Превращения углеводородов нефти при термическом крекинге

Крекинг нефтепродуктов

Крекингом называется вторичный процесс переработки нефтепродуктов, проводимый с целью повышения общего выхода бензина. Применение вторичных процессов в нефтепереработке позволяет увеличить на 30—35% выход светлых продуктов (моторных топлив), повысить их антидетонационные свойства и термическую стабильность, а также расширить диапазон производимого переработкой нефти химического сырья. Крекингу может подвергаться любая фракция нефти(от лигроина до мазута).

Сам термин «крекинг» (от англ. to creak) означает раскалывать, расщеплять. Следовательно, под крекингом понимают расщепление исходных молекул на более мелкие. При крекинге наряду с распадом молекул на более мелкие протекают и вторичные процессы синтеза крупных молекул.

Виды крекинг-процесса

· Термический (Т 420 – 550 °С, Р до 5 МПа)

o Низкотемпературный (висбрекинг 440-500 °С, переработка мазута и гудрона в котельное топливо)

o Высокотемпературный (530 - 600 °С получение бензина и непредельных газов из дистиллятных фракций и a-олефинов из парафинов для производства моющих веществ)

· Каталитический.

· Гидрокрекинг

· Каталитический риформинг

1. Термическая деструкция алканов:

, где: п = т +р; т = q + x

При этом из продуктов реакции деструктируются далее в первую очередь алканы. Для низших алканов помимо реакции деструкции по связи С-С, энергия которой равна 315—370 кДж/моль, становится возможной и реакция дегидрирования с разрывом связи С-Н, энергия которой составляет 380—410 кДж/моль и становится соизмеримой с первой. Поэтому в газе крекинга всегда содержится водород.

2. Превращения нафтенов, в том числе реакции:

· дегидрирования

· деалкилирования

· гидрирования с разрывом цикла

3. Превращения алкенов, в том числе реакции:

· деструкции с разрывом цикла образованием низших алкенов, алканов и алкадиенов

· изомеризации

· полимеризации

4. Синтез и превращения ароматических углеводородов по реакциям конденсации алкенов и алкадиенов, например

· деалкилирования

· конденсации с алкадиенами

Из этих реакций реакции деструкции алканов и алкенов, деалкилирования и превращения ароматических углеводородов протекают по радикально-цепному механизму, а реакции термического раов и алкенов, деалкилирования и превращения ароматических углеводородов протекают по радикально-цепному механизму, а реакции термического распада нафтенов по молекулярному механизму.

Состав продуктов крекинга зависит не только от температурного интервала, но и от времени проведения процесса. Относительно большая длительность крекинга благоприятствует образованию тяжелых ароматических остатков и кокса, кратковременный крекинг при высоких температурах способствует получению олефинов и ароматических углеводородов низкой и средней молекулярной массы.

В первую очередь деструкции подвергаются алканы и нафтены преимущественно с высокой молекулярной массой, а наиболее устойчивыми являются ароматические углеводороды и низшие алкены, которые затем вступают во вторичные реакции полимеризации. Таким образом, максимальный выход бензина при крекинге достигается при некоторых оптимальных значениях параметров процесса.

В настоящее время термический крекинг используется ограниченно.

Недостатки термического крекинга:

1. Процесс протекает медленно, образуются углеводороды с неразветвленной цепью атомов углерода (низкое октановое число).

2. В бензине термического крекинга содержится много непредельных углеводородов, которые легко окисляются и полимеризуются. В связи с этим этот бензин менее устойчив при хранении. При его сгорании могут засориться различные части двигателя.

Для устранения этого вредного действия к такому бензину добавляют окислители.