Содержание к диссертации
Введение
1 Направления интенсификации процесса каталитического крекинга 7
1.1 Состояние процесса каталитического крекинга в России 7
1.2 Механизм, химизм и кинетика процесса каталитического крекинга
1.2.1 Механизм каталитического крекинга 11
1.2.2 Химизм каталитического крекинга 20
1.2.3 Кинетика процесса каталитического крекинга
1.3 Сырье каталитического крекинга 27
1.4 Добавки к сырью каталитического крекинга 28
1.5 Основные задачи и направления исследования 50
2 Объекты исследования. Методы исследования и анализа 52
2.1 Выбор катализатора, сырья и добавки 52
2.2 Лабораторные методики исследования процесса углеводородного сырья
2.2.1 Методика исследования процесса каталитического крекинга на шариковом катализаторе
2. 2.1.1 Методика стабилизации катализатора 59
2.2.1.2 Методика проведения крекинга углеводородного сырья 61
2.2.1.3 Методика проведения разгонки катализата 63
2.2.1.4 Методика определения плотности и выхода газов крекинга 64
2.2.2 Методика исследования процесса каталитического крекинга на микросферическом катализаторе
2.3 Методика расчета основных показателей крекинга 66
2.4 Методика анализа углеводородного состава бензиновой фракции. 68
2.5 Методика исследования низкотемпературных свойств линейных 71
фракций олефинов и их смесей с разветвленными олефинами
3 Исследование влияния линейных и разветвленных олефинов на выходы продуктов процесса каталитического крекинга
3.1 Исследование влияния фракций линейных а - олефинов на выходы продуктов процесса каталитического крекинга на шариковом катализаторе
3.2 Исследование влияния разветвленных олефинов на выходы продуктов процесса каталитического крекинга на шариковом катализаторе
3.3 Исследование влияния линейных а-олефинов на выходы продуктов процесса каталитического крекинга на микросферическом катализаторе
Выводы 99
4 Каталитический крекинг сырья, модифицированного олефинами 100
4.1 Рекомендации по подбору концентрации олефинов в сырье каталитического крекинга
4.2 Исследование и рекомендации по подбору времени контакта сырья с катализатором в процессе каталитического крекинга
4.3 Исследование низкотемпературных свойств линейных олефинов и их смесей с разветвленными олефинами и рекомендации по подбору состава добавки к сырью каталитического крекинга
4.4 Разработка схемы узла подачи олефинов в сырьевую линию установок каталитического крекинга
4.5 Экономическое обоснование модифицирования сырья процесса олефиновыми углеводородами
Выводы 112
Основные выводы 113
Литература
- Механизм, химизм и кинетика процесса каталитического крекинга
- Методика исследования процесса каталитического крекинга на микросферическом катализаторе
- Исследование влияния разветвленных олефинов на выходы продуктов процесса каталитического крекинга на шариковом катализаторе
- Исследование низкотемпературных свойств линейных олефинов и их смесей с разветвленными олефинами и рекомендации по подбору состава добавки к сырью каталитического крекинга
Введение к работе
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
-
Исследование влияния концентрации олефинов линейного и разветвленного строения на выходы продуктов процесса каталитического крекинга на шариковом и микросферическом катализаторах.
-
Исследование закономерностей процесса крекинга сырья, модифицированного линейными и разветвленными олефинами.
-
Исследование влияния времени контакта сырья с катализатором на выходы продуктов процесса каталитического крекинга.
-
Разработка добавки к сырью процесса крекинга на основе линейных и разветвленных олефинов.
Научная новизна
-
Определено влияние структуры и концентрации углеводородов олефи-нового ряда на выходы продуктов каталитического крекинга на шариковом и микросферическом катализаторах. Показана возможность применения фракций олефинов в качестве инициаторов процесса.
-
Показано влияние молекулярной массы олефинов на выходы продуктов процесса каталитического крекинга. Установлено, что с увеличением молекулярной массы добавки инициирующий эффект возрастает.
