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

ках 19 за счет тепла отводимого с установки легкого и тяжелого газойля и нижнего циркуляционного ороше­ ния ректификационной колонны, а затем направляется двумя потоками в нагревательную печь /. В печи сырье проходит по трубам конвекционной камеры, подового и потолочного экранов и нагревается до 450—490°С. Для улучшения испарения сырья в потолочный змеевик печи подается водяной пар. На выходе из печи оба по­ тока соединяются и парогазовая смесь по трубопроводу поступает в реактор 2. В реакторе пары и неиспарившаяся часть сырья контактируются с катализатором.

В реакционной зоне наиболее реакционноспособные углеводороды распадаются, происходит их ароматиза­ ция и изомеризация. Одновременно на поверхности ка­ тализатора протекают реакции уплотнения адсорбиро­ ванных тяжелых углеводородов; при этом выделяется водород, который насыщает непредельные углеводоро­ ды. В порах выходящего из реакционной зоны катали­ затора остаются коксовые отложения, а продукты кре­ кинга уходят в газосборные трубы и далее в ректифи­ кационную колонну 17. Для улучшения десорбции углеводородов с поверхности - катализатора навстречу опускающемуся его потоку в реакторе подается водяной

Внизу ректификационной колонны 17 (см. рис. 26) пары продуктов крекинга охлаждаются нижним цирку­ ляционным орошением (тяжелый газойль), подаваемым

80

на 4-ю тарелку. На тарелке, смонтированной в нижней части колонны, частицы катализатора, захваченные по­ током продуктов крекинга (при сепарации в реакторе), отмываются потоком нижнего циркуляционного ороше­ ния. Температура низа ректификационной колонны под­ держивается на уровне 340—360 °С подачей нижнего циркуляционного орошения, а температура верха — на уровне 120—160 °С с помощью острого орошения бен­ зином. Температура верха колонны почти наполовину меньше температуры низа; следовательно, чем выше расположена ректификационная тарелка, тем ниже на этой тарелке температура.

Продукты каталитического крекинга выкипают в ши­ роких пределах температур — от температуры кипения получаемых газов примерно до 500 °С.

При движении паров углеводородов в верхнюю часть колонны 17 на нижних тарелках конденсируются тяже­ лые углеводороды, а на верхних — легкие; таким обра­ зом иа каждой тарелке будет накапливаться продукт с определенной температурой кипения. Внизу колонны собирается тяжелый газойль (фракция, выкипающая выше 350 °С), который откачивается насосом в парк че­ рез теплообменник и холодильник.

С 16-й и 12-й тарелок легкий газойль (фракция 185—350 °С) выводится в колонну 18 для отпарки бен­ зиновых фракций водяным паром. Отпаренные углево­ дороды и водяной пар отводятся по трубопроводу в ко­ лонну 17. Легкий газойль после отпарки бензиновых фракций забирается из колонны 18 насосом, охлаж­ дается в теплообменнике и холодильнике до 60—70 °С и направляется в резервуары для хранения. С верха ко­ лонны выходят газ, пары бензина и водяной пар. Пары бензина и пар конденсируются и охлаждаются в по­ гружном конденсаторе-холодильнике 21 и вместе с га­ зом поступают в газосепаратор-водоотделитель 22. Газ уходит на компримирование, водяной конденсат — в ка­ нализацию, а бензин откачивается насосом в емкости для хранения и на орошение верха колонны 17. В слу­ чае переработки сернистого сырья бензин перед поступ­ лением в резервуарный парк очищается от сероводоро­ да в специальной системе водным раствором каустиче­ ской соды.

Схема движения катализатора. Регенерированный

катализатор из бункера реактора 4 (см. рис. 26) по на­ порному стояку 3 поступает в реактор 2 и по катализаторопроводу проходит в дозер 15. В нижнюю часть дозера подается подогретый в топке 13 первичный транс­ портирующий воздух и вторичный, регулирующий загрузку дозера. По стволу пневмоподъемннка закоксованный катализатор направляется в сепаратор 5; в его расширенной части катализатор отделяется от транспор­ тирующего воздуха и по катализаторопроводу ссыпает­ ся в бункер регенератора 8. Оттуда по переточным тру­ бам катализатор поступает в регенератор 9. Отделен­ ный от катализатора воздух очищается в циклонах от пыли н уходит в атмосферу. Отделившаяся пыль ссы­ пается в емкость 14.

В регенераторе 9 катализатор проходит от 9 до 14 зон регенерации. В каждую зону подается воздух воз­ духодувкой 12 для окисления кокса. Продукты окисле­ ния (двуокись и окись углерода, водяные пары), непрореагировавшип кислород и азот уходят из регенера­

в средних и нижних зонах регенератора снимается змее­ виками водяного охлаждения.

