توضیح لینک توضیح لینک
امتیاز موضوع:
  • 0 رای - 0 میانگین
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
نفت کاتالیست
#1
 Cracking کاتالیزوری سیال (FCC) فرآیند تبدیلی است که در پالایشگاه‌های نفت برای تبدیل بخش‌های هیدروکربنی با نقطه جوش بالا و وزن مولکولی بالا نفت (نفت‌های خام) به بنزین، گازهای الفینی و سایر فرآورده‌های نفتی استفاده می‌شود. ترک خوردگی هیدروکربن های نفتی در ابتدا با کراکینگ حرارتی انجام می شد، که اکنون تقریباً با ترک کاتالیستی جایگزین شده است که حجم بیشتری از بنزین با درجه اکتان بالا تولید می کند. و گازهای فرعی را با پیوندهای دوگانه کربن-کربن بیشتر (یعنی الفین ها) تولید می کند که ارزش اقتصادی بیشتری نسبت به گازهای تولید شده توسط کراکینگ حرارتی دارند.

ماده اولیه برای فرآیند تبدیل FCC معمولاً نفت گاز سنگین (HGO) است، که بخشی از نفت (نفت خام) است که دمای نقطه جوش اولیه 340 درجه سانتیگراد (644 درجه فارنهایت) یا بالاتر در فشار اتمسفر دارد. و وزن مولکولی متوسطی دارد که از حدود 200 تا 600 یا بیشتر متغیر است. نفت گاز سنگین همچنین به عنوان نفت گاز خلاء سنگین (HVGO) شناخته می شود. در فرآیند کراکینگ کاتالیزوری سیال، ماده اولیه HGO تا دمای بالا و فشار متوسط گرم می شود و سپس در تماس با کاتالیزور داغ و پودری قرار می گیرد که مولکول های زنجیره بلند هیدروکربن با نقطه جوش بالا را می شکند. مایعات به مولکول های زنجیره کوتاه تبدیل می شوند که سپس به صورت بخار جمع آوری می شوند.


نمودار جریان و شرح فرآیند :
واحدهای مدرن FCC همه فرآیندهای پیوسته هستند که 24 ساعت شبانه روز به مدت 3 تا 5 سال بین خاموش شدن برنامه ریزی شده برای تعمیر و نگهداری معمول کار می کنند.



چندین طرح اختصاصی مختلف وجود دارد که برای واحدهای مدرن FCC ایجاد شده است. هر طرح تحت مجوزی در دسترس است که باید توسط هر شرکت پالایش نفتی که مایل به ساخت و راه اندازی FCC از یک طرح معین از توسعه دهنده طراحی است خریداری شود.


دو پیکربندی مختلف برای یک واحد FCC وجود دارد: نوع "انباشته" که در آن راکتور و بازسازی کننده کاتالیزور در دو مخزن مجزا قرار دارند، با راکتور بالای احیاکننده، با یک رکاب بین این مخازن که به لوله‌کشی خارج از گاز احیا کننده اجازه می‌دهد تا به بالای مخزن احیا کننده و نوع "ساید بای ساید" که در آن راکتور و احیا کننده کاتالیزور در دو مخزن مجزا قرار دارند متصل شوید. پیکربندی انباشته فضای فیزیکی کمتری از منطقه پالایشگاه را اشغال می کند. اینها طراحان و صادرکنندگان اصلی FCC هستند.

راکتور و احیا کننده :

راکتور و احیا کننده قلب واحد ترک خوردگی کاتالیزوری سیال در نظر گرفته می شوند. نمودار جریان شماتیک یک واحد معمولی FCC مدرن در شکل 1 زیر بر اساس پیکربندی "کنار به پهلو" است. مواد اولیه نفتی با جوش بالا (در حدود 315 تا 430 درجه سانتیگراد) متشکل از مولکولهای هیدروکربنی با زنجیره بلند با روغن دوغاب بازیافتی از پایین ستون تقطیر ترکیب شده و به بالابر کاتالیزور تزریق می شود که در آنجا تبخیر شده و به قطعات کوچکتر شکسته می شود. مولکول های بخار از طریق تماس و اختلاط با کاتالیزور پودری بسیار داغ از احیا کننده. تمام واکنش‌های ترک خوردگی در رایزر کاتالیزور در مدت زمان 2 تا 4 ثانیه انجام می‌شود. بخارات هیدروکربن کاتالیزور پودری را «سیال» می کند و مخلوط بخارات هیدروکربنی و کاتالیزور به سمت بالا جریان می یابد تا در دمای حدود 535 درجه سانتی گراد و فشار حدود 1.72 بار وارد راکتور شود.


راکتور ظرفی است که در آن بخارات محصول ترک خورده به شرح زیر است: 
(الف) با جریان یافتن از میان مجموعه‌ای از سیکلون‌های دو مرحله‌ای در داخل راکتور از کاتالیزور مصرف‌شده جدا می‌شود و (ب) کاتالیزور مصرف‌شده از طریق بخش جداسازی بخار به سمت پایین جریان می‌یابد تا حذف شود. هر بخار هیدروکربنی قبل از بازگشت کاتالیزور مصرف شده به بازسازی کننده کاتالیزور. جریان کاتالیزور مصرف شده به احیاگر توسط یک شیر کشویی در خط کاتالیست مصرف شده تنظیم می شود.