-
Установлено, что олефины разветвленного строения являются более эффективными инициаторами процесса каталитического крекинга, чем линейные.
-
Установлено, что с уменьшением времени контакта сырья с катализатором в исследованном интервале концентраций олефина прирост выхода целевых продуктов процесса возрастает.
Практическая ценность работы
-
На основании проведенных исследований показано, что введение в сырье концентратов олефинов позволяет повысить эффективность процесса каталитического крекинга.
-
На основании исследования низкотемпературных свойств смесей линейных и разветвленных олефинов рекомендованы составы композиций добавок в зависимости от сезонности.
-
Разработана схема узла ввода добавок олефинового ряда в сырье установок каталитического крекинга.
-
Разработана и внедрена на кафедре химико-технологических процессов Салаватского филиала УГНТУ усовершенствованная методика и лабора-
торная 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 нефтега-зопромышленников 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.
Механизм, химизм и кинетика процесса каталитического крекинга
Что касается процессов крекинга с микросферическим катализатором, то сегодня 16 таких установок находятся под влиянием российских нефтяных компаний. До распада СССР микросферический катализатор крекинга производили в Баку, Уфе и Омске. В настоящее время работает только катализатор-ная фабрика в Омске, обеспечивающая потребность установок каталитического крекинга Омского НПЗ, остальной рынок микросферического катализатора принадлежит американской компании «Grace» и в меньшей степени «Enhelhard». При небольшой модернизации, хорошей маркетинговой службе и комплексной поддержке государственных органов омский катализатор сможет конкурировать с импортными аналогами и занять достойное место на рынке. При прекращении функционирования омской катализаторной фабрики не останется сдерживающего ценового фактора (сегодня стоимость российского катализатора в 1,5 раза ниже импортного) и следует ожидать подъем цен на 30-50% - до европейского уровня [58].
В последние 20-30 лет приверженность инновациям является общей тенденцией в развитии мировой нефтегазовой промышленности: существуют разные подходы и модели. Выбор той или иной модели развития отрасли напрямую связан с характером развития экономики страны, менталитетом нации, национальными целями и социально-политической ситуацией [11].
Наиболее ярким примером различных по своей сущности моделей развития нефтяного сектора являются модели, реализованные в Великобритании и Норвегии. Согласно первой модели, в нефтяной сектор Великобритании вошли ведущие компании мира со своими технологиями. Как следствие этого, были востребованы услуги сервисных и наукоемких компаний. Собственная национальная наукоемкая нефтяная промышленность в Великобритании на сегодняшний день отсутствует [89].
Реализация модели второго типа в Норвегии осуществлялась под контролем государства. При этом целенаправленно формировались условия создания
и становления национальных наукоемких сервисных компаний и системы научно-технологических центров. Вторая модель в полном объеме в свое время была реализована в СССР. За истекшие 15 лет ввиду практически полного отсутствия государственного финансирования в области создания отечественных технологий глубокой переработки нефти в России стихийно сложилась ситуация, при которой для ведущих нефтяных компаний наиболее привлекательной оказалась первая модель развития отрасли.
Таким образом, из-за отсутствия отечественных инвестиций, а также недостаточности собственных средств на реконструкцию производства российские нефтяные компании вынуждены внедрять отнюдь не самые современные зарубежные технологии. Это, безусловно, оттягивает внедрение собственных высокоэффективных процессов переработки тяжелого нефтяного сырья.
Механизм большинства реакций каталитического крекинга качественно описывается в рамках карбоний-ионной теории, разработанной в период с 1944 по 1952 г. на основе оригинальной теории Уитмора [12], созданной в результате изучения полимеризации непредельных углеводородов.
