Организация процесса каталитического

крекинга по технологии аэрозольного

нанокатализа в виброожиженном слое

(AnCVB)

Аспирант ТИ ВУНУ им. В. Даля (г. Северодонецк) Аспирант ТИ ВУНУ им. В. Даля (г. Северодонецк)

Кащеев Александр СергеевичКащеев Александр Сергеевич

20120111 г. г.

Промышленная организация процесса КК имеет следующие недостатки

• 1. Сравнительно большие габариты реакционного узла: Vр-ра=800м3; Vрегенератора=1600м3. на производительность 2 млн. т/год на исходное сырьё

• 2. Необходимость подачи пара в количестве 0,12-0,18 Гкал т/сырья

• 3. Жесткие требования к катализатору: сохранение активности достаточно продолжительное время; высокая селективность по светлым продуктам; термическая стабильность и механическая прочность, для катализаторов, требующих регенерации при высоких температурах.

Ожидаемые результаты от применения АnCVB

• Применение только каталитически активных материалов (без носителя).

• Синтез наночастиц и их непрерывная активация

• Увеличение производительности реактора в 104-106 раз в расчёте на массу катализатора, и в 10-100 раз в расчёте на объём реактора.

• Снижение температуры процесса и уменьшение энергозатрат.

• Сохранение высокой активности катализатора.

• Отсутствие коксования на поверхности катализатора.

Цель работы:

исследование процесса каталитического крекинга по технологии аэрозольного нанокатализа в виброожиженном слое (AnCVB), с применением отечественного Si/Zr катализатора.Задачи работы:1. Исследовать влияние управляющих параметров (температура, частота, концентрация катализатора) на выход светлых нефтепродуктов и степень конверсии;2. Разработать принципиальный промышленный реакционный узел процесса каталитического крекинга по технологии (AnCVB).

Лабораторная установка каталитического крекинга по технологии АnCVB

1-шприцевой дозатор; 2-термошкаф; 3–карман термопары; 4–виброустройство; 5–реактор; 6–металловойлочный фильтр; 7–холодильник; 8–сборник конденсата; 9- отбор проб на анализ; 10-контрольная емкость; 11-термопара; 12-регулятор температуры и частоты; 13-печь. А - сырьё; Б - продукты реакции; В – вода; Г – сброс газов в атмосферу.

Процесс крекинга вакуумного газойля (tКИП 350 – 5500С) по технологии AnCVB (Vр-ра=38см3; Vд.м.=20см3.)

t Cкат f Кокс Газ.фр фр.180-350 оС

oC г/м3Гц %.масс %.масс %.масс.

300 0,00 0,00 0,00350 1,08 0,00 57,19400 1,14 0,00 34,52450 1,19 0,00 11,97500 1,25 1,03 39,80550 1,23 0,98 12,98300 0,01 0,00 1,94350 1,27 0,00 48,81400 1,55 0,00 73,25450 1,53 0,00 56,27500 1,49 1,09 56,63550 1,38 1,53 56,52300 1,22 0,00 9,23350 1,3 0,00 71,38400 1,27 0,00 61,51450 1,32 0,00 52,47500 1,35 1,53 55,68550 1,25 1,75 45,75

97,9391,16

91,55

Селективность по светлым

продуктам на прореагировавшее

сырьё

%.масс.

Степень

конверси

и

%. масс.

26,17

97,9297,3595,6495,1091,1598,21

95,8395,19

4,5

5

4

0,0098,1

Произво-дительность реактора

кг/(м3р-ра*ч)

Произво-дительность

реактора

кг/(кгк-ра*ч)

99,99

0,00905,00546,22189,401180,13379,10

1045,19938,02

894,39199,68

03016681820746313539337812636610249257445386378296791298722298130

1129,59973,371070,98

66562376531324458356994348396312673

Лабораторные данные по AnCVB для Si/Zr

62,2813,5268,93

896,17

97,47

10,3774,25

1159,13890,37

15,2162,810,0072,69

30,75772,33

%.масс

96,8190,94

0,0013,84

фр. 35-180 оС

0,00

3,390,000,000,00

50,08

59,4359,2157,8074,80

0,001,94

95,34 48,8913,1635,6659,64

0,00 0,00

3

0,000,000,006,8110,970,00

Процесс крекинга вакуумного газойля (tКИП 350 – 5500С) по технологии AnCVB (Vр-ра=38см3; Vд.м.=20см3.)

t Cкат f Кокс Газ.фр фр.180-350 оС

oC г/м3Гц %.масс %.масс %.масс.

300 0,89 0,00 66,15350 1,3 0,00 61,25400 1,2 0,00 63,31450 1,4 0,00 63,27500 1,47 1,69 44,61550 1,5 6,18 32,09300 0,79 0,00 58,73350 0,98 1,12 41,53400 1,26 6,18 47,11450 1,42 7,87 37,02

490-550(0,7-

1)*106- 5-5,5 18,6 15,550,2 65,7**

98,6897,92

%.масс.

98,6896,4089,2784,15

98,1496,9194,5788,57

12,2714,7818,080,00

5,5

6

58,5769,34

1019,08943,55

61,83 918,28904,78

67,16

%. масс.

