WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |


На правах рукописи

СИТДИКОВА АННА ВЕНЕРОВНА

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА КАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА ОЛЕФИНОВЫМИ УГЛЕВОДОРОДАМИ

Специальность 05.17.07 -

«Химия и технология топлив и специальных продуктов»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Уфа - 2008

Работа выполнена на кафедре технологии нефти и газа

Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор

Рахимов Марат Наврузович.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Жирнов Борис Семенович;

кандидат химических наук

Батыров Назип Адибович.

Ведущая организация

ГУП «Институт Нефтехимпереработки РБ».

Защита состоится « 19 » декабря 2008 года в 15-30 на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.289.03 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Автореферат разослан « 18 » ноября 2008 года.

Ученый секретарь совета Абдульминев К.Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Рост потребления бензинов высокого качества наряду с вовлечением в процесс крекинга тяжелого сырья требует в последние годы интенсивного развития вторичных процессов нефтепереработки, значительную долю в которых занимает каталитический крекинг.

Накопленный в течение длительного периода промышленный опыт, результаты многочисленных лабораторных и пилотных исследований доказали широкие возможности интенсификации процесса каталитического крекинга.

Основными направлениями интенсификации процесса являются совершенствование технологии и разработка новых высокоактивных и селективных катализаторов, однако эти направления требуют значительных инвестиций и не всегда оправданы на действующих установках.

Одним из наиболее доступных направлений интенсификации работы таких установок является введение в состав сырья процесса инициирующих добавок. В отличие от предыдущих направлений данное направление не требует значительных капитальных вложений.

Таким образом, интенсификация процесса каталитического крекинга с целью увеличения выхода целевых продуктов процесса является актуальным направлением нефтепереработки, способствующим увеличению глубины переработки углеводородного сырья.

Цель работы. Интенсификация процесса каталитического крекинга путем модифицирования сырья углеводородными добавками олефинового ряда.

Задачи работы

1 Исследование влияния концентрации олефинов линейного и разветвленного строения на выходы продуктов процесса каталитического крекинга на шариковом и микросферическом катализаторах.

2 Исследование закономерностей процесса крекинга сырья, модифицированного линейными и разветвленными олефинами.

3 Исследование влияния времени контакта сырья с катализатором на выходы продуктов процесса каталитического крекинга.

4 Разработка добавки к сырью процесса крекинга на основе линейных и разветвленных олефинов.

Научная новизна

1 Определено влияние структуры и концентрации углеводородов олефинового ряда на выходы продуктов каталитического крекинга на шариковом и микросферическом катализаторах. Показана возможность применения фракций олефинов в качестве инициаторов процесса.

2 Показано влияние молекулярной массы олефинов на выходы продуктов процесса каталитического крекинга. Установлено, что с увеличением молекулярной массы добавки инициирующий эффект возрастает.

3 Установлено, что олефины разветвленного строения являются более эффективными инициаторами процесса каталитического крекинга, чем линейные.

4 Установлено, что с уменьшением времени контакта сырья с катализатором в исследованном интервале концентраций олефина прирост выхода целевых продуктов процесса возрастает.

Практическая ценность работы

1 На основании проведенных исследований показано, что введение в сырье концентратов олефинов позволяет повысить эффективность процесса каталитического крекинга.

2 На основании исследования низкотемпературных свойств смесей линейных и разветвленных олефинов рекомендованы составы композиций добавок в зависимости от сезонности.

3 Разработана схема узла ввода добавок олефинового ряда в сырье установок каталитического крекинга.

4 Разработана и внедрена на кафедре химико-технологических процессов Салаватского филиала УГНТУ усовершенствованная методика и лабораторная установка по исследованию каталитического крекинга углеводородного сырья.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на научно-практической конференции «Современное состояние процессов переработки нефти» (Уфа, 2004 г.), VI конгрессе нефтегазопромышленников России «Нефтегазопереработка и нефтехимия-2005»

(г. Уфа, 2005г.) и научно-технических конференциях и семинарах в УГНТУ и филиалах в 2003-2007 годах.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 научных трудов, в том числе 4 статьи, тезисы 6 докладов.

Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, основных выводов, библиографического списка из 153 наименований публикаций отечественных и зарубежных авторов. Работа изложена на 129 страницах, содержит 33 рисунка и 20 таблиц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показано значение каталитического крекинга как процесса, способствующего углублению переработки нефти и получению компонентов топлив, соответствующих перспективным требованиям, и обоснована актуальность разработок в области модифицирования сырья каталитического крекинга как одного из направлений интенсификации процесса.

Первая глава диссертации посвящена обзору литературных источников по изучаемой проблеме. Рассмотрено состояние процесса каталитического крекинга и основные тенденции развития данного процесса. Предлагаемые в литературе способы интенсификации процесса каталитического крекинга предусматривают повышение эффективности процесса, во-первых, путем создания высокоактивных и селективных катализаторов; во-вторых, за счет совершенствования аппаратурного оформления процесса; в-третьих, путем модифицирования сырья добавками. Рассмотрены различные добавки к сырью каталитического крекинга, многие из которых нашли промышленное применение.

Во второй главе представлены объекты и методы исследования, приведены основные физико-химические свойства сырья, катализаторов и добавок к сырью, представлены методики проведения экспериментов и анализов получаемых продуктов каталитического крекинга, обоснованы условия проведения экспериментов.

В экспериментах в качестве модифицирующих добавок к сырью применялись как линейные, так и разветвленные олефины. В качестве линейных олефинов использовались фракции С6-С8, С8, С10, С12-С14, С16-С18, С20+, С24+ производства ОАО «Нижнекамскнефтехим», а в качестве разветвленных - фракции олигомеров бутилена производства ОАО «Уфанефтехим» и пентамеров пропилена производства ОАО «Нижнекамскнефтехим».

В качестве катализаторов применялись крупногранулированный шариковый (Ц-100) и микросферический (КМЦР-2) катализаторы крекинга.

В качестве сырья в серии опытов с шариковым катализатором применялась прямогонная керосино-газойлевая фракция, в серии опытов с микросферическим катализатором – вакуумный газойль.

Эксперименты проводились по стандартным методикам определения активности шариковых и микросферических катализаторов крекинга на лабораторных установках, включающих блоки стабилизации катализатора, крекинга и разгонки катализата.

В третьей главе представлены результаты исследования процесса каталитического крекинга сырья, модифицированного олефинами на шариковом и микросферическом катализаторах.

Результаты исследований по влиянию линейных – олефинов на выходы продуктов каталитического крекинга позволяют отметить следующее.

При крекинге сырья с добавками линейных -олефинов наблюдается увеличение выхода бензина, газа и кокса, а также глубины превращения сырья (рисунки 1-3).

Повышение выхода целевых продуктов процесса хорошо объясняется теорией инициирования каталитического крекинга, согласно которой лимитирующей стадией процесса является стадия образования карбокатиона. Присутствие в сырье олефинов, обладающих высокой адсорбционной способностью, на несколько порядков превышающую таковую у парафинов, способствует облегчению образования карбокатионов, увеличивает их количество, а следовательно, и выход целевых продуктов процесса.

Зависимости выхода целевых продуктов процесса от концентрации олефинов в сырье носят экстремальный характер. При введении малых количеств олефинов в сырье наблюдается повышение выхода продуктов, связанное, на наш взгляд, с повышенной адсорбционной способностью олефинов на активных центрах, приводящей к образованию дополнительных карбокатионов. В результате выход продуктов процесса увеличивается. Дальнейшее увеличение концентрации олефинов в сырье приводит к закоксовыванию поверхности катализатора, уменьшению количества активных центров на его поверхности, и, как следствие, снижению выхода целевых продуктов процесса.

