Қалдықтарды қайталама өңдеу қондырғыларындағы негізгі жабдық

Реакторлардың әсер принциптері мен құрылғысы: Қайталама процестердің жоғары температурасын ескере отырып тұрбалы пештерде шикізатты алдын ала қыздыруды жүргізу қажет. Кейбір жылу процестері үшін тұрбалы пеш реактор да болып табылады: жылан түтіктің бастапқы бөлігінде шикізатты реакция температурасына дейін қыздыру жүргізіледі, ал тұрбаның қалған бөлігі крекингке жылу шығынын толтыру үшін қызмет етеді. Егер жылу процесінің температурасы қалыпты болса және реакция уақыты минутпен, тіпті сағатпен өлшенсе, онда қыздыру-реакция пешіндегі ішінара айналған шикізатпен шоғырланған жылу содан кейін сыртқы қыздырусыз шығарылатын реакция камерасында процесті одан әрі тереңдету үшін пайдаланылады. Мұндай камералардағы реакцияларға арналған жылудың шығындары реакциялық қоспаның температурасын төмендетумен қатар жүреді, яғни, камера адиабаттыққа жақын режимде жұмыс жасайды. Термокатализдік және жылу процестері үшін шикізаттың қатты ыстық жылу тасымалдағышпен тікелей араласуы арқылы жылуды шикізатпен беру принципі пайдаланылады. Жылу процестері үшін газ тәрізді жылу тасымалдағыштарды да (су буы, сутек, көмір сутек газдары) қолданылады. Термокатализдік процестер үшін қатты жылу тасымалдағыш катализатор, жылу үшін – инертті материал (кокс, құм) болып табылады. Қатты жылу тасымалдағыштың бөліктерінің көлемі түрліше – дөңгелек немесе цилиндр пішініндегі ірі түйіршіктен бастап көлемі 10-100 мкм ұсақ ұнтаққа дейін болады. Шикізаттың жылу тасымалдағыштың бөліктерімен қосылу түрлері әртүрлі болуы мүмкін: а) жылу тасымалдағыш қозғалмайды – оны бөлек аппаратта отынды жағып және реакторға түтін газын бере отырып, алдын ала қыздырады: сонымен бірге ауа тоғында реакторда жүретін процестің нәтижесінде жылу тасымалдағыштың бетінде пайда болатын шайырлы-кокс шөгіндісін де жағуға болады. Кейбір жылу процестері үшін қажетті жылу шикізат буларымен енгізіледі, олардың температурасы қозғалмайтын катализатордың қабатында процестің жүруіне қарай төмендейді және өнімдер буларының температурасы енгізілетін шикізатқа қарағанда неғұрлым төмен болады. Бұл жағдай жылу сіңірумен бірге жүретін процестерге жатады. Егер процесс жылу бөлумен бірге жүрсе салқын сутекпен артық жылуды түсіре отырып, реактордың изотермиялық режимін қамтамасыз етуге болады. Мұндай типтегі процестер үздіксізге жатады, ал катализатор енді жылу тасымалдағыш болып табылмайды. Егер жылутасымалдағыш әрі катализатор қызметін атқарса, онда түйіршіктің көлемі ұлғаюымен бірге катализатордың ішкі бетін пайдалану дәрежесі кемиді. Алайда қозғалмайтын қабатты қолдана отырып, өте кішкентай түйіршіктерді алуға болмайды, өйткені бұл ретте қабаттың кедергісі күрт өседі. Егер процесс айтарлықтай жылу әсерімен жүрсе, технологиялық режимді сақтау қозғалмайтын қабаттың бөліктерінен шикізатқа жеткіліксіз қарқынды жылу берілуімен, сондай-ақ жылу тасымалдағыштың барлық массасының нашар жылу өткізгіштігімен қиындайды. Сипатталып отырған жүйенің тағы бір кемшілігі - жеңіл буланатын шикізатты пайдалану қажеттілігі, өйткені сұйық фазаның болуы шикізаттың біркелкі бөлінбеуіне, жылу