А. Давление

Давление в процессе Дифайн подобрано таким образом, что обеспечивает растворение водорода в углеводородной смеси. На практике, при проектной производительности блока, давление находится в интервале 1,20-1,55 МПа и определяется параметрами работы подающего смесь насоса.

Б. Объёмная скорость подачи сырья

В процессе Дифайн объёмная скорость подачи сырья составляет 5 ч^-1.

В. Температура

Температура в реакторе подбирается в зависимости от требований оптимизации степени конверсии диенов в олефины. Температура, при которой начинает заметно протекать гидрирование, составляет около 180-190 °С. По мере выработки ресурса катализатора, предельная температура на входе в реактор составляет 220 С.

Г. Мольное соотношение водород/диены (H₂/DO)

Водород – основной лимитирующий реагент при гидрировании. При повышении общей конверсии диенов, путём снижения подачи серы, неизбежно снижается селективность превращения диенов в олефины. Соотношение Конверсия/Селективность определяется общим количеством водорода, поступающего в реактор. Эквивалентное количество водорода, необходимого для гидрирования определяется соотношением:

При дозировке серы в количестве 1 ppm масс. и мольном соотношении H₂/DO = 1,35 в процессе Дифайн из 90 % конвертировавших диенов, около 50 % превращаются в соответствующие олефины, а остальные - в н-парафины.

Д. Впрыск серы

Подача серы позволяет оптимизировать конверсию диенов в олефины и снизить конверсию олефинов в парафины. Сера в виде диметилдисульфида (ДМДС) впрыскивается на входе в реактор для коррекции активности катализатора. Без добавления серы возрастает степень гидрирования олефинов, по сравнению с процессом гидрирования диенов в олефины.

Сера в сырье может впрыскиваться двумя способами:

1. постоян­но — в количестве 1-2 ppm по отношению к жидкому сырью;

2. периодически — в количестве 5 ppm; в данном случае подача серы прекращается после обнаружения H₂S в газовой фазе стриппер-колонны Пакол; подача серы возобновляется в зависимости от соотношения Конверсия/Селективность, являющегося индикатором того, что вся сера с катализатора израсходована.

В присутствии водорода, на никелевом катализаторе, при высоких температурах, ДМДС разлагается, в результате чего образуется сероводород. Одновременно идет образование более тяжёлых меркаптанов, которые покидают систему через куб стриппер-колонны Пакол.

Расчёты процесса Дифайн

Как и процесс Пакол, Дифайн характеризуется степенью пре­вращения (конверсии), а также избирательностью или селектив­ностью превращения диолефинов в моноолефины.

А. Конверсия диенов – C_DO

.

Для упрощения расчётов, вместо массы диенов (массового расхода), можно использовать, соответственно, концентрации диенов на входе и выходе из реактора Дифайн.

Б. Селективность по олефинам — S_MO

Данное соотношение определяет эффективность процесса Дифайн по количеству диенов и олефинов, поступающих и выходящих из реактора:

.

При S_MO = 0% количество олефинов, образовавшиеся из диенов, равно количеству олефинов, превращённых в соответствующие парафины. При полном превращении диенов в олефины и нулевой конверсии олефинов в парафины S_MO близко к 100% (идеальная селективность). При отрицательном значении S_MO происходит гидрирование олефинов в парафины в большей степени, чем образование олефинов из диенов (характерно для процесса Дифайн без подачи ДМДС).

Как и для конверсии, оценочный расчёт селективности можно проводить по соответствующим значениям массовых концентраций.

Описание технологической схемы

Блок 300 - "Пакол"

Сырьем блока дегидрирования "Пакол" является смесь узкой фракции нормальных парафиновых углеводородов C₁₀-C₁₃ с установки Предфракционирования (или товарного парка цеха №51) и рецикла с установки Алкилирования.

Рециркулирующая смесь н-парафинов предварительно проходит очистку от фторидов в алюмина-тритерах (адсорберах) R-302А/В, которые могут работать последовательно, параллельно и по одному, при необходимости замены адсорбента – оксида алюминия активного. В адсорберах фториды и следы фтористоводородной кислоты взаимодействуют с окисью алюминия, образуя фтористый алюминий, тем самым из рецикла уда­ляются фториды. Эта реакция требует нагрева до температуры 210-238 ⁰С, поэтому рецикл проходит через теплообменники Е-307А÷D, нагреваясь за счёт потока с низа отпарной колонны С-301 (смесь н-парафинов и олефинов).[2]

Поддержание температуры осуществляется регулирующим контуром поз. 03TIRC-82 с помощью трехходового клапана-регулятора на линии подачи стабилизированного продукта из стриппера С-301 в теплообменники Е-307А÷D. Очищенный рецикл охлаждается до 128 ⁰С в тепло­обменнике Е-303, нагревая продукты процесса "Пакол", поступающие из сепаратора V-303 в блок Дифайн.

Свежая фракция н-парафинов С₁₀-С₁₃ поступает из колонны С-202 блока 200 (установка Предфракционирования), или из резервуаров товарного парка (цех №51). Регулирование расхода фракции свежих н-парафинов С₁₀-С₁₃ из резервуарного парка осуществляется с помощью клапана-регулятора поз. 03FIRC-210, расположенного на линии откачки из цеха №51.

