Риформинг

К расчету принимаем технологию со стационарным слоем катализатора,поскольку он более распространен и проще в обслуживании. Реакторный блок состоит из трех реакторов с радиальным вводом сырья (последний по ходу газо-продуктового потока реактор разделен на 2), многосекционной печи и теплообменника подогрева сырья. Газо-продуктовый поток отдает тепло газо-сырьевому в теплообменнике типа «Пакинокс». Использование пластинчатых теплообменников позволяет отказаться от нескольких стандартных кожухо-трубчатых, причем в «Пакиноксе» возможно нагреть ГСС до более высоких температур, а  ГПП – охладить, при этом наиболее полно используется тепло потока и меньшее количество энергии и оборотной охлаждающей воды необходимо для снижения температуры.

Исходя из промышленного  опыта, реакционный блок, включающий три реактора, можно использовать при суммарном перепаде температур, не превышающем ~120 °С. Если же перепад  температур существенно выше, то целесообразнее проводить процесс в четырехреакторном блоке. Катализатор распределяется между реакторами в соотношении 1:2:4.

Температурное поле процесса служит важной характеристикой работы реакционного блока, так как отражает кинетику протекания реакции на каждой ступени процесса. Наиболее резкое падение температуры в первом реакторе объясняется преимущественным протеканием в нем реакций  дегидрирования нафтенов. Наименьший же перепад температур в последнем  реакторе — следствие значительного  развития экзотермических реакций  гидрокрекинга углеводородов. С  увеличением содержания нафтенов в  сырье возрастают температурные  перепады в реакторах.

Частично возрастание  перепада температур связано с уменьшением  кратности циркуляции ВСГ, который, наряду с другими функциями, служит также теплоносителем.

Специфическим технологическим  способом регулирования содержания хлора в катализаторе служит подача хлорорганического соединения в  зону катализа. Поддерживая этим путем необходимый уровень кислотности катализатора риформинга, обеспечивают высокую его активность в кислотно-катализируемых реакциях. Удаление из сырья каталитических ядов и обеспечение оптимального содержания хлора в катализаторе создают благоприятные условия для эффективной работы бифункциональных платиновых катализаторов риформинга.

Дороговизна таких катализаторов  требует, чтобы срок их службы был  по возможности более длительным, но не приводил к существенному ухудшению  каталитических свойств, особенно селективности. Решению этой задачи способствует, с одной стороны разработка активных и селективных катализаторов, которые  позволяют активизировать процесс  путем снижения давления в системе, а также проведения его при  более низких температурах, сводящих к минимуму побочные реакции. Разработаны  би- и полиметаллические катализаторы. К числу биметаллических катализаторов принадлежит платинорениевый. Присутствие рения препятствует дезактивации платины — укрупнению ее кристаллитов на оксиде алюминия и в связи с этим уменьшению числа ее активных центров. Платинорениевый катализатор дешевле, так как содержание платины в нем примерно вдвое меньше. Помимо рения в качестве металла полиметаллических катализаторов используют также кадмий, иридий, германий и др.

С другой стороны, весьма важную роль играет применяемый метод реактивации  закоксованных катализаторов риформинга. Оксихлорирование после выжега кокса приводит к редиспергированию металлической фазы и к химическому связыванию с катализатором необходимых количеств хлора. В результате отрегенерированный катализатор приобретает активность, селективность и стабильность, которые близки или совпадают с подобными же свойствами свежего катализатора [8].

Для повышения эффективности  теплообмена на установке устанавливается  высокоэффективный пластинчатый  теплообменник типа Packinox, позволяющий подогревать сырье риформинга потоком газопродуктовой смеси, выходящим из последнего реактора. При его использовании температура газосырьевой смеси (ГСС) на входе в печь составит 420-460°С, что позволит охладить дымовые газы до 490-530°С. С одной стороны это ведет к значительному сокращению нагрузки на конвекционную камеру печи, в которой осуществляется  нагрев ГСС, с другой стороны ― к снижению КПД нагревательной печи риформинга за счет потерь тепла с дымовыми газами. Поэтому при проектировании установки перспективно в камере конвекции устанавливать котел-утилизатор .

 

Реактор каталитического риформинга

Рисунок 3.1― Реактор  с радиальным вводом газо-сырьевой смеси:

1— распределитель; 2 — футеровка; 3 — перфорированный стакан;

4 — перфорированная труба; 5 — катализатор; 6 — опорное кольцо;

7 — штуцер  для эжекции газов; 8 — легкий шамот; 9 — днища;

10 — заполнитель; 11, 14 — фарфоровые шарики; 12 — наружная термопара; 13 — корпус; 15 — штуцер для термопары.

На рисунке 3.1 представлен  реактор установки каталитического риформинга. Корпус изготовлен из углеродистой стали. Внутренняя футеровка корпуса выполнена из жароупорного торкрет-бетона. В реакторе предусмотрен радиальный поток паров: по высоте осевой паровыводящей трубы имеются отверстия, а конец ее заглушен. В реакторе укреплен перфорированный сборный стакан из легированной стали, внутренняя поверхность которого покрыта двумя слоями легированной сетки.

Перфорированная часть осевой трубы также покрыта снаружи  сеткой.

Катализатор загружен в стакан на три слоя фарфоровых шариков (диаметр 6, 13 и 20 мм) и сверху также засыпан  слоем шариков (20 мм) во избежание  уноса. Пары сырья проходят в кольцевой  зазор между сеткой реактора и  стаканом и, двигаясь в радиальном направлении, выводятся из слоя катализатора через  отверстия по высоте осевой трубы.