Было разработано также несколько других, в основном физических, теорий каталитического крекинга [23, 25]. Гросс [13], например, полагал, что катализаторы крекинга эффективны благодаря физической адсорбции углеводородов. Девидсон, Юинг и Шюте [14] подчеркивали соответствие между атомами кислорода в глинах с расстоянием между чередующимися углеродными атомами и полагали, что это может обеспечить сильную адсорбцию. Туркевич и Смит [15] предложили «унитарную теорию», согласно которой углеводородная молекула подвергается воздействию катализатора в двух точках. Несмотря на то, что эти теории были частично верными, ни одна из них не получила столь широкого признания, как теория карбоний-ионов [24].
Карбоний-ионный механизм каталитического крекинга обусловлен кислотным характером алюмосиликатного катализатора, на поверхности которого имеются каталитические центры двух видов: протонные (кислоты Бренстеда) и апротонные (кислоты Льюиса), где координационно-ненасыщенный атом алюминия служит акцептором электронов.
Апротонные кислоты Льюиса катализируют часто те же реакции, что и протонные кислоты Бренстеда, причем- активность апротонных кислот иногда выше, чем протонных. Обусловливается это тем, что в водных средах или в присутствии водяного пара апротонные кислоты превращаются в протонные: AlCh + Н20 АІСІз(ОЩІҐ, а при совместном присутствии кислот обоих типов происходит усиление каталитической активности за счет образования сильных протонных бренстедов-ских кислот (сверхкислот): А1С13 + НСІ - НА1С14 /Г + AICW [10]. В зависимости от типа углеводорода, свойств катализатора и среды образование промежуточных соединений углеводородов с кислотным катализатором - карбкатионов, может протекать по ассоциативному и диссоциативному механизмам. При ассоциативном механизме к углеводороду присоединяется протон, кислота Льюиса или другой карбениевый ион. При диссоциативном механизме происходит гетеролитический разрыв связи С-С или С-Н в результате атаки электрофильным агентом [1].
Для олефиновых, парафиновых и нафтеновых углеводородов образование карбкатионов может идти как по ассоциативному, так и по диссоциативному механизмам. Карбкатион, образующийся из олефиновых углеводородов, принято называть карбений-ионом или карбениевым ионом, а из парафиновых -карбоний-ионом или карбониевым ионом. Рассмотрим механизм образования карбкатионов из углеводородов вышеперечисленных групп. Олефины. При ассоциативном механизме карбкатионы образуются при передаче протона от бренстедского кислотного центра катализатора к молекуле олефина:
Методика исследования процесса каталитического крекинга на микросферическом катализаторе
В работе [49] в качестве активирующей добавки к вакуумному газойлю авторы предлагают использовать экстракт селективной очистки масел с Ново-Уфимского НПЗ. Содержание ароматических углеводородов в экстракте 68,1%, парафино-нафтеновых 28,4%. Процесс крекинга проводили на укрупненной лабораторной установке проточного типа с псевдоожи-женным слоем катализатора. Массовая скорость подачи сырья 4ч"1, температура в реакционной зоне 480С, отношение катализатор:сырье 3:1. Оптимальная концентрации добавки, определенная вискозиметрическим способом [93], составляет 2,5%. Выход газа, бензиновой фракции и легкого каталитического газойля в присутствии экстракта изменяется незначительно, в то же время возрастает выход тяжелого каталитического газойля (на 1,5%) и селективность процесса, оцениваемая отношением бензин:кокс (на 1,5% масс). С увеличением содержания экстракта до 2,5% выход кокса снижается с 4,8 до 3,4%, дальнейший ввод экстракта способствует усилению коксо-образования.
Влияние добавки экстракта на крекинг вакуумного газойля ромаш-кинской нефти изучалось авторами статьи [97]. Условия проведения опытов: температура 490С, массовая скорость подачи сырья в реактор 4"1 ч, соотношение катализатор:сырье 5:1, катализатор КМЦР. Введение 1,0 % экстракта в сырье позволило снизить выход кокса при крекинге с 6,7 до 4,1%, дальнейшее возрастание концентрации добавки в смеси усилило коксообра-зование. В то же время при крекинге с минимальным коксообразованием наблюдался максимальный прирост выхода тяжелого каталитического газойля: 11,5 против 8,0 % при крекинге неактивированного сырья, а селективность процесса, оцениваемая отношением бензинжокс, была наивысшей, 10,5 против 6,5% масс.
