Найти тему

Каталитический крекинг с псевдоожиженным катализатором компании KBR

Оглавление

Каталитический крекинг в псевдоожиженном слое катализатора (FCC) - технология, опыт промышленного использования которой превышает 80 лет, применяемая для трансформации высокомолекулярных углеводородов в более низкомолекулярные и дорогостоящие продукты в результате контакта с порошковым катализатором при подходящих условиях. Главная цель процесса FCC - получение бензина, дистиллята и олефинов С3/С4 из менее ценных газойлевых и тяжелых остаточных фракций НПЗ. Вследствие своей адаптации к изменениям в составе сырья и ассортименте продуктов, а также высокой доходности, достигаемой в результате разности в стоимости сырья и цены вырабатываемых продуктов, FCC часто является основным процессом прогрессивного НПЗ.

Процесс развивался в направлении:

  • крекинга всё более высококипящего и загрязненного примесями сырья;
  • повышения эксплуатационной гибкости;
  • приспособления к экологическим стандартам;
  • максимального увеличения надежности.

На установке FCC происходит непрерывная циркуляция псевдоожиженного цеолитного катализатора, в присутствии которого ускоряется протекание реакции крекинга парофазного сырья. Реакторный блок установки FCC Orthoflow компании KBR включает в себя установленные друг над другом:

  • реактор-райзер (лифт-реактор);
  • реактор-сепаратора, в котором заканчиваются реакции и происходит отделение катализатора от паров;
  • регенератора,

что уменьшает занимаемую площадь.

Основные реакции крекинга протекают в лифт-реакторе, в котором поднимающийся вверх поток жидкофазного сырья вступает в контакт с горячим порошковым катализатором. При подъёме по райзеру происходит расщепление сырья до более низкокипящих продуктов и увлечение катализатора потоком газопродуктовой смеси. Реакции происходят быстро в течение буквально нескольких секунд контакта. Одновременно на катализаторе происходит отложение кокса, который, имея низкое водород-углеродное соотношение, уменьшает каталитическую активность.

Разделение катализатора и паров продукта происходит в сепараторе:

  • Катализатор последовательно:
  • проходит через отпарную секцию;
  • направляется в регенератор, где в результате выжига кокса происходит его восстановление и выделение необходимого тепла;
  • поступает в нижнюю часть лифт-реактора;
  • цикл начинается вновь.
  • Пары продуктов реакции направляются на разделение.

Сырье процесса FCC

На продвинутых установках FCC может происходить переработка широкого ассортимента сырья. Данный факт свидетельствует в пользу FCC как одного из наиболее гибких среди используемых на момент времени процессов переработки. Распространённые виды дистиллятного сырья для стандартных установок FCC:

  • газойли атмосферного блока;
  • газойли вакуумного блока;
  • газойли замедленного коксования;
  • газойли термического крекинга;
  • нефть, деасфальтированная растворителями;
  • экстракт с маслоблока
  • остаток гидрокрекинга.

Установка FCC остатков (RFCC) может перерабатывать сырьё с коксуемостью по Конрадсону и наличием металлических примесей, таких как атмосферный остаток или смеси вакуумного остатка и газойлей. На основании значений коксуемости и концентрации металлов (никель и ванадий), сырьё до направления в процесс может подвергаться гидроочистке или деасфальтизации, которые снижают значение коксуемости и содержания металлических примесей в сырье, уменьшая образование кокса и дезактивацию катализатора.

Продукты процесса FCC

К типичным продуктам процессов FCC и RFCC относятся:

  • топливный газ (метан, этан, пропан);
  • сжиженный углеводородный газ (СУГ) С3 и С4;
  • бензин;
  • легкий (рециркулирующий) газойль (ЛГ);
  • кубовый продукт колонны фракционирования (тяжелый газойль);
  • кокс (подвергается выжигу в регенераторе);
  • сероводород (при аминовой очистке газа).

Хотя самым желательным продуктом процессов FCC и RFCC является бензин, конструктив и рабочие условия можно варьировать для достижения максимального отбора других продуктов. Тремя основными вариациями эксплуатации FCC являются режимы:

  • максимального производства бензина;
  • максимального производства лёгкого газойля;
  • максимального отбора легких газообразных олефинов.

Режим максимального производства бензина

Режим характеризуется:

  1. Промежуточными температурами крекинга (от 510 до 540 °C).
  2. Высокой каталитической активностью.
  3. Высоким соотношением катализатор/сырьё.
  4. Отсутствием рециркуляции (обычно), потому то глубина трансформации после одного прохода достаточно высока.
  5. Необходимостью:
  • эффективной системы инжекции сырья;
  • лифт-реактора с кратковременным контактом;
  • действенной системы разделения потока из райзера, для максимальной избирательности крекирования по бензину и предотвращения вторичных реакций разложения бензиновых паров после выхода из лифт-реактора.

Режим максимального производства лёгкого газойля

Максимальное производство лёгкого газойля - режим сниженной интенсивности реакций крекирования, когда глубина трансформации при первом проходе сохраняется на низком уровне, для ограничения вторичного крекинга лёгкого газойля, получающегося при первоначальном крекинге.

  1. Интенсивность снижается за счёт охлаждения потока на выходе из лифт-реактора (ниже 510 °C) и уменьшения кратности (пропорции) катализатор/сырьё.
  2. Иногда дополнительно понижают каталитическую активность, уменьшая расход инжектирования свежего катализатора или понижая его активность.
  3. При сниженной интенсивности крекирования большая часть сырья остается не трансформированной за один проход через реактор, а высококипящий (рецикловый) газойль, как малоценный продукт подаетяс обратно в реактор для уменьшения отбора.
  4. Для максимизации отбора средних дистиллятов, установки первичной перегонки должны отбирать средние дистилляты по минимуму, потому что FCC эти компоненты ухудшают или трансформируют в бензин и более низкокипящие продукты.
  5. Конец кипения крекинг-бензина уменьшают до минимума с учётом ограничений, налагаемых температурой вспышки средних дистиллятов, изменяя выход в пользу лёгкого газойля.
  6. При необходимости повышения октанового числа бензина или увеличения отбора СУГ при параллельной максимизации выхода лёгкого газойля, допускается использование каталитических добавок, содержащих ZSM-5, которые:
  • селективно выполняют расщепление линейных молекул в диапазоне выкипания бензина;
  • повышают исследовательское и моторное октановые числа;
  • снижают обор бензина и увеличивают выход СУГ, содержащего углеводороды С3 и С4.

Режим максимального отбора легких газообразных олефинов

  1. Отбор пропилена и бутиленов можно увеличить, если нагреть райзер выше 540 °C и использовать каталитические добавки, которые содержат ZSM-5.
  2. Установка FCC может быть специализирована для максимального отбора этилена посредством интеграции в нее технологии MAXOFIN.
  3. Интегрирование процесса MAXOFIN увеличивает выход пропилена с 6 до 20% масс.
  4. Отбор пропилена в сравнении со стандартными установками FCC повышается за счёт использования каталитической добавки MAXOFIN-3 и лицензированного оборудования,включая второй райзер, предназначенный для крекинга избыточного объёма бензиновых фракций и углеводородов С4 в дополнительные легкие олефины.

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.