12. Технологические параметры каталитического крекинга. Регулируемые и нерегулируемые параметры

К показателям работы установки каталитического крекинга относятся:

1. Глубина превращения сырья (конверсия). Под глубиной превращения сырья принято считать суммарный выход продуктов, отличающихся от исходного сырья фракционным составом,

2. Выход целевых продуктов и их качество.

Выделяют следующие типы параметров:

1. Нерегулируемые параметры:

• Качество сырья,

• Качество катализатора (индекс активности),

• Тип и конструкция реакционного аппарата.

2. Оперативные (регулируемые) параметры:

• Температура. С повышением температуры увеличивается скорость реакций распада и вторичных реакций дегидрирования нафтенов в арены. Это приводит к увеличению содержания ароматических и непредельных УВ в газе и бензине. Выход бензина при повышении температуры вначале увеличивается, достигая максимума, и при дальнейшем росте температуры падает вследствие глубокого разложения УВ.

• Время контакта τ - регулируется объемной или массовой скоростью подачи сырья. Объемная или массовая скорость подачи сырья – отношение количества сырья, подаваемого в реактор в единицу времени, к количеству (объему или массе) катализатора в реакторе. В целом, время контакта ограничено узкими пределами из-за необходимости поддержания заданной производительности по сырью и требуемой глубиной конверсии.

• Кратность циркуляции катализатора К_цк – параметр, применяемый только к каталитическим процессам, осуществляемым с циркуляцией катализатора между реактором и регенератором. К_цк определяется как отношение количества катализатора к сырью, подаваемых в реактор в единицу времени. По кинетическому признаку К_цк характеризует концентрацию катализатора в реагирующей системе: чем выше К_цк, тем на большей реакционной поверхности катализатора осуществляется реакция. С увеличением кратности повышается глубина конверсии.

• Коэффициент рециркуляции крекинг-остатка – осуществляется с целью увеличения конверсии сырья, а также возврата катализатора, вынесенного с парами продуктов из реактора – катализаторного шлама. В качестве рециркулята при этом используют не только тяжелые, но и легкие газойли.

• Давление поддерживается практически постоянным. Повышение давления несколько ухудшает селективность крекинга и приводит к росту газо- и коксообразования.

12. Реакторы каталитического крекинга. Устройство, достоинства и недостатки разных типов реакторов

На глубину конверсии сырья в значительной степени оказывает влияние газодинамический режим контактирования сырья с катализатором, осуществляемый в реакторах различных типов.

1. Реактор с движущимся слоем шарикового катализатора.

В них катализ, массо- и теплообмен осуществляют прямотоком в режиме, близком к идеальному вытеснению, т. е. в реакторе интегрального типа. К недостаткам реакторов этого типа следует отнести:

• катализ проводят на поверхности крупнозернистого катализатора, что отдаляет процесс от чисто кинетической области реагирования;

• при прямотоке, в отличие от противотока, завершающую стадию крекинга осуществляют на поверхности закоксованного катализатора после потери им первоначальной активности;

• большое время контакта в реакторах этого типа (исчисляемое десятками минут) приводит к ухудшению селективности крекинга в результате интенсивного протекания вторичных реакций.

2. Реактор с псевдоожиженным (кипящим) слоем микросферического катализатора.

Катализ, тепло- и массообмен осуществляют при идеальном перемешивании реактантов с катализатором в режиме, характерном для дифференциальных реакторов.

Достоинства:

• высокая удельная производительность;

• легкость транспортирования микросферического катализатора и регулирования технологического режима;

• осуществление каталитического процесса в области, близкой к чисто кинетической;

• отсутствие байпасных участков и градиента температуры в кипящем слое.

Недостатки:

• неравномерность времени пребывания сырья в зоне реакции, в результате некоторая часть сырья подвергается чрезмерному крекированию до газа и кокса, а другая часть – легкому крекингу;

• среднее фиктивное время контакта, хотя и меньше, чем в реакторах с движущимся слоем шарикового катализатора, но недостаточно малое (3-15 мин), чтобы обеспечить максимально высокую селективность крекинга.

3. Прямоточные реакторы с восходящим потоком газокатализаторной смеси (лифт-реактор).

По газодинамическим характеристикам этот реактор приближается к реакторам идеального вытеснения, более эффективным для каталитического крекинга по сравнению с реакторами с псевдоожиженным слоем катализатора.

Достоинства:

• Время контакта сырья с катализатором благодаря высокой активности снижается в лифт-реакторе примерно на два порядка (до 2-6 с).

• Высокая термостабильность современных катализаторов позволяет проводить реакции крекинга при повышенных температурах и исключительно малом времени контакта, т. е. осуществить высокоинтенсивный («скоростной») жесткий крекинг (подобно процессам пиролиза).

• Заметно улучшаются выходы и качество продуктов крекинга при использовании системы «лифт-реактор + форсированный псевдоожиженный слой» для цеолитсодержащих катализаторов.

Дополнительного улучшения выходных показателей крекинга (т. е. глубины конверсии и качества продуктов) на современных зарубежных установках каталитического крекинга достигают:

• применением современных высококачественных катализаторов;

• переходом на лифт-реакторы без форсированного псевдоожиженного слоя, но заканчивающиеся разделительными циклонами;

• переходом на многоточечный ввод сырья в лифт-реактор и др.