Каталитический крекинг дистиллятного сырья.

Прогресс в развитии процесса каталитического крекинга вакуумных дистиллятов и совершенствования катализаторов привел к резкому улучшению показателей этого процесса, в первую очередь – к повышению выхода целевого продукта – компонента автобензина.

Из данных, представленных на рисунке ниже следует, что к началу 80-х годов выход компонента автобензина на промышленных установках ККФ в США достиг более 77%об. на сырье (против 40%об. – на первом этапе развития указанного процесса)

Этому способствовало применение таких технических решений, как освоение схемы с лифт-реактором, применение гидроочистки сырья, рециркуляция газойлевых фракций, использование высокоэффективных цеолитсодержащих катализаторов.

Эффективность модернизации установок крекинга и перевода их на более активные катализаторы можно видеть из следующего сравнения удельной загрузки катализатора (кг/м³ сырья) для установки ККФ мощностью 4770 м³/сут:

· ранние модели с «кипящим» слоем – 114-143;

· установка ЮОПи (1960) – 22,8-28,6;

· современная установка ЮОПи с дожигом СО в регенераторе – 8,0-10,0.

Дальнейшее совершенствование этого процесса связано с разработкой «миллисекундного» каталитического крекинга (МСКК), с развитием методов переработки остаточных видов сырья, а также применением способов, обеспечивающих минимальное загрязнение окружающей среды при эксплуатации промышленных установок.

Наибольшее распространение в схемах зарубежных НПЗ получили системы ККФ с микросферическим цеолитсодержащим катализатором, а на российских НПЗ – аналогичные им установки третьего поколения типа Г-43-107 и КТ-1 . В России эти установки используют гидроочистку исходного вакуумного газойля.

На НПЗ США лишь около 30% мощностей крекинга эксплуатируются с предварительной гидроочисткой сырья.

К концу ХХ века в мире эксплуатировались 361 промышленная установка каталитического крекинга, в том числе 332 установки ККФ, использующих микросферический катализатор, и 29 установок – с движущимся слоем гранулированного катализатора (таблица на стр. №16). Их суммарная производительность по сырью составляла около 670 000 000 т в год (740 600 000 м³ в год). Единичные мощности установок каталитического крекинга изменяются в широких пределах: от небольших – около 0,1 млн т в год сырья (фирмы Монтана, США или Аниган, Китай) до гигантских – производительностью 9,5-9,8 млн т в год (фирмы Амоко и Эксон, США).

В 80-е годы в сырье начали вводить мазут, а в некоторых случаях проводили крекинг только мазута. Для этого конструктивно был изменен ввод сырья при его контакте с катализатором, усовершенствованы циклоны реактора, в регенераторе появилась секция охлаждения катализатора, в сырье или катализатор добавили пассиватор тяжелых металлов для снижения их отравляющего действия. Для уменьшения выхода оксидов серы в газах регенерации в катализатор вводили добавки, связывающие серу при выжиге кокса и переводящие ее в сероводород.

Одним из лидеров в разработке систем каталитического крекинга является компания ЮОПи, по технологии которой сооружено более 210 промышленных установок(из них 140 находятся в эксплуатации, в том числе 25 установок перерабатывают остаточные виды сырья). В 1991 году фирма ЮОПи совместно с компанией БАРКО предложила технологию каталитического крекинга тяжелых дистиллятов с коротким временем контакта, так называемый «миллисекундный крекинг»(МСКК).

Существо процесса МСКК заключается в значительном сокращении времени контакта сырья и катализатора (до 0,1с вместо характерных для ККФ – 4-20с), что стимулирует протекание первичных реакций крекинга (деструкция исходных углеводородов); при этом незавершенными остаются вторичные реакции: дальнейшая деструкция образовавшихся углеводородов бензинового ряда в газообразные продукты, а также диспропорционирование водорода.

В результате возрастает выход бензинового дистиллята и уменьшается выход газообразных продуктов (таблица на стр. №17). При этом увеличивается содержание олефиновых углеводородов в образующихся продуктах, что улучшает качество (повышение октанового числа бензинов) и достигается большее содержание ценных олефинов во фракции С₃ – С₄ .

Реакции закоксовывания катализатора не успевают пройти достаточно глубоко, что позволяет поддерживать высокую активность катализатора.

Сооружение системы МСКК примерно на 20-30% дешевле, чем известных систем ККФ ввиду небольших размеров реактора МСКК и простоты его футеровки и размещения на площадке.