Установки с псевдоожиженным слоем катализатора (FCC, DCC, MSCC)

Для проведения крекинга в псевдоожиженном слое используется катализатор в виде частиц неправильной формы (пылевидный) или изготовленный в виде мельчайших шариков (микросферический). В обоих случаях размер частиц находятся в пределах 10-120 мк.

Эти установки нашли большое применение в современной промышленности. Распространенность установок этого типа объясняется их большой гибкостью, позволяющей перерабатывать разнообразные виды сырья и проектировать установки мощностью от нескольких сот до 10-15 тыс. тонн в сутки.

Основные отличия существующих технологических схем заключаются в оформлении реакторного блока. Например, размещение реактора и регенератора на разных уровнях или равноуровневые блоки; отличие в способе пневмотранспорта: транспорт в разреженной фазе или в плотной фазе; другие различные модифицации.

Принципиальная схема установки каталитического крекинга с псевдоожиженным слоем катализатора представлена на рис. 2.8.

Гидроочищенное сырье после предварительного подогрева в теплообменниках и печи П смешивается с рециркулятом и водяным паром и вводится в узел смешения прямоточного лифт-реактора Р-1 (рис.1.9). Контактируя с регенерированным горячим цеолитсодержащим катализатором, сырье испаряется, подвергается катализу в лифт-реакторе и далее поступает в зону форсированного кипящего слоя Р-1. Продукты реакции отделяются от катализаторной пыли в двухступенчатых циклонах и поступают в нижнюю часть ректификационной колонны К-1 на разделение. Закоксованный катализатор из отпарной зоны Р-1 по наклонному катализаторопроводу поступает в зону кипящего слоя регенератора Р-2, где осуществляется выжиг кокса в режиме полного окисления оксида углерода в диоксид. Регенерированный катализатор по нижнему наклонному катализаторопроводу далее поступает в узел смешения лифт-реактора. Воздух на регенерацию нагнетается воздуходувкой. При необходимости он может нагреваться в топке под давлением.

Рис.2.8. Принципиальная технологическая схема установки каталитического крекинга.

потоки: I – гидроочищенное сырье; II – газы на АГФУ; III – нестабильный бензин на стабилизацию; IV – легкий газойль; V – тяжелый газойль; VI – декантат; VII – водяной пар; VIII – дымовые газы; IX – вода; X – воздух; XI – катализаторная пыль.

Реактор. Одними из наиболее распространенных установок каталитического крекинга являются установки фирмы «Келлог». На рис. 2.9 представлен реакторно-регенераторный блок процесса крекинга фирмы «Келлог».

Регенерированный катализатор через подводящий трубопровод 1 смешивается с сырьем, которое поступает из бункера через распылитель сырья 2. В реакторе 3 осуществляются реакции каталитического крекинга. Газопродуктовая смесь проходит через соединительный трубопровод 4 и систему циклонов 5, а затем поступает в ректификационную колонну на разделение. Из закоксованного катализатора в двухступенчатом десорбере 6 выделяют жидкие нефтепродукты, после чего катализатор регенерируют в регенераторе 7. Газы регенерации отделяются в циклонах от каталитической пыли и через камеру 8 выходят в атмосферу. Подача свежего катализатора осуществляется через краны 9 и 10. Для оптимизации температуры регенерации при работе на тяжелом сырье применяется охлаждение катализатора в плотной фазе.

Рис. 2.9. Реакторно-регенеративный блок установки каталитического крекинга фирмы ”Келлог”

1 – боковой отвод; 2 – расширительная муфта; 3 – вертикальный лифт-реактор; 4 – отвод с правым поворотом; 5 – система закрытых циклонов; 6 – двухступенчатый десорбер; 7 – регенератор; 8 – внешний коллектор дымовых газов; 9,10 – пробковые краны для катализатора; 11 – охладитель катализатора в плотной фазе;

Потоки: I – сырье; II – продукты реакции, направляемые на фракционирование; III – дымовые газы.

Висбрекинг (от анг. "viscosity" - вязкость, текучесть – и "breaking" ломка, разрушение) – один из видов термического крекинга, который применяют для получения из гудронов главным образом котельных топлив.

Наиболее распространенный прием углубления переработки нефти - это вакуумная перегонка мазута и раздельная переработка вакуумного газойля (каталитическим и гидрокрекингом) и гудрона. Получающийся гудрон, особенно в процессе глубоковакуумной перегонки, непосредственно не может быть использован как котельное топливо из-за высокой вязкости. Для получения товарного котельного топлива из таких гудронов без их переработки требуется большой расход дистиллятных разбавителей, что сводит практически на нет достигнутое вакуумной перегонкой углубление переработки нефти.