тора осуществляется аналогично закоксованному ката­ лизатору. Из сепаратора 5 катализатор ссыпается в бункер реактора 4, и цикл движения повторяется. В ре­ зультате крекинга, регенерации и трения о стенки аппа­ ратов и катализаторопроводов катализатор частично разрушается. Для вывода мелких частиц его из систе­ мы в схему циркуляции катализатора включен отвеиватель 6 и циклон 7. Часть регенерированного катализа­ тора из сепаратора 5 направляется в отвеиватель 6. На­ встречу потоку катализатора подается воздух, который увлекает мелкие его частицы в циклон 7 для их улавли­ вания. Очищенный воздух уходит в атмосферу, а ката-

Свежий катализатор завозится на установку авто­ транспортом и ссыпается в емкость, откуда воздухом

82

в режиме сплошного потока поднимается в емкость, для хранения й нагрева. Нагретый до 250 °С катализатор подается в дозер для восполнения потерь.

Схема водяного охлаждения. Котел-утилизатор, в ко­ тором используется тепло сгорания кокса в регенерато­ ре, снабжается химически очищенной водой собствен­ ного приготовления или приготовленной на близко рас­ положенной ТЭЦ. Запас воды хранится в емкости, от­ куда насосом подается в барабан котла-утилизатора 10 (см. рис. 26) для пополнения его уровня. Горячая вода из барабана забирается насосом 11 и направляется в охлаждающие змеевики регенератора, где она нагре­ вается за счет тепла сгорания кокса и частично испа­ ряется. Пароводяная смесь возвращается в барабан 10; отделяющийся от жидкости пар уходит через верхнюю его часть в заводскую систему острого пара. Барабан котла снабжен системами постоянной и периодической продувки.

УСТРОЙСТВО ОСНОВНЫХ АППАРАТОВ

Реактор. В реакторе осуществляется каталитический крекинг сырья при непрерывном контакте его паров с катализатором и последующем отделении продуктов крекинга. Схема реактора показана на рис. 28. Цилин­

50 м3 . Снаружи реактор футерован для уменьшения теплопотерь. Реактор и его детали выполняют из не­ ржавеющей стали для уменьшения эрозионного и кор­ розионного износа.

Вверху реактора расположено устройство / для рав­ номерного распределения катализатора по площади по­ перечного сечения аппарата. К верхнему днищу реакто­ ра приварен цилиндр, внутри которого помещен ко­ нус 2. По краям конуса расположены распределитель­ ные трубы 3, направляющие катализатор в реакционную зону. Изменяя длину переточных труб 4, можно умень­ шать или увеличивать объем катализатора, заключен­ ного между концом переточных труб и серединой высо­ ты газовыводных труб 5, который условно считают объемом реакционной зоны. В пространство между пе­ реточными трубами (в реакционную зону) вводят пары сырья, контактнрующиеся с катализатором. Линейная

скорость движения катализатора в десятки раз меньше линейной скорости движения паров сырья и продуктов

84

тора и процесс переходит во внутридиффузионную

.область. В случае обильного коксоотложения на внут­ ренней поверхности шариков катализатора скорость распада сырья на экранированных коксом центрах не­ велика и процесс крекинга в конце реакционной зоны реактора может протекать в кинетической области. Наи­ большая эффективность работы катализатора достига­ ется в верхней части реактора, когда поверхность ката­ лизатора свободна от коксовых -отложений.

Реакционная зона заканчивается в середине высоты газовыводного устройства, предназначенного для отде­ ления продуктов крекинга от катализатора. Конструк­ тивно газовыводное устройство выполнено из вертикаль­ ных труб 5, каждая из которых оснащена четырьмя колпачками. В трубе под колпачками просверлены ка­ либрованные отверстия. Площадь отверстий под колпач­ ками подбирается такая, чтобы обеспечить скорость паров под ними, исключающую вынос мелких частиц катализатора в вертикальную трубу и затем в ректифи­ кационную колонну. Продукты реакции по вертикаль­ ным трубам опускаются в пространство под трубную решетку 6 и уходят в ректификационную колонну.

Катализатор по переточным трубам 7, вмонтирован­ ным в трубную решетку, опускается в отпарную зону.

ся подачей перегретого водяного пара под выравниваю­ щее устройство 8, а в некоторых случаях — в маточ­ ник, расположенный над выравнивающим устройством (на рисунке не показан). Комбинированная подача па­ ра обеспечивает более равномерное его распределение по слою катализатора, находящегося в отпарной зоне. При достаточном объеме подаваемого пара парциаль­ ное давление нефтяных паров в пространстве между гранулами снижается и создаются условия, способст­ вующие десорбции углеводородов из пор катализатора. Чрезмерная подача пара заметно не улучшает процесс удаления углеводородов из катализатора.