Изучение процессов перегонки нефти и мазута с позиций физико-химической механики нефтяных дисперсных систем позволяет определить пути их интенсификации [94, 95]. В частности, при введении в мазут перед вакуумной перегонкой небольшого количества ароматизированного продукта выход вакуумного газойля возрастает на 4,0-6,0% на мазут. В таком газойле содержится значительно больше парафино-нафтеновых углеводородов, чем, в получаемом при перегонке без активирующей добавки. Как при перегонке, так и при каталитическом крекинге количество активирующей добавки определяется исходя из условия обеспечения минимальной структурной вязкости смеси [43].
Статья [96] посвящена исследованию результатов каталитического крекинга вакуумного газойля, полученного из мазута с активирующей добавкой. Для исследования были взяты три образца вакуумного газойля: отобранный с промышленной установки при перегонке мазута без добавки (образец 1); отобранный с той же установки при опытной перегонке мазута с 1,5% экстракта селективной очистки масляной фракции (образец 2); образец 2, активированный перед каталитическим крекингом добавкой экстракта (образец 3). Групповой состав образца 1 и образца 2: ароматических - 57,8 и 53,1%, парафино-нафтеновых - 39,9 и 44,6%. Ввиду малой концентрации добавки состав образца 3 практически такой же, как и образца 2. Все виды сырья крекировали на проточной лабораторной установке со стационарным кипящим слоем цеолитсодержащего катализатора при температуре 480С, массовой скорости подачи сырья 4 ч"1 и отношении катализатора к сырью, равном 3:1. Наиболее благоприятен материальный баланс крекинга активированного газойля (образец 3). Выходы газа и бензина при крекинге всех образцов практически одинаковы. Выход кокса при крекинге образца 2 немного ниже (на 9,5%), а при крекинге образца 3 ниже на 33,0 %, чем при крекинге образца 1; уменьшение выхода кокса происходит за счет увеличения выхода суммарного газойля (на 1,9%). При некотором снижении глубины превращения (на 1,1%) повысилась селек тивность процесса (на 1,6%). Состав газа каталитического крекинга изменяется незначительно. Из разных образцов сырья получаются близкие по качеству бензины и легкие газойли. Тяжелый газойль из образца 3 отличается от тяжелого газойля из образцов 1 и 2 пониженным содержанием пара-фино-нафтеновых углеводородов и значительным содержанием асфальте-нов, последнее объясняется пониженным коксоотложением на катализаторе. Таким образом, сочетание прямой перегонки активированного мазута с каталитическим крекингом получаемого газойля позволяет увеличить ресурсы сырья для каталитического крекинга и несколько сократить расход активирующей добавки к вакуумному газойлю.
Крекинг-остатки термических процессов. Для определения влияния добавок на материальный баланс процесса и качество получаемых продуктов авторами статьи [43] был проведен крекинг вакуумного газойля западносибирской нефти. В качестве добавок использовали крекинг-остатки остаточного (I) и дистиллятного (П) сырья из той же нефти. Дистиллятный крекинг-остаток содержит больше ароматических углеводородов, чем остаточный - 65,7 против 55,1%, при практически одинаковой концентрации смол и асфальтенов - по 31,5 и 32,6% соответственно. Оптимальное количество этих ароматизированных добавок сравнительно невысокое: 0,5 для остаточного и 0,3% для дистиллятного крекинг-остатка. Процесс крекинга проводили на проточной лабораторной установке с механическим перемешиванием слоя микросферического катализатора КМЦР. Температура крекинга 490С, массовая скорость подачи сырья 4 чЛ Выход газа и бензина практически постоянен, выход кокса снижается с 8,3% для исходного газойля до 3,1 и 2,8 % для I и П добавок. Поскольку выход газа и бензина практически постоянен, уменьшение выхода кокса происходит за счет увеличения выхода каталитического газойля (с 51,0 до 56,3 и 56,7%), селективность процесса повышается с 60,4% для исходного газойля до 67,8 и 67,4% при оптимальном количестве добавки.
