Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Химическая технология переработки нефтяных остатков и природных битумов. Учебное пособие
.pdf
Такое тонкое диспергирование сырья, а также повышенная
температура в нижней части реактора способствует мгновенному
теплообмену и испарению сырья. Суммарно все это приводит к
углублению крекинга.
Процесс MSCC (миллисекундный каталитический крекинг).
Контакт сырья и катализатора в процессе составляет доли секунды. В
нем нет лифт-реактора, нет псевдоожиженного слоя катализатора.
Регенерированный катализатор потоком паров сырья, подаваемым
перпендикулярно движению катализатора, сдувается в первичное
сепарационное устройство (рис. 5.8). Система MSCC была
разработана фирмой БАРКО для термоадсорбционной
деасфальтизации (3Д) и приспособлена фирмой UOP для
каталитического крекинга.
Рис. 5.8. Компановка установки MSCC
1 – реактор и отпарная секция; 2 – регенератор
Но в отличие от установки 3Д на выходе из лифт - реактора в
поток не подается квенч. Столь малое время контакта не способствует
протеканию вторичных реакций, поэтому образуется меньше газа и
кокса. Помимо увеличения выхода основных продуктов преимущество
установки в том, что монтаж реакторов обходится значительно
дешевле, чем с лифт - реактором. Реактор имеет небольшие размеры и
51
его полностью можно монтировать на заводе-изготовителе. При
строительстве новых установок, стоимость реакторнорегенераторного блока на 20–30 % дешевле, чем с лифт - реактором.
Рис. 5.9. Реакторно-регенераторный блок установки
миллисекундного каталитического крекинга
1 – реактор; 2 – регенератор; 3–6 – специальные задвижки
катализатора регенерированного, горячего (в стриппер),
отработанного и циркулирующего
В России доля каталитического крекинга составляет 6,7 %, а в
США – 36 %. В России пока не стоит жестко проблема использования
остаточного сырья. Также на наших заводах существует избыток
вакуумного газойля. Поэтому при реконструкции имеющихся
установок можно ограничиться модернизацией устаревших элементов
реакторно-регенераторного блока с целью повышения
производительности, увеличения глубины превращения сырья и
селективности. Кроме того, используются новые катализаторы,
которые обладают повышенной активностью и селективностью,
52
позволяют снизить расход катализатора и увеличить
продолжительность межремонтного пробега до трех лет. Основные
показатели могут быть достигнуты при замене катализаторов,
содержащих цеолиты с редкозамельными элементами, на
ультрастабильные сверхвысококремнеземистые типа USY, Lа-210.
Реконструкция отечественных установок предполагает:
- монтаж лифт-реактора, вместо кипящего слоя;
- изменение конфигурации катализаторопроводов (замента U -
образных, на V - образные), что способствует меньшей эрозии
трубопровода;
- использование для подачи сырья ультразвуковых форсунок,
которые позволяют равномерно напылять сырье на катализатор;
- организация двухступенчатой регенерации катализатора с
выделением мокрой зоны;
- для регенерации использование воздуха, обогащенного
кислородом, что позволяет увеличить производительность
регенератора.
5.5. Реконструкция отечественных установок
каталитического крекинга
Отечественный и зарубежный опыт эксплуатации установок
каталитического крекинга выявляет широкие возможности
усовершенствования отечественных установок каталитического
крекинга типа 1А–1М, ГК–3 и 43–103.
Установка 1А – 1М. Предложено два варианта реконструкции.
За бывшим реактором сохраняется функция объемного сепаратора и
отпарной секции. В нижней части лифт – реактора предусматривается
подача водяного пара или сухого газа и установка ультразвуковой
форсунки. Лифт – реактор выполнен из трех участков переменного
сечения. Вследствие большого диаметра регенератор разделен на две
зоны: центральную «мокрую» и переферийную «сухую», большего
объема, 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.
