Mustaqil ish Mavzu: Termik kreking: kimyoviy reaksiyalar, kreking mahsulotlari

M.D.Tilichev bir xalqali aromatik uglevodorodlari parchalanishini radikal mexanizmini taklif etadi:
2С6Н5 - СН3  С6Н5СН2 - СН2С6Н5+Н2 va hokazo
To‘yinmagan uglevodorodlarning parchalanishi:
Termik kreking jarayonida geteroatomlik birikmalar ham parchalanadi.
Shu bilan bir vaqtda zichlanish reaktsiyalari ham sodir bo‘ladi.
Termik kreking jarayonida hom ashyoning xaroratga turg‘unligi, xarorat, bosim va jarayonning davomati (vaqti) kreking jarayonining natijalariga ma'lum darajada ta'sir ko‘rsatadilar.
Kimyoviy tarkibi bir xil bo‘lgan hom ashyolar molekula massasi og‘irlashishi bilan ularni issiqlik ta'sirida parchalanishi ortib boradi.
Misol: Uchta hom ashyoni tarkibida parafin uglevodorodlarining miqdori bir xil - 60% mass. Kreking natijasida ularning parchalanishi benzin fraktsiyasi uchun 24%, kerosin fraktsiyasi -35% va solyar fraktsiyasi - 47% ni tashkil etadi. Aromatik uglevodorodlar hom ashyoni xaroratga turg‘unligini ortdiradilar. Piroliz gazi, benzin va gazoylь fraktsiyalarini olinadigan jarayonlarga beriladigan xom ashyo - parafinlarga boy bo‘lishi kerak. Koks olish uchun esa – xom ashyo aromatik uglevodorodlarga boy bo‘lishi tavsiya qilinadi.
Naftenli hom ashyo ikkolovining o‘rtasida: termik krekingda yengil naftenlarni berishi mumkin, piroliz sharoyitda naftenlar kam gaz xosil qiladi va ko‘p miqdorda aromatik uglevodorodlarga o‘tadi, bular smolani tarkibida bo‘ladi.
Kreking-qoldiqni og‘ir kreking gazoyl bilan aralashtirib bug‘ ozonlari uchun tovar yoqilg‘i tayyorlash mumkin.
Neftni ikkilamchi qayta ishlash jarayonlari orasida og’ir distillyat fraktsiyalarini katalizator ishtirokida katalitik krekinglash muhim o’rin tutadi. Jarayon o’tkazilishidan maqsad, yuqori oktanli benzin olish hisoblanadi. Butan–butilen va propan-propilenga boy gaz fraktsiyalari, yuqori oktanli alkilat – benzin komponenti xom-ashyosi sifatida keng qo’llaniladi, shuningdek neft kimyosi va sun`iy kauchuk ishlab chiqarishda foydalaniladi. Katalitik krekingda yengil gazoyl dizel yoqilg’isi komponenti sifatida foydalaniladi. Ko’p miqdordagi politsiklik aromatik birikmalar saqlagan og’ir gazoyllar, tehnik uglerod, ignasimon koks olishda xom-ashyo, hamda mazut komponenti sifatida ishlatiladi. Krekingni asosiy xom-ashyosi keng fraksion tarkibli vakuum gazoyllari hisoblanadi. Masalan: qaynash temperaturalari 3000S dan 500 0S gacha bo’lgan fraktsiyadir. Ohirgi yillarda qaynash temperaturasi 5500S – 5900S gacha bo`lgan og’irlashtirilgan vakuum gazoyllari ham qo’llanilmoqda. Katalitik kreking xom-ashyosining kokslanish darajasi past (0,5% mass.) bo’lishi lozim, ya`ni katalizatorni tez kokslanishga chaqiruvchi smolali moddalar bo’lishi jarayonga yomon ta`sir etadi. Bundan tashqari, xom-ashyodagi metall miqdori (20-25 g/t) kam bo’lishi kerak. Shunga ko’ra xom-ashyo oldindan metallsizlantiriladi. Odatda krekinglanadigan xom-ashyo qo`llanish darajasi 0,006 – 0,007 % (mass.) chegarasida bo’ladi. Oltingugurtli xom-ashyo gidrotozalashdan o’tkazilishi lozim. Gidrotozalashdan so’ng xom-ashyodagi oltingugurt miqdori 0,1 – 0,3 % (mass.) gacha kamaytiriladi. Katalitik kreking qurilmalarida aktivligi yuqori seolit tarkibli katalizatorlar keng qo’llaniladi. Bunday katalizatorlar amorf matritsasida 10 – 25 % gacha kristall alyumosilikatlar bo’ladi. Bu esa ma`lum darajada benzin chiqishini ko’payishiga va uning oktan sonini motor usulida 82 – 84 yoki, tadqiqot usulida 92 – 94 gacha ko’tarish imkonini beradi, shuningdek to’qnashuv vaqtini kamaytiradi.
Katalitik krekingda kimyoviy jarayonlar quyidagi ketma-ketlikda kechadi:
1) Katalizator yuzasiga xom-ashyo kiritilishi (tashqi diffuziya);
2) Katalizator g’ovaklarida xom-ashyoning ichki diffuziyasi;
3) Katalizator aktiv markazlarida xemosorbciya;
4) Katalizator yuzasiagi kimyoviy reaktsiyalar;
5) Katalizator yuzasi va diffuziya g’ovakliklaridan kreking mahsulotlari va o’zgarishsiz qolgan xom-ashyo desorbtsiyasi;
6) Kreking mahsulotlarini reaktsiya zonasidan olib chiqish.
