Меню сайта

загрузка...

Предыдущая     |         Содержание     |    следующая

Технология переработки нефти и газа. Часть 1

Описание технологической схемы секции 2000

Технологическая схема секции 2000 представлена на рис.3.17. В схему включены некоторые аппараты, относящиеся к секции 3000.

Рассмотрим по схеме работу этой секции. Предварительно напомним, что сырьем каталитического крекинга является либо гидроочищенный вакуумный газойль (ГВГО), поступающий из парка или по "жесткой связи" из секции гидроконверсии, либо смесь ГВГО и мазута в соотношении по массам 60/40. Мазут на смешение поступает из резервуаров ТСБ.

Вакуумный газойль и мазут подаются по напорным трубопроводам в емкость смешения V-2001 (на схеме не показана). Расход каждого вида сырья регулируется по уровню в емкости V-2001. При совместной переработке ГВГО и мазута для поддержания требуемого соотношения последнего в смеси его расход на установку регулируется пропорционально общему расходу сырья, подаваемому насосом Р-2001/А, В из емкости V-2001 в реактор R-2001.

Емкость V-2001 связана с главной фракционирующей колонной С-2001 трубопроводом "дыхания", поэтому давление в ней изменяется в соответствии с его изменением в колонне. Сырье из емкости V-2001 насосом Р-2001/А,В последовательно прокачивается через межтрубное пространство теплообменников Е-2003/1-3; Е-2002/1,2; Е-2001/1,2, где нагревается за счет тепла потоков кубового продукта, циркулирующего легкого газойля и кубового циркуляционного орошения, соответственно. Температура на выходе из блока теплообмена и соответственно на входе в реактор R-2001 ориентировочно составляет 200-250°С и регулируется клапаном на байпасе теплообменника кубового продукта Е-2001/1,2. Для обеспечения оптимальной дисперсии сырье подается в реактор через специальное устройство (узел ввода сырья) вместе с водяным паром. Место подачи сырья расположено в непосредственной близости от ввода горячего регенерированного катализатора. Температура в реакторе регулируется подачей катализатора через специальную задвижку 3, расположенную на катализаторопроводе регенерированного катализатора (рис.3.18).

Для "ожижения" твердой фазы в линии регенерированного катализатора, увеличения перепада давления на соответствующем регулирующем клапане и частичного охлаждения катализатора перед контактом с сырьем в реакторе в катализатор подается кислая вода из расчета до 5% мас. на свежее сырье. Этот прием позволяет также в некоторой степени воздействовать на кислотные центры катализатора и тем самым повысить его активность. Кроме того, для перевода сырья в активное состояние оно может смешиваться с некоторым количеством бензина висбрекингаСырье, смешанное с водяным паром, через 16 штуцеров (сопел) специального загрузочнораспределительного устройства поступает в реактор. За счет высокой температуры, которую обеспечивает горячий регенерированный катализатор, и действия водяного пара как испаряющего агента происходит практически мгновенное испарение сырья. Поток его паров движется к реакционной зоне параллельными струями в плоскости, близкой к горизонтальной, занимая все свободное сечение. Регенерированный катализатор поступает из трубопровода под острым углом к потоку сырья. Зерна катализатора в движении пересекают слой паров сырья и большее их количество под действием собственной силы тяжести падает в нижнюю, отпарную зону реактора. Небольшая часть катализатора, в основном в виде мельчайших частиц, уносится вверх парогазовым потоком образующихся продуктов.

Таким образом, время контакта или реакции определяется продолжительностью пролета зерен катализатора через слой паров сырья. Это время составляет очень малую величину, но именно в этот промежуток должны завершиться основные реакции крекинга, приводящие к получению целевых продуктов.

Газы и пары продуктов реакции, а также непрореагировавшего сырья поднимаются вверх по райзеру реактора, увлекая за собой некоторое количество наиболее мелких зерен катализатора. Отделение твердых частиц от парогазового потока происходит под действием центробежных сил и осуществляется в два этапа. Вначале в специальном устройстве типа "улитки", расположенном внутри реактора, затем во внешних циклонах. Отделившийся катализатор по переточным трубам ссыпается в отпарную зону реактора, а парогазовый поток поступает в главную фракционирующую колонну (рис.3.17, 3.18). На протяжении всего времени движения частиц катализатора в парогазовом потоке происходит их взаимное контактирование с парами углеводородов, следовательно, продолжаются различные химические реакции. Доля этих реакций невелика, по сравнению с реакционной зоной, однако их следует учитывать при проведении материальных и тепловых расчетов, а также при наблюдении за температурой в различных точках реактора.

Во время контакта сырья с катализатором на его поверхности и порах за счет протекания побочных реакций уплотнения откладывается кокс. Кроме того, на нем могут адсорбироваться молекулы углеводородов. Попадание этих углеводородов в регенератор нежелательно, т.к. они повышают температуру горения и при этом безвозвратно теряются. Поэтому закоксованный (отработанный) катализатор поступает в нижнюю часть реактора, называемую отпарной секцией или стриппером. Здесь под действием подаваемого водяного пара происходит десорбция поглощенных углеводородов с поверхности и из свободного пространства между частицами катализатора. Температура отработанного катализатора в стриппере регулируется подачей некоторого его количества после регенерации при помощи задвижки 4 (рис. 3.18), установленной на линии подачи катализатора из регенератора R-2002 в отпарную секцию реактора R-2001.