Расход фракции С₁₀-С₁₃ с установки Предфракционирования регулируется по уровню в емкости V-301 клапанами-регуляторами 03РV-8A/B. Балансовый избыток выводится в резервуары товарного парка цеха №51 через клапан 03PV-8B.

После смешения с рециклом парафинов комбинированное сырье поступает в сырьевую емкость V-301. Давление в емкости поддерживается водородсодержащим газом (ВСГ), подаваемым из сепаратора V-303, и стабилизируется регулирующим контуром давления поз. 03PIRC-6 с помощью клапанов-регуляторов 03PV-6A/B на линии подачи ВСГ в емкость и на линии сброса газовой фазы из емкости на факел. Уровень в емкости V-301 измеряется уровнемером поз. 03LIRСAHL-8 с сигнализацией максимального и минимального уровня.

Из емкости V-301 сырье насосом Р-306А/В подается на смешение с рециркулирующим ВСГ, и далее поступает в теплообменник Е-301. Расход сырья, поступающего на смешение, поддерживается регулирующим контуром расхода поз. 03FIRCAL-54. Расход ВСГ, поступающего в реактор, измеряется и регулируется контуром поз. 03FIRCSALL-56А/В, клапаны-регуляторы которого расположены на линии подачи избытка ВСГ в газо-продуктовую смесь перед воздушным холодильником А-301. При увеличении расхода ВСГ на смешение клапаны закрываются.

При уменьшении расхода ВСГ на смешение ниже минимально допустимого значения прекращается подача топлива к печи F-301 (закрываются клапаны-отсекатели 03UV-178 на линии топливного газа и 03UV-173А/В на линии мазута) и закрывается клапан-регулятор с функцией отсечки 03FV-54 на линии подачи жидких парафинов в теплообменник Е-301.

В теплообменнике Е-301 газо-сырьевая смесь нагревается продуктами процесса Пакол, поступающими из реактора R-301А/В, до температуры не более 420 ^оС, которая контролируется по показаниям термопары поз. 03TIR-52, и поступает в печь F-301, где нагревается до температуры реакции 460-510 ^оС. Температура газо-сырьевой смеси на выходе из печи поддерживается регулирующим контуром температуры поз. 03TIRC-16 с клапаном на линии подачи топлива к горелкам печи.

Нагретая газо-сырьевая смесь поступает в реактор R-301А/В, в котором протекает процесс селективной дегидрогенизации линейных н-парафинов. Реакторы работают поочередно до потери активности катализатора. Перепад температуры по реактору (разница между входом и выходом) рассчитывается в РСУ поз. 03TDIR-301А/В, перепад давления – поз. 03PDIR-301A/B. Давление на выходе из реактора контролируется по показаниям прибора поз. 03PIR-49. Влажность в системе поддерживается путём подачи питательной воды от насоса Р-307А/В в газо-сырьевую смесь перед печью F-301.

Газо-продуктовая смесь из реактора R-301 А/В направляется в теплообменник Е-301, где охлаждается до температуры не более 152 ⁰С, нагревая газо-сырьевую смесь, и далее захолаживается в воздушном холодильнике А-301. Температура газо-продуктовой смеси на выходе из воздушного холодильника контролируется по показаниям прибора поз. 03TIR-61 и регулируется дистанционно, с РСУ, углом поворота лопастей вентилятора воздушного холодильника, поз. 03HIC-62А/В. Охлажденная до температуры не более 49 ⁰С, газо-продуктовая смесь поступает в сепаратор V-303, где происходит разделение ВСГ и жидкой фазы - смеси н-парафинов, олефинов и диолефинов.

ВСГ из сепаратора V-303 поступает в каплеотбойник V-308 на всасе компрессора К-301, а часть направляется в емкость V-301 для поддержания давления. Из каплеотбойника ВСГ забирается циркуляционным винтовым компрессором К-301 и основное количество возвращается в процесс Пакол, а избыток выводится в блок "Дифайн".

Давление в сепараторе V-303 регулируется контуром поз. 03PIRCAL-63 с клапаном-регулятором на линии сброса ВСГ на факел из всасывающей линии компрессора К-301. При установившемся режиме работы блока, сброс ВСГ на факел не производится. Во избежание уноса и попадания жидкости в циркуляционный компрессор К-301 предусмотрена автоматическая остановка компрессора при увеличении уровня жидких продуктов в сепараторе V-303 по показаниям уровнемера поз. 03LIRSAНН-13A/B. Для защиты компрессора предусмотрен контроль температуры ВСГ на нагнетании компрессора и автоматическая остановка агрегата при достижении максимально допустимой температуры по показаниям термопары поз. 03TIRSAHH-153A/B. Предусмотрена также защита компрессора по давлению на всасе и нагнетании.

Жидкие продукты из сепаратора V-303 откачиваются насосом Р-302А/В на гидрирование диолефинов в блок "Дифайн". Уровень в сепараторе поддерживается регулятором уровня поз. 03LIRCAHL-65 с клапаном на линии вывода продуктов процесса Дифайн в отпарную колонну С-301. Предусмотрена предупредительная сигнализация максимального и минимального уровня в сепараторе V-303.

