Қожасай кен орны мұнайының вакуумдық газойльдік каталитикалық крекинг қондырғысы жобасы. Өнімділігі 1,5 млн т/жг

8. Экономикалық  бөлім....................................................................................... Қорытынды

Қолданылған әдебиеттер

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кіріспе

 

Катализдік крекинг процесі мұнайды терең өңдеудегі аса бір кең таралған ірі тоннажды  процесс болып табылады және де қазіргі жанармай профилді процесінің маңызды технико экономикалық көрсеткіштерін анықтайды.

Катализдік крекингтің негізгі мақсаты – жоғарыоктандық бензин мен құнды сұйытылған газдардың  максимальды жоғары шығуын «50 % дейін және одан да аса» - жоғарыоктандық  изомерлік құрылымды бензиннің құрамыншикізатты келесі өндірудегі: алкилат және метилтретбутил эфирі және де химиялықмұнай  өндірісіне арналған шикізаттарды.   Процессте пайда болған жеңіл газойл, дизельді жанармайдың құрамы болып қолданылады, ал құрамында полициклді ароматты ауыр газойль болса – техникалық сутегіні немесе жоғарысапалы электродтық коксты өндіруге арналған шикізат ретінде қолданылады.

Катализдік крекингті  қондыруда, әрі қарай жетілдірудегі және интенсификациялаушешуші мәніне  цеолитқұрамды алюмосиликат катализаторларды өндіріске  ендірудегі 1962ж. жасап шығарылған құрылғы   себеп болды. Алюмосиликат катализаторлардың аса жоғары белсенділігі, талғамды және термотұрақтылығы бензиннің көбірек шығуына   себебін тигізді. Сондай ақ (1971 ж.)  Катализдік крекингтің жоғары белсенді технологияларынтурағысты реактормен, микросферикалық катализатордыңшығар ағысына   атаулы лифт -реакторда жасап шығарып, ендіруге себебін тигізді(отандық қондырғы Г-43-107 және КТ-1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Процестің теориялық негізі

 

Крекинг 420-550 С температурада жүзеге асырылады және де шикізаттың сапалы өзгеруіндегі атап айтқанда  өзінің бастапқыдағы физика-химиялық қасиетінен ерекшеленетін қосылымдардың пайда болуының процесі. Крекингте   щикізат пен процестің  жағдайына байланысты бензиннің шығуы 7-50 салмақ % құрайды ( әр шикізатқа).    Бензин мен қатар басқада – газтүрінде, сұйық және қатты (кокс)  өнімдер пайда болады.Шикізат ретінде көбіне ауыр дистиллятты атмосферлік немесе вакуумдік мұнай айдаудығы, және де деасфальтизаттар мен басқа да өнімдерді қолданады.

Катализдік крекингте ауыр мұнай фракциялары 500º с та көбіне, бензиннің қайнау температурасы шегінен асап кететін құрамдарға және жоғарыоктандық бензиннің құрамын өндіруге  қолданылатын газтүріндегі өнімдерге немесе химиялық синтезге арналған  шикізатқа айналады.

Термиялық крекингке қарағанда Катализдік крекинг арнайы құрылғыда арнайы жабдықтармен және  катализаторлардың қатысуымен жүргізіледі.

Катализдік крекингтің,Термиялық крекингтің алдындағы басты басымдылығы алынған өнімдерінің аса құндылығы болып табылады:   және көміртектері (әсіресе изобутанның)  ароматты көміртектердің, тармақты цепті олефиндердің және изопарафиндердің аса көп шығуына қарамастан  метан, этан мен диеннің аз шығуы.

Катализдік  крекингті негізінде жоғары октандық құрамдыавтомобиль мен авиация бензиндерін өндіруде пайдаланады. Автомобиль бензинің алуда шикізат ретінде алғашқы мұнай өндірудегі вакуумдық дистиляты пайдаланылады, авиабензин-керосин өндіруде алғашқы айдаудағы солярлы фракция пайдаланылады.

Катализдік крекинг ағынсыз және жылу бермейтін жүйеде бу фазасында пайда болады, сондықтан оны адиабатикалық  процеске жатқызады.  Адибатикалық процесте  сырттағы жұмыстар толықтай жүйенің ішкі қуатының өзгерілуіне жұмсалады.  

Катализдік  крекингте алкилдеу, изомеризациялау, ароматтандыру, полимерлеу, гидрогенезациялау деалкилирлеужәне ерітетін реакциялары өтеді.

