A termikus krakkolási folyamat fő paraméterei
A fő paraméterek, amelyeken a szénhidrogének átalakulásának mélysége és jellege a hőkezeléstől függ: a nyersanyagok frakcionált összetétele és kémiai természete, a hőmérséklet, valamint a reakciózónában lévő idő és nyomás.
Ugyanolyan krakkolási körülmények között a reakciótermékek képződési sebessége a takarmány frakcionált összetételének súlyozásával növekszik. A repedések aránya az alapanyag frakcionált összetételére a szénhidrogének különböző hőállóságának tulajdonítható. A nagy molekulájú paraffinos, nafténes és aromás szénhidrogének hosszú paraffinlánccal termikusan kevésbé stabilak, mint a kis molekulájú szénhidrogének. Ugyanazon átalakulási mélység elérése érdekében a könnyű szénhidrogének ugyanolyan reakcióidővel magasabb hőmérsékletet igényelnek, mint a nehéz szénhidrogének.
A reakciósebesség nagyobb, annál nagyobb a megnövekedett energiájú molekulák koncentrációja. Az ilyen molekulákat aktiválják. Az inaktív molekula aktivált molekulákká történő átalakításához szükséges hőt aktivációs energiának nevezik. A növekvő hőmérséklet mellett nő az aktivált molekulák száma a rendszerben. Következésképpen a reakciósebesség emelkedik.
Paraffinos szénhidrogének esetében az aktiválási energia a növekvő molekulatömeg mellett csökken. Ugyanolyan molekulatömeg mellett az aromás szénhidrogének aktivációs energiája sokkal magasabb, mint a paraffinoké. Például, az aktiválási energia egyenlő a repedés naftalin 93 kcal / mol krakkolásánál toluol - 70 kcal / mol krakkolási frakciókat kerosinogazoylevyh - 53-58 kcal / mol, és könnyűbenzin frakciók - körülbelül 65-70 kcal / mol.
Ha a reakciósebesség függ a hőmérséklettől, célszerűbb az aktivációs energia nem hőmérsékleti értékeit használni, hanem a reakciósebesség hőmérsékleti gradienseit. Van Hoffe olyan szabályt hozott létre, hogy a homogén reakció aránya (krakkolási reakció) 2-4-szeresére nő, 10 ° C-os hőmérséklet-emelkedéssel. Ha ismert, hogy a hőmérséklet t1 és a reakcióidő # 964; 1% benzint állít elő, majd a Van't Hoff szabály szerint, a reakcióhőmérséklet t2> t1 növekedésével. reakcióidő # 964; szükséges ahhoz, hogy a benzin százalékos csökkenése egy tényezővel csökkenjen. Általában az egyenletnek van forma
ahol # 945; - hőmérsékleti gradiens, amelyet az aktivációs energia értéke határoz meg
Mivel a különböző szénhidrogének aktiválási energiája más. Az érték óta # 945; szintén függ a folyamat hőmérsékletétől, a különböző térhálósodási körülmények között eltérő hőmérsékleti gradiens eltér. Így a nyersanyagok azonos mélységét különböző hőmérsékleteken kaphatjuk meg, változtatva a folyamat időtartamát. Ez azonban korlátozott hőmérsékleti tartományban megengedett, mivel a reakció irányváltozása bekövetkezhet.
A nyomás hatása. Nyomás a folyadékfázisban krakkolási nem befolyásolja az arány a repedés, mert gyakorlatilag összenyomhatatlan folyadékkal, és a koncentráció változását a reagáló molekulák ez a nyomás miatt a változás nem következik be.
A nyomás alatti repedés a legáltalánosabb repedéses módszer. 450-550 ° C hőmérsékleten és 2-7 MPa nyomáson hajtják végre. Ilyen körülmények között, például a nyersanyagok például a benzin (amelynek a kritikus hőmérséklete 300 ° C), a ligroin (körülbelül 350 ° C-on), kerozin (körülbelül 410 ° C-on), gázolaj (körülbelül 475 ° C-on), és az addíciós reakció termék gáz, repedt benzol, krakkoló kerozin és más, alacsony kritikus h mérsékletűek, a reakciózónában gőz vagy gáz állapotban vannak. Ezek egy része a termékek feloldhatjuk folyékony állapotban, de a többi (nagyobb) része a gáznemű és a gőz állapotban.
Így a kőolaj nyersanyagok repedése vegyes fázisokba kerül. A krakkolási reakciózónában a bomlás mellett tömörítési reakciók is zajlanak, amelyek a nyomástól függenek. Mivel a krakkolás kevert fázisú állapotban történik, a kemencében a nyomás növelése a gőzök és gázok térfogatának csökkenését eredményezi. A nyomásnövelés szintén hozzájárul a nyersanyag nagy részének megőrzéséhez a kemence tekercsében folyékony állapotban. Ez segít a hőátadás javításában és csökkenti a helyi túlmelegedés lehetőségét. A termikus repedés során fellépő nyomásnövekedés segít csökkenteni a telítetlen szénhidrogének tartalmát a repedt benzinben és különösen a gázban.
A repedés során a gáz hozama a nyomás függvénye is, mivel a nyomás növekedésével a kis molekulatömegű olefinek polimerizációs reakciói nagy molekulatömegű szénhidrogénekké válnak. A repedési kemence kiszámításához a hőmérséklet, a reakcióidő és a nyomás értéke szükséges. A repedések hőmérsékletének meghatározása és a nyersanyagok átalakítási mélységének és természetének ismerete a reakciózónában kiszámítja a térfogatokat adott nyomáson és hőmérsékleten. A kemence (reakciózónája) reakció részének a reakcióidőre való tekercsének hosszát a következő képlet adja meg:
ahol # 964; - reakcióidő másodpercben
l - a reakció-tekercs hossza méterben
w a repedt csukló átlagos sebessége a reakciótekercsben, méterben másodpercenként.
A reakció hője az egyik fő érték a repedező kemence kiszámításánál. A tervezés során az alábbi reakcióhőértékeket veszi figyelembe:
a fűtőolaj könnyű krakkolásához a benzin 10% -os hozamához - 350 kcal / kg benzin
a szolárolaj mélyrepedésével 25% -os hozamú benzinnel - 300 kcal / kg benzinnel. A repedés során olyan bomlási reakciók jelentkeznek, amelyek hőelvonással (endoterm reakciók) és hőcserélő kondenzációs reakciókkal (exoterm reakciók) lépnek fel. Alapjában véve a repedés hőelnyeléssel jár. A benzin képződésének fenti hője a bomlás és a szénhidrogének tömörítése során felszabadított hő közötti különbség.