книги из ГПНТБ / Прокопюк С.Г. Промышленные установки каталитического крекинга

труб змеевика расположена в конвекционной камере 2, остальные — на поде и потолке радиантных камер. Со­ ответственно эти части змеевиков называются конвекци­ онной, подовой и потолочной. Форсунки газообразного и жидкого топлива совмещены в одном муфеле. В каж­ дой топке размещено 14 муфелей. Тепло, образующееся при сгорании топлива в топке, через стенки труб пере­ дается сырью.

СИСТЕМА ПНЕВМОТРАНСПОРТА

Система пневмотранспорта предназначена для не­ прерывной циркуляции катализатора в реакторе и ре­ генераторе. В ее состав входят воздуходувки, топка для нагрева сжатого воздуха, воздуховоды, дозеры, стволы пневмоподъемника, сепараторы, которые оборудованы циклонами, служащими для удаления пыли из транспор­ тирующего воздуха, и катализаторопроводы. Рассмот­ рим оборудование, имеющее специфическую конструк­ цию.

I

\

порта катализатора, а также для регулирования коли­ чества циркулирующего потока катализатора. Нагретый до 550 °С воздух (первичный) подается в низ дозера и равномерно распределяется по стволу пневмоподъем­ ника 2 с помощью выравнивателя 3. Объем воздуха ре-

гулируется таким образом, чтобы скорость его движе­ ния в стволе пневмоподъемника была 19—22 м/с; при этом обеспечивается скорость движения шариков ката­ лизатора 15 м/с. Катализатор загружают в ствол пнев­ моподъемника вторичным воздухом; он подается в коль­ цевое пространство, расположенное в нижней части дозера, и через отверстия приходит в ствол. Катализа­ тор поступает в верхнюю часть дозера и заполняет про­ странство между стволом и корпусом дозера 1. Вторич­ ный воздух захватывает шарики катализатора и на­ правляет их в ствол. Изменяя количество подаваемого вторичного воздуха, можно регулировать загрузку ка­ тализатора в ствол. Износ ствола пневмоподъемника в значительной степени зависит от равномерности по­ дачи первичного воздуха и равномерности загрузки в ствол катализатора. Поэтому при изготовлении дозе­ ра уделяют большое внимание концентричности распо­

Ствол пневмоподъемника. Его изготавливают из сварных труб. Стыки труб должны быть тщательно по­ догнаны, иначе увеличится механический износ частиц катализатора. Ствол имеет линзовый или сальниковый компенсатор, вмонтированный в днище сепаратора. Нижняя часть ствола с наименьшим диаметром назы­ вается разгонным участком. На этом участке частицы катализатора приобретают требуемую скорость движе­ ния. В средней части ствола расположен транспортный участок большего диаметра. Наверху ствол заканчи­ вается тормозным участком, где вследствие увеличения диаметра скорость движения катализатора снижается до минимальной. Конец ствола входит в сепаратор, представляющий собой пустотелый аппарат большого диаметра. Когда скорость движения воздуха становится ниже скорости витания частиц катализатора, последний опускается на днище аппарата. В верхней части сепарата расположены циклоны батарейного типа обычной конструкции.

та. Внутри аппарата расположена цилиндрическая ка­ мера сгорания /. Конец камеры сгорания входит в ка- -

91

меру смешения 2. В камеру сгорания вмонтированы основная и запасная форсунки (на рисунке не показа­ ны) для распыления жидкого топлива. Изнутри топка футерована огнеупорным кирпичом. На конце топки расположен предохранительный клапан 4. Часть воз­ духа подается в камеру смешения через штуцер 3. Дру-

j

/ — холодный воздух; / / — нагретый воздух.

гую часть вводят в камеру сгорания через специальный штуцер и нагревают теплом, получаемым от сгорания топлива. Нагретый воздух смешивается с холодным воздухом в камере смешения и направляется в дозер.