Выравнивающее устройство 8 (днище с отверстиями определенного размера, расположенными по всей пло-

85

щади поперечного сечения реактора) обеспечивает рав­ номерное движение катализатора по сечению и высоте аппарата. Катализатор, выходящий из каждых четырех отверстий устройства, направляется по специальным тру­ бам 9 в катализаторопроводы большего размера. Че­ рез днище реактора проходят четыре катализаторопровода 10. -Выходящий из них катализатор соединяется с общий поток, направляемый в дозер. Если отверстия выравнивающего устройства забиваются, скорость дви­ жения катализатора уменьшается и количество откла­ дывающегося на нем кокса возрастает. При регенерации такого катализатора шарики сильнее растрескиваются. Поэтому выравнивающее устройство должно работать надежно.

ж ->

При переработке тяжелого сырья •— вакуумного га­ зойля и газойля термического крекинга в верхней части реактора вместо устройства для распределения катали­ затора монтируют специальный узел ввода сырья (рис. 29). Сырье по двум трубопроводам 3 вводится в

головку диффузора 5. На выходе сырья из труб 3 по-

86

токи встречаются. Энергия потока гасится в головке диффузора и в расширяющемся к низу диффузоре. Го­ ловка и диффузор помещены внутри расширенной части катализаторопровода 2, к нижней части которого при­ креплена тарелка 7. Между тарелкой и диффузором воз­

ра 5. Пары сырья при выходе из диффузора встречаются с опускающимся катализатором. Происходит интенсив­ ный и равномерный контакт паров и неиспарившейся части сырья с катализатором.

Продукты распада и непрореагировавшая часть сырья опускаются в реакционную зону, где претерпева­ ют дальнейшие превращения. Для поддержания ста­ бильности потока катализатора в кольцевом простран­ стве 8 и обеспечения постоянного расстояния уровня ка­ тализатора от тарелки 7 монтируются катализаторопро­ воды 4.

Регенератор. В регенераторе окисляют кислородом воздуха кокс, отложившийся на поверхности катализа­ тора в процессе крекинга. Окисление кокса может начи­

тепло, которое нужно выводить из регенератора. Необ­ ходимое условие успешной регенерации — равномерное движение катализатора, воздуха и дымовых газов по сечению регенератора.

Схема регенератора показана на рис. 30. Регенера­ тор оснащен верхним и нижним выравнивающими уст­ ройствами / и 10, газосборными и воздушными коллек­ торами 4 и 6, коробами 7 и системой водяного охлажде­ ния катализатора. Конструктивно эти устройства объединены в зоны регенерации. В состав каждых верх­ них трех-четырех зон регенерации входят газосборный и воздушный коллекторы с коробами. Между ними рас­ положен слой регенерируемого катализатора. Дополни­ тельный теплоотвод в этих зонах не требуется, так как выделяющееся из них тепло поглощается слоем катали­ затора и дымовыми газами. В последующих зонах под воздушными коллекторами и коробами монтируют змее-

87

вики водяного охлаждения 8. Змеевики выполняют из нержавеющих труб диаметром 50 мм, а иногда из печ­ ных легированных труб. Расстояние между осями труб 250 мм. Трубы соединяют сварными переходами, распо­ ложенными вне зоны движения катализатора.

88

конструктивных недостатков воздушных и газосборных устройств мелкие шарики катализатора выносятся в ды­ мовую трубу. Предложены выносные газовые коллекто­ ры, лишенные этих недостатков. Они расположены вне аппарата и соединяются с коробами при помощи нип­ пелей, проходящих через корпус регенератора.. В неко­ торых регенераторах коллекторы и короба заменены тарелками с переточными трубами. Однако эти новые конструкции еще не нашли широкого применения.

В нижних зонах регенератора начинает гореть кокс, находящийся во внутренних порах шарика катализато­ ра, и процесс регенерации переходит во внутридиффузионную область. Горение кокса в этой области можно интенсифицировать путем повышения концентрации кис­ лорода в слое катализатора и использования широко­ пористого катализатора. Однако практического приме­ нения эти способы не нашли. Для полного сгорания кокса требуется увеличить длительность пребывания катализатора в зоне горения. Практически продолжи­ тельность регенерации подбирают таким образом, чтобы в катализаторе, выходящем из регенератора, содержа­ ние остаточного кокса не превышало 0,1—0,3 вес. %. Нижняя зона регенератора состоит из трех-четырех ох­ лаждающих змеевиков, позволяющих регулировать тем­ пературу на выходе из регенератора.

(рис. 31) нагревается и испаряется сырье крекинга. Теп­ ло для нагрева получают при сгорании жидкого или газообразного топлива. Печь имеет две радианткые каме­ ры 1 и двухпоточный змеевик, который собран из леги­ рованных печных труб, соединенных двойниками. Часть

89