Дымовые газы

Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Основы технологий вторичных процессов переработки нефтяного сырья. Учебное пособие.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

1 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 118 9 10 11 > Следующая >>>

катализатора. Используется двухстадийная регенерация катализатора

Первичный воздух

Дымовые газы

Вторичный воздух

Продукты реакции

Сырье

Разбавитель

Водяной пар

в двух последовательно соосно расположенных аппаратах (рис. 2.4).

В регенераторе первой ступени при частичной подаче воздуха сгорает основная часть водорода и незначительная часть углерода. При этом защитная оболочка из углерода кокса предохраняет ванадий от окисления и образования с цеолитом низкоплавкой эвтектики, вызывающей разрушение кристаллической структуры цеолита.

Рис. 2.4. Схема реакторного блока установки RCC

1 - двухступенчатый регенератор, 2 - лифт-реактор,

3 - выносной холодильник

Двухстадийная регенерация обеспечивает снижение содержания остаточного кокса с 0,2 до 0,05 %, благодаря этому на 3-4 % увеличивается выход бензина, снижается кратность циркуляции катализатора, требуется меньший предварительный нагрев сырья. Для охлаждения катализатора в регенераторе имеется выносной холодильник. Условия осуществления процесса:

– температура крекинга 500-545

– избыточное давление в системе от 0,07 до 0,21 МПа;

– температура в регенераторе 720-760

С;

С.

Процесс каталитического крекинга остатков R-2-R разработан совместно Французской компанией Total и Французским институтом нефти (ФИН). Отличительными особенностями реакторно-

регенераторного блока является наличие двух регенераторов с раз-

Газойль

Сырье

Продукты реакции

Водяной пар

Дымовые

газы

Дымовые газы

Воздух

1 4 5

Воздух

Инертный газ

дельной подачей воздуха и отводом дымовых газов (рис.2.5).

В первом (по ходу катализатора) регенераторе при температурах 680-700

С без дожига СО или его частичном дожиге выжигают

50-80 % кокса, при этом защитная оболочка из кокса предохраняет катализатор от термопаровой дезактивации.

Рис. 2.5. Схема реакторного блока установки R-2-R

1 - регенератор I ступени, 2 - регенератор II ступени,

3 - секция отдува катализатора, 4 - реактор-сепаратор,

5 - лифт-реактор (райзер)

Во втором регенераторе при температурах до 800 0С, избытке воздуха и незначительном содержании водяных паров выжигают остальной кокс, что исключает термопаровую дезактивацию катализатора. Второй регенератор оборудован выносным циклоном и десорбером (зоной отдува катализатора от дымовых газов). Высокая температура в узле смешения (может быть на 40-100

С выше, чем в реакторе)

обеспечивает быстрое и почти полное испарение сырья, снижает коксообразование. Другая особенность процесса R-2-R – подача охлажденного циркулирующего газойля (фр. 360-420

С) в лифт-реактор

выше точки ввода сырья, что дает возможность регулировать темпера-

туру в лифт-реакторе независимо от температуры в узле смешения. Температура в реакторе около 510

С, время контакта около 1 с.

В реакторе процесса R-2-R для ввода сырья используют специальные оригинальные устройства в виде распределительной головки, сопла Лаваля или трубы Вентури, внутри которых при скоростях, близких к звуковой, возникает ударная (акустическая) волна, диспергирующая сырье на капли с размерами, сопоставимыми или меньше размеров частиц катализатора (40-80 мкм). Это способствует мгновенному теплообмену и испарению, что в совокупности с рециркуляцией холодного газойля, снижает газо- и коксообразование и углубляет процесс крекинга. В процессе используется лифт-реактор, заканчивающийся устройством для быстрого отделения паров от катализатора. Отдув регенерированного катализатора снижает содержание инертных газов в сухом газе на 50 %.

На установках R-2-R перерабатывают сырье c содержанием мазутов из легких нефтей до 30 % (концентрация металлов 50 мг/кг, коксуемость 8-10 % мас.). Таким образом, во многих последних разработках процесса ККФ основное внимание уделяется сокращению времени контакта катализатора с углеводородными парами. С помощью разных систем, устанавливаемых на выходе из лифт-реактора, удалось существенно снизить время контакта за пределами лифт-реактора, а также и общее время пребывания сырья в реакционной зоне, что привело к снижению выхода сухого газа и кокса, а также повышению селективности по бензину и легким олефинам. Сочетание быстрого разделения катализатора и паров, малый объем зоны реакции позволяет уменьшить долю вторичных реакций, ведущих к повышенному газо- и коксообразованию.

Фирма БАРКО разработала новую концепцию системы контактирования сырья с катализатором, где используются преимущества ультракороткого времени контакта. Система с ультракоротким временем контакта сырья и катализатора представляет собой радикальное отступление от системы с лифт-реактором, применяемой на установках ККФ.