СХЕМЫ КОНТРОЛЯ И АВТОМАТИЗАЦИИ

Надежная работа средств контроля и автоматиза­ ции является важнейшим условием безаварийной ра­ боты установки. Своевременный контроль качества цир­ кулирующего катализатора и получаемых продуктов позволяет регулировать параметры процесса для дости­ жения оптимальных результатов.

Реакторный блок. Технологический режим реактор­ ного блока определяется в первую очередь устойчиво­ стью циркуляции катализатора. В последние годы раз­ работаны и применены надежные приборы для контро­ ля количества циркулирующего катализатора, а также для замера уровня его в бункерах реактора и регенера­ тора. Циркуляция катализатора регулируется прибора­ ми малогабаритной автоматической унифицированной системы изменением давления в дозере закоксованного

92

катализатора. Чем выше давление в дозере, тем боль-, ше его загрузка и тем интенсивнее циркуляция катали­ затора. Количество циркулирующего катализатора из­ меряется шнековым расходомером, установленным в на­ порном стояке.

Изменением загрузки дозера регенерированного ка­ тализатора регулируется уровень катализатора в бун­ кере реактора.

По высоте и сечению реактора и регенератора уста­ новлены термопары для измерения температуры ката­ лизатора и омывающих зерна катализатора газов и па­ ров нефтепродуктов. Эти термопары показывают сред­ нее значение температуры твердой и газовой фазы. По­ скольку в промышленном регенераторе измерить темпе­ ратуру в зоне горения кокса внутри частицы нельзя, может произойти перегрев материала шарика катали­ затора.

Температура процесса каталитического крекинга, ре­ гулируется в пределах-450—500°С изменением темпера­ туры и количества поступающего в реактор катализато­ ра, а также нагревом сырья в печи. Температуру про­ цесса каталитического крекинга измеряют в верхней, средней и нижней точках реакционной зоны. За среднюю температуру процесса принимают температуру середи­ ны высоты слоя катализатора в реакционной зоне. Жесткость процесса и количество загружаемого в реак­ тор сырья регулируют в зависимости от содержания кокса па отработанном катализаторе (оно должно быть не выше 3%).

В каждой зоне регенерации поддерживают заданную температуру. В верхних трех—четырех зонах темпера­ туру регулируют подачей воздуха в воздушный, коллек­ тор и выводом дымовых газов из газосборного коллектбра с помощью заслонок, т. е. сжигают такое количе­

живают изменением подачи воздуха, а также включе­ нием охлаждающих змеевиков.

Для обеспечения эффективной регенерации состав дымовых газов, уходящих из регенератора, контролиру­ ют. Наличие в дымовых газах большого количества окиси углерода указывает на недостаток кислорода в зо-

93

не горения кокса. Для снижения ее содержания в реге­ нератор добавляют воздух. Если в дымовых газах при­ сутствует много' кислорода, количество воздуха, пода­ ваемого в регенератор, уменьшают.

Воздух, необходимый для системы пневмотранспор­ та и для регенератора, нагревают в топках. Температу­ ру воздуха в камере сгорания регулируют потенциомет­ ром, управляющим работой клапана, который устанав­ ливают на трубопроводе подачи топлива в форсунки. Температура воздуха в камере сгорания не должна быть выше температуры плавления материала футе­ ровки. Если при высокой температуре в камере сгора­ ния температура воздуха не достигает требуемой вели­ чины, необходимо увеличить подачу воздуха в камеру сгорания и уменьшить его подачу в камеру смешения. Бесперебойная работа форсунок достигается при пода­ че в камеру сгорания такого количества воздуха, при котором исключался бы отрыв пламени от форсунки топки под давлением.