2
53
Рис. 5.10 Схема реакторного блока установки каталитического
крекинга 1А – 1М:
а – до реконструкции: 1 – транспортные линии; 2 – реактор;
3 – отпарная секция; 4 – регенератор; 5 – циклоны;
6 – объемный сепаратор;
б – после реконструкции (с лифт – реактором внутреннего
монтажа): 1 – лифт – реактор; 3 – отпарная секция; 4 – регенератор;
5 – циклоны; 6 – объемный сепаратор;
в – после реконструкции (с лифт – реактором внешнего
монтажа): 1 – лифт – реактор; 2 – отпарная секция;
3 – объемный сепаратор; 4 – регенератор
54
В варианте «б» - лифт – реактор внутреннего монтажа; в
варианте «в» – лифт – реактор наружного монтажа с поворотом на
входе в сепаратор под углом 90 º. В обоих вариантах лифт – реактор
выполнен из трех участков переменного сечения, диаметр
увеличивается к верху для того, чтобы обеспечить одинаковую
скорость движения во всем лифт – реакторе (объем продуктов больше,
чем объем сырья).
В регенераторе выделены «мокрая» и «сухая» зоны, причем
предложено в катализатор добавлять небольшое количество
фосфорсодержащих соединений, которые способствуют дожигу СО и
SO2 до СО2 и SO3.
Установка ГК–3. Наибольшей реконструкции подверглась
установка ГК– 3
Реакторно-регенераторный блок ГК–3 был дополнен
реактором, который имеет лифт – реактор, отстойную зону, зону
отпарки. Старый реакторно-регенераторный блок используется как
двухступенчатый регенератор. При увеличении мощности
компрессоров для подачи воздуха на этих установках можно
использовать сырье с концом кипения 580 ºС, увеличить
производительность по сырью в 1,5–2 раза, также на 10 % увеличить
выход бензина (сумма полезных продуктов достигает 90 %).
Рис. 5.11. Схема реакторного блока ГК–3
а – до реконструкции: 1 – реактор; 2 – регенератор;
б – после реконструкции: 1 – лифт – реактор; 2 – объемный сепаратор;
3 – двухступенчатый регенератор
55
Установка 43–103. Наименьшей реконструкции подверглась
установка 43–103. Установка снабжена лифт – реактором вместо
псевдоожиженного слоя, изменена конфигурация
катализаторопроводов с U - образной на V - образную.
а б
Рис. 5.12. Схема реакторного блока установки
каталитического крекинга 43–103
а – до реконструкции; б – после реконструкции
1 –реактор; 2 – отпарная секция; 3 – транспорт катализатора (а) и
лифт – реактор (б); 4 – регенератор
5.6. Олефинориентированные технологии
Из непредельных углеводородов С2–С
значительное внимание
5
уделяется пропилену. Примерно 30 % потребности пропилена для
нефтехимической промышленности удовлетворяется за счет
каталитического крекинга. В последние годы потребность в
пропилене резко возросла. Это связано с тем, что на основе пропилена
на НПЗ получают различные высокооктановые добавки к бензинам
(алкилаты, полимербензины, оксигенатные присадки, эфиры). В
настоящее время дефицит пропилена достигает более 6 млн. тонн в
год. В западных странах несколько снизилась потребность в
56
автобензинах в связи с дизелизацией транспорта, поэтому некоторые
установки каталитического крекинга были переориентированы на
олефиннаправленные технологии.
На старых установках каталитического крекинга,
переведенных на получение олефинов, были ужесточены условия. В
первую очередь, повышена температура с обычной 500–530 ºС до
550–650 ºС. Новые установки имели свои конструктивные
особенности, а также жесткий режим. На этих установках, помимо
повышенного выхода олефинов, который может достигать более 40 %,
также получается и высокооктановый бензин. Однако выход его
меньше, по сравнению со старыми установками. Высокое октановое
число связано с его ароматизацией.
Рис. 5.13. Реакторно-регенераторный блок установки каталитического
крекинга Orthoflow
1 – лифт – реактор; 2 – регенератор; 3 – секция десорбции;
4 – распределитель использованного катализатора;
5 – холодильник катализатора
Установка Orthoflow имеет выносной лифт – реактор. Сырье
впрыскивается при помощи специальной распылительной системы
«Аtomax». Резкий поворот потока предотвращает образование
застойных зон и вместе с закрытой системой циклонов позволяет
57
эффективно отделять катализатор от продуктов крекинга.