Применение такой системы в процессе каталитического крекинга в псевдоожиженном слое известно под названием MSCC (миллисекунд- ный каталитический крекинг). Процесс успешно внедрен в промышленности и лицензировано несколько установок.

Принцип работы реактора MSCC показан на рис. 2.6, а реактор-

Рис. 2.6. Принцип работы

катализатора

Рис. 2.7. Компоновка

Продукты Сырье

Воздух

Дымовые газы

Сырье

ный блок на рис. 2.7. Устройство реакторного блока аналогично установ- ке термоадсорбционной деасфальтизации 3Д.

Сырье вводится перпендикулярно нисходящему потоку катализатора. Продукты реакции и катализатор переносятся в зоне реакции в горизонтальном направлении в первичный сепаратор 3, где и происходит разделение паров и катализатора.

реактора MSCC

1 - реактор; 2 - отпарная колонна;

3 - первичный сепаратор;

4 - стояк регенерированного

установки MSCC

1 – реактор и отпарная секция;

2 – регенератор

Помимо преимуществ короткого времени контакта, связанных с увеличением выхода жидких продуктов, снижения коксообразования и выхода сухого газа, монтаж реакторов процесса MSCC обходится дешевле, чем монтаж системы с лифт-реактором. Так как реактор имеет относительно малые размеры по сравнению с лифт-реактором, его можно полностью монтировать на заводе-изготовителе. При строительстве новых установок стоимость реакторно-регенераторного блока на 20-30 % дешевле, чем системы с лифт-реактором.

Данный процесс реализован и в странах СНГ, в частности на Мозырском НПЗ (Белоруссия).

Доля установок, перерабатывающих остаточное сырье, по от-

Наименование продуктов

Выход продуктов, % мас.

Сырье

100,00

Итого:

100,00

Получено:

Сухой газ

2,73

Пропан-пропиленовая фракция

6,47

Бутан-бутиленовая фракция

10,86

Бензин

52,68

Легкий газойль

12,4

Кубовый продукт

9,31

Кокс

4,45

Сероводород

0,1

Потери

1,0

Итого:

100,00

дельным регионам зависит от потребления котельного топлива и наличия установок коксования – процесса, конкурирующего с ККФ в переработке остатков. К установкам, перерабатывающим остатки, как уже указывалось, условно относят установки ККФ, в сырье которых

5 % и более фракций, выкипающих выше 538

С. Примерно 90 %

установок ККФ работает на смесях (в основном с мазутом), а остальные на утяжеленных вакуумных газойлях. Распределение установок ККФ по типам перерабатываемого сырья от общего количества установок, в %: мазут – 51, гудрон – 17, деасфальтизат – 21, тяжелый вакуумный газойль – 11.

Материальный баланс миллисекундного каталитического крекинга представлен в табл. 2.1.

Таблица 2.1 – Материальный баланс установки миллисекундного каталитического крекинга

Без реконструкции действующих установок удается перерабатывать сырье с коксуемостью по Кондрадсону не выше 2 % мас. и содержанием металлов (Ni + V) до 5 мг/кг. Подбирая предельно допустимое количество остаточного компонента, его подмешивают к сырью до тех пор, пока не возникает каких-либо ограничений (мощности компрессора, воздуходувки, регенератора). Обычные вакуумные газойли имеют коксуемость 0,5 %, а суммарное содержание металлов

(Ni + V) ниже 1-2 мг/кг. При крекинге такого сырья образуется 4–6 % мас. кокса на сырье, что достаточно для замыкания теплового

баланса реакторного блока при температурах в регенераторе 670-

720

С. Однако коксуемость мазута достигает 15, а гудронов даже

25 % мас., поэтому качество смешанного сырья значительно хуже, чем

вакуумного газойля.

Массовый перевод установок ККФ на остаточное сырье в США произошел после 1979 года. Изменение сырья привело к изменению качества равновесного катализатора, режима работы и более широкому использованию ряда технологических приемов. На установках, использующих остаточное сырье, предварительный подогрев сырья снижен в среднем на 30 торе повышены в среднем на 11

С, температуры в реакторе и регенера-

С и 25 0С соответственно. Использу-

ется дожиг CO, обогащение воздуха, подаваемого в регенератор, кислородом, пассивация металлов, впрыск водяного пара или пара и воды на распыл сырья, съем избыточного тепла регенерации.

Обычно при переработке дистиллятного сырья догрузка катализатора составляла 0,43-0,53 кг/м

сырья. С переходом на переработ-

ку остаточного сырья существенно снизилась микроактивность и повысилась концентрация металлов на равновесных катализаторах, поэтому догрузка катализатора возросла в среднем до 1 кг/м тяжелых видах сырья – до 1,2-1,3 кг/м кокачественных остатков она достигает 3-4 кг/м

. При переработке только низ-

, а на более

В Японии более половины установок ККФ работает на смешанном сырье, содержащем от 10 до 50 % остаточного компонента. В Западной Европе и на Ближнем Востоке примерно 30 % установок ККФ перерабатывает сырье с содержанием остатков от 10 до 100 %.