Исследование влияния разветвленных олефинов на выходы продуктов процесса каталитического крекинга на шариковом катализаторе
Для проведения исследований были приготовлены смеси сырья с линейными а-олефинами. Исходя из литературной проработки, был выбран порог максимальной концентрации олефинов в сырье - 1,0% масс, интервал концентраций - 0,25% масс. Однако, впоследствии, для двух фракций олефинов - Сб-Cg и Се для получения более точных результатов возникла необходимость уменьшения интервала концентраций до 0,1% масс. Дозирование олефинов Сго+ и С24+ осложнялось тем, что они имеют высокую температуру застывания, поэтому перед введением в сырье их нагревали под струей теплой воды и тщательно перемешивали.
Общая масса сырья при стандартных условиях составляла 19,92 г, поэтому для приготовления необходимых концентраций олефинов использовали микропипетки и аналитические весы. С целью обеспечения сходимости и воспроизводимости результатов экспериментов, каждый опыт проводился не менее трех раз. Отклонение от среднего для каждой серии опытов с одной концентрацией олефина составляло не более 5%.
Результаты крекинга сырья с фракциями линейных а - олефинов в виде средних значениях их трех параллельных испытаний для каждой концентрации добавки представлены на рисунках 3.1- 3.8.
При крекинге сырья с добавками линейных а - олефинов наблюдается увеличение выходов бензина, газа и кокса, а также глубины превращения сырья.
Повышение выхода целевых продуктов процесса хорошо объясняется теорией инициирования каталитического крекинга, согласно которой лимитирующей стадией процесса является стадия образования карбкатиона. Присутствие в сырье олефинов, обладающих высокой адсорбционной способностью, на несколько порядков превышающую таковую у парафинов, способствует облегчению образования карбкатионов, увеличивает их количество, а, следовательно, и выход целевых продуктов процесса.
При введении малых количеств олефинов в сырье наблюдается инициирующий эффект - они адсорбируются на активных центрах, способствуя образованию карбкатионов и интенсификации крекинга молекул сырья. В результате выход целевых продуктов процесса увеличивается. Дальнейшее увеличение концентрации олефинов в сырье приводит к закоксовыванию поверхности катализатора, уменьшению количества активных центров на его поверхности, и, как следствие, к снижению выхода целевых продуктов процесса.
Согласно зависимостям, представленным на рисунках 3.1, 3.3, 3.5, достижение максимального эффекта наблюдается при различных концентрациях олефинов в сырье: для низкомолекулярных добавок - фракций олефинов Сб-Cg и Cg максимальный выход продуктов достигается при концентрациях 0,3 и 0,4% масс, соответственно, для всех остальных (от Сю до С24+) - при 0,5% масс.
Влияние молекулярной массы углеводородов, будь то олефин или парафин, одинаково - с увеличением молекулярной массы скорость крекинга возрастает. Данный факт подтвержден экспериментальными данными [127]: при исследовании крекинга н-парафинов Сб, С7, Cg было установлено, что энергия активации в данном ряду снижается от 153,3 до 104,3 кДж/моль. Наблюдаемое-. уменьшение энергии активации обусловлено более легким образованием кар-бкатионов на углеродных атомах, находящихся в середине цепи линейной молекулы. Такой же вывод был получен при сопоставлении конверсии различных парафинов на алюмосиликатноциркониевом катализаторе при 500С [128]: Парафин н-С5Н12 н-С7Ні6 н-Сі2Н26 н-Сі6Н34 Конверсия, % 1 3 18 42. Вследствие различной молекулярной массы линейных а-олефинов при крекинге модифицированного данными олефинами сырья наблюдаются следующие явления (рис. 3.2, 3.4, 3.6): - увеличение выхода продуктов процесса при увеличении молекулярной массы линейных а-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 карбкатионов, образующихся в результате взаимодействия с молекулами сырья. Стабильность карбкатионов, образующихся при каталитическом крекинге, определяет степень их участия в дальнейших реакциях: образовавшийся из олефина карбкати-он может либо крекироваться в случае его большой молекулярной массы, либо захватить гидрид-ион от молекулы сырья; вторая возможность осуществляется чаще по мере уменьшения размеров молекулы по причине высокой стабильности низших парафинов.
