Установка каталитического крекинга

В области температур порядка 480 ^оС содержание ароматических п непредельных углеводородов в бензинах значительно выше по сравнению с бензинами, полученными при 400 °С; содержание же цикланов резко уменьшается по сравнению с бензинами, полученными при температуре 400 ^оС.

Накопление ароматики  в бензинах при 480° С объясняется  химической реакцией отщепления (дегидрогенизация) водорода от цикланов с шестью углеродными атомами с образованием ароматики, что одновременно сокращает количество циклановых углеводородов, присутствующих в бензине.

При высоких температурах происходит распад алканов с образованием алкенов.

Из указанного следует, что повышение температуры процесса увеличивает выходы бензина и газа, причем бензины характеризуются высоким содержанием ароматических углеводородов и алкенов.

Давление в системе  влияет на выходы продуктов крекинга: повышение давления увеличивает выход бензина и уменьшает выход газа.

 

 

7.3 Влияние время контакта и кратности циркуляции катализатора

Изменение продолжительности  контакта сырья с катализатором в реакционной зоне оказывает влияние на выходы и качества продуктов каталитического крекинга.

Продолжительность контакта сырья с катализатором в зоне реакции обычно выражают через объемную или массовую скорости.

Объемной скоростью  называется отношение объема подаваемого в реактор сырья за час к объему катализатора в реакторе.

Массовой скоростью называется отношение массы подаваемого в реактор сырья в час к массу катализатора, находящегося в реакционной зоне

В системах с „кипящим" слоем катализатора объем одного и того же массового количества катализатора может меняться в зависимости от линейной скорости паров.

Поэтому в указанных  системах более правильно выражать продолжительность контакта сырья с катализатором через массовую скорость.

Возможность для варьирования временем контакта ограничена узкими пределами из-за необходимости поддержания, с одной стороны, заданной производительности по сырью, и, с другой, требуемой глубины конверсии.

На выходы и качества бензина, газа и кокса влияет также степень циркуляции катализатора в реакторе. Степенью циркуляции называется отношение массы циркулирующего катализатора через реактор к массу подаваемого сырья в реактор в течение часа. Повышение массовой скорости подачи сырья в реактор, т.е. сокращение продолжительности контакта сырья с катализатором, уменьшает глубину разложения, снижает выходы газа, бензина и кокса. Увеличение степени циркуляции катализатора через реактор, при прочих равных условиях, дает возможность повысить выход бензина. Выход кокса на сырье увеличивается, но при этом удельное содержание кокса на катализаторе несколько снижается.

Повышение степени циркуляции увеличивает среднюю активность катализатора в реакторе. Таким образом, сырье во время своего пребывания в реакционной зоне чаще контактирует со свежим катализатором, что положительно сказывается на увеличении глубины разложения исходного сырья.

 

 

7.4 Влияние активности  катализатора

При переработке легких видов сырья (газойлевых фракций) применяются высокоактивные катализаторы с индексом активности 32-35. В этом случае получается повышенный выход газа и бензинов, причем бензины характеризируются высокими моторными качествами  и повышенной химической стабильностью.

Насыщенностью продуктов  крекинга водородом повышается с  увеличением индекса активности применяемых катализаторов.

Переработка тяжелых  видов сырья – мазутов и  крекинг-остатков требует среднеактивных катализаторов с индексом активности 18-24.

Применение высокоактивных катализаторов при каталитическом крекинге тяжелого сырья резко увеличивает коксообразование (выход кокса достигает 10-12 %). Выжиг такового процента кокса вызывает необходимость либо увеличения объема регенератора, либо уменьшения производительности установки. Таким образом, тяжелые виды сырья рекомендуется крекировать на среднеактивных, либо малоактивных катализаторах (I ступень).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8 Реактор (реакционный  аппарат) установки, устройство  и режим работы (описание с  эскизом)

 

 

В состав комбинированной установки Г43-107 входят блоки подготовки сырья (если в этом имеется необходимости), каталитического крекинга сырья и ректификации, стабилизации бензина и газофракционирования, утилизация тепла дымовых газов и очистки дымовых газов регенерации[6, c.23-25].

Реакторно-регенераторный блок установки каталитического  крекинга представлен на рисунке 1. Реактор 1 и регенератор 2 располагаются  на разной высоте. В связи с применением высокоактивных цеолитсодержащих катализаторов на первой ступени крекинг-процесса используется прямоточный лифт-реактор 8, заканчивающийся зоной форсированного кипящего слоя 5.

Гидроочищенное сырье, предварительно нагретое в теплообменниках и печи до температуры 310-330 ^оС, смешивается с рециркулятом и водяным паром и вводиться в узел смешения лифт-реактора 9. Контактируя в узле смешения с горячим регенерированным катализатором, сырье полностью испаряется и частично подвергается крекингу в лифт-реакторе. Образующихся продукты крекинга первой ступени движутся верх по стояку и поступают в зону форсированного кипящего слоя 5, в котором происходить частичное отделение паровой фазы от катализатора.

Для более равномерного распределения потока газов по сечению аппарата на выходе потока из зоны форсированного кипящего слоя перед распределительным устройством (решеткой) установлен перфорированный отбойник 6, рассекающий поток. Крекинг-процесс завершается в реакционной зоне. Окончательное разделение продуктов крекинга и катализаторной пыли происходить в сепарационной отстойной части реактора и двухступенчатых циклонах. Уловленный при этом катализатор возвращается в кипящий слой катализатора. В десорбере 7, в нижней части установлены кольцевые коллекторы для ввода водяного пара, в верхней части – форсунки для ввода шлама из ректификационной колонны. По высоте десорбера располагается семь каскадных тарелок, увеличивающих время пребывания катализатора в десорбере, препятствующих его вертикальному перемешиванию и поршневому проскоку газа. Закоксованный катализатор, пройдя зону отпарки, по транспортной линии 3 поступает в регенератор 2.

