Теоретические основы и пути интенсификации процесса

15

проходит зоны выжига кокса, окислительного хлорирования и прокаливания. Из регенератора через систему затворов катализатор поступает в питатель пневмотранспорта и водородсодержащим газом подается в бункер, расположенный над реактором первой ступени.

6

Рис. 4. Принципиальная технологическая схема процесса платформинга с непрерывной регенерацией катализатора по технологии фирмы UOP:

1, 2, 3, 4 – реакторы; 5 – регенератор катализатора; 6 – многосекционная печь; 7 – сепаратор; 8 – секция извлечения; 9 – стабилизационная колонна;

I – гидроочищенное сырье; II – водородсодержащий газ; III – сухой газ;

IV – головка стабилизации; V – стабильный платформат

Таким образом без остановки системы или выключения одного из реакторов на регенерацию катализатора осуществляется непрерывный процесс платформинга. Возможность постоянно поддерживать свойства регенерированного катализатора на уровне, близком к

Консорциум « Н е д р а »

16

свойствам свежего катализатора, позволяет проводить процесс платформинга при невысоком давлении и снизить кратность циркуляции газа

[7, 9, 27].

Дуалформинг

В современном процессе каталитического риформинга, разработанном Французским институтом нефти (Institut Français du pétrole - IFP), применена непрерывная регенерация катализатора. IFP предлагает три варианта процесса: дуалформинг (dualforming), дуалформинг плюс (dualforming plus) и октанайзинг (octanizing).

Процесс дуалформинг позволяет реконструировать установки риформинга с неподвижным слоем катализатора с целью получения более высоких выходов продуктов за счет монтажа нового реактора с системой непрерывной регенерации катализатора. В результате происходит снижение рабочего давления на установке (с 2,6 до 1,5 МПа), что улучшает выходы продуктов риформинга, и в особенности водорода.

Одно из преимуществ процесса - максимальное использование имеющегося оборудования в традиционной технологической схеме установки. Предусмотрен монтаж нового реактора с системой непрерывной циркуляции катализатора, интегрированного в имеющуюся реакционную систему. Требуется также замена сырьевого теплообменника, монтаж новой печи и дополнительного компрессора для водорода (рис. 5).

7

III

6

I

Консорциум « Н е д р а »

17

Рис. 5. Принципиальная схема процесса дуалформинг:

1 – действующие реакторы; 2 – действующие печи; 3 – новый реактор; 4 – регенератор катализатора; 5 – новая печь; 6 – новый сырьевой теплообменник; 7 – сепаратор продуктов реакции;

I – гидроочищенное сырье; II – водородсодержащий газ; III – нестабильный риформат

Чтобы обеспечить необходимый срок службы катализатора, устанавливается ловушка для улавливания серы в жидкой фазе.

Благодаря использованию системы непрерывной регенерации катализатора новый реактор может работать в режиме высокой жесткости для достижения требуемого октанового числа.

Однако во многих случаях технологию дуалформинг нельзя применять из-за недостатков площадей и необходимого оборудования.

Поэтому разработан другой вариант - дуалформинг плюс, который фактически можно использовать на всех действующих установках риформинга.

Этот процесс, так же как дуалформинг, основан на расположении нового реактора и секции непрерывной регенерации катализатора после действующей полурегенеративной секции (рис. 6).

Подобная реконструкция требует монтажа новой печи, реактора, секции регенерации, нового сырьевого теплообменника, сепаратора и компрессора водорода. Главное преимущество процесса дуалформинг плюс заключается в расположении нового реактора независимо от действующей установки риформинга. Поэтому он может работать при более низком давлении, чем уже имеющаяся реакционная секция.

Кроме того, новый реактор, так же как и секция регенерации, может быть территориально достаточно далеко удален от действующей установки, что невозможно в случае процесса дуалформинг.

Консорциум « Н е д р а »

18

Рис. 6. Принципиальная схема процесса дуалформинг плюс:

1 – действующие реакторы; 2 – действующие печи; 3 – сепаратор; 4 – новая печь; 5 – новый реактор; 6 – регенератор катализатора; 7 – сепаратор продуктов реакции;

I – гидроочищенное сырье; II – водородсодержащий газ; III – нестабильный риформат

Процесс характеризуется эксплуатационной гибкостью и возможностью дальнейшего расширения. За счет уменьшения давления в реакторной секции значительно увеличиваются выходы продуктов риформинга и водорода [5, 28].

Октанайзинг

Этот процесс позволяет реконструировать установки с неподвижным слоем катализатора с целью получения более высоких выходов продуктов за счет замены существующей реакционной секции на новую систему с непрерывной регенерацией катализатора.

Оригинальная система циркуляции катализатора в сочетании с контуром непрерывной регенерации позволяет расположить реакторы рядом друг с другом (рис. 7), что обеспечивает минимальные инвестиции и упрощает содержание и текущий ремонт оборудования [29].

Консорциум « Н е д р а »

19

Катализатор движется сверху вниз в каждом реакторе под действием собственного веса, для его транспортировки между реакторами, между реактором и регенератором используется водородсодержащий газ. Катализатор из верхнего сепараторного бункера

(баллона-сборника) периодически поступает в регенератор, где после продувки азотом подвергается регенерации в стационарном слое. При регенерации катализатора регенератор и циркуляционная система газов регенерации образуют замкнутый контур, а

при загрузке и выгрузке катализатора циркуляционную систему отключают.

Регенерированный катализатор поступает в нижний бункер, где восстанавливается водородсодержащим газом и транспортируется наверх реактора, завершая цикл циркуляции [8, 30].

III

I

Консорциум « Н е д р а »

20

Рис. 7. Принципиальная технологическая схема процесса риформинга

с непрерывной регенерацией катализатора по технологии IFP:

1 – реакторы; 2 – печи; 3 – регенератор; 4 – сепаратор продуктов реакции;

I – гидроочищенное сырье; II – водородсодержащий газ; III – нестабильный риформат

Системы современного контроля и поточного анализа обеспечивают эффективную регенерацию катализатора. В любой момент времени только ~ 15% катализатора находится в регенераторе и в системе циркуляции катализатора. Катализатор из последнего реактора направляется в секцию регенерации, где он циркулирует в нисходящем потоке и возвращается в первый реактор. Предусмотрена простая система транспорта катализатора между реакторами с помощью водорода, а между реакторами и регенератором - с помощью азота. На линиях транспорта катализатора не используются задвижки. Характерны очень низкие потери катализатора от истирания [5].

Секция регенерации катализатора состоит из четырех независимых зон [31]:

−основного выжига кокса;

−окончательного выжига кокса;

−окислительного хлорирования;

−прокаливания.

Кпреимуществу процесса относится максимальная гибкость в отношении выходов продуктов риформинга и водорода, а также самое низкое давление из всех вариантов риформинга с непрерывной регенерацией катализатора по технологии IFP. Все количество катализатора непрерывно регенерируется в отличие от процессов дуалформинг и дуалформинг плюс, в результате чего срок службы катализатора увеличивается по сравнению с другими вариантами.

2 Катализаторы процесса каталитического риформинга бензиновых фракций

Консорциум « Н е д р а »