Крекингът е какво? Крекинг на нефт, нефтопродукти, алкани. Термичен крекинг

Не е тайна, че бензинът се произвежда от нефт. Въпреки това, повечето автомобилисти дори не си задават въпроса как се развива този процес на превръщането на петрола в гориво за любимите му автомобили. Тя се нарича крекинг, с помощта на рафинериите получават не само бензин, но и други нефтохимически продукти, необходими в съвременния живот. Историята на произхода на този метод е интересна рафиниране на нефт.

Какво е напукване?

Защо крекингът е така наречен? Тази дума идва от английски крекинг, което означава разделяне. Всъщност това е процесът на рафиниране на нефт, както и фракциите, които са част от него. Той се произвежда, за да се получат продукти с по-ниско молекулно тегло. Те включват смазочно масло, моторно гориво и други подобни. В допълнение, в резултат на този процес се произвеждат продуктите, необходими за използването на химическата и нефтохимическата промишленост.

Крекингът на алкани включва няколко процеса, сред които кондензация и полимеризация на вещества. Резултатът от тези процеси е образуването на петролен кокс и фракция, която кипи при много висока температура и се нарича остатък за напукване. Точката на кипене на това вещество е повече от 350 градуса. Трябва да се отбележи, че в допълнение към тези процеси има и други - циклизация, изомеризация, синтез.

Изобретението на Шучов

Крекинг масло, историята му започва през 1891 година. След това инженерът Shukhov VG. и колегата му Гаврилов С.П. изобретил промишлено предприятие за непрекъснато термично крекиране. Това е първата по рода си инсталация в света. Изобретателите в съответствие със законите на Руската империя я патентоваха в упълномощения орган на своята страна. Разбира се, това беше експериментален модел. По-късно, след почти четвърт век, техническите решения на Шухов се използват като основа за индустриален крекер в Съединените щати. И в Съветския съюз първите такива инсталации в промишлен мащаб започнаха да се произвеждат и произвеждат в завода на Sovetskiy Cracking през 1934 г. Тази фабрика е разположена в Баку.

Пътят на английския химик Бартън

В началото на ХХ век, нефтохимическата промишленост бяха безценен принос за англичанин Бартън, начини и решения за производство на бензин от суров петрол изглежда. Той бе намерен абсолютно перфектен начин, т.е. реакцията на напукване, което доведе до най-голям брой леки бензинови фракции. Преди това английският химик се занимавал с преработката на нефтопродукти, включително мазут, за да извлича керосин. След като реши проблема с получаването на бензинови фракции, Бартън патентова метода си за получаване на бензин.

През 1916 г. методът на Бъртън бе приложен в индустриални условия и само четири години след това повече от осемстотин от неговите инсталации вече работеха усилено в предприятията.

Зависимостта на температурата на кипене на веществото от налягането върху него е добре известна. Това означава, че ако натискът върху дадена течност е много висок, тогава температурата на кипене ще бъде висока. С намаляването на налягането върху това вещество той може да кипи още при по-ниска температура. Точно това познание използваха химикът Бартън, постигайки най-добрата температура за реакцията на напукване. Тази температура е от 425 до 475 градуса. Разбира се, при такъв висок температурен ефект върху петрола той ще се изпари и е трудно да се работи с изпарителни вещества. Следователно основната задача на английския химик е да предотврати варенето и изпарението на нефт. Той започна да извършва целия процес под силен натиск.

Крекинг растение

Устройството "Бъртън" се състои от няколко елемента, включително котел, работещ под високо налягане. Тя е изработена от доста дебела стомана, разположена над пещта, която на свой ред е оборудвана с тръба за дим. Тя беше насочена нагоре към охладителя на водния колектор. Тогава целият тръбопровод е насочен към контейнер за събиране на течност. На дъното на резервоара имаше разклонена тръба, всяка тръба от която имаше контролен клапан.

Как се извършва крекингът

Процесът на крекинг се извършва по следния начин. Котелът се напълва с масло, по-специално с мазут. Постепенно горивото се нагрява от пещта. Когато температурата достигна сто и тридесет градуса, водата, която се съдържа в котела, се изпарява от съдържанието на котела. Преминавайки през тръбата и охлаждане, тази вода влезе в събирателния резервоар и оттам през тръбата слезе. В същото време процесът продължава в котела, по време на който други компоненти, въздух и други газове изчезват от мазута. Минаха по същия път като водата и тръгнаха към тръбопровода.

