Физико-химические основы высокотемпературной переработки нефти

При температуре выше 450 °С происходят деструктивные изме­нения в молекулах углеводородов. Крупные молекулы распадают­ся на более мелкие. Такие процессы называют крекингом (от англ. to crack — раскалывать, расщеплять).

 

При крекинге протекают следующие процессы:

• распад молекул с разрывом связи С—С;

• дегидрирование, сопровождающееся разрывом связи С—Н;

• изомеризация;

• реакции синтеза (полимеризация, циклизация).

Реакции первых двух типов — эндотермические. Они, как пра­вило, являются первичными. Реакции двух последующих типов — экзотермические и вторичные, исходным сырьем для них служат продукты первых двух реакций.

Распад парафиновых углеводородов происходит по радикаль­ному механизму. Механизм их распада определяется энергией связи между атомами углерода и водорода в исходной молекуле углево­дорода.

Образующиеся при первичных реакциях непредельные углево­дороды в силу большой реакционной способности склонны к раз­личным превращениям. Процесс протекает также по цепному ме­ханизму. Конечными продуктами распада являются предельные и непредельные углеводороды меньшей молекулярной массы.

Термический крекинг нефти

Термический крекинг проводят при температуре 450—650 *С и давлении до 70 атм (7,0 МПа). На установках термического кре­кинга тяжелые нефтяные фракции под действием теплоты, но в отсутствии катализатора, разделяются на более легкие фракции. Выход бензина при этом процессе низкий, но в больших количе­ствах получают средние нефтяные фракции и устойчивое жидкое топливо.

Легкий крекинг — это мягкий термический крекинг. В резуль­тате его проведения происходит небольшое уменьшение темпера­туры кипения, но значительно снижается вязкость. Сырье нагре­вают, слегка крекируют в печи, резко охлаждают легким газой­лем и подвергают мгновенному испарению в нижней части фрак­ционной колонны. Газ и бензин отводят, а более тяжелые фрак­ции направляют на повторный цикл.

Сточные воды с установок крекинга содержат различные не­фтяные фракции и могут иметь высокие значения рН, БПК, ХПК, высокое содержание аммиака, фенола и сульфидов. На некоторых НПЗ в системах термического крекинга предусмотрены замкну­тые циклы водооборота.

Каталитический крекинг

Преимуществами каталитического крекинга, производимого при высоких температурах и в присутствии катализатора, являются высокие выходы бензина и дистиллатов из тяжелого нефтяного сырья и получение бензина с высоким октановым числом.

Одновременно с бензинами происходит высокий выход газов, являющихся сырьем для синтеза органических продуктов.

Каталитический крекинг проводится в основном в паровой фазе при температуре 450-500 ⁰С и давлении 0,6-1,0 атм (0,06-0,1 МПа). В качестве катализаторов пименяют мелко диспергированные активированные алюмосиликаты или цеолит.

Мехнизм каталитического крекинга определяется способностью отдельных компонентов сырья адсорбироваться на поверхности катализатора. Ароматические углеводороды обладают наибольшей адсорбционной способностью. Они адсорбируются, образуя на поверхности катализатора адсорбционный слой.

Гидроочистка

Гидроочисткой называют стадию гидрогенизации, в процессе которой из углеводородного сырья удаляются сера, азот, кислород и галогены, а ненасыщенные углеводороды превращаются насыщенные.

Основная задача гидроочистки — удаление серы из сырья для установок каталитического риформинга во избежание отравления катализатора. На установках гидроочистки используют различные катализаторы. Все установки имеют реактор и сепаратор.

Нефтяное сырье, подогретое до 200—350 °С, проходит через реактор, заполненный неподвижным слоем металлокислого ката лизатора. Одновременно в реактор подают водород. На катализа торе происходят реакции очистки. Затем продукты реакции охлаждают и подают в сепаратор для отделения избыточного газообразного водорода, который может быть использован в других процессах. После этого продукт обрабатывают паром для удаления избыточного сероводорода.

Специфические компоненты сточных вод нефтеперерабатывающей промышленности

При проведении процессов нефтепереработки и нефтехимического синтеза образуются сточные воды, которые содержат загрязняющие вещества, типичные для этих отраслей. Знание природы загрязняющих веществ и их поведения необходимо для выбора и организации оптимальных методов очистки.