Наиболее простой способ неглубокой переработки гудронов - это висбрекинг с целью снижения вязкости, что уменьшает расход разбавителя на 20 - 25 %масс., а также соответственно общее количество котельного топлива. Обычно сырьем для висбрекинга является гудрон, но возможна и переработка тяжелых нефтей, мазутов, даже асфальтов процессов деасфальтизации. Висбрекинг проводят при менее жестких условиях, чем термокрекинг, вследствие того, что, во-первых, перерабатывают более тяжелое, следовательно, легче крекируемое сырье; во-вторых, допускаемая глубина крекинга ограничивается началом коксообразования (температура 440-500°С, давление 1,4-3,5 МПа).

Исследованиями установлено, что по мере увеличения продолжительности (то есть углубления) крекинга вязкость крекинг-остатка вначале интенсивно снижается, достигает минимума и затем возрастает. Экстремальный характер изменения зависимости вязкости остатка от глубины крекинга можно объяснить следующим образом.

В исходном сырье (гудроне) основным носителем вязкости являются нативные асфальтены «рыхлой» структуры. При малых глубинах превращения снижение вязкости обусловливается образованием в результате термодеструктивного распада боковых алифатических структур молекул сырья более компактных подвижных вторичных асфальтенов меньшей молекулярной массы. Последующее возрастание вязкости крекинг-остатка объясняется образованием продуктов уплотнения - карбенов и карбоидов, также являющихся носителями вязкости. Считается, что более интенсивному снижению вязкости крекинг-остатка способствует повышение температуры при соответствующем сокращении продолжительности висбрекинга. Этот факт свидетельствует о том, что температура и продолжительность крекинга не полностью взаимозаменяемы между собой. Этот вывод вытекает также из данных о том, что энергия активации для реакций распада значительно выше, чем реакций уплотнения. Следовательно, не может быть полной аналогии в материальном балансе и особенно по составу продуктов между различными типами процессов висбрекинга.

В последние годы в развитии висбрекинга в нашей стране и за рубежом определились два основных направления.

Первое - это «печной» (или висбрекинг в печи с сокинг-секцией), в котором высокая температура (480 - 500°С) сочетается с коротким временем пребывания (1,5-2 мин).

Второе направление - висбрекинг с выносной реакционной камерой, который, в свою очередь, может различаться по способу подачи сырья в реактор на висбрекинг с восходящим потоком и с нисходящим потоком.

В висбрекинге второго типа требуемая степень конверсии достигается при более мягком температурном режиме (430-450°С) и длительном времени пребывания (10-15 мин). Низкотемпературный висбрекинг с реакционной камерой более экономичен, так как при одной и той же степени конверсии тепловая нагрузка на печь ниже. Однако при «печном» крекинге получается более стабильный крекинг-остаток с меньшим выходом газа и бензина, но зато с повышенным выходом газойлевых фракций. В последние годы наблюдается устойчивая тенденция утяжеления сырья висбрекинга в связи с повышением глубины отбора дистиллятных фракций и вовлечением в переработку остатков более тяжелых нефтей с высоким содержанием асфальто-смолистых веществ повышенной вязкости и коксуемости, что существенно осложняет их переработку. Эксплуатируемые отечественные установки висбрекинга несколько различаются между собой, поскольку были построены либо по типовому проекту, либо путем реконструкции установок AT или термического крекинга. Различаются они по числу и типу печей, колонн, наличием или отсутствием выносной реакционной камеры. Принципиальная технологическая схема типовой установки печного висбрекинга производительностью 1 млн. т. гудрона приведена на рис. 2.10.

Рис. 2.10. Принципиальная технологическая схема установки висбрекинга гудрона.

Потоки: I - сырье, II - бензин на стабилизацию, III - керосино-газойлевая фракция (200-250С), IV - висбрекинг-остаток, V - газы на ГФУ, VI - водяной пар.

Остаточное сырье (гудрон) прокачивается через теплообменники, где нагревается за счет тепла отходящих продуктов до температуры 300°С и поступает в нагревательно-реакционные змеевики параллельно работающих печей. Продукты висбрекинга выводятся из печей при температуре 500°С и охлаждаются подачей квенчинга (висбрекинг остатка) дотемпературы 430°С и направляются в нижнюю секцию ректификационной колонны К-1. С верха этой колонны отводится парогазовая смесь, которая после охлаждения и конденсации в конденсаторах-холодильниках поступает в газосепаратор С-1, где разделяется на газ, воду и бензиновую фракцию. Часть бензина используется для орошения верха К -1, а балансовое количество направляется на стабилизацию.

Из аккумулятора К-1 через отпарную колонну К-2 выводится фракция легкого газойля (200- 350°С) и после охлаждения в холодильниках направляется на смешение с висбрекинг остатком или выводится с установки. Часть легкого газойля используется для создания промежуточного циркуляционного орошения колонны К-1

Кубовая жидкость из К-1 поступает самотеком в колонну К-3. За счет снижения давления с 0,4 до 0,1 -0,05 МПа и подачи водяного пара в переток из К-1 в К-3 происходит отпарка легких фракций.