Регенератор в нижней части секционирован вертикальной цилиндрической перегородкой на внешнюю  и центральную кольцевые зоны выжигания кокса. Закоксованный катализатор сначала поступает во внешнюю зону, где выжигается около 80 % кокса. Затем частично отрегенерированный катализатор через переточные окна в верхней части цилиндрической перегородки перетекает в центральную зону регенератора, в которой происходит дожиг кокса. Регенерированный катализатор по транспортной линии 4 выводиться из регенератора в узел смешения лифт-реактора 9.

Воздух на регенерацию  катализатора вводиться в регенератор  через воздушные трубчатые коллекторы 10. Выжиг кокса проводиться в кипящем слое в режиме практически полного окисления оксида углерода в диоксид.

Условия проведения процесса приведены в таблице 11.

 

                      Таблица 11 – Режим работы реакторного блока

Показатель	Значение
1 Производительность по сырью,  т/ч	130-300
2 Температура, оС     - сырья     - в лифт-реакторе     - в псевдоожиженном слое     - в регенераторе	330-340 505-541 510 600-690
3 Давление, МПа     - в реакторе     - в регенераторе	0,20-0,30 0,24-0,34
4 Кратность циркуляции катализатора, т/т	4-7
5 Содержание кокса на катализаторе, % масс.        закоксованном        регенерированном	0,50-0,60 0,05-0,10
6 Содержание в дымовых газов       СО      O2	0,5 2,0-4,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9 Материальный баланс процесса

 

 

7.1 Материальный баланс  установки

Таблица 6 - Технологичные расчеты  фирма “UOP” при нагрузке по стабильным гидрогенизатом 2,0 млн.т/год за 8000 часов.

Наименование	Расчет фирма  “UOP”                Выход
	т/год	т/ден	% масс.
Взято:
Сырье фр.350-500оС;	2000000	6000	100,00
Получено:
- С2 ( вкл.Н2S )	64800	194	3,24
- С3	140800	422	7,04
- С4	243400	730	12,17
- бензин	1087000	3261	54,35
- ЛКГ	192000	576	9,60
- ТКГ	47200	142	2,36
- шлам	140800	422	7,04
- кокс	84000	252	4,20
Итого:	2000000	6000	100,00

 

В технологических расчетах и анализах фирмы проектировщика не взяты под внимание потери на установке и уменьшенный межремонтный пробег вследствие старения установки.

Подробные  данные работы установки приведены в таблицах 7 и 8   где расмотривается материальный баланс каждой отдельной составляющей установки-100 и 200. Все материальные балансы составлены на базе 8000 часов.

 

 

 

 

 

 

Таблица 7 – Материальный баланс  секция 100

Наименование	Выход
	т/год	т/ден	% масс.
Взято:
Сырье – ШМФ	1801311,10	5403,93	99,05
Н2	17288,89	51,87	0,95
Итого:	1818599,99	5455,80	100
Получено:
ВСГ	3637,20	10,91	0,2
Н2S	37099,44	111,30	2,04
Сухой газ	10547,88	31,64	0,58
Бензин	27097,14	81,29	1,49
Дизельное топливо	216231,54	648,69	11,89
Стабильный гидрогенизат	1514893,79	4544,68	83,3
Потери	9093,00	27,28	0,5
Итого:	1818599,99	5455,80	100

 

 

Таблица 8 – Материальный баланс секция 200

Наименование	Выход
	т/год	т/ден	% масс.
Взято:
Сырье – стабильный гидрогенизат	1748755,56	5246,26	100,00
Получено:
ББФ	227338,22	682,01	13,00
Сухой газ	86563,40	259,69	4,95
ППФ	110171,60	330,51	6,30
Бензин	905855,38	2717,56	51,80
ЛКТ	160885,51	482,66	9,20
ТКТ	83940,27	251,82	4,80
Котельное топливо	89186,53	267,56	5,10
Кокс	78694,00	236,08	4,50
Потери	6120,64	18,36	0,35
Итого:	1748755,56	5246,26	100,00

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Например, смесь бутиленов  с бутанами (фракция С₄) перерабатывают в алкилат, метилтретичныйбутиловый эфир, а пропилен и избытки олефинов фракции С₄ – в полимер бензин; легкий каталитический газойль часто используют как компонент дизельного топлива, а тяжелый газойль повторно крекируют с целью увеличение выхода бензина. Легкие углеводороды крекинг-газов – этан, этилен, пропан и другие – во многих случаях служат сырьем для производства нефтехимических продуктов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Так в зависимости от целевого продукта различают два варианта каталитического крекинга: преимущественное получение бензина (США и Россия) или котельного топлива и олефинов для нефтехимического синтеза (Европа и Япония).

Для повышения выхода легких олефинов (для получения полипропилена) в катализатор включают ZSM-5. Это уменьшает крекинговую активность, но превращение нормальных парафинов в узких порах пентасила повышает выход углеводородов изостроения. Поэтому сейчас около 50% установок в Европе и на Среднем Востоке используют добавки ZSM-5.