Қазақстан республикасы білім жəне ғылым министрлігі

58

Кокс

Шығын

Барлығы                                100

Бақылау сұрақтары:

1. Кокстеуде қандай шикізат қолданылады?

2. Кокстеуде кокс шығуының қалай анықтайды?

3. Аз күкіртті кокс  күкірт молшері  қанша болу керек?

4. Гранулометриялық құрам бойынша, кокс неше тұрлеріне болінеді?

5. Шикі заттың құрамында қандай қосылыстардың болуы кокс шығымын арттрады?

4 Зертханалық сабақ. Мұнай шикізатының пиролизі

Тапсырма:

1.Лабораториялық қщндырғыда тəжірибе жүргізу

2.Матиралдық баланс құрыу

3.Дайын өнімдерді қорытындылау

Əдістемелік ұсыныстар

Мұнай  шикізаттарының  жоғарғы  температуралық  термиялық  крекингі - пиролиз.

Өнеркəсіпте  пиролиздің  температурасы  өңделетін  шикізатқа  байланысты  газ  сұйықтарды

170

о

С –та пиролизге ұшырайды.

Ароматты  көмірсутектер  өндірісі  үшін  тығыз  фракцияларды  қолданады: бензол  мен

толуол  үшін 62-105 немесе 62-120°С; ксилолдар  үшін 120-150°С. Құрамында  платина,

сонымен  қатар  алюминийоксидті  немесе  цеолитті  негізіндегі  платина  мен  ренийі  бар

катализаторлар  кең  тараған. Құрамында  платина  мен  ренийден  басқа  германий, қорғасын

жəне басқа металдары бар полиметалды катализаторлары көп қолданылады. Катализатордың

түріне  байланысты  риформинг  температурасы 400-ден 500°С-қа  дейін  құрайды.

Риформингтің нəтижесінде, нафтенді көмірсутектер түбкі өзгерістерге ұшырайды, парафинді

көмірсутектердің  дегидроциклизациясы  активті  катализаторларды  жəне  өлшемді  қысымды

талап  етеді. Октанды  саны 100-ге  дейін  жететін  бензин  компоненттерін  алуға  мүмкіндік

беретін жоғары активті жəне селективті катализаторлардың өндірісі өнеркəсіптік риформинг

үрдістерінің  жалпы  тенденциялық  дамуы  болып  табылады. Риформинг  үрдісіндегі

қолданылатын  сутектің  жоғары  парциалды  қысымы  тығыздау  реакциялар  ағындарына

кедергі  жасап, сонымен  қатар  ароматизация  реакцияларын  баяулатады. Осы  себептерден

өнеркəсіптік  системалардағы  риформингтің  қысымы 3-4 МПа (30-40 кгс/см

2

) дейін

төмендетеді.

Зертханалық жағдайда қажетті, мысалы, алюмоплатиналы катализатормен қамтамасыз

етілген, № 2,5 суретте көрсетілген құрылғыда каталитикалық риформинг жүргізуге  болады.

Бірақ, бұл  құрылғы  атмосфералық  қысымда  жəне  сутектің  циркуляциясыз  жұмыс  істеуіне

есептелгендіктен  катализатордың  кокстелуіне  əкеліп  соғады, сондықтан  оның  үздіксіз

қолдану мерзімі ұзақ емес.

     Төменде  екі  құрылғыда  жүргізілгетін  эксперимент  көрсетілген: жоғарыда  айтылып

кеткен, қысым  астында  циркуляциясыз  жəне  сутекті  газдың  циркуляциясымен  жұмыс

істейтін  құрылғылар. Екінші  типті  құрылғыны  гидрогенизационды  үрдістер (гидротазалау,

гидрокрекинг) үшін де қолдануға болады. Тоңазтқыш пен қабылдағыштан өткен бу газдары

күкірт қышқылымен 14 жуғыш сауытқа келіп  түседі,одан кейін аскаритпен толтырылған 15

ке  келіп  түседі.  Бұл  трубкада  СО

2

 - нің  сіңірілуі  жүреді,аналитикалық  таразыда  трубканың

масасының  өсуіне  байланысты  анықталынады. Жағу  ұзақтығы  шикізат  түріне  байланысты

жəне процес режимі 3-5 сағатты құрайды.