Смесь, выводимая с верха К-3, после охлаждения и конденсации поступает в газосепаратор С-2. Газы из него направляются к форсункам печей, а легкая флегма возвращается в колонну К-1.

Из аккумулятора К-3 выводится тяжелая флегма, которая смешивается с исходным гудроном, направляемым в печи. Остаток висбрекинга с низа К-3 после охлаждения в теплообменниках и холодильниках выводится с установки.

Для предотвращения закоксовывания реакционных змеевиков печей (объемно-настильного пламени) в них предусмотрена подача турбулизатора - водяного пара на участке, где температура потока достигает 430 - 450°С.

Контрольные вопросы к разделам 2.3.1-2.3.2 «Каталитический крекинг. Висбрекинг»

1. Назначение процесса каталитического крекинга;

2. Какие виды сырья используют при каталитическом крекинге? Какое сырье дает нибольший выход целевого продукта?

3. Какие катализаторы применяют при каталитическом крекинге?

4. Почему нельзя использовать чистый цеолит для носителя катализатора?

5. Какие требования предъявляют к сырью, поступающему на каталитический крекинг?

6. Основные реакции, протекающие при каталитическом крекинге алканов? циклоалканов?.ароматических углеводородов?

7. В результате каких реакций при каталитическом крекинге образуется кокс?

8. Напишите механизм процесса каталитического крекинга.

9. Как групповой состав сырья влияет на скорость каталитического крекинга и выход продуктов?

10. Объясните влияние основных факторов процесса каталитического крекинга: состава сырья, времени контакта, объемной скорости, кратности циркуляции водородсодержащего газа на выход целевых продуктов?

11. Какие варианты технологических схем каталитического крекинга Вам известны?

13. Чем висбрекинг отличается от каталитического крекинга?

Гидрокрекинг - каталитический процесс переработки нефтяного сырья под давлением водорода с целью получения светлых нефтепродуктов (бензина, керосина, дизельного топлива), сжиженных газов С₃-С₄.

В мировой нефтепереработке гидрокрекингу подвергают свыше 220 млн. т в год нефтяных фракций. Лидирующее положение занимают США (около 78 млн. т в год) и Западная Европа (около 47 млн. т в год). В России процессы гидрокрекинга развиты слабо и составляют 1,0 млн. т. в год.

По целевому назначению в промышленности реализованы различные варианты процесса гидрокрекинга, которые можно свести к следующим:

1. Гидрокрекинг тяжелых бензиновых фракций с получением сжиженного газа, углеводородов С₄-С₅ изостроения для нефтехимического синтеза и легкого высокооктанового компонента автомобильных бензинов.

2. Гидрокрекинг средних дистиллятов (прямогонных и вторичного происхождения) с температурой кипения 200-350°С с получением бензинов и реактивного топлива.

3. Гидрокрекинг атмосферного и вакуумного газойлей, газойлей коксования и каталитического крекинга с получением бензинов, реактивного и дизельного топлив.

4. Гидрокрекинг тяжелых нефтяных дистиллятов с получением реактивных и дизельных топлив, смазочных масел, малосернистых котельных топлив и сырья для каталитического крекинга.

5. Селективный гидрокрекинг бензинов с целью повышения октанового числа, газойлей - для снижения температуры застывания дизельных топлив, а также масляных фракций с улучшенными свойствами (цвет, стабильность и пониженная температура застывания).

6. Гидродеароматизация керосиновых фракций из прямогонного и вторичного сырья на платиноцеолитсодержащем катализаторе с целью уменьшения во фракции ароматических углеводородов. Полнотаудаления ароматических углеводородов составляет 75-90 % и определяется составом сырья и условиями проведения процесса.

Получаемый при гидрокрекинге легкий бензин с октановым числом до 85 является высококачественным компонентом товарного автомобильного бензина.

Тяжелый бензин отличается высоким содержанием нафтеновых углеводородов и используется в качестве компонента сырья риформинга, обеспечивая получение автомобильного бензина с улучшенными антидетонационными характеристиками.

Керосиновые фракции отвечают требованиям на современные и перспективные реактивные топлива с повышенной плотностью, умеренным содержанием ароматических углеводородов, хорошими показателями по термической стабильности и низкотемпературным свойствам.

В процессе гидрокрекинга может быть получен весь ассортимент дизельных топлив от арктических до летних утяжеленных сортов. Дизельные топлива отличаются практическим отсутствием непредельных, сернистых и азотистых соединений и низким содержанием ароматических углеводородов, что обеспечивает высокие эксплуатационные показатели, цетановое число составляет 57-64.

Остаточные фракции гидрокрекинга практически не содержат би- и полициклических углеводородов и могут быть использованы для получения масел с высоким индексом вязкости без применения стадии селективной очистки.

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: