Význam a základy katalytického hydrokrakování

Katalytické hydrokrakování se provádí v přítomnosti katalyzátorů a za velkého parciálního tlaku vodíku. Podle zpracovávané suroviny a uspořádání reaktorů lze procesy hydrokrakování rozdělit na:

  • jednostupňové hydrokrakování destilátů,
  • dvoustupňové hydrokrakování destilátů
  • hydrokrakování destilačních zbytků v reaktorech s pevným ložem
  • hydrokrakování destilačních zbytků v reaktorech s pohyblivým ložem

Pomocí jednostupňového i dvoustupňového hydrokrakování destilátů se zpracovávají těžké plynové oleje z atmosférické a vakuové destilace ropy, vakuové destiláty, lehké a těžké cirkulační oleje (destiláty) z fluidního katalytického krakování, visbreakingu a koksování a někdy i oleje z deasfaltizace vakuových zbytků. Těmito procesy se vyrábí také hydrogenovaný vakuový destilát, který se používá jako surovina pro výrobu nízkovroucích alkenů pyrolýzou, podobné procesy se používají také na výrobu základových mazacích olejů.

Při hydrokrakování lze, ve srovnání s katalytickým krakováním, získat větší výtěžky žádaných štěpných produktů, zejména plynového oleje, který se používá jako komponenta motorové nafty. Získané produkty jsou vysoce rafinované, tj. neobsahují ve větším množství heteroatomy, což je velká výhoda tohoto procesu, protože povolené množství síry v pohonných hmotách se výrazně zmenšuje. Nevýhodou hydrokrakování jsou větší investiční a provozní náklady a to, že je třeba mít k dispozici zdroj vodíku. Hydrokrakování se často používá jako doplněk katalytického a termického krakování ke štěpení velice aromatických surovin, jako jsou lehké a těžké plynové oleje z visbreakingu, koksování a fluidního katalytického krakování.

Při hydrokrakování se používají bifunkční katalyzátory, které mají jednak krakovací a jednak hydrogenační funkci. Krakovací funkce je poskytována kyselým nosičem, jako nosiče se používají amorfní hlinitokřemičitany, krystalické hlinitokřemičitany (zeolity) a jejich směsi. Kromě krakování probíhá na kyselých nosičích i izomerace. Nositeli hydrogenační funkce jsou hlavně sulfidy molybdenu, wolframu, kobaltu a niklu. Tyto sulfidy katalyzují hydrogenaci suroviny, která pak snadněji podléhá krakování a odštěpování heteroatomů a hůře podléhá kondenzačním reakcím vedoucím k tvorbě koksu. Hydrokrakovací katalyzátory obsahují obvykle 3 - 8 % hm. oxidů Co nebo Ni a 10 - 30 % oxidů Mo nebo W (při aktivaci katalyzátoru se oxidy přemění na příslušné sulfidy).

Hydrokrakování destilátů se obvykle provádí při teplotách 400 - 450 °C, při relativně velkých tlacích 5 - 20 MPa, a velkém přebytku vodíku (500 - 1500 m3 H2/m3 suroviny, při spotřebě 100 - 500 m3 H2/m3 suroviny), aby se co nejvíce potlačila tvorba koksu a jednotka se nemusela často odstavovat kvůli regeneraci katalyzátoru. Obvyklá objemová rychlost je 0,5 - 2,0 h-1, tj. 0,5 - 2,0 m3•h-1 suroviny na 1 m3 katalyzátoru.

Lehké benziny, petroleje a plynové oleje získané při hydrokrakování destilátů jsou obvykle odsířené a mohou se přímo mísit do příslušných pohonných hmot. Těžký benzin se obvykle podrobuje reformování, aby se zvýšilo jeho oktanové číslo a poté mísí do autobenzinů.

Zbytky z atmosférické a vakuové destilace ropy obsahují velké množství heteroatomů (síra, dusík, kyslík) a kovů (vanadu, niklu a železa). Při procesech katalytického hydrokrakování destilátů by tyto těžké ropné zbytky rychle deaktivovaly katalyzátory v důsledku intenzivního koksování a usazování kovů. Katalytické hydrokrakování ropných zbytků se proto obvykle provádí v reaktorech:

  • S pevným ložem, ale před hlavními hydrokrakovacími reaktory bývá předřazen „ochranný“ reaktor, který slouží k zachycení látek s největší tendencí ke koksování a k částečné demetalaci suroviny.
  • S vroucím nebo pohyblivým ložem, z reaktoru se kontinuálně nebo periodicky odebírá deaktivovaný katalyzátor, který je nahrazován novým a regenerovaným katalyzátorem.

Procesy katalytického hydrokrakování ropných zbytků slouží hlavně k odbourání síry (desulfurace), dusíku (denitrogenace) a kovů (demetalace) z ropných zbytků a k nasycení polyaromatických sloučenin obsažených z těchto zbytcích. V omezené míře (25 - 60 % hm.) dochází také ke štěpení těchto zbytků na níževroucí destiláty.

Lehký benzin z hydrokrakování ropných zbytků se buď přímo, nebo po izomeraci používá jako složka automobilových benzinů. Těžký benzin se po desulfuraci a katalytickém reformování, kterým se zvětší jeho oktanové číslo, používá také jako složka autobenzinů. Plynový olej se katalyticky odsíří, poté se mísí do motorových naft. Vakuové frakce se používají jako surovina pro procesy fluidního katalytického krakování nebo hydrokrakování, kterými se z nich vyrábějí složky do pohonných hmot. Atmosférické a vakuové zbytky z hydrokrakování těžkých ropných zbytků se používají jako nízkosirné topné oleje a jako nástřik pro koksování, katalytické krakování a hydrokrakování, čímž se z nich vyrobí další složky pohonných hmot.

Kontakty


fiogf49gjkf0d
Vysoká škola
chemicko-technologická
Technická 5
166 28 Praha 6 - Dejvice

Ústav technologie ropy a alternativních paliv
Ing. Daniel Maxa, Ph.D.
daniel.maxa@vscht.cz
Odborný garant

fiogf49gjkf0d
Odborným garantem tohoto portálu je Česká národní rada světové rady pro ropu (WPC). Česká národní rada reprezentuje Českou republiku ve Světové radě pro ropu.

WPC


Světová rada pro ropu (World Petroleum Council – WPC) je mezinárodní nevládní organizace, jejíž cílem je prosazování využití vědeckého pokroku, přenosu technologií a posuzování ekonomických, finančních, environmentálních a sociálních vlivů na využívání ropy. Více informací...

Odběr novinek


Přihlásit k odběru novinek
Partner projektu

VŠCHT Praha

VŠCHT Praha

fiogf49gjkf0d
Vysoká škola chemicko-technologická v Praze je největší vzdělávací institucí svého druhu ve střední Evropě. Její témeř 200 letá tradice v kombinaci s progresivními studijními obory a mezinárodním renomé otevírá každému studentovi přístup ke špičkovým technologiím, možnostem zahraničních stáží a je následně vstupenkou k prestižnímu, dobře ohodnocenému uplatnění doma i v zahraničí. Více informací...