59

I – азот, II – ауа,  III – жаңған кокс өнімі,  IV – атмосфераға жіберілген пирогаз, V –

газометрге жіберілген пирогаз.

1 – шикізат пен су өлшегіштер; 2 - ыдыстар, 3 –  пеш, 4 – реактор, 5 — термопара,  6

— потенциометр

7  —тоңазытқыш, 8 —ұстағыш, 9 – суытатың  қабылдағыштар, 10 –

манометр, 11 – газ сағаты,  12 – СаС1

2

колонкасы

,

13 – активтелген көмірі бар колонкасы, 14

— Н

2

SО

4

жуғыш  ыдысы, 15 — аскаритты құбыр.

2.4 сурет  -  Пиролиз қондырғысының зертханалық схемасы

Жағылған кокс массасын төмендегі формуламен еептейді

           С=А*12 / 44

Мұндағы С-жағылған көміртегі массасы: А-аскаритпен толтырылған труба массасы:

Шикізаттан алынған кокс мөлшерін анықтау керек

          Негізгі əдебиет 5 (143-149)

          Қосымша əдебиет 3 (61-68)

 Бақылау сұрақтары:

1.Пиролиз процесі үшін ең маңызды шарттар қайсы?

2.Процес температурасы неге байланысты?

3.Неліктен зертханалық жағдайда өлшегішке шикізатпен қатар су құяды?

4.Пиролиз құрылғысында қай зат толық болады?

5.Пиролиз шайырының құрамына қандай көміртегі кіреді?

       

5  Зертханалық  сабақ.   Стационарлық  катализатор  қатысында  вакуумдық

газойлды каталитикалық крекингілеу

Тапсырма:

 

1.Зертханада  стационарлық  қабатты  катализатор  қатысында  ауыр  газойлды

каталитикалық крекингілеу

  2.Материалдық балансын құру

  3.Жасалған тəжірибені қортындылау

Əдістемелік ұсыныстар

 Каталитикалық крекингілеу арқылы октандық саны 76-82 бензин алуға болады.Сондай

ақ  бензинмен  қатар  дизелдік  фракцияны  алуға  болады,ноы  тауарлық  заттар  компоненті

ретінде қолдануға болады,ауыр газойл,құрамында бутан жəне бутилендік фракциясы бар газ

бензиннің  жоғарыоктанды  компоненті  алкилат  өндіруде  қолданылады.Каталитикалық

60

крекинг процесінде жəне катализатор бетінде қалған кокс мөлшері шикізаттың фракциялық

жəне химиялық құрылымына процестің тереңдігіне байланысты.

Өнеркəсіптік жағдайда каталитикалық крекинг процесіне вакуумдық газойлдар кеңінен

қолданады,кокстеу  газойлын  мен  мұнай  алдықтарының  деасфальтизаты  аз  мөлшерде

қолданлады.Авиациялық  бензин  компоненттерін  каталитикалық  крекингілеу  арқылы  алу

үшін  көбіне  жеңіл  газойлдар  қолданады.Аморфалюмосиликат, цеолит  катализаторын

қолданса  бензин  шыңыны 40-50 пайызға  төмендейді,өйткені  олардың  селективтігі

жоғары.Катализатор  активтілігі  активтілік  индексі  арқылы  анықталынады  яғни  арнайы

қондырғыларда 

стандартты 

режимде 

алынған 

бензин 

фракциясының

шығымымен.Каталитикалық  крекинг  процесінде  бензин  шығымын  жоғарылату  үшін  кей

кездері  ауыр  газойлдық  фракцияны  рециркуляциялау  қолданыады.Өнеркəсіптік  жағдайда

каталитикалық  крекингте  цеолит  құрамды  катализатор  рециркуляция  коэффициентін

азайтады.себебі  бұл  катализаторлар  түрлері  бір  жағынан  газойлдың  ароматтық  қасиетін

жоғарылатса  екінші жағынан крекинг шикізаты үшін эффективтілігі аз.

