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

Следующей ступенью в развитии технологии катали­ тического крекинга в подвижном слое шарикового ка­

кратным подъемом катализатора. Отличительные осо­ бенности установки 43-1 — расположение (впервые в мире) реактора над регенератором и применение прин­ ципа пневмотранспорта. Технологические схемы этих трех установок приведены на рис. 23. Сырье в виде парожидкостной смеси поступает в реактор 2. Туда же из

Рис. 23. Схемы установок каталитического крекинга с подвижным слоем шарикового катализатора:

опускается по реактору в отпарыую секцию, где про­ дукты крекинга вытесняются водяным паром. Продук­ ты крекинга выводят на фракционирование, а катализа­ тор самотеком поступает в регенератор /. После сгора­ ния-кокса в регенераторе' на установке 43-102М ката­ лизатор охлаждают с помощью водяных змеевиков. На

70

При однократном подъеме катализатора затраты на его транспорт меньше, чем при двукратном. Кроме того, уменьшается механический износ частиц катали­ затора. Совмещение реактора и регенератора позволяет снизить затраты на сооружение металлоконструкций, а также уменьшить металлоемкость аппаратов и об­ вязки.

Показатели процесса каталитического крекинга газойлевых фракций на шариковом цеолптном алюмосиликатыом катализаторе в различных системах устано­ вок, приведенные в табл. 9, свидетельствуют о преиму­ ществах новейших систем. Эти преимущества обуслов­ лены более жесткими режимами крекинга, осуществляе­ мого на хорошо регенерированном цеолитсодержащем катализаторе. Кроме того, показатели процесса улуч­ шаются вследствие повышения коэффициента рецирку­ ляции газойлевых фракций и кратности циркуляции ка­ тализатора.

Т а б л и ц а 9. Показатели процесса каталитического крекинга газойлевых фракций на шариковом цеолитном алюмосиликатном катализаторе

* Приводятся данные без рециркуляции гаэоПля.

71

УСТАНОВКИ с кипящим СЛОЕМ

МЕ Л К О Д И С П Е Р С Н О Г О КАТАЛИЗАТОРА

Установки каталитического крекинга с кипящим слоем мелкодисперсного катализатора имеют ряд пре­ имуществ перед установками с подвижным слоем ша­ рикового катализатора. Основное из них — простота конструкции реактора и регенератора. Кроме того, вследствие меньшего размера частиц катализатора уменьшается диффузионное торможение в процессе его регенерации и, следовательно, повышается интенсив­ ность горения кокса. Поэтому в последние годы общая мощность установок каталитического крекинга в кипя­

Первая промышленная установка каталитического крекинга с циркулирующим мелкодисперсным катали­ затором (модель I) имела сравнительно сложную схе­ му реакторно-регенераторного блока (рис. 24, а). Цир­ кулирующий катализатор входил в реактор 1 и регене­ ратор 2 снизу, выходил сверху и поступал для отделе­ ния продуктов крекинга и газов регенерации в бункерсепаратор 7. Основными недостатками такой установки были громоздкость аппаратуры, большое гидравличе­ ское сопротивление системы, значительная высота уста­ новки (около 70 м)) и недостаточная гибкость процесса.

Позднее на установке (модель II) был сконструиро­ ван реакторно-регенераторный блок (рис. 24, б). На этой установке, сконструированной за рубежом, крекинг

72

осуществляется в кипящем слое мелкодисперсного ка­ тализатора. Для создания кипящего слоя скорость газо­ вого потока в реакторе и регенераторе снизили до та­ кого уровня, при котором частицы катализатора и га­ зовая фаза движутся турбулентно и интенсивно переме-

-О

Рис. 24. Схема реакторно-регенераторного блока установки катали­ тического крекинга в кипящем слое катализатора:

а — модель I; б — модель I I ; в — модель I I I ; г — модель 43-103; / — реак­ тор; • 2 — регенератор; 3 — холодильник; 4 — воздухоподогреватель; 5 — ц и к л о ­

73

шйваются. Частицы катализатора, которые уносятся газовым потоком, улавливаются циклонами 5. Катализа­ тор выводится из нижней части реактора и регенерато­ ра. Это позволило упростить схему циркуляции катали­ затора и уменьшить гидравлическое сопротивление си­ стемы реакторно-регенераторного блока. Высота уста­ новки снизилась до 50—60 м. Такая конструкция реак­ торно-регенераторного блока имеется на отечественных установках I-A.

Стремление снизить стоимость установки и эксплуа­ тационные расходы привело к разработке конструкции

нератора на одинаковой высоте позволило уменьшить высоту установки до 40 м и добиться одинакового дав­ ления в реакторе и регенераторе. При этом давление в регенераторе стало выше, чем на установке модели I I , что позволило уменьшить размеры регенератора и не­ сколько увеличить эксплуатационные расходы на сжа­ тие воздуха. По такой схеме построены крупнотоннаж­ ные установки мощностью до 10 000 т/сут.

