Каталитикалық крекинг процесі. Процесс химизмі мен технологиясы

Каталитикалық крекинг процесі. Процесс химизмі мен технологиясы.

Мұнай терең өңдеуде қолданылатын ең танымал процестердің бірі – каталитикалық крекинг процесі болып табылады. Жалпы бұл процестің мақсаты – жоғары сапалы және октан мөлшері жоғары жанармай (бензин) алу. Бұл процестің теориясын бастамас бұрын катализаторларға тоқталып кетсем. Көмірсутектердің өзгерісі қатты катализаторлар жағдайында жүреді. Ал мұнай өңдеуде осы қатты катализаторларды үш топқа бөліп, қарастыра аламыз: металдық катализаторлар, жартылай өткізгіштер және изоляторлар.

Қатты катализаторларда гетерогенді каталитикалық реакцияның өзі бірнеше сатыдан тұрады. Оларға: катализатор бетіндегі реагент диффузиясы, адсорбция, химиялық өзгеріс, реакция өнімдерінің десорбциясы және де осы реакция өнімдерінің көлемге диффузиясы жатады. Осы сатылардың көмегімен біз процестің жылдамдығын анықтай аламыз, дәлірек процесс жылдамдығы ең баяу сатымен анықталады. Процесс барысында ең баяу саты химиялық реакция болса, онда процесс жылдамдығы температураға тәуелді болады, себебі температураны әрбір 10С градусқа арттырған сайын, жылдамдық та біркелкі 2-3 есеге артады.

Егер де, ең баяу саты диффузия болатын болса, онда процесс диффузиялық аймақта жүреді, және процесс жылдамдығы температураға салыстырмалы түрде аз тәуелді болады. Бұл жағдайда температура жылдамдығы диффузия теңдеуімен сипатталады.

Каталитикалық крекинг процесін ең алғаш Ресейде алюминий хлоридін қолданып Густавсон жүргізген болатын. Алайда бұл катализаторды қолдану ғылымға кері әсерін тигізді. Өйткені катализатордың жоғары мөлшерде жұмсалуы, онын регенерацияланбауы(катализатор белсенділігін қайта калпына келтіру), атмосферадағы ылғалдылықтың әсерінен ыдырап хлосутек түзуі, аппаратураны коррозияға ұшыратуы секілді біршама кемшіліктері болды.

Қазіргі таңда AlCl3-ке қарағанда химиялық тұрақты, жеңіл регенерацияланатын, шикізатпен реакцияға түспейтін алюмосиликатты катализаторлар қолданылады. Каталитикалық крекинг алюмосиликатты катализаторлар қатысында, бу фазасында, 400-500C температурада, 0,07-0,3Мпа-ға шамалас қысымда жүргізіледі. Бұл процесте катализатор бетіне жинақталған коксті өртеу арқылы үнемі регенерациялану жүріп отырады. Крекинг процесінде катализаторды қолдану жоғарыоктанды бензиннің шығу мөлшерін арттырады және технологиялық параметрлерді одан әрі жетілдіреді. Және де осы қолданып отырған катализаторда каталитикалық орталықтың протонды, апротонды типі болады. Екі жағдайда да протон тұрақсыз, қозғалмалы болып келеді.

Процестің негізгі шикізаты – қайнау температурасы 350-500С жоғары вауумдық газойль.

Каталитикалык крекингтің механизмі радикалды-тізбекті механизммен жүреді.

Катализатордағы протонды және апротонды орталықтардың әсерінен көмірсутек байланысында гетеролиттік ыдырау жүреді де, нәтижесінде бізде карбкатион түзіледі:

[pic 1]

Карбкатиондар өте белсенді болады. Белсенділігіне байланысты катиондарды өспелі қатарға орналастырып көрсете аламыз:

R+Үшіншілік < R+екіншілік < R+біріншілік < +C2H5 < +CH3