Термодинамика

Химизм.
Типичным сырьём висбрекинга являются мазуты и гудроны. Степень конверсии этих остатков составляет 6-20% масс. в зависимости от физико-химических характеристик сырья и жёсткости режима.
Парафиновые углеводороды крекируются главным образом в меньшие парафиновые и олефиновые молекулы, причем в соотношении 1:1. Из олефина образуются два меньших олефина или олефин плюс диолефин. Нафтеновые и ароматические углеводороды с длинными боковыми цепями крекируются прежде всего так, что боковые цепи укорачиваются до метильных или этильных групп. Крекинг нафтеновых колец обычно не начинается при температуре ниже 490⁰С. Отдельно от реакций крекинга имеет место ряд других реакций, например меж- и внутримолекулярная конденсация ароматических или полиароматических углеводородов.
Важно отметить, что каждый акт разрыва С-С и С-S связей требует ощутимых затрат энергии (эндотермические превращения), поэтому глубина расщепления молекул сырья зависит от количества тепла, переданного в ходе нагрева в печи.
Термодинамика.
Термодинамический анализ реакции образования изопропилбензола показал, что в заданном интервале температур (27 –627⁰С) реакция протекает самопроизвольно в прямом направлении, так как изменение энергии Гиббса < 0 с высоким эндотермическим эффектом.
Параметры.
Основные регулируемые параметры висбрекинга – температура, давление и время пребывание сырья в зоне реакции. Увеличение любого из них приводит к ужесточению режима. Неверно выбранная жёсткость, или степень конверсии, может привести к фазовому расслоению котельного топлива.
Давление должно обеспечивать жидкое агрегативное состояние сырья, т.к. крекинг в Ж фазе обеспечивает наиболее высокие коэффициенты теплопередачи, отсутствие локальных перегревов, минимальное коксообразование, возможность проведения процесса в малогабаритных аппаратах, минимальный расход топлива. Кроме того повышение давления позволяет несколько увеличить производительность установки. С повышением давления уменьшается выход газообразных продуктов распада и сокращается объём газовой фазы, причем плотность её растёт прямо-пропорционально давлению.
Большая жёсткость режима приводит к крекированию тяжёлых дистиллятов (смол). Это ведёт к коксообразованию в трубах печи и может привести к преждевременному ремонту установки: кроме того, есть вероятность получения нестабильного котельного топлива.