Понятие крекинга и его предназначение

Содержание: Что такое крекинг Когда изобрели крекинг Два основных вида крекинга Виды крекинга по назначению Катализаторы крекинга Какое значение имеет крекинг для отрасли

Что такое крекинг

Крекинг представляет собой химический процесс переработки углеводородов, при котором из тяжёлых фракций образуются более лёгкие продукты, такие как бензин и дизельное топливо. Процесс получил название от английского слова cracking, что переводится как «дробление» или «расщепление». Основой крекинга является разрыв углеродных связей и образование свободных радикалов, которое осуществляется либо посредством нагревания до температуры выше 300 градусов, либо при помощи катализаторов.

Когда изобрели крекинг

В 1875 году российский химик Александр Летний обнаружил, что тяжёлые нефтепродукты начинают расщепляться на более лёгкие при нагревании свыше 300 градусов. Это открытие положило начало крекинг-процессу, который позже был разработан и запатентован в 1891 году российским учёным Владимиром Шуховым и его помощником Сергеем Гавриловым. Это позволило оборудовать на нефтеперерабатывающем заводе в Баку первую в мире экспериментальную термоустановку. В дальнейшем, в 1912 году, американский химик Уильям Бартон и его коллега Роберт Хамфрис разработали и в 1913 году запатентовали промышленную термоустановку, впервые установленную на нефтеперерабатывающем заводе Standard Oil в Вайтинге, штат Индиана.

Разработка каталитического крекинга связывается с франко-американским механиком Эженом Гудри. В 1936-1937 годах на объектах компаний Socony-Vacuum Oil Company и Sun Oil в США началось промышленное использование этого процесса, который позволил увеличить выход бензина по сравнению с термическим крекингом.

Два основных вида крекинга

Крекинг применяется как при первичной, так и при вторичной переработке углеводородов. Основными его видами являются термический и каталитический.

Термический крекинг

В процессе термической переработки углеводородов осуществляется воздействие температуры (500-540 градусов Цельсия) и давления (2-5 МПа) в отсутствие воздуха. В результате создаются бензин, котельное, автомобильное и дизельное топливо, газойлевые и керосино-газойлевые фракции, а также нефтяной кокс. Получаемые продукты зависят от химических особенностей сырья, температуры, давления и длительности воздействия на него. Примерно 30-40% конечных продуктов составляют бензиновые фракции.

Каталитический крекинг

Каталитический крекинг состоит в обработке углеводородов при температуре 450-530 градусов Цельсия и близком к атмосферному давлении (0,1-0,2 МПа). Используются катализаторы, такие как цеолиты, концентрация которых не превышает 30% сырья. Это позволяет ускорить распад и увеличить выход компонентов высокооктанового бензина до 50-65%.

Виды крекинга по назначению

Крекинг-методы варьируются в зависимости от химических свойств сырья и целевых продуктов. Они регулируются посредством температуры, давления, катализаторов и времени реакции.

Висбрекинг

Висбрекинг — это термический процесс, который уменьшает вязкость мазута или гудрона, позволяя выделить 80% котельного топлива и 20% газа, бензина и дизеля.

Гидрокрекинг

В процессе гидрокрекинга тяжелые углеводороды распадаются в присутствии водорода, удаляя серу и повышая качество конечных продуктов.

Крекинг нефти и нефтепродуктов

Включает в себя такие процессы, как пиролиз, риформинг, изомеризация и каталитический крекинг, направленные на улучшение качества получаемых нефтепродуктов.

Крекинг алканов

Алканы перерабатываются в смазочные масла, моторное топливо и другие продукты при каталитическом или термическом крекинге.

Крекинг газов

Предполагает переработку газов, состоящих из смешанных углеводородов и водорода, с возможностью изменения параметров крекинга.

Жидкофазная переработка предполагает нагревание до 450-480 градусов Цельсия для получения газа с парафиновыми углеводородами. Парофазная переработка дает газ с содержанием олефинов до 60%. После этого продукты очищают от сероводорода, разделяя на сухой газ и газовый бензин.

Крекинг метана

Газы, содержащие метан, подвергаются пиролизу под действием электричества для получения ацетилена. Они нагреваются в печи до 1 600 градусов Цельсия. После выделения ацетилена воздух быстро охлаждается. Продукт используется в сварке металлов, синтезе этилового спирта, каучука, технического углерода и других материалов, а также для производства веществ, включая уксусную кислоту.

Крекинг бутана

Газы с бутаном подвергаются термическому крекингу, в результате чего образуются водород, метан, этан, этилен, пропилен, бутилен и бутен. Бутилен и бутен используются в синтезе бензина и топливных смесей для резки и сварки металлов.

Крекинг гексана

Газы с гексаном перерабатываются при низкой температуре, в результате чего образуются цепочки синтезов. Продукт ароматизации — бензол, гидрокрекинга — пропан и бутан. Снижение температуры не ухудшает качество ароматических углеводородов.

Катализаторы крекинга

Катализаторы крекинга влияют на температуру и давление реакции для её ускорения. Они бывают твердыми или жидкими. Твердые катализаторы используются в термическом крекинге и включают природные и синтетические глиноземы. Жидкие катализаторы — соединения на основе кислорода, такие как фосфорная или серная кислота, применяются в жидком каталитическом крекинге. Катализаторы помогают снизить энергетические затраты, увеличить выход продукции, поддерживать чистоту веществ и избегать побочных реакций.

Какое значение имеет крекинг для отрасли

Крекинг является важной частью нефтеперерабатывающей промышленности, обеспечивая производство различных продуктов. Методика используется для создания синтетических волокон, пластмасс, бензина и дизельного топлива, смазочных материалов, косметики, лекарств и медицинских изделий. Процесс постоянно совершенствуется для повышения эффективности и снижения воздействия на окружающую среду. Без крекинга замедлились бы производственные процессы в промышленности и рост мировой экономики, так как многие отрасли зависят от нефти и нефтепродуктов.