Основною сировиною каталітичного крекінгу є вакуумні дистиляти парафінових відносно смолистих і сірчаних нафт з межами википання 350 - 500 (540)0С. В окремих випадках до сировини додають більш легкі прямогонні фракції, гасово-газойлеві фракції термічних процесів і коксування, напівпродукти виробництва олив, мазути нафт з невисоким вмістом металів.
Продуктами установки каталітичного крекінгу є наступні:
- вуглеводневий газ C1-C4, який містить 25...35% пропан-пропілену і 30...50% бутан-бутиленів. Він направляється на ГФУ. Після розділення сухий газ С1-С2 використовується в якості палива для заводських печей, пропан-пропіленова і бутан-бутиленова фракції (ППФ і ББФ) – в якості сировини для установок полімеризації і алкілювання;
- бензинова фракція з межами википання n.к.-1950С має октанове число 87...95 за дослідним методом (78...85 за моторних методом), використовується як базовий компонент автомобільних бензинів;
- фракції, які википають вище 1950С розділяються на фракції 195-3500С і залишок вище 3500С при роботі установки за паливним варіантом або на фракції 195-2700С; 270-4200С і залишок вище 4200С при роботі установки за нафтохімічним варіантом;
- гасова фракція 195-2700С використовується як флото-реагент або як сировина для одержання ароматичних вуглеводнів;
- фракція легкого газойлю 195-3500С має цетанове число 35...40, температуру застигання -20...-500С. Використовується як компонент дизельних палив;
- газойлева фракція 270-4200С використовується як сиро-вина для виробництва технічного вуглецю;
- фракції важкого газойлю, що википають вище 3500С і вище 4200С мають температуру застигання 10...250С, коксуємість 5...10%. Використовуються як компоненти котельного палива або як сировина для одержання високоякісного коксу.
Каталізатор
Сучасні каталізатори крекінгу представляють собою складні системи, які складаються з 10...25% цеоліту типу У в рідкоземельній обмінній формі, яка рівномірно розподіляється в 75...90% аморфного алюмосилікатного каталізатора. Хімічний склад цеолітвмістного каталізатора можна записати у вигляді емпіричної формули:
Ме2/nО·Aℓ2О3·mSiО2·xН2О,
де Ме – метал; n – валентність катіона; m = 2...15. Каталізатор випускається у вигляді мікросферичних частинок діаметром (6...6,5) ·10 -5м або кульок діаметром (3...5) ·10 -3м. Вміст окремих компонентів у каталізаторі наступний, % мас.: оксид алюмінію – 35...40; оксиди рідкоземельних металів – 2...4; оксид натрію – 0,3...0,4. Насипна густина цеолітних каталізаторів складає 800...900 кг/м3, стабільна активність - 55...60%. Активним компонентом в каталізаторах є цеоліт. Аморфна матриця забезпечує оптимальну межу міцності, стабілізуючу дію на цеоліт, оптимальну пористу структуру для дифузії реакційної суміші при крекінгу і регенерації, відвід теплоти від цеолітного компоненту.
В результаті крекінгу вуглеводневої сировини поверхня каталізатора покривається смолисто-коксовими відкладами. Для відновлення активності ці відклади випалюють шляхом контакту гарячого каталізатора з киснем повітря при температурах 630...6700С в апаратах-регенераторах.
Параметри, що впливають на процес
До основних параметрів, що впливають на вихід і якість продуктів каталітичного крекінгу відносяться: якість сировини, температура в реакторі, час контакту сировини і каталізатора, кратність циркуляції каталізатора.
Якість сировини
Найбільш типова сировина каталітичного крекінгу – вакуумні газойлі первинної перегонки нафти, які википають в межах 350-(500...540)0С. Рідше як сировина використовуються дистиляти коксування, рафінати процесів деасфальтизації мазутів і гудронів, напівпродукти виробництва олив, мазути з невисоким вмістом металів. На результати крекінгу впливають як фракційний так і хімічний склади сировини. По мірі облегшення сировини зростає вихід вуглеводнів С3-С4 і бензину при одночасному зниженні виходу водню і коксу на каталізаторі. Обважнення сировини до певної межі призводить до підвищення октанового числа бензину і його виходу. Обмежуючим фактором кінця кипіння сировини є вміст у ній асфальто-смолистих речовин, металів і висока коксуємість, які є причиною коксоутворення і швидкої дезактивації каталізатора. За хімічним складом найбільш сприятливою є сировина нафтенової основи, так як в результаті реакцій дегідрування і перерозподілу водню продукти крекінгу більш стабільні і містять більше ароматичних вуглеводнів, а бензини мають вище октанове число.
Небажаним компонентом сировини є поліциклічні ароматичні вуглеводні, які мають підвищену адсорбційну здатність по відношенню до поверхні каталізатора, блокують його активні центри і є джерелом коксоутворення на каталізаторі. Сировина вторинного походження містить у своєму складі більше ненасичених та поліциклічних ароматичних вуглеводнів, тому її важче переробляти за прямогонну. На практиці до прямогонної сировини додають не більше 20...25% вторинної.
Для підготовки сировини до каталітичного крекінгу досить часто проводять її облагородження методами деасфальтизації, селективного очищення і гідроочищення. При цьому значно знижується вміст у сировині асфальто-смолистих речовин, олефінових вуглеводнів, сірчаних, азотних і кисневих сполук та важких металів, а також зменшується її коксуємість. При каталітичному крекінгу підготовленої сировини утворюється менше коксу на каталізаторі та вуглеводневого газу і більше бензину з вищою стабільністю.