Като се освободи от водата и от газовете, маслото беше готово за последващо напукване. Пещта се разтопи по-силно, температурата и котелът бавно се повишиха до достигане на 345 градуса. По това време се наблюдава изпаряване на леки въглеводороди. Преминавайки през тръбата към охладителя, те дори останаха в състояние на газ, за ​​разлика от водната пара. Веднъж в събирателния резервоар, тези въглеводороди последвано в тръбопровода, тъй като клапата за отвеждане на изгорелите газове е затворена и им е попречила да напуснат канавката. Те отново се върнаха в тръбата и отново се повториха, без да намерят изход.

Следователно, с течение на времето те стават все повече и повече. Резултатът е нарастващият натиск в системата. Когато това налягане достигна пет атмосфери, леките въглеводороди вече не можаха да се изпарят от котела. Въглеводородите, притискането, поддържат еднакво налягане в котела, тръбопровода, събирателния резервоар и хладилника. В същото време разцепването на тежки въглеводороди започва поради високата температура. В резултат на това те се превръщат в бензин, т.е. в лек въглеводород. Неговото образуване започва да се случва при около 250 градуса, леките въглеводороди по време на разлагането се изпаряват, образуват кондензат в охладителната камера и се събират в събирателен резервоар. По-нататък по тръбопровода тече бензин в подготвените резервоари, в които налягането се снижава. Това налягане улеснява отстраняването на газообразните елементи. С течение на времето такива газове се отстраняват и готовият бензин се излива в необходимите резервоари или резервоари.

Колкото по-леките въглеводороди се изпаряват, толкова по-еластични и устойчиви на температурните ефекти на мазута. Следователно, след като превърне половината от съдържанието на котела в бензин, допълнителната работа беше спряна. Помогна при определяне на количеството бензин, получен специално инсталиран в инсталацията на измервателния уред. Фурната беше газирана, тръбопроводът беше блокиран. Вентилът на тръбопровода, който го свързваше с компресора, напротив, отвори, парите се преместиха в този компресор, налягането в него беше по-малко. В същото време тръбата, водеща до бензина, беше блокирана, за да прекъсне връзката с инсталацията. По-нататъшни действия трябваше да изчакат охлаждането на котела, изтичането на веществото от него. За последващо използване котелът се почиства от находища на кокс и може да се извърши нов процес на крекинг.

Рафиниране на нефт и инсталация на Бартън

Трябва да се отбележи, че възможността за разделяне на нефт, т.е. крекинг алкани, отдавна е забелязана от учените. Въпреки това, тя не се използва при конвенционалната дестилация, тъй като това разделяне е нежелателно в тази ситуация. За тази цел в процеса се използва прегрята пара. С нейна помощ петролът не се разцепи, а се изпари.

През цялото му съществуване промишлеността за рафиниране на нефт има няколко етапа. Така че, от шестдесетте години на XIX век до началото на миналия век, петролът се обработва с цел да се получи само керосин. Тогава той беше материал, вещество, чрез което хората се осветяваха в тъмнината. Трябва да се отбележи, че по време на тази обработка леките фракции, получени от нефт, се считат за отпадъци. Те се изсипваха в канавки и бяха унищожени от изгаряне или някакви други средства.

Инсталирането на крекинг на Бартън и неговия метод послужиха като основен етап на цялата нефтопреработваща промишленост. Това беше методът на английския химик, който направи възможно постигането на по-висок резултат от получаването на бензин. Доходността на този рафиниран продукт, както и други ароматни въглеводороди се е увеличил няколко пъти.

Необходимостта от напукване

В началото на двадесети век бензинът, може да се каже, е излишен продукт на рафинирането на нефт. В момента имаше много малко моторни превози, работещи с този вид гориво, така че горивото не беше търсено. Но с течение на времето автомобилният парк на страните постоянно нараства и съответно се изисква бензин. Само през първите десет до дванадесет години на ХХ век нуждата от бензин се е увеличила 115 пъти!

Бензинът, получен чрез обикновена дестилация и по-точно неговият обем, не задоволява потребителя и дори самите производители. Поради това беше решено да се използват пукнатини. Това ни позволи да увеличим темпа на производство. Благодарение на това е възможно да се увеличи количеството бензин за нуждите на държавите.

