переработка

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Разделение конденсата в С-1 на отработанную ББФ и метанол осуществляют экстракцией последнего водой в экстракторе К-3 (при температуре 40°С и давлении 0,9 МПа). Отработанную ББФ, выводимую с верха К-3, после охлаждения в холодильниках давлением системы направляют в товарный парк и далее для последующей переработки (например, на С-алкилирование).

Отгонку циркуляционного метанола от воды производят в ректификационной колонне К-4при давлении 0,02…0,06 МПа и температуре

вкубе 120°С и верха колонны ≈ 70°С. Метанол, выводимый с верха К-4, охлаждают и конденсируют в воздушных и водяных конденсатораххолодильниках и собирают в рефлюксной емкости С-3. Часть метанола подают в качестве холодного орошения К-4, а остальную часть —

вемкость Е.

Воду, выводимую из куба К-4, после охлаждения в теплообменнике и холодильнике направляют в экстрактор К-3 для отмывки метанола от отработанной ББФ.

Материальный баланс установки синтеза МТБЭ следующий, % мас:

6.8.Оборудование каталитических процессов переработки нефтяного сырья

6.8.1. Реакторы установок каталитического крекинга

Процесскаталитическогокрекингаоснованнаприменениикатализаторов, ускоряющих реакции; он протекает при температуре 450…500°С идавлении0,05…0,15МПа.Сырьемявляютсякеросиновыеисоляровые дистиллятыиостаточныепродукты(мазутидр.).Процесспредназначен для получения высокооктановых бензинов, газов и газойля.

В настоящее время на нефтеперерабатывающих заводах применяют два типа установок каталитического крекинга:

—установки, на которых процесс химического превращения (крекинг сырья) и регенерации катализатора осуществляется в сплошном слое катализатора (катализатор шариковый);

694

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

—установки,накоторыхтежепроцессыпроисходятвпсевдоожиженном, или кипящем, слое катализатора (катализатор порошкообразный).

На установках с циркулирующим катализатором процесс протекает в аппаратах шахтного типа, через которые непрерывным потоком сверху вниз движутся шарики катализатора диаметром 3…5 мм.

Впрямоточных реакторах катализатор и сырье контактируют, двигаясь прямотоком. Реакторный блок каждой установки состоит из реактора, регенератора и системы транспорта катализатора.

Наибольшее распространение получают установки с порошкообразным или микросферическим катализатором. Режим кипящего слоя позволяет упростить конструкцию реакционных аппаратов и систему транспорта катализатора.

Внефтехимическойпромышленностиширокоеприменениеполучили сменно-циклические реакционные процессы с твердым катализатором, который одновременно используется и в качестве теплоносителя.

Особенностью этих процессов (примером может служить каталитический крекинг) являются сравнительно быстрое отравление катализатора из-за отложений на его поверхности кокса и необходимость периодической регенерации катализатора путем выжига кокса. Проведение химической реакции и регенерации катализатора может быть осуществлено в одном и том же периодически переключающемся аппарате или в двух различных аппаратах – реакторе и регенераторе.

Впервомслучаекатализаторнеподвижен,адляобеспечениянепрерывностиработыустановкисооружаетсядваилибольшеечислоаппаратов.

Вто время как один аппарат используется как реактор, в другом осуществляется регенерация катализатора; затем аппараты взаимно переключаются.Вовторомслучаекатализаторнепрерывноперемещаетсяиз реактора,гдеосуществляется нефтехимическийпроцесс,врегенератор, где с катализатора выжигается кокс. После регенерации катализатор поступает в реактор. В процессе регенерации температура катализатора повышается, он аккумулирует часть выделившегося тепла, которое в дальнейшем целиком или частично используется на осуществление эндотермической реакции, что приводит к понижению температуры катализатора. В этом случае катализатор одновременно используется и как теплоноситель. В процессе регенерации выделяется значительное количество тепла, часть которого отводится и используется, например, для получения водяного пара.

Реакторные блоки каталитических процессов с движущимся катализатором, включающие реактор, регенератор и систему транспорта катализатора, по взаимному расположению аппаратов и схемам цир-

695

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

куляции катализатора подразделяются на установки с одно- и двукратным подъемом катализатора.

Для схем с однократным подъемом катализатора используются два варианта – реактор располагают над регенератором или регенератор над реактором. При прочих равных условиях схемы с однократным подъемом катализатора отличаются большей высотой установки. Так, для установки каталитического крекинга с гранулированным катализатором высота реакторного блока при двукратном подъеме составляет 60…70, а при однократном 80…100 м.

6.8.1.1.Аппараты установок с циркулирующим шариковым катализатором

Реакторы. Прямоточные реакторы установок крекинга с шариковым катализатором имеют шесть характерных зон, каждая из которых выполняет определенную функцию (рис. 6.14).

Из верхнего бункера через стояк катализатор самотеком поступает в верхнее распределительное устройство, представляющее собой цилиндрическую обечайку. Оно предназначено для равномерного распределения потока катализатора в зоне реакции аппарата и с этой целью снабжено распределительными трубами, изогнутыми таким образом, чтобы нижние концы их были расположены по трем или четырем концентрическим окружностям, равномерно по сечению реакционной зоны. Такая конструкция позволяет изменять объем указанной зоны путемнаращиваниядлинытрубустановкойспециальныхтруб-удлини- телей.Всборник катализатора подают инертный газ, создающийзатвор

ипредотвращающий унос продуктов реакции.

Взоне ввода сырья обеспечивается равномерное распределение его по сечению реакционной зоны. Конструкция этой зоны зависит от качества и состояния сырья, поступающего в аппарат. Необходимо, чтобы шарики катализатора равномерно опыливались жидкой фазой сырья.

При работе на облегченном сырье подача его в пространство над устройствомдляраспределениякатализатораосуществляетсячерездва штуцера в верхнем сферическом днище корпуса реактора.

Вслучае тяжелого сырья такая конструкция ввода может привести к закоксовыванию верхней части аппарата, поэтому трубы распределительного устройства защищают от контакта с сырьем завесой из катализатора. Для этого распределитель сырья помещают посредине, под средним конусным распределителем катализатора (рис. 6.15).

Реакции каталитического крекинга происходят в пустотелой части аппарата, называемой реакционной зоной, и сопровождаются поглоще-

696

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

697

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

698

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

рат снабжают нижним распределительным устройством, собирающим катализатор в один узкий поток для транспортировки в регенератор.

Сборное выравнивающее устройство, показанное на рис. 6.14, состоитизтрехярусов.Из60воронокверхнегоярусакатализаторсобирается сначала в 16 воронок второго яруса, откуда попадает в четыре воронки третьего яруса и далее по штуцерам на нижнем днище реактора выводится к сборнику стояка. Воронки верхнего яруса сверху закрыты перфорированной крышкой, что еще больше увеличивает равномерность поступления катализатора в каждую воронку. Все воронки опираются на балки и крепятся болтами. Между ярусами воронки соединяются прямыми и гнутыми трубами. Прямые трубы подвергаются меньшему износу, а гнутые обеспечивают более равномерный вывод катализатора и его лучшую сохранность. Обязательным условием движения катализатора является наклон труб под некоторым углом, который для шариковогоалюмосиликатногокатализаторадолженбытьнеменее45°.

Реакторы работают при высоких температурах, определяемых температурой катализатора, вводимого через верхний стояк (600…660°С). Поэтому корпуса реакторов изготовляют из легированной стали марки 1Х18Н9Т или биметалла 12МХ+08Х13, а все внутренние устройства — из сталей марок 1Х18Н9Т или 08X13.

Корпус реактора должен быть рассчитан на прочность с учетом рабочего давления и горизонтальной составляющей давления слоя катализатора на стенки аппарата.

После определения толщины стенки аппарата по расчетному давлению обязательна проверка на ветровую и сейсмическую нагрузки.

Регенераторы. Регенераторы служат для восстановления (регенерации) отработанного катализатора. Для этого необходимо выжечь кокс,покрывшийповерхностькатализатора.Температуракатализатора после выжигания кокса очень высока, поэтому до подачи в реактор его охлаждают до 500…560°С.

Коксвыжигаютподачейвслойзакоксованногокатализаторагорячеговоздуха,нагреваемоговспециальныхтопкахподдавлениемдотемпературы500°С.Чембольшеколичествоивышетемпературавоздуха,тем интенсивнеевыжигание.Процесссопровождаетсявыделениембольшого количестватепла и, следовательно,повышениемтемпературы среды. Для регулирования параметров процесса избыточное тепло отнимают пароводяной смесью (соотношение пара и воды 1 : 5), циркулирующей в змеевике, который помещают в слое регенерируемого катализатора.

Регенерация катализатора происходит при движении его в аппарате сверху вниз поочередно в нескольких зонах, одинаковых по конструк-

699

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

ции и назначению. В каждой зоне имеются устройства для ввода воздуха и вывода дымовых газов, а также змеевик, по которому движется охлаждающая смесь. Число зон зависит от кратности циркуляции катализатора. В каждой зоне выжигают часть кокса и перед поступлением

вследующуюзонукатализаторохлаждают.Скоростьслоякатализатора

врегенераторе не должна превышать 0,25 м/с, чтобы предотвратить значительный механический износ футеровки и внутреннихустройств.

Регенератор представляет собой цилиндрический или прямоугольного сечения аппарат. Вследствие высокой температуры среды (до 700°С) корпус регенератора, изготовляемый из стали марки Ст3, изнутри футеруют огнеупорной кладкой в один кирпич (толщиной 250 мм). Между футеровкой и стенкой корпуса прокладывают тепловую изоляцию (листовой асбест). К стенкам корпуса приваривают полки, поддерживающие кладку (рис. 6.17), которые снабжены вырезами для восприятия температурных деформаций. С той же целью зазоры между полками и нижним слоем футеровки заполняют асбестовым шнуром. Внутренние устройства регенератора выполняют из стали марки 1Х18Н9Т.

