Второе место, после установок Даббса, по применению на нефтеперерабатывающих заводах США в конце 1920-х годов принадлежал крекинг-процессу Кросса, который выполнялся при следующих параметрах:
- температура 460 °С;
- давление 42 атм.
Авторское право на этот процесс принадлежит Рою Кроссу, подавшему заявление на регистрацию патента 02.05.1921 года и получившему 18.07.1922 патент 1423500 "PROCESS OF TREATING PETROLEUM OIL" (Способ обработки нефтяного масла).
В аннотации к своему изобретению Р. Кросс пишет: "Настоящее изобретение относится к усовершенствованиям способа обработки нефтяных масел и, более конкретно, относится к способу получения легких углеводородных масс, таких как бензиновая нафта и т.п., в котором происходит превращение углеводородов, имеющих относительно высокий удельный вес, в углеводороды, имеющие более низкий удельный вес."
Среди основных задач изобретения:
- для обеспечения процесса, в котором происходит разложение или реакция нефти в зоне реакции создать повышенное давление, которое способствует повышению температуры кипения среды и, таким образом, ускоряет её разложение;
- обеспечить процесс, который может осуществляться непрерывно и который обеспечивает более полное превращение нефтяной фракции таким образом, что температура в зоне реакции существенно не снижается за счет таких эндотермических реакций, как испарение и излучение;
- обеспечить способ, в котором определенные газы, образующиеся в процессе, имеющие критическую температуру ниже температуры крекинга загружаемого сырья, периодически или непрерывно удаляются из зоны реакции, чтобы предотвратить избыточное или ненужное давление в указанной реакционной зоне;
- обеспечить экономичный процесс, принцип работы которого, заключается в том, что тепло более или менее сохраняется во время разложения;
- для обеспечения процесса, в котором тепло от газов и фракций, отводимых из зоны реакции, используется для предварительного нагрева свежего сырья, что также служит для их охлаждения и, в целом, для обеспечения улучшенного процесса.
Для крекинга Кросса характерны следующие процессы:
1. Обрабатываемая нефтяная фракция непрерывно подается через зону нагрева, например, через непрерывный змеевик трубы, установленный в подходящей печи, и нагревается там до желаемой температуры реакции.
2. Затем среда, находящаяся по существу в жидкой фазе, подается в зону реакции, которая может иметь форму увеличенной камеры, изолированной от излучения и поддерживаемой под тем же давлением, что и продукт в зоне нагрева.
3. Давление поддерживается примерно одинаковым как в змеевиковой трубе, так и в реакционной камере 3 благодаря скоплению газов в верхней части реакционной камеры.
4. Фракция нефти, нагретая до температуры крекинга в зоне нагрева, продолжает вступать в реакцию, находясь в зоне реакции, такая реакция протекает, по существу, в жидкой фазе из-за поддерживаемого высокого давления, хотя будут образовываться некоторые газы (метан, этан, пентан, гексан и др.), имеющие критическую температуру ниже температуры крекинга обрабатываемой среды.
5. Исправившиеся газы, образующиеся при крекинге сырья, должны быть удалены из системы, чтобы предотвратить чрезмерное повышение давления. С этими газами также может быть захвачено небольшое количество конденсируемых паров, основная часть нефтяной фракции будет удалена после реакции крекинга в виде жидкости.
6. Процесс не относится к процессами дистилляции крекинговой нефти, при которых легкие углеводороды удаляются из зоны крекинга в виде паров.
7. При крекинге различных фракций нефти используемые давление и температура будут различаться. Например, при крекинге газойля средней плотности было установлено, что предпочтительным является давление 750 фунтов на квадратный дюйм (52,73 кгс/см²) при температуре нагрева сырья до 700-800 °F (370 - 430 °С).
Описание технологической схемы установки крекинга Кросса:
1. Нагревательная печь 1, через которую пропускается сырьевая фракция, имеет нагревательные трубы 2.
2. Трубы 2 могут иметь форму непрерывного витка из четырехдюймовой трубы (101,6 мм) и могут, например, состоять из шестидесяти труб длиной двадцать футов (6,096 метра) каждая.
3. Из нагревательных труб нефтяная фракция поступает в реакционную камеру 3, которая может иметь форму горизонтальной обечайки, соответствующим образом поддерживаемой (опора 3'), и изолированной (футеровка 4).
4. Обечайка может иметь форму горизонтального цилиндра длиной сорок футов (12,192 метра) и диаметром тридцать дюймов (762 мм) . Устройство должно быть способно выдерживать рабочее давление, составляющее, 750-1000 фунтов (52,73 - 70,31 кгс/см²).
5. Нефть проходит в практически жидком состоянии по изолированному трубопроводу 6 из змеевика 2 в камеру 3.
6. Подача нефти в змеевик 2 осуществляется через подающий трубопровод 7, имеющий регулирующий клапан 8, соединенный с подающим насосом 9.
7. На одном конце реакционная камера 3 снабжена выпуском 10 неконденсируемого газа, управляемым дроссельным клапаном 11, и патрубками для отвода жидкости 12 и 13, управляемыми дроссельными клапанами 14 и 15 соответственно.
8. Обработанная фракция нефти, содержащая большое количество бензина и других продуктов с низкой температурой кипения, может подвергаться дистилляционной обработке.
9. При желании, после обработки легкие фракции отделяются от тяжелых остатков и осажденного углерода, а очищенные фракции, такие как мазут, могут быть введены вместе со свежей нефтью в систему для обработки.
10. Газы, скапливающиеся в реакционной камере, могут удаляться непрерывно или периодически, однако в каждом конкретном случае необходимо, чтобы в верхней части оставалось достаточное количество газов для создания давления необходимого для равновесного состояния среды.
11. Газы, имеющие критическую температуру ниже точки кипения основной массы нефти, в основном состоят из неконденсируемых газов, которые могут смешиваться с конденсируемыми газами.
21. Различные трубы 10, 12 и 13 соединяются с коллекторной трубой 16, ведущей к змеевику 17 теплообменника 18.
22. Нижний конец катушки соединен штуцером 19 с подходящим приемником или накопительным баком 2.
23. Сырая нефть подается к насосу 9 по трубопроводу 21, далее проходит через теплообменник 18, где предварительно нагревается горячими фракциями и газами, проходящими через змеевик 17, и оттуда подается по изолированному трубопроводу 22 во впускную трубу 23 загрузочного насоса 9.
24. Могут быть установлены подходящие термометры 24, 25 и манометр 26, предусмотрена также горелка 27 для топки.
25. Нефть после того, как оно подвергается воздействию температуры крекинга в змеевике 2, переносится в изолированную камеру повторного действия 3, в которой нефть подвергается воздействию давления способствующему восстановлению равновесия.
26. Если в реакционной камере не поддерживать высокое давление, то основная часть нефти, нагретой до температуры крекинга, испарится, что обычно происходит во всех процессах дистилляции, которые не следует путать с этим процессом, в котором всегда используется достаточно высокое давление, чтобы предотвратить значительное испарение нефти в реакционной камере.
27. Нефть непрерывно подается через систему, и около 30% её объёма будет преобразовано в бензин, в большей или меньшей степени в зависимости от характера обрабатываемого исходного сырья.
Если статья была вам интересной и полезной, ставьте лайк, а если хотите ежедневно получать новые статьи и узнавать больше о нефтепереработке, то подписывайтесь на канал.
