Cracarea catalitică este o prelucrare catalitică termică a fracțiilor petroliere pentru a obține o componentă din benzină cu octan ridicat , motorină ușor și gaze grase nesaturate [1] .
Cracarea catalitică este unul dintre cele mai importante procese pentru rafinarea profundă a petrolului . Introducerea cracarei catalitice în industrie la sfârșitul anilor 30. Secolului 20 ( SUA ) a contribuit la crearea unui catalizator eficient, de lungă durată , pe bază de aluminosilicați ( E. Goodry , 1936). Principalul avantaj al procesului este marea sa flexibilitate operațională: capacitatea de a procesa diferite fracțiuni de petrol pentru a produce benzină cu octan ridicat și gaz bogat în propilenă , izobutan și butene ; ușurință comparativă de combinare cu alte procese, de exemplu, cu alchilare , hidrocracare , hidrotratare , rafinare prin adsorbție , dezasfaltare , etc. O astfel de versatilitate explică o pondere foarte semnificativă a cracării catalitice în volumul total de rafinare a petrolului.
== Materie primă = benzină de vid - fracțiune de curgere directă cu un interval de fierbere de 350-500°C. Sfârșitul fierberii este determinat în principal de conținutul de hidrotratare pentru îndepărtarea compușilor de sulf și reducerea cocsării . De asemenea, o serie de companii (UOP, IFP) au o serie de procese dezvoltate pentru cracarea catalitică a fracțiilor grele - de exemplu, păcură (cu o capacitate de cocsificare de până la 6-8%). De asemenea , reziduurile de hidrocracare sunt utilizate ca materie primă , agenţii de deasfaltare , vaselina şi filtratele de degresare a nămolului pot fi utilizate ca componente de materie primă .
Raportul de circulație a catalizatorului față de materia primă — 10:1 (pentru instalații cu reactor vertical), Temperatura — 510–540 °C, Presiune — 0,5–2 atm
Temperatura - 650-730 ° C, presiune - 1-3 atm
Instalațiile din generația anterioară au folosit un catalizator sferic amorf . Reprezintă bile de 3-5 mm cu o suprafață de 200 m2/gr.
În prezent, se utilizează un catalizator microsferic care conține zeolit (dimensiunea particulelor 35-150 um). Suprafata 300-400 m²/gr. Este o componentă zeolit de cracare susținută pe o matrice de aluminosilicat amorf. Conținutul de zeolit nu depășește 30%. Un zeolit Y ultrastabil este utilizat ca componentă zeolit , uneori cu aditivi de zeolit ZSM-5 pentru a crește randamentul și numărul octanic al benzinei . Un număr de companii introduc, de asemenea, metale pământuri rare în zeolit atunci când prepară catalizatorul . Catalizatorul de cracare conține, de asemenea, aditivi care reduc uzura catalizatorului, precum și promotori pentru arderea ulterioară a CO format în regenerator în timpul arderii cocsului la CO2 .
Există instalații pentru organizarea procesului:
Instalațiile de regenerare continuă sunt împărțite în:
În acest moment, reactoarele de lift sunt cele mai avansate. Randamentul de benzină pe ele este de 50-55% cu un număr octanic de 91-92,5, în timp ce în reactoarele cu pat fluidizat randamentul de benzină este de 49-52% cu un număr octanic de 90/92,5.
| Unitatea de cracare catalitică 1А/1М la rafinăria de petrol din Ryazan [2] |
Bilanțul de materiale tipic al unui proces de cracare catalitică cu motorină în vid hidrotratată
| Produse | Randament % pe materii prime |
|---|---|
| Toate luate: | 100 |
| Păcură sub vid hidrotratată (Fr.350-500°С) | 100 |
| Total primit: | 100 |
| H2 ( hidrogen) | 0,04 |
| CH4 ( metan) | 0,25 |
| C2H6 ( etan ) _ | 0,23 |
| C2H4 ( etilenă ) _ | 0,36 |
| C3H8 ( propan ) _ | 0,85 |
| C3H6 ( propilenă ) _ | 2,73 |
| C4H10 ( butan ) _ | 0,89 |
| C 4 H 8 (butene) | 2.5 |
| (CH3 ) 3CH ( izobutan) | 4.20 |
| fracție de benzină (OCHI-91/92) | 58,62 |
| motorina (ușoară+grea) | 27.17 |
| cocs + pierderi | 2.17 |
Jumătate din gazul de cracare catalitică constă din hidrocarburi nesaturate, în principal propilenă și butene. Sunt prezente și cantități semnificative de izobutan. Datorită acestui fapt, fracția de gaz butan-butilenă este utilizată ca materie primă pentru procesul de alchilare pentru a obține benzină cu octan ridicat. Fracția propan-propilenă este utilizată pentru a izola propilena pentru producția de polipropilenă . Datorită capacității totale mari a unităților de cracare catalitică, proporția de propilenă produsă în proces este de până la 15% din producția sa totală. Gazul uscat (hidrogen, metan, etan) este folosit ca combustibil în cuptoarele instalațiilor fabricii.
Procesul de cracare catalitică produce benzină cu octan mare cu un RON de 88-91 puncte. În plus, benzina conține mai puțin de 1% benzen și 20-25% hidrocarburi aromatice , ceea ce face posibilă utilizarea acesteia pentru prepararea benzinei conform celor mai recente standarde UE (Euro-4, Euro-5). Principalul dezavantaj al benzinei de cracare catalitică este conținutul ridicat de hidrocarburi nesaturate (până la 30%) și sulf (0,1-0,5%), care are un efect foarte rău asupra stabilității combustibilului în timpul depozitării. Benzina devine rapid galbenă din cauza polimerizării și oxidării olefinelor și, prin urmare, nu poate fi folosită fără amestecare cu alte fracțiuni de benzină.
Motorina de cracare catalitică ușoară este considerată a fi o fracțiune de 200-270°C (rar 200-320 sau 200-350). Conține o cantitate mare de hidrocarburi aromatice , ceea ce duce la un număr scăzut de cetan (de obicei nu mai mare de 20-25). În plus, chiar și în condițiile hidrotratării preliminare a materiilor prime, motorina ușoară conține o cantitate semnificativă de compuși ai sulfului (0,1-0,5%). Din acest motiv, motorina nu poate fi folosită în cantități mari pentru a produce motorină . Conținutul recomandat în motorină este de până la 20% (dacă combustibilul are o marjă pentru conținutul de sulf și indice de cetan ). Alte utilizări pentru motorina ușoară sunt reducerea vâscozității combustibililor pentru cazane , combustibililor marini și producția de funingine .
Motorina de cracare catalitică grea este o fracție care începe să fiarbă peste 270 °C (rar 320, 350 °C). Datorită conținutului ridicat de hidrocarburi aromatice policiclice , această fracțiune (cu un anumit conținut de sulf) este o materie primă excelentă pentru procesul de cocsificare pentru a obține cocs cu ac de înaltă calitate. Dacă este imposibil să se utilizeze fracția în acest mod, aceasta este utilizată ca componentă a combustibilului cazanului .