Катализаторы
Самым важным элементом процесса DCC является катализатор. Исследования RIPP позволили разработать несколько видов патентованных катализаторов, использующих собственный уникальный тип цеолита и имеющих физические свойства аналогичные характеристикам катализаторов процесса FCC.
Для установок с максимизированной выработкой пропилена (тип I) был создан катализатор CRP-1:
- имеющий низкую активность;
- отличающийся высокой селективностью по олефинам и низкой по коксу;
- замедляющий реакции переноса водорода;
- обладающий высокой гидротермической стабильностью.
Также были разработаны катализаторы CS-1 и CZ-1:
- с высокой селективностью по изобутилену, изоамилену и пропилену;
- замедляющие реакции переноса водорода;
- проявляющие высокую гидротермическую стабильность;
- имеющие низкую селективность по коксу.
Все три типа катализаторов выпускаются на заводе катализаторов компании Qilu Petrochemical Company в Китае, но Stone & Webster имеет квалифицированных поставщиков за пределами КНР.
Сырьё
Для получения пропилена и изоолефинов по технологии DCC может быть использована следующая номенклатура тяжелого сырья:
- парафины;
- бензиновые фракции;
- газойли термического крекинга;
- вакуумные газойли;
- гидроочищенное сырьё;
- кубовые остатки.
Приоритетным является парафинистое сырьё, хотя на опытных установках успешно перерабатывалось нафтеновое и ароматическое сырье, хотя выработка олефинов при этом значительно ниже из-за низкой доли водорода.
Выход продуктов
Процесс DCC c максимальной выработкой пропилена (тип I)
В нижеследующей таблице приведен выход продуктов типовой установки DCC I типа, на которой перерабатываются вакуумные газойли с Дацинского НПЗ. Для сопоставления указаны данные установок FCC и пиролиза, также эксплуатируемых в режиме максимального отбора олефинов и использующих схожее сырьё.
Сжиженный углеводородный газ, получаемый на установках DCC в сравнении с аналогичной фракцией установок FCC содержит:
- значительно больше пропилена;
- значительные количества бутиленов - от 38 до 42% масс.;
- больше изобутиленовой фракции - от 17 до 33% масс.
Из этих бутиленов может быть произведено, ввиду содержания дополнительного изобутилена, большее количество МТБЭ, чем из бутилена FCC. Высокий отбор олефинов достигается селективным глубоким крекингом бензиновых фракций.
За счет высокого значения температуры в реакторе установки DCC первого типа существенных объемов достигает количество вырабатываемого сухого газа, богатого этиленом и востребованного нефтехимическими производствами. Уступая установкам пиролиза по отбору сухого газа, DCC превосходит его по выработке СУГ (сжиженного углеводородного газа). Ключевым продуктом DCC является пропилен, а у пиролиза (парового крекинга) - этилен. Паровой крекинг заключается в термическом разложении, a DCC - преимущественно каталитический процесс.
Ввиду значительной глубины конверсии жидкие продукты С5+ установок DCC содержат большое количество ароматических углеводородов, вследствие чего октановые числа вырабатываемых на них бензиновых фракций достаточно высокие. При показанной ранее структуре производства октановые числа (для неэтилированного бензина) достигают: ОЧММ - 84,7, ОЧИМ - 99,3. Бензиновые фракции С5+ процесса DCC имеют в своем составе более 25% масс. БТК (бензол, толуол, ксилол) и могут быть использованы как сырье для экстракции индивидуальных ароматических углеводородов.
По причине высокой концентрации диолефинов обычно необходима селективная гидроочистка, которая может осуществляться без уменьшения октанового числа. Выход кокса немного выше, чем на установках FCC, вследствие того, что для трансформации сырья в продукты необходимо более высокое значение температуры реакции.
В следующей таблице приведена чувствительность отбора олефинов к типу перерабатываемых вакуумных газойлей:
- дацинские - высокопарафинистые;
- из легкой аравийской нефти - среднеароматичные;
- из иранской нефти - высокоароматичные.
Выработка пропилена и бутилена из парафинистого сырья достаточно высокая и сокращается с увеличением ароматичности. Данные были собраны на опытной установке RIPP, производительностью 2 барр./сут сырья, но не подтверждены статистикой промышленных установок.
Процесс DCC c максимальной выработкой изоолефинов (тип II)
В следующей таблице приведен выход продуктов для установки DCC II типа:
- большая выработка олефинов достигается сверхглубоким крекингом при более мягких условиях, чем на установках I типа;
- высокая селективность к олефинам отличительная особенность низких скоростей переноса водорода.
Распределение гомологов бутилена и амилена приведено в следующей таблице:
- для установок II типа оно приближается к термодинамически равновесному распределению;
- выход изобутилена и изоамилена достаточно высок и превышает 6,0% масс.
Интеграция установок
Установки DCC можно встраивать в нефтехимическое или нефтеперерабатывающее производство и особенно эффективно это делать, если имеется простаивающая установка FCC на действующем предприятии. Существует несколько сценариев подобной интеграции:
1. Использование процесса DCC для увеличения выработки пропилена на этиленовом заводе:
- бензиновые фракции, этан, пропан и бутан такой установки направляются на установку пиролиза для производства дополнительного этилена;
- имеющуюся фракционирующую колонну можно адаптировать для переработки газообразных продуктов DCC.
2. Нефтехимическое производство может быть полностью переведено на переработку сырой нефти:
- бензиновые фракции направляются на установку пиролиза;
- более тяжелые фракции подаются на установку DCC.
3. Чтобы производить полипропилен и стирол установка DCC может быть интегрирована в нефтеперерабатывающий завод:
4. Процесс DCC может использоваться в целях выработки реформулированного бензина. Для производства товарных этилена и пропилена в такую схему может быть интегрирована этиленовая установка, в которой используется технология ARS Stone & Webster.
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.
