Режа: Термик крекинг жараёни ҳақида

5-МАВЗУ: ТЕРМИК КРЕКИНГ САНОАТ ҚУРИЛМАЛАРИ


РЕЖА:

1. 
   Термик крекинг жараёни ҳақида
   
2. 
   Жараён вақтида углеводородларнинг ўзгаришини химизми ва механизми
   
3. 
   Саноатдаги термик крекинг жараёнида нефт ҳом ашёсининг ўзгаришини асосий омиллари
   
4. 
   Термик крекинг жараёнининг саноатдаги қурилмалари
   

Термик крекинг жараёни мазутдан қўшимча миқдорда бензин олиш учун хизмат қилади. Крекинг қолдиқ эса буғ қозонлари учун ёқилғи сифатида ишлатилади.

Республикамизда фақат Олти-Ариқ нефтни қайта ишлаш заводида термик крекинг жараёни бор.
Термик крекинг жараёнига ташқаридан ҳаво, водород ёки бирор бошқа газ берилмайди. Печнинг трубаларида ҳом ашё кокс ҳолида ўтириб қолмаслиги учун сув буғи берилади. [2]
Термик крекинг жараёнида парафин углеводородларини парчаланиш механизми:
Парафин углеводородлари  парафин + олефин +Н₂
Қуйи молекулали углеводородлар иссиқлик таъсирида парчаланишга чидамлидирлар. Углеводородларнинг молекула массаси ортиб бориши билан, уларни иссиқлик таъсирида парчаланишига мойиллиги ошиб боради.
Райс парафин углеводородлари қуйидаги механизм билан парчаланади деб таклиф этади.
Буни радикал-занжирли механизм дейилади.
Парафин углеводородлари СН₃, ^. С₂Н₅^. С₃H₇ ва ҳоказо
Радикаллардан ^.С₃Н₇ дан юқориси турғун эмас.

R+С₂Н₆  ^.С₂Н₅ + RH

^.С₅Н₁₁  ^.С₂Н₅ + С₃Н₆

Реакция зонасида Н, ^. СН₃ ва С₂Н₅ радикаллари учрайди.

Парафин углеводородларини иссиқлик таъсирида ўзгаришини Райс н-бутан мисолида қуйидагича таклиф этади.
1. Молекулани бирламчи радикалларга парчаланиши:
СН₃ СН₂ СН₂ СН₃  2 ^. С₂Н₅
2. Ҳосил бўлган радикаллар ҳом ашёнинг молекулалари билан учрашади:
СН₃- СН₂- СН₂- СН₂- С₂Н₆
СН₃- СН₂- СН₂- СН₃+ С₂Н₅
СН₃- СН₂- СН- СН₃- С₂Н₆
1- вариант:

СН₃ - СН₂ - СН₂ -СН₃ + R СН₃ - СН₂ - СН₂ - СН₂ + RН

Бу ердаги ^. С₄Н₉ радикали турғун эмас, шунинг учун парчаланади:
СН₃ - СН₂ - СН₂ –СН₂ + RН С₂Н₄ + С₂Н₆ + R
2 -вариант:
СН₃ - СН₂ - СН₂ -СН₃+ R СН₃ - СН - СН₂ - СН₃ + RН
СН₃ - СН - СН₂ -СН₃ + RН С₃Н₆ + СН₄ + R
Термик крекингда қуйидаги реакциялар содир бўлса реакция механизми тугайди:
R +R^.’  R - R’
R +Н^.  RH
H +H^.  H₂


М.Д.Тиличев бир халқали ароматик углеводородлари парчаланишини радикал механизмини таклиф этади:

+Н₂

2С₆Н₅ - СН₃  С₆Н₅СН₂ - СН₂С₆Н₅+Н₂ ва ҳоказо

Тўйинмаган углеводородларнинг парчаланиши:
Термик крекинг жараёнида гетероатомлик бирикмалар ҳам парчаланади.
Шу билан бир вақтда зичланиш реакциялари ҳам содир бўлади.
Термик крекинг жараёнида ҳом ашёнинг хароратга турғунлиги, харорат, босим ва жараённинг давомати (вақти) крекинг жараёнининг натижаларига маълум даражада таъсир кўрсатадилар.
Кимёвий таркиби бир хил бўлган ҳом ашёлар молекула массаси оғирлашиши билан уларни иссиқлик таъсирида парчаланиши ортиб боради.
Мисол: Учта ҳом ашёни таркибида парафин углеводородларининг миқдори бир хил - 60% масс. Крекинг натижасида уларнинг парчаланиши бензин фракцияси учун 24%, керосин фракцияси -35% ва соляр фракцияси - 47% ни ташкил этади. Ароматик углеводородлар ҳом ашёни хароратга турғунлигини ортдирадилар. Пиролиз гази, бензин ва газойль фракцияларини олинадиган жараёнларга бериладиган хом ашё - парафинларга бой бўлиши керак. Кокс олиш учун эса – хом ашё ароматик углеводородларга бой бўлиши тавсия қилинади. [2]
Нафтенли ҳом ашё икколовининг ўртасида: термик крекингда енгил нафтенларни бериши мумкин, а пиролиз шаройитда нафтенлар кам газ хосил қилади ва кўп миқдорда ароматик углеводородларга ўтади, булар смолани таркибида бўлади.
Юқори температура ва қиска вақтли жараён ҳом ашёни кўпроқ парчалашга ва паст температура ва узоқ муддатли жараён ҳом ашёни кўпроқ қуюқ ва қаттиқ ҳолатга олиб келади.
Реакция газ фазасида борса кокс ҳосил бўлиш эхтимоли камаяди.
Босим маълум босқичгача газ фазасида бораётган реакцияларни тезлаштиради. Аксинча суюқ фазада бораётган реакцияларга кам таъсир кўрсатади, чунки радикаллар қушни молекулаларни қуршовида бўлади [4]
Босим маълум босқичдан ошганда крекинг жараёнида ҳосил бўлган маҳсулотлар ўзаро реакцияга киришиб иккиламчи маҳсулотлар ҳосил қилишади ( полимерланиш, алклирование, перераспределение водорода). Шу сабали термик крекинг жараёни 2,0 -3,0 МПа босимда олиб борилади.
Буғ шароитида олиб бориладиган крекинг жараёнларидан олинган аралашмада газсимон моддаларни миқдори нисбатан кўп бўлади (32% масс), босим остида эса - 15,0% масс. Бензинни миқдори 58,5 : 62,2 ва 75,0% масс.
Буғ шароитида олиб бориладиган крекинг жараёнидан олинган газнинг таркибида 45-50% тўйинмаган углеводородлар бор, босим остидаги крекинг установкасида олинган газни таркибида эса 15-20%. Бензинни таркибида эса 40-45 ва 20-30%.
Шу сабабли ҳозирги юқори хароратли крекинг қурилмаларининг асосий мақсади бензин олиш бўлгани учун босим остида ишлайди.
Асримизнинг иккинчи ярмида қурилган нефтни қайта ишлаш заводларида нефтни оғир фракцияларини катилтик крекинг жараёнига бериб, ундан енгил фракциялар олинади. Термик крекинг қурилмалари асримизнинг биринчи ярмида қурилган заводларда бор. Уларни орасида энг кўп тарқалгани мазутни икки печли қурилмаларида крекинг қилиш схемасидир. Крекингни схемаси қуйидагича:

Мазут

Крекинг қолдиқ Крекинг қолдиқ

Схемадан кўриниб туриптики, чукур крекинг печи учун хом ашё сифатида ҳайдаб олинган керосин-газойл фракцияси ва қолдиқни енгил крекинг қилингандан олинган 200-350 ⁰С фракциясидир.

