فرآیند هیدرو کراکینگ

» :: فرآیند هیدرو کراکینگ

فرآیند هیدرو کراکینگ

کراکینگ پارافینهای سنگین به پارافینهای سبکتر و شاخه دار ر ا چون این واکنش در حضور هیدروژن انجام می شود ، به هیدرو کراکینگ موسوم است . هیدر وکراکینگ برشهای هیدروکربنی همیشه مورد توجه بوده است . در سال 1927 شرکت ((فاربن )) از این فرآیند برای تبدیل لینیت به بنزین استفاده کرد . در سال 1930 ، شرکت
((اسو )) این روش را برای بهبود کیفیت خوراکهای نفتی به کار برد .

در سالهای اخیر به علت تغییر ساختار پالایشگاهها ، افزایش تقاضا برای فرآورده های سبک نظیر بنزین ، تولید هیدروژن فراوان و ارزان از واحد رفرمینگ و بهبود
کاتالیزورها ، فرآیند هیدرو کراکینگ به سرعت گسترش یافته است . همانند کراکینگ کاتالیزوری ، هیدروکراکینگ برشهای هیدروکربنی سنگین و ارزان را به برشهای سبکتر و با ارزشتر تبدیل می کند .

ویژگی اصلی هیدرو کراکینگ عملکرد در فشار بالای هیدروژن است . نقش هیدروژن عبارتست از :

1-افزایش فعالیت کاتالیزور که امکان می دهد در دمای پایین تر و با سلکیتوتیه بیشتر عمل شود .

2- کاهش ککی که باعث افت فعالیت کاتالیزور می شود .

3- تولید هیدرو کربنهای سیر شده پرشاخه که در مورد بنزین باعث افزایش پایداری و عدد اکتان می شود.

علاوه بر این ، هیدرو کراکینگ روشی است بسیار انعطاف پذیر که امکان استفاده از خوراکهای مختلف را می دهد. البته خوراک معمول هیدروکراکینگ گازوئیل سنگین است . در پالایشگاههای جدید ، کراکینگ کاتالیزوری از گازوئیل های اتمسفری و خلأ که پارافینی هستند و اسانتر شکسته می شوند ، استفاده می شود در حالیکه هیدرو کراکینگ از سایکل اویل ها (cycle oil) که آروماتیکی ترند و فرآورده های ککینگ به عنوان خوراک استفاده می کند . این مواد درمقابل کراکینگ کاتالیزوری بسیار مقاومند در حالیکه فشار بالای هیدروژن موجب سهولت شکستن آنها می شود.

لازم به ذکر است که با توجه به نوع خوراک ، عملیات هیدرو کراکینگ را به دو فرآیند کلی تقسیم کرده اند : هیدرو کراکینگ که بر روی خوراکهای تقطیر شده انجام
می شود و هیدروپروسسینگ از باقیمانده به عنوان خوراک استفاده می کند . این دو فرآیند از بسیاری جهات مشابهند و اختلاف اصلی آنها در نوع کاتالیزور و شرایط عملیاتی است.

فرآورده های معمول هیدرو کراکینگ عبارتند از : بنزین های با اکتان بالا ، سوختهای جت و گازوئیل مرغو ب ، انتخاب شرایط عملیاتی مناسب ، واکنشها را به سوی تولید فرآورده های مورد نظر جهت می دهد.

واکنشها:

ویژگی اصلی واکنشهای هیدرو کراکینگ ، گسستگی پیوند کربن – کربن است .
بر حسب وضعیت قرار گرفتن این پیوند ، می توان واکنشها را به 3 گروه تقسیم کرد :

الف) واکنشهای هیدرو کراگینگ ساده (شکستن c-c در یک زنجیر ):

این واکنش مجموعه دو واکنش کراکینگ هیدرو کربن زنجیری و اشباع اولفین حاصل به وسیله هیدروژن می باشد .

ب) واکنشها ی الکیل زدایی درحضور هیدروژن ( شکستن c-c مجاور یک هسته )

CH2-R + H2 + R-CH3

ج) واکنشها ی باز شدن حلقه (شکستن c-c در یک حلقه ):

C6H14 H2+

واکنش ایزومری زنجیرها نیز انجام می شود .

واکنشها ی جنبی عبارتند از : هیدروژنی شدن اولفینها و آروماتیک ها ، تصفیه هیدروژنی ترکیبات گوگردی ، نیتروژن دار ، اکسیژن دار .

جدول صفحه بعد لیست تبدیلهای ممکن را در مورد گروههای مختلف هیدروکربنی ارائه می دهد .

واکنشهای انجام پذیر گروههای مختلف در هنگام هیدرو کراکینگ

هیدرو کربنها	واکنشها	فرآورده های اصلی
پارافینها	ایزومری گسستگی	ایزو پارافینها مواد سبک
نفتنها	ایزومری الکیل زدایی در حضور هیدروژن	سیکلو پنتانهای ایزو پارافنها ی سبک
دی نفتنها	باز شدن حلقه ایزومری الکیل زدایی در حضور هیدروژن	سیکلوپنتنهای ایزو پارافینهای سبک
الکیل بنزنها	ایزومری دیسموتاسیون الکیل زدایی در حضور هیدروژن	الکیل بنزنها ی ایزو پارافینها و سیکلو پارافینهای سبک
بنزو نفتنها	باز شدن حلقه هیدروژنی شدن	الکیل بنزنها دی نفتنها
الکیل نفتالنها	هیدرو ژنی شدن	بنزو نفتنها دی نفتنها

بررسیها ی ترمودینامیکی

همانگونه مشاهده شد ، هیدرو کراکینگ مجموعه واکنشها ی گرماگیر کراکینگ و گرمازای هیدروژنی کردن است و چون حرارت تولید شده در واکنش اخیر خیلی بیش از گرمای مصرفی توسط کراکینگ است ، در مجموع هیدرو کراکینگ واکنشی است گرمازا . پایین تر از 500 درجه سانتیگراد و تحت فشار هیدروژن ، این واکنش و واکنشهای اشباع اولفینها به صورت واکنشهای کاملند ولی اشباع آروماتیکها تعادلی است . واکنشهای اشباع بسیار گرمازا می باشند.

گرمای اضافی باعث افزایش دمای راکتور می شود که برای کاهش آن باید هیدروژن سرد در راکتور تزریق کرد .

میزان گرمازایی واکنشها

نوع واکنش	گرمای متوسط واکنش(400)
ا لف)هیدر و کراکینگ
پارافینها :	14-11 625/0-49/0
نفتنها : +	12-10 54/0-45/0
آروماتیکها: R s + 3 H2 RH +	11-10 49/0-45/0
ب) اشباع
اولفینها :