Процесс ККФ в течение более чем 60-летней истории непрерывно совершенствовался, а его технико-экономические показатели улучшались. С момента внедрения ККФ затраты на строительство установок одинаковой мощности снижены в четыре раза, а выход бензина увеличен более чем на 50 %. Технико-экономическая эффективность работы установок во многом зависит от длительности пробега. Длительность пробега установок ККФ (между капитальными ремонтами реактора и регенератора) от 2 до 4 лет, а в отдельных случаях достигает 6 лет.

Перевод установок ККФ на переработку тяжелого остаточного сырья выгоден при наличии достаточной разницы между затратами на сырье и прибылью, получаемой от реализации светлых продуктов.

Перевод действующей установки ККФ, перерабатывающей вакуумной газойль, на смешанное сырье (80 % вакуумного газойля и 20 % гудрона) за счет увеличения разницы между затратами на сырье и стоимостью вырабатываемой продукции увеличивает чистую прибыль на 15 %, несмотря на снижение выхода бензина.

ККФ – процесс энергоемкий. Суммарное потребление энергии составляет 4-7 % от перерабатываемого сырья, а с учетом сжигаемого кокса – около 40 % от нефти, идущей на энергетические нужды. Потребление энергии распределяется следующим образом: электроэнергия – 18 %, пар – 46 %, топливо технологическое – 36 %.

Реконструкция отечественных установок

каталитического крекинга

Мировой опыт эксплуатации установок ККФ выявляет широкие возможности усовершенствования отечественных установок каталитического крекинга типа 1А-1М, ГК-3 и 43-103.

На первых порах, пока в стране имеются ресурсы вакуумных дистиллятов, следует ограничиться внедрением новых и модернизацией устаревших элементов реакторно-регенераторного блока с целью повышения производительности, углубления процесса, увеличения выхода бензина, селективности, стабильности катализатора, уменьшения его расхода, охраны окружающей среды и продолжительности межремонтного пробега до 3 лет. Всего этого можно достигнуть путем замены катализатора РЗЭ-Y на ультрастабильные или весьма селективные высококремнеземные цеолитсодержащие или алюминофосфатные катализаторы Lа-210, перехода на крекинг в лифт-реакторе при повышенной температуре и сокращенном времени (до 2-4 с), по- дачи водяного пара и применении ультразвуковых форсунок для равномерного напыления на частицы катализатора мелких капель жидкого сырья по всему сечению лифт-реактора; двухступенчатой регенерации катализатора.

На втором этапе на заводах, перерабатывающих низкосернистые парафино-нафтеновые нефти типа мангышлакской или грозненской, каталитическому крекингу можно подвергать мазут с коксуемостью 6 % и с содержанием суммы металлов до 30 мг/кг на катализаторе типа Lа-210 с подачей пассиватора или смеси вакуумного дистиллята с 10-20 % гудрона.

Усовершенствование установки 1А-1М заключается в реконструкции лифт-реактора (внутреннего или внешнего монтажа).

За бывшим реактором сохраняются функции объемного сепаратора и отпарной секции. В нижней части лифт-реактора предусматривается подача водяного пара или сухого газа и установка ультразвукой форсунки. Лифт-реактор выполнен из трех участков переменного сечения. Вследствие большого диаметра (12 м) регенератор разделен на две зоны: центральную «мокрую» и переферийную «сухую», большей площади, с раздельной подачей воздуха и совместным выводом продуктов горения. Наличие небольшой добавки фосфора в составе катализатора обеспечивает окисление CO и SO

до CO2 и SO3.

Усовершенствование установки ГК-3, предложенное ГрозНИИ, заключается в ее дооборудовании выносным лифт-реактором вместе с объемным сепаратором и отпарной секцией, а также переделке реакторно-регенераторного блока установки под двухступенчатую регенерацию.

Реконструкция установки 43-103 заключается в замене U-образного транспорта на V-образный.

Каталитический крекинг осуществляется в лифт-реакторе внутреннего или внешнего монтажа переменного сечения, с применением акустической форсунки для тонкого распыления сырья и выравнивания температуры крекинга по сечению лифт-реактора. Бывший реактор превращается в объемный сепаратор, оканчивающийся отпарной секцией. В центре регенератора организуется секция «мокрого» регенератора, а на периферии – «сухой» регенератор. При условии увеличения мощности компрессоров и воздуходувок, устранения других узких мест на всех перечисленных установках можно повысить температуру конца кипения вакуумного дистиллята до 540-580

С, в 1,5-2 раза увеличить производительность по сырью и на 10 % выход бензина с октановым числом по ИМ–93, работать без рециркуляции, получать 90 % ценных продуктов, уменьшить расход катализатора и удвоить межремонтный пробег установок.