Малко по-късно бе установено, че крекингът на петролни продукти може да се извърши не само на мазут или дизелово гориво. Като суров материал за това е подходящ и суровият петрол. Също така, производителите и специалистите в тази област установиха, че бензинът, произведен по метода на крекинг, е по-качествен. По-специално, когато се използват в автомобили, те работят по-редовно и по-дълго от обикновено. Това се дължи на факта, че бензиновият продукт, получен при крекинг, задържа определени въглеводороди, които се изгарят при нормална дестилация. Тези вещества, на свой ред, когато са използвани в двигатели с вътрешно горене, са могли да се възпламенят и да горят по-гладко, в резултат на което двигателите работят без експлозии на гориво.

Каталитичен крекинг

Крекингът е процес, който може да бъде разделен на два вида. Използва се за производство на гориво, например бензин. В някои случаи може да се извърши чрез просто термично третиране на петролни продукти - термичен крекинг. В други случаи този процес е възможен не само с помощта на висока температура, но и с добавянето на катализатори. Този процес се нарича каталитичен.

Използвайки този метод за обработка, производителите получават бензин с висок октан.

Смята се, че този вид е най-важният процес, който осигурява най-дълбоката и висококачествена обработка на петрола. Инсталирането на каталитичен крекинг, въведено в индустрията през 30-те години на миналия век, позволи на производителите да получат неоспорими предимства за целия процес. Те включват оперативна гъвкавост, относителна лекота на привеждане в съответствие с други процеси (деасфалтиране, хидрогениране, алкилиране и т.н.). Благодарение на тази гъвкавост може да се обясни значителен дял от използването на каталитичен крекинг в целия обем на рафинирането на нефт.

Суровини

Като изходна суровина за каталитичен крекинг се използва вакуумен газьол, който е фракция с диапазон на кипене от 350 до 500 градуса. Финалът точка на кипене се установява по различни начини и директно зависи от съдържанието на металите. В допълнение, този индекс е повлиян от коксуващата способност на суровините. Тя не може да бъде повече от три десети от процента.

Предварително се изисква и хидро-третирана такава фракция, в резултат на която се отстраняват всички видове серни съединения. Също хидроочистването позволява да се намали способността за коксуване.

Някои от компаниите, известни на пазара за рафиниране на нефт, имат няколко процеси, които изпълняват, при които се набиват тежки фракции. Те могат да бъдат кокирани до шест до осем процента мазут. В допълнение, суровините могат да бъдат остатъци от хидрокрекинг. Най-вероятно рядко и може би екзотична суровина се излива гориво. Подобна инсталация (милисекундна технология) се предлага в Република Беларус в рафинерията Mozyr Oil.

Буквално доскоро, когато се използва каталитичен крекинг петролни продукти, се използва аморфен сферичен катализатор. Това бяха три до пет милиметрови топки. Сега за тази цел се използват крекинг катализатори с обем не повече от 60-80 цт (катализатор на микросфера, съдържащ зеолит). Те се състоят от зеолитен елемент, разположен на алуминосликатна матрица.

Термичен метод

Както обикновено, термичен крекинг се използва за преработка на петролни продукти, ако искате да получите продукт с по-малко молекулно тегло. Можете например да включите ненаситени въглеводороди, нефтен кокс, леки моторни горива.

Посоката на този метод на обработка на петрола зависи от молекулното тегло и естеството на суровините, а също така и от условията, при които се получава самото крекинг. Това е потвърдено от химиците с течение на времето. Едно от най-важните условия, които влияят върху скоростта и посоката на топлинния крекинг, са температурата, налягането и продължителността на процеса. Последният получава видима фаза на тристотин триста и петстотин градуса. При описването на този процес се използва кинетичното уравнение от крекинг първи ред. Резултатът от напукване или по-скоро от състава на неговите продукти е повлиян от промени в налягането. Причината за това е промяна в скоростта и характеристиките на вторичните реакции, които, както беше споменато по-горе, включват полимеризация и кондензация, които са придружени от напукване. Уравнението на реакцията Термичният процес изглежда така: С20Н42 ​​= С10Н20 + С10 Н22. Ефектът е върху резултата и резултатът все още е обемът на реагентите.

Трябва да се отбележи, че крекингът на нефт, извършен по изброените методи, не е единственият. В производствената дейност петролните рафинерии използват много други видове този процес на обработка. Така че, в някои случаи се използва така нареченото окислително крекиране, проведено с използването на кислород. Използва се за производство и електрически крекинг. С този метод производителите получават ацетилен, като преминават през електроенергията на метан.