Крекинг

Химическую переработку нефти называют крекингом. Если попробовать перевести это слово с английского, то получится расщепление или распадение. Такой способ переработки нефтепродуктов является деструктивным, направленным на создание новых веществ из существующих. Благодаря крекингу, при реакции может выходить до 60 % бензина.

Использование крекинга экономически эффективно. Во время такой химической реакции используют не только чистую нефть, но и перегонную, то есть уже прошедшую определенную обработку.

Интеграция нефтехимии и переработки способны ускорить процесс развития крекинга и улучшить качество перерабатываемого сырья. Это направление считается одним из перспективных. Российские компании ведут работы по созданию нефтеперерабатывающих и нефтехимических комплексов на 15 лет вперед. Так, новые олефиновые установки вскоре появятся в Перми, Тобольске, Буденновске, Дзержинске и Томске. Успешному внедрению новых технологий способствует слаженная работа инженеров и ученых отрасли.

Реакция крекинга

При крекинге углеводородные молекулы расщепляются посредством катализаторов или температуры. Например, при температуре в 450-700 градусов расщепляются алканы, образуя такие же соединения или алкены, но только с наименьшим количеством молекул. Связи гомолитически распадаются, создавая свободные радикалы. За счет этого свободные радикалы отличаются повышенной активностью, которые превращают отщепленный водород в этан или бутен.

Температура в 1000 градусов полностью разрывает все связи, даже прочные, и образует водород с чистым углеродом или сажей. Итак, при реакции крекинга исходный продукт взаимодействует с катализатором и распадается на углеводороды.

Крекинг нефти и нефтепродуктов

Нефтепереработка или крекинг может протекать в виде:

  • пиролиза, когда сырье обрабатывается при температуре в 700-900 градусов и под низким давлением;
  • каталитического крекинга, когда на нефтепродукты воздействуют катализаторами и большой температурой; здесь в качестве сырья часто выступает вакуум-соляр;
  • глубокого каталитического крекинга с алюмосиликатами, при котором получается высококачественный базовый бензин;
  • каталитического реформинга, когда бензиновые фракции проходят ароматизацию;
  • каталитической изомеризации;
  • гидрогенизационных процессов, в которые входят гидроочистка, парообессеривание и гидрокрекинг.

Помимо перечисленных видов крекинга нефти еще существуют щелочная, серно-кислотная, селективная и адсорбционная очистки. С помощью данных процессов производят чистые нефтяные дистилляты, кислый гудрон и масла.

Крекинг алканов

Крекинг алканов – это основа нефтепереработки. Благодаря этой реакции, производят смазочные масла, моторные топлива и другое химическое сырье. Для запуска данного процесса применяют каталитический или термический крекинг.

Термический крекинг представляет собой сильное нагревание без воздуха, а каталитический – умеренное и протекает при наличии катализатора. В этой реакции вместе с молекулярным распадом присутствуют дегидрирование и изомеризация.

Крекинг газов

При крекинге газы меняют свой состав в зависимости от параметров переработки. В газах наблюдаются смешанные углеводороды и водород. При жидкофазной переработке с температурой в 450-480 градусов получается газ, богатый парафиновыми углеводородами. Газ парофазной переработки содержит в себе до 60 % олефинов. Крекинг-газы проходят очистку от сероводорода и разделяются на газовый бензин и сухой газ.

Крекинг метана

Переработку метана с помощью крекинга применяют для того чтобы получить ацетилен. Эта реакцию еще называют пиролизом. Химический процесс крекинга метана запускается  за счет электричества.

Крекинг метана (и других содержащих метан газов) до ацетилена в электрических разрядах является одним из ярких примеров применения электроразрядных методов к газовым реакциям. В нагреваемой до 1600 градусов печи газ пускают сквозь электроды, а после того, как выделяется ацетилен, воздух внутри подвергается быстрому охлаждению.

Крекинг бутана

При термическом крекинге бутана на выходе образовывается бутилен или бутен, который идет на синтез бензина и топливные смеси для сварки и резки металлов. Еще при такой обработке получают свободный водород, метан, этан, этилен, пропилен.

Крекинг гексана

Переработка гексана происходит при невысоких температурах, однако от этого все равно получаются довольно качественные ароматические углеводороды. При крекинге гексанов образовывается цепочка синтезов. Например, после ароматизации выходит бензол, а при гидрокрекинге гексан превращается в бутан и пропан.