Кейбірі бастапқы болып, бірақ кейбіріекінші қайтара болып келеді. Қалыпты түрдегі парафинді көміртегіні крекингілеуде ыдырауреакциясы басымдылық көрсетеді. Крекинг өнімдері негізінде молекулярлы салмағы төмендеу  парафинді көмірсутегіден және олефинен  тұрады. Олефиндер шығуының ұлғаюы  шикізаттың   молекуларлық салмағының артуына байланысты.  Молекулярлық салмақтың  ұлғаюы  парафинді  көміртегілердің  Термиялықтұрақтылығын төмендетеді. Мұнай өнімдерінің  ауыр фракциясы тұрақсыз, жеңіл фракцияға қарағанда әлдеқайда жеңілдірек крекирленеді.  Молекулардың жиі үзілуі оның ортаңғы бөлігінде пайда болады.  

Катализдік крекинг механизмі – ионды - карбоний. Осы механизмге байланысты парафин молекулаларының бір бөлігі Термиялық ыдырауға ұшырайды, ал пайда болған олефиндер катализатордағы протонды қосып,   ионды - карбонийға айналады.   Ионды - карбоний ілеспе реакцияны таратушы агент болып табылады. Қорытындысында алғашқыдан басқа,  көптеген бірқатар айналудан соң молекуларлық салмағы кіші  парафинді көміртегілер және соңынан ыдырайтын жаңа үлкен ионды-карбоний пайда болады.  

Жоғарымолекулярлық  парафинді  крекингілеуде реакция аз роль атқарады.  Бірақ төменмолекулярлық парафинді дегидрогенизациялау процесінің, азбағалы газ түріндегі өнімдерді бағалы –олефиндерге айналдыруда практикалық мәні зор.

Ароматты  көмірсутегілер мен кокстардың пайда болуының  екінші реттік реакциялары жүреді. Көптеген  ароматты  қалыпты түрдегі парафинді көмірсутегілер крекингте,Катализдікароматтандыруде  парафиннен пайда болып,  құрылымы бензолды шығыршықтың пайда болуына алып келеді.

Изопарафинді көміртегілер жеңіл крекирленеді.Қалыпты парафинді крекирлеуден қарағанда сутегі мен метан көп шығып көміртегі пен газдар азырақ шығады.  , және фракциялары   олефинді аз құрайды,  соның арқасында  тармақталмағанкөміртегілерден  қарағанда, белгісіз тармақталған молекулаларды  қанықтыруға алып келу жеңілдірек.

Нафтендерді крекингілеу.  Нафтендерді крекинглеуде  біруақытта бұғаудың жаны ыдырау мүмкін. Алғашқы сатымен салыстырғанда ұзын  алькильді бұғаулы нафтенді  көміртегілер, жаны қысқа шынжырлы        алкилароматты көміртегілерге айналады. Қысқа алкильді шынжырлар  әсіресе этильді және метильді радикалдары,Термиялық тұрақты және де өндірістік жағдайда  Катализдік  крекингке ыдырамайды. Алкильнафтенді көміртегілердің алкильді бокты  бұғаулары      парафин мен олефиндерді пайда қыла ыдырайды,   оларкрекингті төменмолекулярлық миноциклді  нафтенді  көміртегілердің және диалкилді ароматты көміртегілердің  соңғы өнімдерін құрайды.

Ароматты көміртегілерді крекингтеуде конденсаттау мен деалкилерлеумен бірге жүреді.   Алкилароматты  көміртегілерденбүйірдегі бұғауы қысқарақ деалкилерленгенпарфиндер, олефиндер   пайда болады.  Көміртек пен көміртек  байланысының үзілуі  тікелей шығыршықта  жүреді, егер де  алкильді  шынжырда  үштен   аз сутегі атомдары болса ,бұлай деалкилерленубелсендірек ақпайды.

Көмірсутегілердің реакциялық мүмкіндігі   молекулярлық салмақтың көбеюімен байланысты өседі бірақ,  изомерлі моноалкилбензолға қарағанда едәуір азырақ болып келеді. Алкилароматты көміртегілердің Катализдіккрекингтердебелгіленуі  және де  катализатор протонының  қосылуы арқасында парафинді көміртегі - ионды- карбонийдің пайда болуы басталады.  Ароматты көміртегілердің және олефиндер     молекулаларының  арасында  конденсация жүреді.  Қорытындысында  асфальт пен  коксқа дейін полициклді  ароматты  көміртегі пайда болады, сондықтан құрамында моноциклді ароматты көміртегілері бар шикізатты өндіруге қарағанда ,  құрамында полициклді көміртегірлері едәуір көп шикізатты өндіруде  бірдей айналу  жағдайы  маңызды.Көбіне кокс  пайда болады.