305459,37

975,39679,19895,24

301592,80

953,53759,27

339693,91314516,97325131,00

916,3827,40

306094,18317842,80

226396,58298414,36

59,52

0,00

253090,95

кг/(м3р-ра*ч) кг/(кгк-ра*ч)

76,47

Промышленные данные для Nexus-345p

27,710,000,000,00

86* 0,2053 (2,93-2)*10-7

65,2964,5262,5567,04

Селективность по

светлым

продуктам на

прореагировавшее

сырьё

Степень

конверсии

Произво-дительность

реактора

Произво-дительность

реактора

*-процесс с рециклом; **-селективность на поданое сырьё

3

фр. 35-180 оС

%.масс

Лабораторные данные по AnCVB для Si/Zr

Зависимость степени конверсии вакуумного газойля Зависимость степени конверсии вакуумного газойля от температуры по технологии AnCVB на Si/Zr от температуры по технологии AnCVB на Si/Zr катализаторе (Vр-ра=38 смкатализаторе (Vр-ра=38 см33; Vд.м.=20см; Vд.м.=20см33))

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

300 350 400 450 500 550

Температура оС

Сте

пень

ко

нвер

сии

%м

асс.

4Гц

4,5Гц

5Гц

Зависимость степени конверсии вакуумного Зависимость степени конверсии вакуумного газойля от температуры по технологии AnCVB на газойля от температуры по технологии AnCVB на Si/Zr катализаторе (Vр-ра=38 смSi/Zr катализаторе (Vр-ра=38 см33; Vд.м.=20см; Vд.м.=20см33))

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

300 350 400 450 500 550

Температура оС

Сте

пень

кон

верс

ии %

мас

с.

5Гц

6Гц

Зависимость степени конверсии вакуумного Зависимость степени конверсии вакуумного газойля от частоты по технологии AnCVB на Si/Zr газойля от частоты по технологии AnCVB на Si/Zr катализаторе (Vр-ра=38 смкатализаторе (Vр-ра=38 см33; Vд.м.=20см; Vд.м.=20см33))

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

4 4,5 5 5,5 6частота Гц

Сте

пен

ь к

он

вер

сии

%м

асс.

300 оС

350 оС

400 оС

Зависимость степени конверсии вакуумного Зависимость степени конверсии вакуумного газойля от частоты по технологии AnCVB на Si/Zr газойля от частоты по технологии AnCVB на Si/Zr катализаторе (Vр-ра=38 смкатализаторе (Vр-ра=38 см33; Vд.м.=20см; Vд.м.=20см33))

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

4 4,5 5 5,5 6

частота Гц

Сте

пень

кон

верс

ии %

мас

с.

450 оС

500 оС

550 оС

1-реактор-сепаратор катализатора; 2-отпарная секция; 3-регенератор; 4-лифт-реактор; 5-циклоны.І-сырьё; II-воздух; III-водяной пар; IV-продукты реакции; V-дымовые газы.

Объём регенератора = 1600 м3

Объём реактора = 800 м3

Р-реактор; Ц-циклоны; Б-блок окисления кокса.

I-вакуумный газойль; II-воздух; III-дымовые газы; IV-свежий катализатор; V-тяжёлый газойль; VI-продукты реакции.

Объём реактора = 30 м3

Реакторный блок действующей и предлагаемой установки

Технико-экономические показателиТехнико-экономические показатели

Изменение показателей Показатели Ед.изм. Г-43М/1 AnCVB

абс. %

Годовой объем переработки а) в натуральном

выражении б) в стоимостном

выражении

т

грн.

2100000

3474849000

2100000

3474849000

-

-

Количество целевого продукта с учетом селективности

т

1379700 2058000 678300 49,00

Стоимость реализованного продукта

грн 2282975793 3405352020 1122376227 49,00

Себестоимость продукции

грн. 1864629250 1209238620 655390630 35

Стоимость основного оборудования

грн 37350815 24368030 12982785 34,76

Годовой экономический эффект

тыс. грн.

418346543 2196113400 1777766857 425

ВыводыВыводы

1) Показана возможность получения светлых нефтепродуктов из вакуумного газойля по технологии AnCVB на отечественном Si/Zr катализаторе

2) Исследованы зависимости степени конверсии и выходов светлых продуктов от температуры и частоты колебаний

3) Технология AnCVB позволяет снизить количество необходимого катализатора в 105–106 раз по сравнению с действующей технологией.

4) Непрерывная механохимактивация катализатора в технологии AnCVB позволяет:

- предотвратить отложение кокса на поверхности катализатора, сохраняя его высокую активность неограниченно долгое время;

- при крекинге полностью исключить стадию регенерации и рециркуляции катализатора, или, учитывая снижение количества катализатора, сделать регенерацию периодической.

5) Уменьшение времени контакта с 1 – 2с до менее чем 0,1с позволяет снизить объём реактора с 800 м3 до 30 м3, что приведёт к снижению металлоёмкости реактора.

6) Достижение заданной степени превращения в промышленном реакторе АnСVB возможно в шариковых либо бисерных вибромельницах