Крекинг нефти

Всевозрастающий спрос на бензин заставил искать новые технологические процессы перегонки нефти. Одним из таких процессов является крекинг нефти (от англ. Cracking – расщепление). Крекингом называют процесс разложения углеводородов нефти на более летучие вещества.

По сравнению с перегонкой при крекинг-процессе выход бензина составляет 40-50 и даже 70% от массы сырья, кроме того, при крекинге наряду с бензином получаются газовые углеводороды, широко используемые химической промышленностью, и жидкие ароматические углеводороды (бензол, ксилол и др.).

Сырьем для крекинга служат не только нефть, но и фракции, получаемые при перегонке нефти. В результате расщепления крекинга углеводородов с высокой относительной массой образуются углеводороды с меньшей относительной молекулярной массой, которые входят в состав получаемых бензинов. Существует несколько видов крекинга нефти и нефтепродуктов.

Термический крекинг ведут при температуре 450-550°С и давлением 2-7 МПа. В качестве сырья используются керосин, газойли, мазут и гудрон. Выход бензина составляет 30-35%, газов 10-15% от массы сырья; октановое число получаемых бензинов составляет 60-70 ед. Чем выше температура крекинга, тем сильнее дробятся молекулы, тем больше образуется газов, богатых непредельными соединениями. Поэтому иногда высокотемпературный крекинг нефтепродуктов (его называют пиролизом) осуществляют специально для получения газообразных непредельных углеводородов. Процесс в таком случае ведут при температуре 650-750°С. В настоящее время процесс термического крекинга имеет ограниченное применение и новые установки термического крекинга не строятся.

Одним из основных методов производства автомобильных бензинов является каталитический крекинг. Каталитический крекинг ведут при несколько меньшей температуре (48-490°С) и при более низком давлении (1,5 атм.). В качестве катализаторов применяются алюмосиликаты (в среднем 10-25% Al2O3, 80-75% SiO2). Основными видами сырья являются газойли прямой гонки нефти. Тяжелые остатки – мазут и гудрон переработке на установках каталитического крекинга не подвергаются, так как очень быстро теряется активность катализатора. Дезактивация катализатора объясняется тем, что в процессе крекинга на его поверхности откладывается кокс – твердый углеродистый остаток. Поэтому его приходилось часто менять. Для устранения этого недостатка были сконструированы установки, работающие по принципу циркуляции катализатора (из реактора катализатор непрерывно поступает в регенератор, где восстанавливает свою активность, посл чего также непрерывно поступает в реактор). Кроме того, был осуществлен способ ведения процесса в кипящем слое. Катализатор более тяжелый находится в нижней части, где и происходит основной процесс крекинга. Продукты крекинга более легкие, чем катализатор выходят через верхнюю часть реактора.

При каталитическом крекинге выход бензина достигает 70%, газа – 12-15% от массы сырья, октановое число составляет от 87 до 91.

Разновидностью крекинга является риформинг. Он отличается от обычного крекинга используемым сырьем. При риформинге в качестве сырья используют низко октановые бензины, из которых получают высокооктановые бензины или сырье для химической промышленности.

Наибольшее значение имеют процессы каталитического риформинга, например, платформинг, где катализатором является платина. Если платформинг проводится при температуре 480-510°С и давлении от 1,5 до 3 МПа, то получают бензол, толуол, ксилол. Если же увеличить давление до 5 МПа, то получают высокооктановые бензины (с октановым числом 95). В этих условиях идут реакции превращения парафинов и циклопарафинов в ароматические углеводороды, вследствие чего октановое число бензинов существенно повышается.