 

Олефиндер крекингі, парафинді, нафтенді және ароматты көміртегілердің  ыдырауынан пайда болған екінші реакция болып табылады. Крекинг реакциясының белгіленуіжәне де басқа да олефиндер  ионды-карбонийдің  пайда болуы нәтиежесінде жүзеге асады. Егер де  осы ион қажетті түрде үлкен болса ( С6 немесе одан да үлкен)  ол жағдай да   β ыдырауы мүмкін  олефиндерді және де кіші  ионды – карбонийді жасай тұра ,    пайда болған  ион мүмкін болса екінші  немесе үшінші қайтара  изомерленеді. Егер де ионды – карбоний  үлкен болмаса ол парафинге немесе олефинге айналады (бейтарап молекулалардан гидрид – ион молекулаларынан қоса отыра ).

Олефиндер изомерациясы. Олефиндер  изомерациясы кезінде  екі байланыстың  қаңқалы және геометриялы V изомериациясының миграциясы жүзегеасуы мүмкін. Термиялықтың  алдында изомерациялау мүмкіндігі бар Катализдік крекингтің басымдылығы   маңызды болып келеді: изомерация нәтиежесінде бензин фракциясының октандық саны  артып ,алкилирленуге арналған  бағалы  шикізат ретінде изобутанның шығуы көбейеді.

Олифендерполимеризациясымаңызды реакция болып табылады. Келесі крекингілеуде сай келудегі полимеризация олефиндер мен парафиндердің түзілуіне алып келеді. Бірақ көгілдір полимеризация катализаторда сорыладыжәне кокспен газға ыдырайтын ауыр өнімдердің пайда болуына алып келеді.  Жоғары температурада (600°С) және төмен қысымда деполимеризация ағуы мүмкін.

Циклизациялау  және ароматтандыру. Процестің кеш жүретін сатысындағы олефиндердің екінші рет реакциясы жүреді, олардың бір бөлігі сутексіздендіру болып табылады. Нәтижесінде диендер немесе олефиндер  пайда болады да, олефиндер диендер мен парафиндерге ыдырайды.

Олефиндер мен диеналардың арасындағы  екінші реакциясы циклопарафиндердің пайда болуына алып келуі мүмкін. Сатының алғашқы барысында пайда болған  ароматты көміртегілер  циклофиндерді немесе нафтенді көміртегілерді  дигидроциклдеу нәтиежесінде пайда болады.

Басқа да реакциялар. Катализдік крекинг жағдайындағы реакция ароматты көміртегілерді алкилдендіру болып табылады. Ол қажетті емес себебі,  пайда болған ауыр өнімдер  әрі қарай  алкилдендіруге дайын немесе кокстың пайда болуымен конденсанцияланадыда бензиннің шығуы азаяды.

Қиын көміртегілерді крекингілеудеоның басқа да бөлігіне  қарамастан молекулардың қандай да бір бөлігіне тиюі мүмкін..Мысалы, нафтенді және ароматты көміртегілердің ұзын парафинді бұғаулары  саны сондай атомдар мен сутегі молекулалар парафинді көміртегілері  дәл осылай ыдырайды. Нафтенді немесе ароматты көміртегілердің бұғауларыдеалкилирленупроцесінде  және парафиндердің бүйірлі бұғауларының  ажыратылуы өзгермейді. Нафтенді шығыршықтың  дигидрогенизациясы көбіне жарым -жартыдеалкирленуболып жатады.

 

 

 

1.1Шикізаттың, катализатордың және дайын өнімнің сипаттамасы

 

Катализдік крекингтің шикізаты. Катализдік крекинг процессінде шикізат ретінде  көптеген жылдар бойы  дәстүрлі кең фракционды құрамды   вакуумды дистиллятты(газойль)  қолданылып келген. (350-500ºС).  Бірқатар жағдайларда крекинг шикізатына термодеструктивтіпроцесіне  газойлды фракциясы, гидрокрекинг, деасфальтизация мазут үрдісінің рафинады және гудрондар, май өнімдерінің жартылай өнімдері  және басқа да қосылады. Шикізатты кокстеу жоғары болса, катализаторға коксты көбірек шығады.

Крекинг катализаторлары.   Катализаторларда қазіргі ірі тоннажды Катализдіккрекингтің 500°С температурасындағы  құрылғыда белсенді массалы және жылу алмасу псевдокүйдіру катализаторы  қабатында тек қана жоғары белсенділік, іріктемелі термотұрақты  болуы ғана қажет емес регенерациялық, механикалық және де басқа да эксплуатациялық қасиетіне және де оларға қойылған жоғары талапты қанағаттандыруы да жатады.  Крекингтің өндірістік катализаторлары осыған байланысты  қиын моно компонентті жүйелерден тұрады, құрамы: 1) матрицалар (көтеруші);  2) белсенді компонент – цеолит; 3) көмекші белсенді және белсенді емес қоспалар.