Карбкатионы, образуемые при участии высокомолекулярных олефинов, менее стабильны в реакциях крекинга, они быстрее подвергаются реакциям изомеризации и 0-распада, образуя новые высокомолекулярные карбкатионы, которые подвергаются дальнейшим превращениям с образованием углеводородов С5 и выше. В случае, если исходным инициатором является низкомолекулярный олефин (фракции Сб-Cg, Cg, Сю), т.е. более стабильный в условиях крекинга, то вероятность образования углеводородов С5 и выше снижается, по сравнению с вариантом, рассмотренным выше. Именно по этой причине количество образующихся продуктов - бензина, газа и кокса увеличивается по мере увеличения молекулярной массы олефина.
Еще одним фактором увеличения выхода продуктов крекинга при увеличении молекулярной массы вводимого а-олефина, на наш взгляд, является число актов расщепления С-С связей. Чем длиннее углеводородная цепь кар-бкатиона, 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 карбкатионов.
Исследование низкотемпературных свойств линейных олефинов и их смесей с разветвленными олефинами и рекомендации по подбору состава добавки к сырью каталитического крекинга
Одним из основных требований к нефтепродуктам является их подвижность при низких температурах. Потеря подвижности изучаемых линейных высокомолекулярных олефинов объясняется способностью при понижении температуры кристаллизоваться, образуя структурированную систему, связывающую жидкую фазу.
Структурное застывание нефтепродуктов вызывается образованием в них при охлаждении твердой фазы, частицы которой при достижении определенной концентрации связываются между собой и образуют кристаллическую структуру, иммобилизующую всю массу продукта [147].
Как было показано выше, фракции олефинов Сго+ и С24+ обладают достаточно высоким инициирующим эффектом и позволяют увеличить выход бензина на 4,5-4,8 % масс. Кроме того, необходимо отметить то, что в отличие от большинства известных инициаторов, они практически не содержит инородные примеси, отравляющие катализатор, и состоят только из высокомолекулярных олефинов. Основные сложности применения исследуемых инициирующих добавок в технологическом процессе связаны с потерей их подвижности уже при высоких температурах (температура застывания у фракции а - олефинов С24+ равна плюс 21 С, а у Сго+ плюс 8 С). Нарушение подвижности нефтепродуктов приводит к нарушению работы оборудования и может вызывать ряд сложностей технологического порядка, особенно в зимних условиях.
Вместе с тем, как тоже было показано выше, фракции разветвленных олефинов обладают большим инициирующим эффектом в реакциях крекинга модифицированного сырья, чем линейные олефины.
С учетом этого были проведены эксперименты по снижению температуры застывания линейных олефинов путем разбавления их концентрации разветвленными олефинами («пентамерами пропилена»). В отличие от фракций а - олефинов Сго+ и С24+, данный продукт состоит в основном из разветвленных олефинов и имеет очень низкую температуру застывания (минус 60С).
Введение разветвленных олефинов во фракции с высокой температурой застывания приводит к понижению их температуры застывания (рис. 4.5, 4.6), причем зависимости температур застывания от объемного содержания пентамеров пропилена в смеси носят плавный характер.