На рис. 6.18 представлена конструкция сварного вертикального регенератора квадратного сечения с пятью зонами выжигания. Верхнее распределительное устройство, выполненное из труб, вынесено за аппарат и установлено над ним. Нижнее распределительное устройство, как и в реакторе, состоит из нескольких ярусов сборных

700

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис. 6.18. Регенератор установки каталитического крекинга с шариковым катализатором:

1 — коллектор ввода воздуха; 2 — коллектор вывода дымовых газов; 3 — охлаждающие змеевики; 4 — распределительное устройство; 5 — сборное выравнивающее устройство; 6 — колосниковая решетка; 7 — воздухораспределительный короб; 8 — газосборный короб

701

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

корпус регенератора опоясывают горизонтальными и вертикальными ребрами из двутавровых балок или швеллеров.

Все зоны выжигания (или регенерации) снабжены системами для равномерного распределения воздуха по сечению аппарата, а также сбора и вывода дымовых газов. Кроме того, они оборудованы охлаждающим змеевиком. Поверхность охлаждающих змеевиков зависит от расположения зоны выжигания. Например, в верхней части регенератора, где температура катализатора в начальной стадии процесса низкая, змеевик отсутствует; внизу же, где регулируется температура выводимого из аппарата сильно нагретого катализатора, поверхность змеевика наибольшая.

Конструкция системы распределения воздуха и сбора газов должна быть разборной и легко воспринимать температурные деформации. Воздух подается врегенератор и газы отводятся из него через центрально расположенные коробчатые коллекторы. В обе стороны от аппарата отходят подвижно соединенные с ним открытые снизу короба, которые по периферии опираются на корпус. Короба газосборного устройства должны быть такими, чтобы вместе с газом через них не уносился катализатор.

Подаваемый в аппарат воздух движется прямотоком или противотоком с катализатором, в зависимости от расположения коллектора по отношению к газосборному устройству. Весьма ответственным узлом является соединение воздушного или газосборного коллектора со штуцерами корпуса регенератора, осуществляемое свободным ниппелем, введенным внутрь центрального коллектора.

Воздухораспределительные и газосборные устройства, состоящие из коробов с открытым дном и центрального коробчатого коллектора, имеют следующие недостатки:

—только 40% площади сечения аппарата используется для сепарации газа, поэтому скорость его искусственно снижают, чтобы предотвратить унос катализатора;

—не обеспечивается достаточно равномерное распределение воздуха по сечению регенератора;

—трудно достигается необходимая герметичность крепления элементов.

На рис. 6.19 приведены более совершенные конструкции газосборных устройств. Так, на рис. 6.19агазосборные короба пронизывают все сечение аппарата и своими открытыми концами собирают газ в кольцевой камере, откуда он отводится через штуцера. Конструкция, показанная на рис. 6.19б, отличается ложным днищем с переточными трубами.

702

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис. 6.19. Газосборные устройства:

а — с кольцевым фартуком; б — с внутренним днищем; 1 — перепускная труба; 2 — кольцевой фартук; 3 — короб; 4 — внутреннее днище

Для распределения воздуха применяют также трубный коллектор с перфорированными лучами, равномерно распределенными по сечению регенератора.

Змеевики для охлаждающей смеси изготовляют в виде бесшовных труб размерами 60×5 мм из сталей марок 1Х18Н9Т или 15Х5М. Трубы соединяют в змеевики сваркой с помощью гнутых двойников, расстояние между которыми составляет 150 мм. Зазоры между смежными элементами в регенераторе должны обеспечивать по всему сечению равномерное движение катализатора, не нарушаемое местными сужениями. Для этого, в частности, необходимо, чтобы желобы коллекторов находились на расстоянии не менее 60 мм один от другого.

Змеевики работают при температуре 230°С и давлении 3 МПа. Чтобы не происходило расслаивания охлаждающей пароводяной смеси, скоростьеевтрубномзмеевикедолжнабытьнениже0,7м/с.Рядызмеевиков самостоятельно соединены с приемным и распределительным коллекторами смеси. Благодаря этому в случае необходимости можно выключить из системы тот ряд, в котором обнаружена неплотность. Вкорпусеаппаратапривареныспециальныенесущиебалки,накоторые опираются ряды змеевиков.

Конструкция и способ изготовления реакционных аппаратов должны обеспечивать прочность катализатора, стенок корпусов и катализатопроводов. Поверхности, по которым скользит катализатор, должны бытьгладкими,сварныешвы—высококачественнымиизачищенными. Футеровку иногда защищают обшивкой из листовой стали. Особенно опасны участки с крутыми изгибами (переточные трубы и др.).

6.8.1.2.Аппараты установок с кипящим (псевдоожиженным) слоем пылевидного катализатора

Установкикаталитическогокрекингаскипящимслоемпылевидного или микросферического катализатора работают на синтетическом или естественном активизированном алюмосиликатном катализаторе, размер частиц которого 20…80 мкм.

703