Достижение максимального эффекта наблюдается при различных концентрациях олефинов в сырье. При крекинге в присутствии низкомолекулярных олефинов, фракций С6-С8 и С8 максимальный выход продуктов достигается при концентрациях 0,3 и 0,4% масс. соответственно, при крекинге в присутствии олефинов от С10 до С24+ - при 0,5% масс. (рисунки 1-3).

Вследствие различной молекулярной массы линейных -олефинов, при крекинге модифицированного данными олефинами сырья наблюдаются следующие явления (рисунки 4-6):

- увеличение выхода продуктов процесса при увеличении молекулярной массы линейных -олефинов;

- смещение максимума выхода продуктов в сторону меньшего числа молей при увеличении молекулярной массы олефинов.

Изменение выходов продуктов в зависимости от молекулярной массы олефинов обусловлено, на наш взгляд, различной стабильностью карбокатионов, образующихся в результате взаимодействия с молекулами сырья. Карбокатионы, образующиеся при участии высокомолекулярных олефинов, менее стабильны в реакциях крекинга, они быстрее подвергаются реакциям изомеризации и -распада, образуя новые высокомолекулярные карбокатионы, которые

подвергаются дальнейшим превращениям с образованием углеводородов С5 и выше. В случае если исходным инициатором является низкомолекулярный олефин (фракции С6-С8, С8, С10), т.е. более стабильный в условиях крекинга, то вероятность образования углеводородов С5 и выше снижается по сравнению с вариантом, рассмотренным выше.

Рисунок - 1 Выход бензина при крекинге сырья, модифицированного линейными олефинами

Рисунок 2 - Выход газа при крекинге сырья, модифицированного линейными олефинами

Рисунок - 3 Выход кокса при крекинге сырья, модифицированного линейными олефинами

Еще одним фактором увеличения выхода продуктов крекинга при увеличении молекулярной массы вводимого -олефина, по нашему мнению, является число актов расщепления С-С связей. Чем длиннее углеводородная цепь образующегося карбениевого иона, тем выше отношение числа молей продуктов крекинга к одному молю превращенного сырья, т.е. больше актов расщепления С-С связей за счет большего количества образуемых вторичных карбениевых ионов.

Смещение максимума выходов продуктов в сторону меньшего числа молей добавки хорошо согласуется с объяснением, представленным выше. При увеличении длины цепи олефинового углеводорода увеличивается длина цепи образуемого из него карбениевого иона, а значит, возрастает число актов расщепления этого иона. Следовательно, на 1 моль более высокомолекулярного олефина будет приходиться большее число молей продуктов, чем на 1 моль более низкомолекулярного олефина.

Минимальное увеличение выхода целевого продукта - бензина (на 1,9 % отн.) наблюдается при крекинге с фракцией С6-С8, имеющей наименьшую молекулярную массу, максимальное – при крекинге с фракцией С24+, имеющей наибольшую молекулярную массу (на 9,9% отн.). Для фракций С8, С10, С12-С14, С16-С18, С20+ увеличение выхода бензина в максимальной точке составило соответственно 3,3; 4,7; 6,4; 7,2; 9,1 % отн. (рисунки 1, 4, 7, 8).

Зависимости выхода газа от числа молей и концентрации линейных олефинов носят аналогичный зависимостям выхода бензина характер (рисунки 2, 5). Максимальный выход газа также достигается при крекинге с фракцией линейных олефинов С24+. Прирост газообразования при введении линейных олефинов в сырье наблюдается в диапазоне от 8,7 до 28,3 % отн. для фракций С6-С8 и С24+ соответственно.

Рисунок - 4 Выход бензина в зависимости от числа молей линейных олефинов в сырье крекинга

По сравнению с крекингом сырья без добавок, крекинг сырья при введении олефинов приводит к увеличению коксообразования до 33,3 % отн. (рисунки 3, 6). Выход кокса увеличивается с увеличением молекулярной массы добавки и достигает максимального значения при крекинге сырья с фракцией С24+. Однако после достижения максимального значения коксообразование не снижается, как в случае выходов бензина и газа, а достигает постоянного значения, после которого практически не изменяется.

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»