Нагревательно-фракционирующий блок. Расход сырья, поступающего на установку, измеряется и регу­ лируется регулятором расхода, установленным на на­ порном трубопроводе сырьевого насоса. В комплект ре­ гулятора расхода входят диафрагма, мембранный дифманометр с изодромным регулятором и регулирующий клапан. На входе в печь подогретое в теплообменниках сырье разделяется регуляторами расхода на два равных потока. Температура нагрева сырья регулируется пода­ чей топлива в форсунки печи. В свою очередь, подача топлива регулируется потенциометром, измеряющим температуру на перевале печи или на выходе из печи продукта. Потенциометр управляет работой клапана, установленного на трубопроводе подачи топлива к фор­ сункам. Стабильность работы регулятора температуры в топке печи во многом зависит от стабильности давле­ ния топлива перед клапаном, подающим топливо к фор­

к клапанам, регулирующим подачу топлива к форсун­ кам. На трубопроводе возврата избытка топлива в топ­ ливные мерники устанавливается регулирующий кла­ пан; : его работой управляет регулятор давления по

94

импульсу до клапана на сбросе топлива в мерники. В случае уменьшения подачи топлива на форсунки дав­ ление в топливном трубопроводе увеличивается, клапан приоткрывается и избыток топлива сбрасывается в мер­ ник. Аналогичная схема регулирования давления жид­ кого топлива применена для топок подогрева воздуха.

На газообразном топливном трубопроводе установ­ лен регулятор давления «после себя». При снижении давления после клапана вследствие увеличения потреб­ ления газа в форсунках регулятор давления приоткры­ вает клапан, и давление восстанавливается до прежнего уровня.

Технологический режим ректификационной колонны регулируется следующим образом. Конец кипения бен­ зина определяется температурой верха ректификацион­ ной колонны. Эту температуру измеряют термопарой, установленной на шлеме колонны, с выводом показаний к потенциометру. В потенциометр вмонтирован пневма­ тический регулятор, который управляет работой клапа­ на, установленного на трубопроводе острого орошения колонны. Температуру верха регулируют путем измене­ ния расхода орошения на верх колонны.

Температура низа колонны поддерживается регуля­ тором расхода орошения на четвертую тарелку. Для снижения температуры низа расход нижнего орошения увеличивают. Иногда температуру продукта на четвер­ той тарелке регулируют потенциометром и клапаном, установленным на трубопроводе подачи нижнего оро­ шения.

Качество легкого газойля определяют на лаборатор­ ных приборах. Для поддержания постоянного качества газойля, выводимого с ректификационной колонны, из­

температуры паров конец кипения газойля повышает­ ся, для поддержания постоянства качества газойля ока­ залось возможным применить регулятор температуры. Под тарелкой вывода легкого газойля монтируется тер­

95

Начало кипения, температуру вспышки и содержание сероводорода в газойле регулируют подачей пара в низ отпарной колонны.

Уровень жидкости в нижней части ректификацион­ ной и отпарной колонны измеряется и регулируется по­

холодильников на трубопроводах откачки легкого и тя­ желого газойля в резервуары. При повышении уровня жидкости в колонне регулятор открывает клапан, и из­ быток продукта откачивается с установки.

Давление в колоннах и реакторе регулируют изме­ нением производительности газомоторных компрессо­ ров. Для снижения давления производительность комп­ рессоров увеличивают при помощи заслонки, установ­ ленной на приемном трубопроводе.

ПРАВИЛА ЭКСПЛУАТАЦИИ УСТАНОВКИ

Пуск установки. После приема установки в эксплуа­ тацию ее подготавливают к пуску. На установку заво­ зят катализатор (150% от рабочего объема); согласо­ вывают с энергетической службой завода порядок включения пара, воды, воздуха и электроэнергии и ор­ ганизовывают их прием в систему установки. Проверя­ ют коммуникации подачи жидкого топлива, химически очищенной воды, герметичность трубопроводов и обору­ дования установки и принимают продукты в емкости установки. Осматривают исправность гидравлических затворов выпускных колодцев, проверяют проходимость канализации, исправность систем паротушения, пенотушения и водяного тушения загораний. Приводят в дей­ ствие системы контроля и автоматического регулирова­ ния.

