Крекинг или гидрокрекинговые масла

Крекинг (англ. cracking, от crack – расщеплять) – переработка нефти и ее фракций для получения, главным образом, моторного топлива, а также химического сырья, протекающая с распадом тяжелых углеводородов. Наряду с распадом при крекинге происходят изомеризация и синтез новых молекул, например, в результате циклизации, полимеризации и конденсации.

Крекинг является одним из основных методов получения моторного топлива (в частности, бензина) и может осуществляться как чисто термический процесс – термический крекинг, так и в присутствии катализаторов – каталитический крекинг.

Реакции распада при термическом крекинге обычно рассматриваются как цепные, протекающие по свободнорадикальному механизму. Продукты термического крекинга, осуществляемого обычно при +470...+540 °С и давлении 4...6 Мн/м² (40-60 am), содержат много непредельных углеводородов, нестабильны при хранении, бензины из этих продуктов мало восприимчивы к тетраэтилсвинцу и требуют дальнейшей переработки путем риформинга.

Термическому крекингу подвергают низкосортные виды тяжелого остаточного нефтяного сырья. Термический крекинг низкого давления, проводимый при +500...+600 °С и под давлением несколько десятых долей Мн/м² (несколько am), называется также коксованием и применяется для превращения тяжелых продуктов, например, гудронов, в более легкие (выход 60-70 %), используемые для дальнейшей переработки в моторное топливо.

Наряду с этим получают до 20 % кокса, применяемого в различных целях, например, при изготовлении электродов (для дуговых печей, гальванических элементов). Высокотемпературный (650-750 °С) крекинг низкого давления, называемый также пиролизом, проводят под давлением, близким к атмосферному.

Этим способом перерабатывают тяжелое остаточное нефтяное сырье в газ, содержащий до 50 % непредельных углеводородов (этилен, пропилен и др.) и ароматические соединения. Полученные продукты служат, главным образом, химическим сырьем.

Термический крекинг обычно осуществляют в трубчатых печах или в реакторах с твердым циркулирующим теплоносителем, в качестве которого может быть использован образующийся кокс.

Каталитический крекинг, проводимый в присутствии катализаторов – синтетических или природных алюмосиликатов (активированные глины, например, монтмориллонит) – служит для получения основным компонентом высококачественного моторного бензина с октановым числом до 85, используемого в автотранспорте и авиации.

При этом получают также керосино-газойлевые фракции, пригодные в качестве дизельного или реактивного топлива.

Процесс осуществляет при +450...+520 °С, под давлением 0,2-0,3 Мн/м² (2-3 am) в реакционных колоннах с неподвижным или непрерывно циркулирующим катализатором. И в том и в другом случае катализатор нуждается в регенерации, т. к. при крекинге на нем накапливаются углеродистые отложения (кокс), дезактивирующие катализатор. Кокс удаляют выжиганием.

При каталитическом крекинге распад гораздо быстрее, чем при термическом. Кроме того, в этом случае происходит изомеризация с образованием насыщенных углеводородов. В результате выход легких продуктов больше, чем при термическом крекинге, а получаемый бензин содержит много изопарафинов и мало непредельных углеводородов, что обусловливает его высокое качество.

Сырьем для каталитического крекинга служит обычно газойль, из которого получают 30-40 % бензина (с содержанием изопарафинов до 50 %), 45-55 % каталитического газойля, 10-20 % газа (в т.ч. 6-9 % бутан-бутиленовой фракции, являющейся химическим сырьем) и 3-6 % кокса.

Для переработки средних и тяжелых нефтяных дистиллятов с большим содержанием сернистых и смолистых соединений, непригодных поэтому для переработки чисто каталитическим способом, большое распространение получил каталитический крекинг в присутствии водорода, т.н. гидрокрекинг.

Он осуществляется при температурах +350...+450 °С, давлении водорода 3-14 Мн/м² (30-140 am) и расходе водорода 170-350 м³ на 1 м³ сырья. Катализаторами служат окислы или сульфиды молибдена и никеля, молибдат кобальта и другие на крекирующих носителях, например, на алюмосиликатах.

Применение водорода обеспечивает эффективное гидрирование на катализаторе высокомолекулярных и сернистых соединений с их последующим распадом на крекирующем компоненте. Благодаря этому выход светлых продуктов повышается до 70 % (в пересчете на нефть) и сильно снижается содержание в продуктах серы и непредельных углеводородов.

Получаемое моторное топливо (бензин, реактивное и дизельное топливо) отличаются высоким качеством. Значительное применение для получения непредельных углеводородов, используемых как химическое сырье, находит крекинг с водяным паром.

Исходными продуктами служат различные виды нефтяного сырья – от газов нефтепереработки до остатков после перегонки нефтепродуктов. Крекинг проводят при +650...+800 °С в присутствии катализаторов, например, окиси никеля, на огнеупоре. Преимущество метода – низкое коксообразование и большой выход олефинов.

Помимо указанных, существуют и частично используются на практике другие виды крекинга, например, крекинг в присутствии кислорода (окислительный крекинг), электрокрекинг при получении ацетилена (метан пропускают через электрическую дугу).