3 Выбор и обоснование технологической схемы установки каталитического крекинга

В основу технологической схемы установки каталитического крекинга принята принципиальная технологическая схема аналогичной установки, приведенная в /28/ рис.4-1. Технологическая установка состоит из пяти блоков: подготовки сырья, реакторный блок, разделения получаемых продуктов, регенерация катализатора, регенерация тепла. В эту схему вносим следующие дополнения.

3.1 Блок подготовки сырья

Сырье каталитического крекинга должно обладать низкой коксуемостью (не более 0,2% мас.), т.е. содержать немного полициклических ароматических углеводородов и смолистых веществ, вызывающих быстрое закоксовывание катализатора. Кроме того, в сырье должно быть обеспечено низкое (не более 20 – 25 г/т) содержание металлов, способных отравлять катализатор. Зольность сырья крекинга обычно находится в пределах 0,006 – 0,007%мас.

Использование сернистого сырья вызывает необходимость его гидроочистки. Последние проекты предусматривают оснащение установок каталитического крекинга блоком гидроочистки, в котором соединения серы удаляются в виде сероводорода, а также происходит общее облагораживание сырья – очистка от соединений азота и кислорода. Содержание серы в сырье после гидроочистки снижается до 0,1 – 0,3%мас /28/.

В результате гидроочистки снижается не только концентрация серы, азота и металлов в сырье, но и происходит обогащение углеводородов сырья водородом, что способствует увеличению выхода ценных продуктов /29/.

В сырье перед подачей в реактор, с целью улучшения его испаряемости, подается водяной пар. Испарение сырья должно проходить за доли секунды.

3.2 Реакторный блок

Наиболее перспективными процессами каталитического крекинга являются установки, в которых крекинг нефтяного сырья осуществляется в лифт – реакторе. Использование этих реакторов в совокупности с применением новых типов катализатора позволяет снизить время пребывания катализатора в реакционной зоне и содержание кокса на регенерированном катализаторе. В результате этого улучшается эксплуатация катализатора и достигается значительно больший выход целевых продуктов лучшего качества /29/.

В системе ввода в лифт-реактор сырье должно распыляться на мелкие быстро испаряющиеся капли, равномерно распределяясь по сечению лифт-реактора. При этом не должно быть обратного перемешивания катализатора. Необходимо использовать многосопловую систему впрыска сырья. Сопла должны располагаться по окружности наружной части лифт-реактора. Такая система уменьшает перемещение катализатора к стенкам и обратное перемешивание, существенно улучшает распыление сырья на мелкие капли. Для более лучшего контакта катализатора с сырьем и снижения газо- и коксообразования ввод сырья в лифт-реактор осуществляется на 6 – 10 м выше ввода катализатора, кроме этого, в сырье для его распыления подается водяной пар.

В реакторе после отделения продуктов реакции от катализатора последний попадает в зону десорбции, в которой под действием водяного пара из катализатора удаляются адсорбированные им углеводороды. Для улучшения эффективности десорбции необходимо использовать новые тарелки улучшенной конструкции с одновременным увеличением зоны десорбции /29/.

В качестве катализатора используется катализатор «Футура – 125», содержащий серопонижающую добавку. Данный катализатор, несмотря на ухудшение качества перерабатываемого сырья и рост содержания серы в нем, позволяет частично решить проблему снижения содержания серы в бензине каткрекинга /30/.

Для повышения надежности и эффективности работы системы пылеулавливания реактора необходимо установить высокоэффективные одноступенчатые циклоны с эрозионностойкой футеровкой внутренней поверхности. При применении данных циклонов существенно сокращается вторичный унос уловленного катализатора. При этом потери катализатора с продуктами из реактора заметно снижаются и не превышают 10 кг/ч. Эффективность пылеулавливания одноступенчатых циклонов реактора превышает 99,993% /31/.

Кроме этого, используется рециркуляция тяжелого газойля, т.к. он загрязняется частицами катализатора и в результате образуется шлам, при этом также увеличивается выход бензина.

3.3 Блок разделения получаемых продуктов

В колонне разделения продуктов каталитического крекинга необходимо заменить внутренние устройства на насадку и новые клапанные тарелки фирмы «Глитч». Для снятия тепла применяют три циркуляционных орошения. Продукты крекинга из реактора на входе в колону охлаждаются подачей тяжелого газойля. Фракции бензина и легкого газойля выводятся через отпарные колонны.

3.4 Блок регенерации катализатора

Значительное улучшение технико-экономических и экологических показателей работы установок каталитического крекинга достигается за счет внедрения катализаторов (промоторов) дожига СО в СО₂, благодаря которым СО полностью переводят в регенераторе в СО₂. Это позволяет снизить количество остаточного кокса на катализаторе до 0,02 – 0,03 % мас. В качестве промоторов дожига применяется соединение платины и палладия.

Снижение содержания кокса на регенерированном катализаторе достигается и при использовании высокоэффективного регенератора типа комбустор, который позволяет проводить выжиг кокса в быстротечном псевдоожиженном режиме при улучшенном контакте катализатора с воздухом. В результате этого увеличивается скорость выжига кокса и, как следствие, снижается уровень остаточного кокса на катализаторе. Работа данного аппарата характеризуется высокоэффективной конверсией СО в СО₂. Все это позволяет существенно уменьшить объем катализатора, циркулирующего в реакторно-регенераторном блоке /29/.

Для уменьшения попадания SO₂ и SO₃ в дымовые газы применяют выносители, которые выносят их в виде сульфатов в реактор, где последние превращаются в Н₂S. В качестве таких выносителей применяют оксиды магния, алюминия и др. металлов.

Охлаждение катализатора производится в выносных холодильниках.

3.5 Блок регенерации тепла

Схема теплообмена на установке должна обеспечивать подогрев сырья до температуры 300 ⁰С. За счет оптимизации схемы теплообмена исключена из работы печь нагрева сырья, которая теперь используется только на период пуска установки.

На установке также имеется несколько котлов-утилизаторов, т.е. налажено производство водяного пара.