Крекинг отработанного масла

Термический крекинг вырабатывает из отработанного масла топливо, подобное солярке. Таким горючим можно обогревать население или пускать его на другие бытовые нужды. Кстати, переработка вышедшего из употребления масла является разновидностью его утилизации.

Как известно, утилизация отработанного масла с полным или частичным восстановлением характеристик и возможностью дальнейшего применения является важно задачей. Использованные нефтяные масла, которые сливаются в водоем или почву наносят серьезный урон окружающей среде. Внедрение на производстве крекинга отработанного масла способно решить экологические проблемы.

Каталитический крекинг

Каталитический крекинг применяют для получения качественного бензина и дизтоплива. Этот вид переработки происходит в присутствии алюмосиликатных катализаторов. С помощью данных катализаторов при крекинге быстро дезактивируется закоксовывание. Дополнительно процесс сопровождается одновременной очисткой катализатора. Воздух при этом защищают от перегревов легкими газами.

При каталитическом крекинге происходят цепные реакции в виде:

  • гидрирования;
  • полимеризации;
  • изомеризации;
  • алкилирования;
  • деалкилирования.

С помощью каталитического крекинга можно добиться быстрых реакции и большей ценности извлекаемых продуктов.

Каталитический крекинг включает в себя изомеризацию олефинов, расщепление водорода, дегидрирование и другие процессы, которых нет при термической переработке.

Термический крекинг

В ходе термической переработки сырья нагревание происходит без доступа воздуха. При термическом крекинге вместе с углеводородным распадом присутствуют полимеризация и конденсация. Термическая переработка влечет за собой и образование непредельных углеводородов с низкой химической стабильностью. С другой стороны, термический крекинг является не очень эффективным, поэтому его часто заменяют каталитической переработкой.

Термический крекинг бывает жидким, в виде деструктивной перегонки, коксования и пиролиза. Эта переработка сырья подходит для мазутных остатков, масляных гудронов и других продуктов, которые выкипают до 350 градусов.

Катализаторы крекинга

Все активные катализаторы крекинга бывают синтетическими и природными. Для успешного прохождения процесса катализаторы для переработки необходимо постоянно регенерировать. При этом кокс выжигают газом с кислородом. Важно, чтобы катализаторы были прочными, устойчивыми к истиранию, высокой температуре и пару.

У алюмосиликатных и цеолитсодержащих катализаторов резко выражена кислотность. Поэтому материалы алюмосиликатных катализаторов должны быть гидратированными.

Каталитический крекинг нефти и установки к нему

Основным сырьем установки каталитического крекинга является высокооктановый бензиновый компонент. При переработке нефти получаются газы с бутиленами и пропиленами.

Эти продукты применяют:

  • для создания бензиновых компонентов;
  • в нефтехимии;
  • для печных и дизельных горючих, мазутов и сажи.

Современные мощные установки в 4 млн. тонн состоят из реакторно-регенераторного блока, в который входят:

  • реактор для крекинга;
  • нагревательная печь;
  • катализаторный регенератор.

Все оборудование соединено трубопроводами.

Для работы используют 2 типа реакторов:

  • с взвешенным или псевдоожиженным (кипящим) слоем катализатора;
  • с движущимся катализатором.

В этих реакторах выделены зоны катализа и зона регенерации. Катализатор непрерывно циркулирует между этими зонами.

Нагревательные трубчатые печи для нагрева сырой нефти изготавливаются индивидуально, исходя из требований к выработке конечного продукта, существующего сырья и производственным характеристикам.

В установках для гидрокрекинга вместе с переработкой в рабочий процесс включаются очищение сырья от серы и насыщение ароматических соединений и олефинов. С помощью всех этих установок из нефти производят высокооктановый бензин и качественные дистилляты.

Технология крекинга на выставке

В ходе работы выставки «Нефтегаз» можно увидеть, как современные технологии крекинга влияют на развитие нефтехимии и нефтепереработки. Российские ученые представляют на выставке конкурентоспособные микросферические катализаторы и добавки к ним, промоторы дожига углеродного оксида, новые каталитические системы для переработки нефти.

Институты разрабатывают новые методы производства ароматических углеводородов из попутного сырья и демонстрируют технологии на выставке. Сфера применения крекинга для производства продуктов нефтепереработки довольно велика. Подробнее узнать об инновационных процессах можно на выставке «Нефтегаз», которую проводит комплекс ЦВК «Экспоцентр».


Читайте другие наши статьи:

Добыча нефти в России
Нефтяные центры
Нефтяные организации