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:
- Промежуточными температурами крекинга (от 510 до 540 °C).
- Высокой каталитической активностью.
- Высоким соотношением катализатор/сырьё.
- Отсутствием рециркуляции (обычно), потому то глубина трансформации после одного прохода достаточно высока.
- 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.
- Интенсивность снижается за счёт охлаждения потока на выходе из лифт-реактора (ниже 510 °C) и уменьшения кратности (пропорции) катализатор/сырьё.
- Иногда дополнительно понижают каталитическую активность, уменьшая расход инжектирования свежего катализатора или понижая его активность.
- 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.
- 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.
- Конец кипения крекинг-бензина уменьшают до минимума с учётом ограничений, налагаемых температурой вспышки средних дистиллятов, изменяя выход в пользу лёгкого газойля.
- 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
- Отбор пропилена и бутиленов можно увеличить, если нагреть райзер выше 540 °C и использовать каталитические добавки, которые содержат ZSM-5.
- Установка FCC может быть специализирована для максимального отбора этилена посредством интеграции в нее технологии MAXOFIN.
- Интегрирование процесса MAXOFIN увеличивает выход пропилена с 6 до 20% масс.
- 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.