По ходу кривых, можно констатировать структурный механизм застывания, а не вязкостный. Возникающее «застеклолывание» нефтепродукта при вязкостном застывании не наблюдалось. Введение же изоструктур в а -олефины привело к тому, что в результате образовывались компактные кристаллические структуры, не соединенные друг с другом в единую кристаллическую сетку и не способные иммобилизовать всю массу раствора.
Следовательно, чтобы получить универсальный инициатор с низкой температурой застывания, применяемый в климатических условиях средней полосы, необходима высокая концентрация разветвленных олефинов (пентамеров пропилена). Например, температура застывания минус 15 С достигается при содержании пентамера пропилена в количестве от 65 до 80% об., а температура застывания минус 30С при содержании пентамера пропилена в количестве от 65 до 88 % об.
С учетом этого, с целью рационального использования пентамеров пропилена предлагается применение трех модификаций инициирующих добавок в зависимости от сезонности с температурами застывания:
С учетом вышеприведенных исследований, была разработана схема узла подачи олефинов в сырьевую линию установок каталитического крекинга (Приложение). Данная схема отличается универсальностью - она применима для любого типа установок каталитического крекинга. Узел подачи олефинов состоит из: - емкости для линейных олефинов поз. Е-1; - емкости для разветвленных олефинов поз. Е-2; - смесителя линейных и разветвленных олефинов поз. Е-3; - центробежного насоса поз. ЦН-1. Исходные линейные и разветвленные олефины из автоцистерн загружаются в емкости поз. Е-1 и Е-2 соответственно. Уровень в емкостях поз. Е-1 и Е 2 в пределах 30-г80% ІТТВП (шкалы вторичного прибора) регистрируется и сиг нализируется приборами поз. 3,4. Для обогрева линейных олефинов к емкости поз. Е-1 подводится пар 3,5 кгс/см установок каталитического крекинга. Паро вой конденсат от Е-1 выводится в общую линию парового конденсата устано вок.
Линейные и разветвленные олефины из емкостей поз. Е-1 и Е-2 самотеком поступают в смеситель поз. Е-3, где происходит их смешение. Уровень в Е 3 в пределах 30-г80% ШВП (шкалы вторичного прибора) регистрируется и сиг нализируется прибором поз. 5. Для обогрева смеси линейных и разветвленных олефинов к смесителю поз. Е-3 также подводится пар 3,5 кгс/см установок ка талитического крекинга. Паровой конденсат от Е-3 выводится в общую линию парового конденсата установок.
Смесь линейных и разветвленных олефинов из смесителя поз. Е-3 поступает на прием центробежного насоса поз. ЦН-1. Расход смеси олефинов в пределах 0,3ч4,0% масс, от загрузки установки каталитического крекинга поддерживается регуляторами расхода поз. 1,2 Давление смеси олефинов в нагнетательном коллекторе насоса ЦН-1 поддерживается регуляторами давления поз. 6,7.
Имеется возможность подачи разветвленных олефинов из емкости поз. Е-2 минуя смеситель поз. Е-3 на прием насоса поз. ЦН-1.
При понижении уровня в смесителе поз. Е-3 ниже 10% ТТТВП, насос поз. ЦН-1 останавливается и закрывается клапан-отсекатель поз. 9.
В случае, если на прием насоса поз. ЦН-1 подаются только разветвленные олефины из емкости поз. Е-2, при отсутствии перекачиваемой жидкости на приеме насоса поз. ЦН-1, насос останавливается и закрывается клапан-. _ отсекатель поз. 9.
В случае отсутствия охлаждения на насосе поз. ЦН-1, либо самопроизвольного перегрева рабочих его частей выше 80С, насос останавливается и закрывается клапан-отсекатель поз. 9.
Для защиты сырьевого трубопровода установок каталитического крекинга, а также нагнетательного коллектора насоса поз. ЦН-1 от превышения рабочего давления имеется пружинный предохранительный клапан, установленный перед клапаном-отсекателем поз. 9.
Таким образом, на основании исследований, разработана схема узла подачи олефинов в сырьевую линию установок каталитического крекинга.