Варианты реконструкций процесса

каталитического крекинга

Намечены следующие конструктивно-технические тенденции

в оборудовании каталитического крекинга:

– новые эффективные системы впрыска сырья, обеспечиваю-

щие высокодисперсное распыление, интенсивное перемешивание, быстрый контакт с катализатором;

– новые устройства быстрого разделения углеводородов от ка-

тализатора на выходе из лифт-реактора для предотвращения перекрекирования в комбинации с высокоэффективными циклонными системами;

– новые секции десорбции углеводородов в отпарной зоне ре-

актора насадочного типа (вместо полок);

– переход от жесткой связи по па'рам «реактор-колонна» к

«разорванной» схеме, когда продукты реакции вначале (до колонны) конденсируются, из них удаляются шлам и углеводородный газ, а затем за счет тепла конденсации продуктов реакции катализат вновь нагревается и поступает в ректификационную колонну;

– высокопроизводительные двухступенчатые регенераторы, в

которых имеются специальные внутренние и внешние устройства для отвода тепла, а также предусмотрена защита корпуса, днищ и внешних устройств от высокой температуры;

– магнитная сепарация состарившегося катализатора. Магнитная сепарация позволяет осуществить замену катализа-

тора на основе объективных количественных параметрических критериев. Метод основан на факте, что у частиц состарившегося катализатора увеличивается намагничиваемость вследствие аккумулирования на них магнитных металлов.

Установка магнитной сепарации представляет собой небольшой участок ленточного конвейера для транспортировки катализатора, у которого ролик на участке схода транспортируемого материала с ленты выполнен в виде постоянного цилиндрического магнита. Благодаря этому поток катализатора при сходе с ленты разделяется на два: немагнитные или слабомагнитные частицы относительно свежего катализатора по инерции выбрасываются в приемник, установленный спереди конвейера, а намагниченные частички состарившегося катализатора сильнее притягиваясь к магниту и ленте, проходят под конвейер и отрываются от ленты только после прохождения зоны магнитного ролика, попадая таким образом в приемник состарившегося катализатора. По ряду опубликованных данных такая селективная сепарация катализатора позволяет уменьшить выход кокса на 11 %, сухого газа на 10-16 % и увеличить выход жидких дистиллятов на 10

Разработаны процессы каталитического крекинга с новыми схемами движения потоков в реакторах, в частности движением катали-

затора и паров сверху вниз (крекинг в нисходящих потоках сырья и катализатора) с целью обеспечения однородного движения потока без завихрений, сокращения времени контакта и устранения вторичных побочных реакций, а также создания большого избытка катализатора по отношению к сырью. При этом обеспечивается одинаковое время контакта для всех частиц сырья. В итоге увеличивается выход высококачественного бензина и пропилена. Для дальнейшего сокращения времени контакта разработаны процессы крекинга в зоне пересечения их быстродвижущихся потоков, направленных взаимно перпендикулярно друг к другу (миллисекундный каталитический крекинг).

Предлагаются разработки технологий двухступенчатого процесса, сочетающего ультрамягкий крекинг в реакторе первой ступени с высоким выходом бензиновых и дизельных фракций с малым содержанием ароматики, серы и азота и повторный жесткий крекинг остаточной фракции в реакторе второй ступени. Остаточная фракция может использоваться как рецикл с возвращением в поток исходного сырья.

Двухступенчатый крекинг используется для снижения содержания олефинов в бензинах с 40-60 до 10-35 % об. В этом случае легкая нафта с первой ступени направляется во вспомогательный лифтреактор, где происходит гидрирование олефинов.

В настоящее время на многих установках каталитического крекинга для регенерации катализатора используется воздух, обогащенный кислородом, что позволяет повысить активность катализатора после регенерации, производительность установки и выход светлых продуктов; снизить вредные выхлопы в атмосферу за счет снижения содержания СО в дымовых газах; повысить гибкость установки по видам сырья, в том числе по переработке тяжелых и сверхтяжелых остатков.

Как показывают исследования фирмы Linde (ФРГ), при обогащении воздуха кислородом до 27 % можно повысить производительность установки на 10-15 %, а степень превращения сырья в среднем на 3 %, снизить выход тяжелых остатков на 3,5-5 % без значительных капитальных вложений. Кислород для этих целей может быть получен на небольшой локальной воздухоразделительной установке или извне. Кислород добавляют к воздуху, как правило, после воздуходувки.

В последнее десятилетие резко возросла потребность в пропилене как нефтехимическом сырье, что привело к его дефициту. Одно-

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 118 9 10 11 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]