Реакция камераси алоҳида бўлган икки печли крекинг қурилмасини технологик схемаси
Хом ашё (мазут) насос Н-1 ёрдамида иссиқлик олмашувчи аппарат Т-1 орқали берилади; хом ашёнинг бир қисми (1/3) иссиқлик олмашувчи аппаратдан сўнг колоннанинг К-3 пастки қисмига берилади, қолган қисми паст босимли буғлатувчи К-4 га берилади. Хом ашёни икки қисмга тақсимланиб берилиши К-3 ва К-4 аппаратларида ҳосил бўладиган буғларнинг ортиқча иссиқлиғидан фойдаланиш имкониятини беради. Буғлатувчи К-4 да оғир газойл фракциялари билан аралашган хом ашёни ҳам К-3 колоннасига юборилади. Колонна К-3 нинг остки қисмидан хом ашё ва оғир рециркулятни аралашмасини нассос Н-2 ёрдамида печ П-1га юборилади. Колонна К-3 нинг йиғувчи тарелкасидан газойл фракциясини иккинчи нассос Н-3 ёрдамида печ П-2 га чуқур крекинг қилиш учун берилади.
Енгил ва чуқур крекингнинг маҳсулотлари иккала печ П-1 ва П-2 лардан алоҳида турган реакция камераси К-1га кетади. Колонна К-1да крекинг реакцияси чуқурлашади. Юқори босимда ишлайдиган буғлатувчида крекинг қолдиқ ажратилади. Колонна К-1 даги босимни (2 МПа) буғлатувчи К-2 даги босимгача (1 МПа) редукцион вентил ёрдамида пасайтирилади. Буғлатувчи К-2 дан крекинг қолдиқ паст босимли буғлатувчи К-4 га ўзи оқиб тушади. Бу ерда крекинг-қолдиқдан газойл фракцияларини буғлари ажралиб чиқади ва келаётган хом ашё билан аралашади. Фракцияларнинг суюқликка айланишга улгурмаган қисми буғлатувчи К-4 ни устки қисмидан чиқиб, конденсатор-совутгич Т-2да совутилади, паст босимли газ сепараторли Е-2 дан ўтиб мерникка келади, шу билан бир вақтда колонна К-4 ни орошение (тепа қисмидан бериш) қилиш учун ишлатилади. Буғлатувчи К-2 да ажралиб чиққан буғлар колонна К-3 да келади ва у ерда ажратилади.
Ўта оғир фракция суюқликка ўтади ва оғир хом ашё печи П-1 га рециркулянт сифатида берилади. Колонна К-3 нинг йиғувчи тарелкасидан енгил газойл фракцияларининг конденсати олинади. Бу колоннанинг тепа қисмидан бензин дистиллятнинг буғлари ва газ чиқиб, конденсатор-совутгич Т-3 дан ўтади, совутгич Т-5 да сотувилиб юқори босимли газосепаратор Е-1 да газ ва суюқликка ажратилади. Ажралиб чиққан газларни фракцияларга ажратувчи абсорбцион қурилма (АГФУ) га юборилади. Бензинни тиндириш колоннасига юборилади. Тиндириш колоннасида ажралиб чиққан газларни ҳам АГФУ га берилади. [3]
Қуйида икки печли крекинг қурилмасини асосий технологик кўрсаткичлари берилган:

аппарат номи	тем-ра, ^0С	босим, Мпа
П-1 (дан чиқаётганда)	470-490	2,2-2,7
П-2 (дан чиқаётганда)	530-545	2,2-2,8
К-1 тепасида	500	0,85-1,2
К-1 пастида	450-470	0,85-1,2
К-2	430-440	0,85-1,2
К-3 пастида	390-410	0,8-1,2
енгил хом ашёни йиғувчида	280-320	0,8-1,2
Тепасида	210-220	0,8-1,2
К-4 пастида	400-415	0,15-0,3

Крекинг печлари П-1 ва П-2 бир-биридан фарқ қилади, печ П-1 хом ашё иккига бўлиниб киради, кўпроқ хом ашёни қиздиришга мўлжалланган, печ П-2 да хом ашё бир йўналишда қиздирилади. Иккала печда ҳам реакцион змеевиклар радиант трубаларининг охирги қисмига (хом ашёни оқими йўналиши бўйича) жойлашган. Реакцион камера К-1 да суюқликнинг сатҳи жуда паст, камеранинг асосий хажми крекинг маҳсулотларининг буғлари билан тўлган ҳолда ишлайди.

Қуйида икки печли крекинг қурилмасида олтингугуртли нефтдан олинган мазутни (350 ⁰С дан юқори температурадаги қолдиқ) ва юқори олтингугуртли нефтдан олинган гудронни (460 ⁰С дан юқори температурадаги қолдиқ) қайта ишлаганда ҳосил бўладиган маҳсулолтларни материал баланси келтирилган (% масс):