از آنجایی که واکنش های ترک مقداری ماده کربنی (که به آن کک کاتالیزور گفته می شود) تولید می کند که روی کاتالیزور رسوب می کند و به سرعت واکنش کاتالیزور را کاهش می دهد، کاتالیزور با سوزاندن کک رسوب شده با هوای دمیده شده در احیا کننده بازسازی می شود. احیا کننده در دمای حدود 715 درجه سانتیگراد و فشار حدود 2.41 بار کار می کند، از این رو احیا کننده در حدود 0.7 بار فشار بالاتر از راکتور کار می کند. احتراق کک گرمازا است و مقدار زیادی گرما تولید می کند که تا حدی توسط کاتالیزور بازسازی شده جذب می شود و گرمای مورد نیاز برای تبخیر ماده اولیه و واکنش های ترک گرماگیر که در رایزر کاتالیزور انجام می شود را فراهم می کند. به همین دلیل، واحدهای FCC اغلب به عنوان "متعادل حرارتی" نامیده می شوند.



کاتالیزور داغ (در حدود 715 درجه سانتیگراد) که از احیا کننده خارج می شود، به یک چاه خروج کاتالیزور جریان می یابد که در آن هر گاز دودکش احتراق حباب شده اجازه خروج می دهد و به قسمت بالایی به احیا کننده جریان می یابد. جریان کاتالیزور بازسازی شده به نقطه تزریق مواد اولیه در زیر رایزر کاتالیست توسط یک شیر لغزنده در خط کاتالیزور احیا شده تنظیم می شود. گاز دودکش داغ پس از عبور از مجموعه های متعدد سیکلون های دو مرحله ای که کاتالیزور حباب شده را از گاز دودکش خارج می کند از احیا کننده خارج می شود.


مقدار کاتالیزور در گردش بین احیا کننده و راکتور حدود 5 کیلوگرم به ازای هر کیلوگرم ماده اولیه است که معادل حدود 4.66 کیلوگرم در هر لیتر مواد اولیه است. بنابراین، یک واحد FCC که 75000 بشکه در روز (11900 مترمکعب در روز) پردازش می کند حدود 55900 تن کاتالیزور در روز را به گردش در می آورد.

[عکس: FCC.png]
ستون اصلی

بخارات محصول واکنش (در دمای 535 درجه سانتیگراد و فشار 1.72 بار) از بالای راکتور به بخش پایینی ستون اصلی (که معمولاً به عنوان قطعه ساز اصلی که در آن تقسیم خوراک اتفاق می افتد نامیده می شود) جریان می یابد و در آنجا تقطیر می شود. محصولات نهایی FCC نفتای ترک خورده نفتا، نفت کوره و گازهای جدا شده. پس از پردازش بیشتر برای حذف ترکیبات گوگردی، نفتای ترک خورده به یک جزء با اکتان بالا از بنزین های مخلوط پالایشگاه تبدیل می شود.



گاز جداکننده اصلی به واحد بازیابی گاز فرستاده می شود که در آنجا به بوتان و بوتیلن، پروپان و پروپیلن و گازهای با وزن مولکولی پایین (هیدروژن، متان، اتیلن و اتان) جدا می شود. برخی از واحدهای بازیابی گاز FCC نیز ممکن است مقداری از اتان و اتیلن را جدا کنند.



اگرچه نمودار جریان شماتیک بالا، قطعه‌ساز اصلی را به‌صورتی نشان می‌دهد که دارای تنها یک برش‌دهنده کناری و یک محصول نفت کوره است، بسیاری از جداکننده‌های اصلی FCC دارای دو برش‌کن جانبی هستند و یک روغن سوخت سبک و یک روغن سوخت سنگین تولید می‌کنند. به همین ترتیب، بسیاری از قطعه سازهای اصلی FCC یک نفتای ترک خورده سبک و یک نفتای ترک خورده سنگین تولید می کنند. اصطلاح سبک و سنگین در این زمینه به محدوده های جوش محصول اشاره دارد که محصولات سبک دارای محدوده جوش کمتری نسبت به محصولات سنگین هستند.


روغن محصول پایینی از قطعه‌ساز اصلی حاوی ذرات کاتالیزور باقیمانده است که به طور کامل توسط سیکلون‌های بالای راکتور حذف نشده‌اند. به همین دلیل، روغن محصول پایین به عنوان روغن دوغاب شناخته می شود. بخشی از این روغن دوغاب به داخل قطعه‌ساز اصلی در بالای نقطه ورود بخارات محصول واکنش داغ بازیافت می‌شود تا بخارات محصول واکنش با ورود به قطعه‌ساز اصلی خنک و تا حدی متراکم شود. باقیمانده روغن دوغاب از طریق یک ته نشین کننده دوغاب پمپ می شود. روغن زیرین ته نشین کننده دوغاب حاوی بیشتر ذرات کاتالیزور روغن دوغاب است و با ترکیب آن با روغن خوراک FCC دوباره به بالابر کاتالیست بازیافت می شود. روغن دوغاب زلال شده یا روغن تخلیه شده از بالای ته نشین کننده دوغاب برای استفاده در جاهای دیگر در پالایشگاه، به عنوان یک جزء ترکیبی نفت کوره سنگین، یا به عنوان خوراک کربن سیاه خارج می شود.