Alyumosilikatli katalizator bilan to’qnashuv sharoitida to’yinmagan uglevodorodlar biroz aktiv hisoblanadi. Olefinlar polimerlanishi xona temperaturasida boshlanadi, temperatura oshirilish bilan qaytar reaktsiya polimerlanish – depolimerlanish ro’y beradi. To’yinmagan uglevodorodlar o’zgarishi 400 – 5000C da termik krekinga qaraganda 1000 – 10 000 marta tez boradi.
Katalitik kreking yuqori oktanli benzin komponentlarini ishlab chiqarish raqobatida termik krekingni siqib chiqarishni boshladi, va bu raqobat hali ham davom etmoqda. 1941 yilda AQSh da yangi jarayon “Thermofor” (TSS) ishga tushirilib, unda regeneratsiyalangan katalizatorni yuqori balandlikka bunkerga ko’tarish uchun mexanik elevator- yukko’targich ishlatilib, keyin bunkerdan regeneratsiyalangan katalizatorning o’zi og`irlik kuchi ta’sirida reaktorga va keyinchalik quyi joylashgan regeneratorga harakatlandi. 1945 yilda Rossiyaning 43-1 turidagi qurilmasida ilk marotaba sharikli (2-6 mm) amorf alyumosilikatli katalizatorni yuqori bunkerlarga pnevmatik tashish qurilmasi qo’llanilgan bo’lib, u yerdan katalizator qiya mo’rilar bo’ylab reaktorga va yonida joylashgan regeneratorga harakatlanardi. TSS qurilmalarida faqatgina 1952 yilda mexanik elevator havo oqimi bilan katalizator pnevmatik yuk tashuvchisiga – erliftga almashtirildi. “Houdriflow” qurilmasida 1951 yilda shuningdek tutun gazlari oqimi bilan pnevmo-yuk ko’targichda harakatlanadigan amorf sharikli katalizator qalin qatlami ishlatildi: reaktor regenerator ustida joylashgan edi.
Ikkinchi Jahon urushigacha AQSh da flyuid- jarayon–reaktor va regeneratorda mavhum suyultirilgan katlizatorli va ko’targich mo’rilarida katalizator pnevmotransportiga ega jarayonlar bo’yicha tadqiqotlar o’tkazildi. Alyumosilikat katalizatori pudra yoki mikrosferik zarrachalar ko’rinishida tayyorlangan edi. “Esso Research and Engineering” (1945 y.) firmasining I modelining birinchi flyuid-jarayonida katalizator reaktor va regeneratordan pastdan yuqoriga qarab (Upflow) o’tardi, keyinchalik siklonlarda tashuvchi gazdan ajratilardi, bunkerga kelib tushardi va u erdan yana jarayonga uzatilardi.
Bir oz keyinroq “Esso” firmasi model II (Downflow) ni joriy qilib, bu erda rege­nerator reaktordan yuqorida joylashgan edi. Reaktor va regeneratorda tashuvchi bug` yoki gaz tezligi ancha past bo’lgan, shu sababli katalizatorning bir qismi qalin faza – mavhum suyultirilgan qatlam ko’rinishida taqsimlovchi panjara ustida “qaynardi”, katalizatorning ikkinchi qismi esa “suyultirilgan” faza ko’rinishida (undagi katalizator miqdori yuqori emas) qalin qaynayotgan qatlam ustida joylashgan edi. Qalin faza shu darajada flyuidlashgan ediki, u taqsimlovchi panjaralar ustida tekis taqsimlanishi, katalizator va xom-ashyo (yoki regeneratordagi issiq havo) hajmida aralashishi, sirkulyatsion mo’rilar bo’ylab regenerato­r va reaktor orasida oqib o’tishi lozim bo’lgan. Katalizator sirkulyatsiyasi darajasi endi kerakli chegaragacha oshirilishi mumkin bo’lib, re­generator va reaktor orasida issiqlik balansini ta’minlovchi va katalizatorning lokal isib ketishini oldini olish uchun regeneratorda sovituvchi zmeeviklarni olib tashlash ta’minlanardi.
Model III (1951 y.) da reaktor va regenerator endilikda bir sathda joylashgan bo’lib, bu qurilmaning og`ir metallokonstruktsiyalarini ancha arzonlashtirardi. 1952 yilda xom-ashyo bo’yicha quvvati 3,5 mln t/yil bo’lgan model IV joriy qilingan bo’lib, u model III ga nisbatan narxi 25% kamroq bo’lgan. AQSh hukumati yirik neft firmalarining harakatlarini birlashtirdi, va 1942-1952 yy. orasida deyarli hamkorlik tadqiqotlarini o’tkazishdi. Shuning uchun har bir firma o’zining FKK qurilmalarini o’rnatardi, biroq umuman olganda ular deyarli bir xil bo’lishgan. Masalan, “UOP”(“Universal Oil Products”) firmasi 1947 yilda o’zining FKK loyihasini joriy qildi, 1951 yilda“Kellogg” firmasi o’zining “Orthoflow V” jarayonini ishga tushirdi. Bular kompakt bloklar bo’lib, ularda reaktor “UOP” jarayonida regenerator ustida joylashgan edi, va aksincha, “Orthoflow V” jarayonida reaktor regenerator ostida joylashgan bo’lib, unda ilk marotaba jihozlar ichida katalizator tashuvchi to’g`ri chiziqli mo’rilari ishlatilgan edi.
Ikki pechli, tashqariga chiqarilgan reaktsion kamerali kreking - qurilmasining sxemasi