тасымалдағыштың бөліктерінің жабысуы мен кокстануы нәтижесінде оның агломерациясына әкеліп соқтырады. Қатты катализдік белсенді материалдың қозғалмайтын қабаты бар реакциялық құрылғылардың мысалы катализдік риформинг, изомерлеу, гидротазалау және гидрокрекинг реакторлары болып табылады. Жылу тасымалдағыш ретінде тұрақты инерттік материалды қолдану кең таралмаған; ә) жылжымалы жылу тасымалдағышы бар реакциялық құрылғы - мұндай реакторлық блокта ауырлық күшінің әсерімен жоғарыдан төмен қарай қозғалатын қатты жылу тасымалдағыштың тұтас ағынын қолданады. Ағынның үздіксіздігі аппараттың төменгі бөлігінде тіреу-құбырға өтетін гидравликалық кедергіден туындайды, жылу тасымалдағышты шығаратын ірі (2 мм кем емес) және дөңгелек пішінді болуы тиіс; соңғысы олардың жылжуын жеңілдетеді және үйкелістен болатын жоғалуды қысқартады. Шикізатты жылу тасымалдағышқа тура токпен немесе қарсы токпен беруге болады. Шикізатпен араласу нәтижесінде салқындаған жылу тасымалдағышты қыздырғышқа (регенератор) тасымалдайды. Ол жерде жылу тасымалдағыштың температурасы оның бөліктерінде бөлінген кокстың жануы есебінен немесе басқа отынды жағу есебінен бастапқыға дейін көтеріледі. Жылу тасымалдағыш ауаның немесе қыздырғыштың төменгі бөлігінен түсетін түтін газдарының қарсы тоғында қыздырылады. Қыздырылған жылу тасымалдағыш екінші тасымалдау құрылғысы арқылы реакторға қайтарылады.

Қозғалатын жылу тасымалдағышты қолдану стационарлық тасымалдағышпен салыстырғанда өте дұрыс. Реактор мен қыздырғыштың функциясы екі аппараттың арасында бөлінеді, бұл олардың әрқайсысын мейілінше тиімді жобалауға және пайдалануға мүмкіндік береді. Ірі түйіршікті жылу тасымалдағыштың қозғалатын қабатының принципін «қайнайтын» немесе сұйытылған қабат принципі бойынша жұмыс жасайтын реакторлық құрылғылардағы катализдік (крекинг, пиролиз және т.б.) процестерде пайдаланады, қатты жылу тасымалдағыш азды-көпті жұқа ұнтақ түрінде болады; катализдік крекинг үшін бөліктері 10-нан 120 мкм дейінгі катализаторды пайдаланады. Газ немесе бу ағынының әсерінен жылу тасымалдағыштың ұсақ бөліктері процесс жүретін қарқынды араласатын қабат түзе отырып, қозғалысқа келеді. Қатты бөліктердің сұйытылған қабаты сыртқы түрі бойынша ғана емес, бір аппараттан екіншісіне құбыр бойымен: төмен қарай ауырлық күшінің әсерімен және жоғары қарай газ немесе бу ағынымен жеңіл ауысу қабілеті бойынша да сұйықтықты еске түсіреді. Сұйытылған қабат бөліктерінің ауысуының жоғары қарқындылығымен және қабаттан газға немесе керісінше айтарлықтай жылу беруімен сипатталады. Жылу тасымалдағыштың сұйытылған қабатымен процестер мұнай өңдеу өнеркәсібінде кеңінен қолданылады. Бутанды катализдік сусыздандыру, гидрокрекинг қондырғыларының реакциялық құрылғылары осы принцип бойынша жұмыс жасайды. Ұқсас мұнай өңдеу процестері ішінен су газының негізінде көмірді газдандыру, синтездеуді атауға болады. Погон бөлу аппаратурасы: Жылу және термокатализдік процестердің өнімдерін әдетте погон бөлу жүйесіне жібереді. Процестің түріне байланысты погон бөлу аппараттарының жүйелілігі мен типі түрліше. Егер реакция өнімдерінің арасынан неғұрлым ауыр компоненттерді бөлу