Промышленные термические процессы

Теоретические разработки механизма термических процессов, происходящие при переработке нефти легли в основу технологического оформления ряда промышленных процессов.

8.6.1. Термический крекинг. К чисто термическому процессу относится термический крекинг, первая промышленная установка которого была пущена в 1912 г. с целью получения автобензина. Однако из-за постоянного ужесточения требований к качеству бензинов за последние 50 лет термический крекинг для этой цели уже не применяется, и классическая технология этого процесса перестала существовать. Эксплуатируемые в настоящее время установки «легкого» крекинга служат для получения вакуумного газойля и маловязкого котельного топлива. Современные крекинг-процессы включают, как правило, комплексную переработку тяжелого нефтяного сырья и содержат установки легкого крекинга (висбрекинга), при 400 – 450 ^оС, каталитического крекинга, гидроочистки, производства оксигенатов и т. д.

8.6.2. Промышленный пиролиз. Как уже упоминалось ранее, он предназначен для получения низших алкенов (этилена и пропилена), а также 1, 3-бутадиена, стирола и некоторых других продуктов. Сырьем для процесса служат разнообразные нефтепродукты. В США – это главным образом газообразные углеводороды. В России, странах СНГ, Западной Европе, наряду с газообразными алканами, применяют бензиновые и керосино-газойлевые фракции. При пиролизе бензиновых фракций примерный состав продуктов процесса следующий, % масс.: метан 12 – 16; этилен 22 – 32; пропилен 10 – 17; фракция С ₄ 5 – 12; арены С ₆ – С ₈ 6 – 13; смолы 4 – 8. Кроме того, в процессе образуются водород, фракция С ₅ и др.

При пиролизе керосино-газойлевых фракций выход метана и этилена существенно снижается, пропилена почти не изменяется, но зато значительно возрастает доля жидких продуктов, в т. ч. смол, причем общее количество жидких продуктов может достигать 50 %.

Для повышения выхода низших олефинов из керосино-газойлевых фракций до уровня выхода из газообразных алкенов керосино-газойлевые фракции необходимо подвергнуть предварительной гидрообработке (гидро­очистке, гидрокрекингу, гидродеароматизации). Эти виды каталитической обра­ботки снижают количество ароматики в сырье, что приводит также к пониженному коксованию сырья.

8.6.3. Коксование. Промышленные процессы коксования проводят с использованием остаточного нефтяного сырья: мазута, полугудронов, гудронов, тяжелой пиролизной смолы, крекинг-остатков и др.

Промышленностью реализованы три различные технологии:
1) коксование в кубах; 2) замедленное коксование в необогреваемых камерах и 3) коксование в псевдоожижженом слое кокса-порошка.

Наибольшее распространение получил второй способ, который ведут при 480–520 ^оС и давлении 0, 2–0, 3 МПа. Продукты процесса – кокс, газ, бензин, легкий и тяжелый газойли. Соотношение продуктов процесса зави­сит от состава сырья, параметров процесса и аппаратурного оформления.

Контрольные вопросы

1. Дайте сравнительную характеристику устойчивости углеводородов различных классов с повышением температуры.

2. Объясните основные положения теории радикально-цепного механиз­ма термических реакций углеводородов, согласно теории Н. Н. Семе­нова.

3. В чем суть стадии инициирования цепи? Дайте определение понятия -связи на примерах алкена, алкина, циклоалкана, арена. В чем ее особенность по сравнению с другими связями С – С и С – Н?

4. По каким механизмам могут образовываться радикалы? Приведите ряд стабильности различных радикалов по мере ее снижения.

5. Приведите реакции, в которые вступают радикалы. Укажите их тепловые эффекты.

6. Приведите реакции углеводородов, приводящие к обрыву цепи.

7. Приведите условия и механизм термических превращений алканов.

8. Приведите условия и механизм термических превращений цикло­алканов.

9. Приведите условия и механизм термических превращений алкенов.

10. Приведите условия и механизм термических превращений алкадиенов и алкинов.

11. Приведите условия и механизм термических превращений аренов.

12. Объясните особенности процесса пиролиза углеводородов и его задачи.

13. Объясните особенности процесса коксования углеводородов и его задачи.