало определенное количество километров, но также кат ломается ввиду неправильной эксплуатации.
О том, что вскоре придется продать катализатор в скупку, расскажет:
- проблемный запуск мотора
- сигнал check engine
- повышенный расход горючего
- падение тяги на больших оборотах
- пропадание оборотов и некоторые другие признаки.
Когда диагноз установлен, отработанный кат отправляется в переработку, а на его место устанавливается оригинальное или универсальное устройство или качественная альтернатива, например, пламегаситель.