مکانیسم و محصولات ترک خوردگی کاتالیزوری :
فرآیند ترک خوردگی کاتالیزوری سیال، هیدروکربن‌های بزرگ را با تبدیل آنها به کربوکاتیون‌ها، که دستخوش بازآرایی‌های بی‌شماری می‌شوند، می‌شکند.



شکل 2 یک نمودار شماتیک بسیار ساده شده است که نشان می‌دهد چگونه این فرآیند هیدروکربن‌های آلکانی (پارافین) با جوش بالا و زنجیره مستقیم را به آلکان‌های زنجیره مستقیم کوچک‌تر و همچنین آلکان‌های شاخه‌دار، آلکن‌های منشعب (الفین‌ها) و سیکلوآلکان‌ها (نفتن‌ها) می‌شکند. شکستن مولکول های هیدروکربن بزرگ به مولکول های کوچکتر توسط شیمیدان های آلی بیشتر به عنوان بریدگی پیوندهای کربن به کربن شناخته می شود.



همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است، سپس برخی از آلکان های کوچکتر شکسته شده و به آلکن های کوچکتر و آلکن های شاخه ای مانند گازهای اتیلن، پروپیلن، بوتیلن و ایزوبوتیلن تبدیل می شوند. این گازهای الفینی برای استفاده به عنوان خوراک پتروشیمی ارزشمند هستند. پروپیلن، بوتیلن و ایزوبوتیلن نیز مواد اولیه با ارزشی برای برخی فرآیندهای پالایش نفت هستند که آنها را به اجزای ترکیبی بنزین با اکتان بالا تبدیل می کند.



همانطور که در شکل 2 نیز نشان داده شده است، سیکلوآلکان ها (نفتن ها) که در اثر تجزیه اولیه مولکول های بزرگ تشکیل می شوند، بیشتر به مواد آروماتیکی مانند بنزن، تولوئن و زایلن تبدیل می شوند که در محدوده جوش بنزین می جوشند و دارای درجه اکتان بسیار بالاتری نسبت به آلکان ها هستند. .


در فرآیند کراکینگ کربن نیز تولید می شود که بر روی کاتالیزور (کک کاتالیست) رسوب می کند. تمایل به تشکیل کربن یا مقدار کربن در خوراک خام یا FCC با روش هایی مانند باقیمانده کربن میکرو، باقیمانده کربن کنرادسون یا باقیمانده کربن Ramsbottom اندازه گیری می شود.

کاتالیزورها :
واحدهای FCC به طور مداوم بخشی از کاتالیزور را برداشته و جایگزین می کنند تا سطح فعالیت ثابتی را حفظ کنند. کاتالیزورهای FCC مدرن پودرهای ریز با چگالی ظاهری 0.80 تا 0.96 g/cm3 و دارای توزیع اندازه ذرات بین 10 تا 150 میکرومتر و اندازه متوسط ذرات 60 تا 100 میکرومتر هستند. طراحی و عملکرد یک واحد FCC تا حد زیادی به خواص شیمیایی و فیزیکی کاتالیزور بستگی دارد. 


خواص مطلوب یک کاتالیزور FCC ar :
پایداری خوب در برابر دمای بالا و بخار
فعالیت بالا
اندازه منافذ بزرگ
مقاومت خوب در برابر سایش
تولید کم کک


یک کاتالیزور مدرن FCC دارای چهار جزء اصلی است: زئولیت کریستالی، ماتریکس، بایندر و پرکننده. زئولیت جزء فعال است و می تواند از 15 تا 50 درصد وزنی کاتالیزور را تشکیل دهد. فوجازیت (معروف به نوع Y) زئولیت مورد استفاده در واحدهای FCC است. زئولیت ها اسیدهای جامد قوی هستند (معادل 90 درصد اسید سولفوریک). اجزای بایندر و پرکننده استحکام فیزیکی و یکپارچگی کاتالیزور را فراهم می کنند. ماده چسبنده معمولاً سل سیلیس و پرکننده معمولاً خاک رس (کائولن) است.[9][10] تامین کنندگان اصلی کاتالیزورهای FCC در سراسر جهان عبارتند از:
 Albemarle Corporation، W.R. Grace Company و BASF Catalysts (Engelhard سابق).

منبع : https://en.wikipedia.org/wiki/Fluid_catalytic_cracking
پاسخ


پیام‌های این موضوع
نفت کاتالیست - توسط khodaieehsan78@gmail.com - 15-12-2021, 05:44 PM

پرش به انجمن:


کاربران در حال بازدید این موضوع: 1 مهمان