Установку пускают под руководством ответственного инженерно-технического работника. Катализатор за­ гружают в систему холодным воздухом; при включении воздуходувок катализатор из емкостей для хранения поступает в дозеры. По достижении нормального уров­ ня катализатора в бункерах реактора и регенератора загрузку прекращают. Затем налаживают циркуляцию топлива у топок нагрева воздуха, зажигают форсунки

96

и разогревают топки и стволы пневмоподъеммнков. Топ­ ку разогревают при открытом взрывном клапане. Пос­ ле нагрева воздуха выше 250 °С клапан закрывают.

прекратится, загружают дозеры катализатором и обес­ печивают его циркуляцию. Зажигают форсунку в топке для нагрева воздуха; после того как температура воз­ духа достигнет 250 °С, его направляют в регенератор для нагрева катализатора. Постепенно температуру воз­ духа повышают до 550—580 °С. Циркуляцию и разогрев катализатора в реакторе продолжают до тех пор, пока температура в нем не достигнет 320—340 °С.

Одновременно с осуществлением горячей циркуля­ ции катализатора пускают нагревательно-фракциони­ рующий блок. Заполняют легким сырьем теплообменни­ ки, печь и низ ректификационной системы. Опрессовывают печь продуктом и устраняют обнаруженные непо­ ладки. Доводят уровень сырья внизу колонны до нор­ мального и налаживают холодную циркуляцию продук­ та. Если проходимость и герметичность системы нор­ мальные, зажигают форсунки жидкого топлива нагре­ вательной печи (согласно инструкции) и повышают температуру сырья на выходе из печи со скоростью 40— 50 °С/ч. Когда температура сырья на выходе из печи достигнет 200—250 °С, ее поддерживают на этом уровне до полного удаленияводы из системы (до прекращения шума в нижней части колонны и повышения темпера­ туры верха колонны). По мере понижения уровня жид­ кости внизу колонны подкачивают свежее сырье. Тем­ пературу сырья продолжают повышать со скоростью 50—60 °С/ч до 470—490 °С.

Устанавливают минимальный расход циркулирую­ щего сырья в каждый змеевик печи. Подают острый пар в пароперегреватель, смонтированный в нижних зонах

подают перегретый пар в течение 10—15 мин и вытесня­ ют воздух из реактора в открытый воздушник, вмонти­ рованный в верхнее днище реактора. Затем открывают

0,4 кгс/см2 , постепенно увеличивают количество паров сырья, подаваемого в реактор, и уменьшают поток сырья, идущий мимо реактора. В отпарную зону реак­ тора добавляют пар до расхода 0,8—1,0 т/ч. Налажи­ вают подачу нижнего орошения колонны. Включают в работу отпарную колонну и начинают откачивать лег­ кий и тяжелый газойль. Устанавливают требуемую тем­ пературу верха ректификационной колонны. Доводят уровень бензина в газосепараторе до требуемого и при­ ступают к откачке бензина в резервуары. Давление на установке поддерживают клапаном, находящимся на сбросе избытка газа в факельную систему. Постепенно увеличивают загрузку сырья на установку. При накоп­ лении достаточного объема газа сброс его в факельный трубопровод прекращают, и газ подают на прием ком­ прессоров.

С увеличением количества сырья, загружаемого в реактор, выход кокса увеличивается. В верхних и сред­ них зонах регенератора кокс загорается и температура катализатора повышается. В зонах, где началось интен­ сивное горение кокса, через змеевики обеспечивают циркуляцию воды. После установления в регенераторе нормального температурного режима и обеспечения на­ дежной работы оборудования установки в реактор за­ гружают тяжелое сырье (вакуумный или термический

лизатора до установленных норм заранее подготавлива­ ют резервные компрессоры для компримирования газа и охлаждающие змеевики регенератора. Для улучшения испарения сырья в потолочные трубы змеевика подают водяной пар. Получаемые жидкие, продукты анализиру­ ют и регулируют их качество в соответствии с требова­ ниями межцеховых норм.

Нормальная эксплуатация установки. При эксплуа­ тации установки поддерживают оптимальный техноло­ гический режим, способствующий максимальной выра­ ботке требуемых продуктов, в основном бензина. С этой целью осуществляют максимальную скорость циркуля­ ции катализатора и подбирают такую температуру в се-

98