После гидрирования в блоке 1400 смесь н-парафинов, олефинов и остаточного количества диолефинов поступает в узел отпарной колонны С-301 для удаления растворенных газов и образовавшихся легких углеводородов.

Продуктовый поток из реактора R-1401 подается на 16-ю тарелку отпарной колонны С-301. Верхний продукт колонны охлаждается в водяном конденсаторе-холодильнике Е-305 до температуры не более 49 ^оС, и газо-жидкостной поток далее поступает в емкость орошения V-305, где происходит разделение газовой и жидкой фаз. Газ из V-305 направляется на сжигание в печь F-601 или на факел. Давление верха отпарной колонны поддерживается регулирующим контуром давления поз. 03PIRCAH-108 с клапаном-регулятором на линии вывода газообразных углеводородов из емкости орошения V-305 в блок 600 или в линию факела. Жидкая фаза из емкости орошения насосом Р-304А/В возвращается на 1-ю тарелку отпарной колонны в качестве орошения, а балансовое количество легкой фракции Пакол (ЛФП) насосом Р-310 А/В откачивается в ПСТ цеха №3.

Расход орошения поддерживается регулирующим контуром поз. 03FIRC-106 с клапаном на линии орошения в отпарную колонну С-301 с коррекцией по уровню жидкой фазы от уровнемера поз. 03LIRCAH-114 в емкости орошения V-305. Расход фракции легких н-парафинов (ЛФП), выводимых в заводскую сеть, замеряется прибором поз. 03FQIR-170.

Необходимое количество тепла в куб колонны подводится циркуляцией теплого масла через встроенный в куб колонны С-301 теплообменник Е-304. Расход теплого масла поддерживается регулирующим контуром расхода поз. 03FIRC-102 с клапаном-регулятором на линии вывода теплого масла из теплообменника, а температура куба отпарной колонны С-301 контролируется по показаниям термопары поз. 03TIR-98.

Жидкий продукт куба колонны - смесь парафинов и олефинов, выводится насосом Р-303А/В через межтрубное пространство теплообменников Е-307А÷D в блок 400 установки Алкилирование. Уровень в кубе колонны поддерживается регулирующим контуром расхода поз. 03FIRC-86 с клапаном-регулятором на линии вывода стабильного продукта в блок 400 после теплообменников Е-307А÷D. В теплообменниках Е-307А÷D кубовый продукт колонны С-301 охлаждается до температуры не более 158 ^оС, нагревая рецикловый поток н-парафинов из блока 400. Температура сырья блока 400 контролируется по показаниям термопары поз. 03TIR-85.

В состав блока 300 входят трубчатые печи F-301 и F-302, первая из которых служит для нагрева газосырьевой смеси (н-парафины + ВСГ) перед реактором R-301А/В, а вторая печь является пусковым нагревателем ВСГ для каждого из реакторов в период перехода реакторами Пакол.

Дымовые газы из печи F-301 направляются по газоходу в печь F-601 для утилизации их тепла в парогенераторе с целью производства пара, и далее в дымовую трубу. Дымовые газы из печи F-302 без утилизации направляются в ту же дымовую трубу.

Шуровка печи F-302 осуществляется только топливным газом. Печь F-301 может шуроваться как топливным газом, так и мазутом.

Давление топливного газа перед основными горелками печей F-301 и F-302 автоматически регулируется клапанами регулирующих контуров поз. 03PIRCAHL-177 и 03PIRCAHL-189 соответственно, а давление топливного газа перед пилотными горелками этих печей регулируется регуляторами прямого действия 03PCV-27 и 03PCV-34.

Прекращение подачи топливного газа к основным горелкам печей F-301 и F-302 производится клапанами-отсекателями 03UV-178 и 03UV-188 соответственно, а к пилотным горелкам этих печей - клапанами-отсекателями 03UV-183 и 03UV-194.

Давление мазута автоматически регулируется с помощью регулирующего контура поз. 03PIRCAL-23 с коррекцией по температуре ГСС, идущей в реактор R-301A/В, поз. 03TIRC-16.

Прекращение подачи мазута к основным горелкам печи F-301 производится клапаном-отсекателем 03UV-173А, а прекращение возврата мазута в блок 600 - клапаном-отсекателем 03UV-173В.

Распыление мазута производится паром, соотношение пар-мазут регулируется прибором поз. 03PDIRCAL-19, связанным с регулирующим клапаном 03PDV-19, установленным на линии подачи пара к печи.

Температура продукта на выходе из печи F-301 контролируется прибором поз. 03TIRC-16, который включен в схему регулирования давления топливного газа и мазута перед горелками печи, с помощью регулирующих контуров поз. 03PIRCAHL-177 и 03PIRCAL-23, соответственно.

Температура продукта на выходе из печи F-302 контролируется прибором поз. 03TIRC-36, который включен в схему регулирования давления топливного газа перед горелками печи с помощью контура поз. 03PIRCAHL-189.

(Смотри приложение № 1 «Мнемосхемы бл.300»