На установках, изображенных на рис. 24, катализа­ тор транспортируется в разреженной фазе. При этом требуется значительный расход транспортирующего газа и большие диаметры транспортных трубопроводов. Стремление уменьшить эксплуатационные расходы при­ вело к разработке установки 43-103 (рис. 24, г), где реактор и регенератор также расположены на одной вы­ соте, но катализатор перемещается по U-образиым катализаторопроводам в плотной фазе. Это позволяет снизить расход транспортирующего газа и уменьшить

лирующих задвижек. Кратность циркуляции катализа­ тора изменяется повышением или понижением плотно­ сти его потоков путем меньшей или большей подачи транспортирующего агента в верхние участки катализаторопровода. Благодаря применению высокоэффек­ тивных циклонов 5 скорость движения паров в реакто­ ре и газов в регенераторе возрастает почти вдвое. В ре­ зультате можно повысить производительность единицы объема аппаратов и, следовательно, уменьшить их раз­ меры.

74

торопроводе, а рециркулят, выделенный из продуктов

тор регенерируют в две стадии при высокой скорости (100—160 кг сжигаемого кокса в 1 ч на 1 т катализа­ тора). Транспорт катализатора в потоке высокой кон­ центрации отличается надежностью, износ катализаторопроводов незначителен.

Работы по снижению затрат на транспорт катализа­ тора на установках каталитического крекинга продол­ жаются. На рис. 25, а, б, в, г показаны схемы реактор- но-регенераторных блоков с одним катализаторопроводом. Применение для подъема катализатора одного катализаторопровода оказалось возможным благодаря соосному размещению реактора и регенератора на раз­ ной высоте. Подобная конструкция аппаратов имеется в СоветскомСоюзе на установках ГК-3 (см. рис. 25, а) и 43-104 (см. рис. 25,6) и в США на установках ортофлоу, модель С (см. рис. 25, в) и ЮОП (см. рис. 25, г).

На установках ортофлоу, модель С, реактор распо­ ложен над регенератором, а на установках ГК-3 — под регенератором. Трубопроводы для транспорта катали­ затора находятся внутри аппаратов и не имеют изгибов. Благодаря этому достигается их низкий абразивный из­ нос. Скорость восходящего и нисходящего потока ката­ лизатора регулируют задвижками специальной конст­ рукции. Вследствие вертикального расположения реак­ тора и регенератора высота установки возросла до 40— 50 м. Однако компактность расположения аппаратуры позволяет создавать установки большой мощности на сравнительно небольшой площадке.

76

Г Л А В А V

П Р О М Ы Ш Л Е Н Н Ы Е У С Т А Н О В К И

сЦ И Р К У Л И Р У Ю Щ И М Ш А Р И К О В Ы М

КА Т А Л И З А Т О Р О М

В1945—1949 гг. в СССР начали строить и осваивать установки каталитического крекинга с циркулирующим шариковым синтетическим алюмосиликатным катализа­ тором. На этих установках перерабатывали фракции ди­ зельного топлива и получали базовый авиационный бен­ зин. Крекинг этих фракций проводили в жестких усло­

виях с целью получения ароматизированного бензина с концом кипения 220 °С. Для углубления конверсии сырья и повышения качества вырабатываемого бензина осуществляли рециркуляцию газойля.

В связи с развитием в нашей стране реактивной авиации и расширенного применения в автотракторном парке дизельных двигателей производство базового авиационного бензина сильно сократилось и ресурсы сырья (фракции дизельного топлива) уменьшились. Сырьем каталитического крекинга могли служить толь­ ко прямогонные фракции нефти с пределами кипения выше, чем у дизельного топлива (200—360 °С), и фрак­ ции вторичного происхождения (керосиновые и газойле­ вые фракции процесса термического крекинга). В сере­ дине пятидесятых годов на установках каталитического крекинга начали перерабатывать вакуумные газойли и флегму термического крекинга. При переработке тяжелых фракций (350—500 °С), содержащих много смо­ листых веществ и непредельных углеводородов, увели­ чилось коксообразование и возникла перегрузка регене­ раторов по теплу. С целью уменьшения коксообразования были подобраны мягкие условия крекирования и увеличен объем регенераторов. Количество зон в регене­ раторе возросло с 9 до 14—15. На некоторых установках объединили несколько зон и стали подавать в них боль­ ше воздуха. С целью повышения кратности циркуляции катализатора была проведена реконструкция и автома-

78

тизация пневмотранспорта. Все эти мероприятия позво­ лили перерабатывать на установке модели 43-102 тяже­ лое сырье и сырье вторичного происхождения. Техноло­ гическая схема такой установки описана ниже.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА УСТАНОВКИ 43-102

Установка 43-102 (рис. 26) с циркулирующим шари­ ковым катализатором состоит из двух основных блоков: реакторного и нагревательно-фракционирующего. В ре­ акторном блоке при непрерывной циркуляции катализа­ тора происходит расщепление сырья и регенерация ка­ тализатора. В нагревательно-фракционирующем блоке сырье' нагревается и катализат (продукты каталитиче­ ского крекинга) разделяется на газ, бензин, легкий и тяжелый газойли.

79