қажет болса, онда реактордан кейін қуыс цилиндр аппарат – эвапоратор орнатады, онда ауыр қалдықты конденсациялау және бөлу жүреді. Кейде осы конденсацияны қамтамасыз ету үшін реакторды эвапоратормен жалғастыратын желіге сорғымен салқындатқыш мұнай өнімінің белгіленген мөлшерін жібереді. Негізінен крекинг-қондырғылар бағандарының тарелкасының типі, суармалауды беру қабілеті, бүйір погондарға арналған булау секцияларының құрылымы бойынша мұнайды атмосфералық айыру бағандарынан айырмашылығы жоқ. Алайда крекинг-бағандар деструктивті процестердің ерекшелігінен туындаған бірқатар ерекшеліктерге ие. Бұл ерекшеліктерге бірінші кезекте бағанға реактордан немесе эвапоратордан бумен енгізілетін жылудың айтарлықтай артықтығы жатады. Мысалы, катализдік крекинг қондырғыларында бағанға 500-520ºС-қа дейін қыздырылған өнімдердің булары; баяулатын кокстау кезінде - температурасы ≈450º кокс камераларының булары енеді; жылу крекинг қондырғыларында қысыммен аралас бағандарды қолданады. Олардың төменгі бөлігі ауыр шикізат пен рециркуляттың қоспасы үшін аккумулятор қызметін атқарады, жиналмалы тарелкадан жеңіл газойль фракциясын алады, ал жоғарынан бензин мен газ буларының қоспасы кетеді. Егер бағанға шикізат бермесе бағанды жоғарғы суармалаумен ғана жылудың артығын шығару тиімсіз және бағанның бірнеше кесіктерінде аралық циркуляциялық суармалауды беру қолданылады. Циркуляциялық суармалаумен алынатын жылуды жылу алмастырғыштарда шикізатты қыздыру үшін немесе су буын алу үшін пайдаланады. Крекинг-бағандарға қалдыққа арналған булау секциясының болмауы да тән, өйткені соңғысын крекингге жібереді немесе нақты ректификациялауды қажет етпейтін жанама өнім ретінде шығарады.

Мұнай шикізатын деструктивті өңдеудің барлық процестері газ бөлумен қатар жүреді, сондықтан көптеген жылу және жылу катализдік процестер үшін газ айырғыштар тән. Олардың қызметі - сұйық өнімді, көбінесе бензинді газдан айыру болып табылады. Қызметіне байланысты газ айырғыштардағы қысым түрліше болады. Газ айырғыштардағы қысым қаншалықты жоғары болса, сұйық фазадан бөлінетін газ соншалықты жеңіл және неғұрлым ауыр газ тәрізді компоненттердің сұйықтығында соншалықты жоғары ерітілген болады. Мысалы, циркуляциялау сутегінің атмосферасында жүретін катализдік риформинг, гидротазалау, гидрокрекинг жүйелерінде бірінші газ-сұйқтық қоспасының жүрісі бойынша газ айырғыш сутекті газды бөлу үшін қолданылады, ондағы сутектің шоғырлануы 90%-ға жетеді, ал қалғандары 10% - негізінен метан мен этан. Ерітілген көмір сутек газы бар катализатты екінші газ айырғышқа қайта шығарады, ол жерде қысым төмен және қысымның төмендеуі есебінен катализаттан ерітілген газдың басым бөлігі бөлінеді.

Бірінші газ айырғыштағы қысым әдетте реактордағы қысымға жақын, одан жылу алмасу және булардың конденсациясы жүйесіндегі гидравликалық шығынның шамасына ғана ерекшеленеді. Мысалы, катализдік крекинг қондырғысында газ айырғыштағы артық қысым 0,1-0,15 МПа-дан аспайды, сондықтан жүйеден майлы газды шығару үшін бөлуге компрессорды пайдалануға тура келеді. Бұған қарама қарсы гидрокрекинг қондырғысында сутекті газ айырғыштан 15-17 МПа кезінде шығады.