Теоретические основы процесса термического крекинга

Процессы, в которых более тяжёлые фракции первичной перегонки нефти подвергаются разложению под влиянием повышенных температур, называются термическими. В нефтеперерабатывающей промышленности применяют следующие термические процессы: термический крекинг, коксование и пиролиз.

В нефтеперерабатывающей промышленности получили широкое распространение следующие термические процессы:

1) термический крекинг жидкого нефтяного сырья под высоким давлением (от 2 до 7 МПа);

2) термический крекинг нефтяных остатков при низком давлении (коксование, деструктивная перегонка);

3) пиролиз жидкого и газообразного нефтяного сырья.

Вся эта группа процессов характеризуется применением в зоне реакции высоких температур (от 450 до 1200⁰С), под действием высокой температуры происходит качественное изменение сырья с образованием новых соединений, отличающихся от исходных своими физико-химическими свойствами.

Термический крекинг под высоким давлением применяют для переработки относительно лёгких видов сырья. Процесс ведут при 470 — 540⁰С. В зависимости от состава сырья и условий процесса выход бензиновых фракций при крекинге составляет 7-30% на сырьё. Наряду с бензиновыми фракциями образуются другие продукты — газообразные, жидкие и твёрдые (кокс).

Первую в мире крекинг-установку для получения лёгких нефтепродуктов из мазута в 1890 г. спроектировал знаменитый русский учёный В.Г. Шухов. В дальнейшем, с увеличением потребности в автомобильном бензине, была создана система с реакционными камерами, в которых сырьё, нагретое в трубчатом змеевике печи до температуры реакции, задерживалось и крекировалось до образования кокса. Затем вместо реакционной камеры стали создавать реакционный объём в трубах, расположенных в конвекционной камере печи. В России термический крекинг был внедрён в 1927-1928 гг.

В настоящее время основным назначением термического крекинга является получение термогазойля — сажевого сырья или получение котельного топлива из гудрона или полугудрона (процесс висбрекинга).

Термический крекинг нефтяных остатков при низком давлении проводят в направлении концентрирования асфальто-смолистых веществ сырья в твёрдом продукте — коксе и получения в результате этого более богатых водородом продуктов: газойля,

бензина и газа. Такая форма термического процесса называется коксованием. Иногда кокс является целевым продуктом этого процесса.

Разновидность процесса термического крекинга при низком давлении - так называемая деструктивная перегонка, направлена на получение максимального выхода керосино-газойлевых фракций при минимальном количестве тяжёлого жидкого остатка. Коксование и деструктивную перегонку проводят при давлении, близком к атмосферному, и температуре 450-550⁰С.

Пиролиз — наиболее жёсткая форма термического крекинга. Сырьё пиролиза весьма разнообразно — от газов до тяжёлых нефтяных остатков. Температура процесса 670 — 800⁰С и выше, давление близко к атмосферному. Цель процесса — получение газообразных непредельных углеводородов, в основном этилена; в качестве побочных продуктов образуются ароматические углеводороды (бензол, толуол, нафталин).