 Өнеркəсіптік жағдайларда каталитикалық крекингтің екі типі болады:

1.ірі түйіршікті қозғалмалы қабатты катализаторлар орташа мөлшері 2-5 мм

2.ұнтақ тəріздес сұйылмалы қабатты катализаторлар диаметрі 120-150 мкм

 Лифтік  түрдегі  реактор  ең  көп  тараған  түрі  онда  пневмоподъемник  шикізат  пен

катализатордың əрекеттесуі үшін орнатылған. Əрекеттесу 2-4 с жүреді температура  540-550

с  цеолитқұрамды  катализатор  қатысында  жүреді. Аморфты  катализаторға (590-620 с)

қарағанда  сұйытылған  қабатта  жоғары  температура (650-670 с) арқылы  реттеп  отырған

тиімді. Стационарлық қабатты құрылғылар көп қолданылмайды,алайда бұл əдіс  зертханада

қолдану  қолайлы  жəне  алынған  заттардың  сапасы  мен  негізгі  параметрлердің  шығынға

əсерін көрсетеді.

   

Өндірістік  шикізаттың  фракциялық  құрылымы  оның  каталитикалық  крекинг

процесіндегі газ,бензин,кокстың суммарлық шығынына байланысты шикізаты жеңіл газойл

немесе  крекингтегі  бастапқы  заттардың  суммарлық  шығынына,ауыр  каталитикалық

газойлдың шикізат түрлеріне байланысты болады. Қазіргі уақытта каталитикалық крекингтің

материалдық  балансына  əсер  ететін  əртүрлі  факторлардв  анықтайтын  нақты  əдіс  жоқ.

Кокстеу катализаторының шектеуші факторы  1,2-1,5 %аспауы тиіс.

  Төмені  зертханалық  құрылғылар  екі  типті  стационарлық  жəне  сұйытылған  қабатты

катализатор.

 Стационарлық  қабатты  катализатор  қатысында   каталитикалық  крекингтің

зертханалық құрылғысы.

   

Каталитикалық  крекингтің  зертханалық  құрылғы  схемасы  суретте  көрсетілген.

Реактор  қисық  метал  трубкасынан  немесе  диаметрі 25-35 мм жылтыр шойыннан жасалады

биіктігі 550-600 мм. Төменгі бөлігі шыны насадкалармен толтырылған,оған қажет биіктікте

катализатор  қабатымен  толтырып  оның  үстінен  тағы  да  фарфор  насадкалары

орналастырылады. Насадканың  жоғары  қабаты  реакторға  берілген  шикізаттың  булануын

қамтамасыз етеді. Реактор ортасында термобу үшін қалта орналастырылады. Реактор электр

жылытқышпен қамтамасыз етілген. Ысыту пеші  бір  жағынан  вертикальды реакторды  бөліп

тұратындай  бөліп  жасалынған. Реактор  басы  резьбаға  жəне  насостың  шығу  линиясымен

жалғайтын трубкамен бекітілген. Регенерация уақытында трубкадағы катализатор ауа жіберу

үшін  қолданылады, ал  регенерацияға  дейін  азот  жіберу  үшін. Егер  реактор  шыныдан

жасалынған  болса  онда  оның  төменгі  бөлігінде  қалта  сонында  орталықтандырғыш

орнласады,ол  насадка  қабатының  жəне  катализатор  тіреушісі  болып  табылады.

Температураны  ЛАТР  арқылы  реттеп  отырамыз.шикізат  сіңіргіш  бюреткадан  реакторға

түседі, бюретка көлемі мл, өлшемі  9мл. ұзындығы 400-500 мм шыны тоңазтқыш реактордан

шығатын  буды  суыту  жəне  конденсация  үшін  қызмет  етеді. Қабылдағыш  сұйық  дистилят

үшін біріншісі реактордан шыққан бастапқы конденсация бу үшін,екіншіге крекинг газ жəне

суытылған  конденсат  келіп  түседі. Қабылдағыш  ретінде  əдеттегі  көлемі 500 мл  болатын

колбалар  қолдануға  болады.Абсорберде  крекинг  газдан  ұлғайған  көлемде  бензин  тарайды.