Отпаренный катализатор из стриппера по вертикальному катализаторопроводу поступает в нагреватель воздуха Н-2001, откуда, подхваченный потоком воздуха, поднимается в камеру сгорания регенератора R-2002, где происходит непрерывный выжиг кокса. Расход отработанного катализатора контролируется для сохранения баланса в системе его циркуляции и обеспечения необходимого перепада давления путем поддержания постоянного уровня катализатора в реакторе.

Целью регенерации является повторная активация отработанного катализатора до такой степени, чтобы при возвращении в реактор он способен был выполнять свою крекирующую функцию. Регенератор служит, во-первых, для удаления (выжига) кокса с поверхности твердых частиц и, во-вторых, для передачи тепла циркулирующему катализатору. Энергия, переносимая регенерированным катализатором, используется для испарения и нагрева нефтяных паров сырья до требуемой температуры в реакторе, а также обеспечивает теплоту реакции, необходимую для расщепления исходных молекул.

Температура в камере сгорания регенератора составляет около 700°С и регулируется задвижкой 6 (рис.3.18), установленной на перетоке горячего катализатора. Циркуляция горячего регенерированного катализатора в камеру сгорания необходима для регулирования скорости выжига кокса.

Освобожденный от кокса катализатор транспортируется по райзеру (вертикальной трубе) в верхнюю часть регенератора (так называемый, верхний регенератор), где происходит разделение твердой фазы и продуктов сгорания. Регенерированный катализатор опускается на дно верхнего регенератора, откуда он снова подается в реактор и его рециркуляция возобновляется.

Регенератор обычно работает при условиях, которые обеспечивают полное сгорание оксида углерода (СО) до диоксида (СО2). Однако температура сгорания может быть изменена так, чтобы оксид углерода сгорал не полностью. Такой прием возможен, если условия процесса допускают пониженный уровень производства тепла.

Продукты сгорания (отработанный газ регенерации или дымовые газы) для удаления из них частиц катализатора проходят через двухступенчатые циклоны и выводятся из регенератора R-2002. После прохождения клапана, регулирующего давление в регенераторе и управляемого по перепаду давления между R-2001 и R-2002, дымовые газы попадают в глушитель (сепаратор) V-2005, котелутилизатор Н-1001, электрофильтр МЕ-1001 (на схеме не показаны) и затем выводятся в атмосферу через дымовую трубу.

Глушитель V-2005, оснащенный листовыми перегородками с отверстиями, служит для снижения давления отработанного газа на входе в котелутилизатор Н-1001 с учетом необходимости минимизировать перепад давления на клапанерегуляторе давления в регенераторе. Установка глушителя перед котломутилизатором позволяет увеличить срок службы клапанарегулятора, поскольку при небольшой скорости потока клапан значительно меньше истирается катализаторной пылью, содержащейся в отработанном газе.

Котелутилизатор Н-1001 предназначен для получения пара высокого давления за счет теплоты горячего регенераторного газа. Электрофильтр МЕ-1001 служит для отделения катализаторной пыли от газовой фазы. Благодаря этому, выбрасываемый в атмосферу газ содержит пыль в количестве, не превышающем допустимые нормы.

Воздух, необходимый для регенерации катализатора, подводится с помощью главной воздуходувки К-2001 (на схеме не показана). Нагреватель воздуха Н-2001, расположенный перед регенератором, служит для нагрева катализатора при пуске установки.

Для поддержания активности катализатора на постоянном уровне и восполнения его потерь в систему циркуляции необходимо подавать свежий катализатор. Свежий катализатор вводится в регенератор из бункера его хранения V-2003 с помощью специального дозировочного устройства. Кроме того, в регенератор подается равновесный катализатор в таком объеме, чтобы общее количество и активность катализатора в системе оставались постоянными. Равновесный катализатор поступает из соответствующего бункера V-2004. (Бункеры V-2003 и V-2004 на схеме не показаны). Давление в бункерах V-2003 и V-2004 поддерживается "подушкой технологического воздуха".

Пары продуктов реакции из реактора R-2001 направляются для разделения на отдельные фракции в главную фракционирующую колонну С-2001. Колонна С-2001 является первой ступенью в последовательной цепочке разделения продуктов. Парогазовая продуктовая смесь выходит из реактора при высокой температуре, поэтому вначале ее нужно охладить до такого состояния, при котором фракционирование становится возможным. Другими словами, однофазную паровую систему необходимо перевести в двухфазную "пар – жидкость". Именно наличие двух фаз является главным и обязательным условием проведения ректификации. Таким образом, работа главной фракционирующей колонны сводится к выполнению регулируемого отбора теплоты от газопарового потока и обеспечению теплои массообмена между паром и жидкостью для получения требуемых продуктовых потоков:

кубового продукта;

тяжелого газойля (циркулирующий поток)

легкого газойля;

тяжелого бензина (циркулирующий поток);

нестабильного бензина;

жирного газа.

Главная фракционирующая колонна подобна колонне для атмосферной перегонки сырой или отбензиненной нефти, но имеет два существенных отличия:

весь сырьевой поток поступает в колонну в парогазовом состоянии, т.е. доля отгона сырья равна единице (или 100%);

большие количества легких углеводородов (газ, бензин) выходят из верхней части колонны.