Закоксованный катализатор попадает в секцию отпарки, в отличие от
обычных установок каталитического крекинга, где в секции отпарки
устанавливаются полки, на этих установках для лучшего контакта
водяного пара с катализатором имеются насадки. Более равномерное
распределения закоксованного катализатора в регенераторе
достигается установкой специальных отражательных экранов. Для
повышения механической прочности аппарата сборная камера
дымовых газов вынесена за пределы аппарата. Температура
реакторно-регенераторного блока поддерживается установкой
выносного холодильника катализатора в регенераторе.
На установках ДСС осуществляется глубокий селективный
крекинг в лифт – реакторе внутреннего монтажа. В верхней части
сепарационной зоны Р–1 обеспечивается протекание термического
крекинга продуктов за счет увеличения времени нахождения паров в
зоне высокой температуры. Лифт – реактор не сочленен с циклонами,
имеется отбойник, поэтому катализатор попадает в насадочный
аппарат, а пары поступают в Р–1, где происходит их термический
крекинг. По такой схеме можно получить до 46 % олефиновых
углеводородов С2–С5. Если в реакторе применяются более мягкие
условия, то в составе газов увеличивается выход изоолефинов. Для
увеличения скорости потока сырье с паром смешивается в реакторе.
5.7. Установки каталитического крекинга
с повышенным выходом пропилена
Установка PetroFCC фирмы UOP предназначена для
обеспечения высокого выхода пропилена. Выход пропилена достигает
до 35 %, бутилена – до 20 %, ароматических углеводородов
(бензол+п-ксилол) – до 20 %, газойля и остатков – 13 %. В бензинах
снижается содержание высокомолекулярных олефинов.
Основной особенностью этой установки является использование
рецикла науглероженного катализатора. Эта технология называется
RxCat. Часть отпаренного катализатора вместо того, чтобы
направиться на регенерацию, поступает в смесительную камеру. Из
секции десорбции поток поступает с температурой 530 ºС, а
регенерированный катализатор имеет температуру 700 ºС. Таким
образом, подачей науглероженного катализатора можно регулировать
температуру подаваемого в реактор катализатора (рис. 5.14).
58
Рис. 5.14. Реакторно-регенераторный блок установки
каталитического крекинга PetroFCC
Закоксованный катализатор сохраняет некоторую активность,
поэтому иногда использование частично закоксованного катализатора
более предпочтительно, поскольку осуществляется более мягкий и
селективный процесс. В результате в бензинах снижается содержание
высокомолекулярных олефинов примерно в 2 раза (бензин получается
более стабильный). В мире в среднем имеется примерно 10–15 таких
установок.
Установка HSFCC (Каталитический крекинг высокой
жесткости, Япония + Аравия). Установка HSFCC имеет свою
особенность: процесс крекинга протекает в нисходящем потоке. На
этих установках используют повышенные температуры,
ультрастабильные катализаторы USY, время контакта сырья и
катализатора – доля секунды (рис. 5.15).
Сырье, нагретое до 280 ºС, из бункера поступает в верхнюю
часть реактора, куда одновременно подаются катализатор и пар для
распыления сырья. Сырье и катализатор движутся параллельно вниз
реактора. Температура в реакторе достигает до 650 ºС.
59
Рис. 5.15. Реакторно-регенераторный блок установки
каталитического крекинга HSFCC
Преимущество нисходящего потока:
- обеспечивается одинаковое время контакта катализатора и
сырья;
- уменьшается количество побочных реакций;
- в потоке нет завихрений, как при вертикальном движении
потока.
Такое решение позволяет увеличить кратность циркуляции
катализатора. Обычно кратность циркуляции с лифт – реактором равна
8, а в этом случае – достигает 25. Кратность циркуляции не зависит от
расхода сырья.
Из реактора реакционная масса попадает в сепаратор, где пары
отделяются от катализатора и направляются в ректификационную
колонну. А закоксованный катализатор поступает в десорбер и в
регенератор.
В этом процессе выход пропилена составляет 19–20 %,
бензина с октановым числом, равным 100, составляет 48,5 %, общая
глубина превращения сырья – 87–90 %.
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]