 

В реакторах используется алюмо-платинорениевый катализатор, который представляет собой оксид  алюминия, на который нанесены платина и рений. Платина и рений являются дегидрирующими катализаторами, оксид алюминия активирует реакции изомеризации [13].

На установках каталитического  риформинга применим катализатор R-56 (UOP), который может дать большой экономический эффект, поскольку снижается стоимость катализатора вследствие пониженного содержания платины и увеличивается срок его службы; появляется возможность ужесточения режима процесса, а, следовательно, повышение октановой характеристики катализата при его работе на широких фракциях. Компонент бензина, получаемый с использованием катализатора R-56, характеризуется улучшенными экологическими свойствами – пониженное содержание серы и бензола [8]. Кроме этого данный катализатор обеспечивает при высокой активности и стабильности (продолжительность пробега) высокое качество риформата (ОЧИМ=97) и выход целевых продуктов. При его применении требования к содержанию водорода менее жесткие (73%мол.), чем на других катализаторах[9].

Для снижения затрат на создание давления будем поддерживать его  на более низком уровне (2,5-2,6МПа), что  уменьшает газообразование и, следовательно, повышает выход целевого продукта –  катализата. От реактора к реактору давление понижаем[10]. Температуру процесса снижаем от 515 до 505°С от первого к третьему реактору [10].

Блок разделения продуктов.

Для выделения газов применяем  холодную сепарацию, потому что необходимо получить более чистый ВСГ, который  после будет применяться на других установках, потребляющих водород.  Жидкая фаза после второго сепаратора поступает на стабилизацию, где выделяются остатки газов. Для подогрева  куба колонны используется не печной нагрев, а в рибойлере, греющий агент которого – водяной пар, что является более экологичным.

Разделение продуктов

Конечные продукты топливного КР (КР-1) направляются в стабилизационную колонну, где сверху выводятся сухой газ и рефлюкс, а снизу стабильный риформат. Для более четкого разделения продуктов часть рефлюкса возвращается в верх колонны для создания острого орошения. Для подвода тепла внизу колонны часть риформата  из куба колонны используется в качестве «горячей струи». Для нагрева «горячей струи» используется испаритель с паровым пространством.

 

Конечные продукты КР ароматического направления (КР-2) направляются на комплекс производства ароматических углеводородов.

 

 

 

 

4.Расчет материального  баланса отдельных установок  и топливно-химического блока  и НПЗ в целом

 

При расчете материальных балансов установок принимаем эффективный  фонд рабочего времени оборудования равным 340 дней в году. Количество потерь для топливно-химического блока в целом принимаем равным 0,6 %, тогда считаем, что на переработку поступает

 нефти.

4.1 Расчет  материального баланса 2 установок   АВТ-6

Материальный баланс установок  АТ-6 рассчитан на основании данных, представленных в таблицах 1.2.1 – 1.2.6. Результаты расчета приведены в  таблице 4.1.

 

Таблица 3.1 –  Материальный баланс установки АВТ-6

Сырье и продукты	% масс. на сырье	% масс. на нефть	т/год	т/ч
ПРИХОД:
нефть	100,00	100,00	12000000,00	1470,59
ИТОГО:	100,00	100,00	12000000,00	1470,59
РАСХОД:
у/в газы С1-С4	1,31	1,31	157449,60	19,18
н.к.-70°С	2,78	2,78	333984,00	40,68
70-140°С	10,69	10,69	1282260,00	156,20
140-180°С	7,68	7,68	922034,40	112,32
180-360°С	38,07	38,07	4568424,00	556,50
360-570°С	26,04	26,04	3125136,00	380,68
570°С-к.к.	12,82	12,82	1538712,00	187,44
потери	0,60	0,60	72000,00	8,82
ИТОГО:	100,00	100,00	12000000,00	1461,82

 

4.2 Расчет  материального баланса установки  гидроочистки В.Д

Сырьем установки является ШМФ 360-570°С с установок АВТ-6 и ВСГ. Продукты: остаток >180°, фр. н.к-180°С, у/в газы, Н₂S. Потребление 100%-го водорода на гидроочистку (1 % масс.) и выходы продуктов приняты по литературным данным [7].

Выход сероводорода рассчитан  исходя из остаточного содержания серы в продукте на уровне 0,2 % масс.:

Х_Н2S=

(% масс.)

∆S – количество удаленной серы, %

Результаты расчета приведены  в таблице 4.2.

 

Таблица 4.2 –  Материальный баланс установки гидроочистки ШМФ

 

Сырье и продукты	% масс. на сырье	% масс. на нефть	т/год	т/ч
ПРИХОД:
360°-570°С	100,00	26,04	3125136,00	382,98
100%-й Н2	1,00	0,26	31251,36	3,83
ИТОГО:	101,00	26,30	3156387,36	386,81
РАСХОД:
Н2S	1,56	0,41	48810,72	5,98
у/в газы С1-С4	0,88	0,23	27501,20	3,37
н.к.-180°С	2,51	0,65	78440,91	9,61
180-360°С	9,2	2,40	287512,51
360-570°С	86,85	22,62	2714180,62	332,62
ИТОГО:	101,00	26,30	3156387,36	386,81

 

4.3 Расчет  материального баланса установки  каталитического крекинга MSCC

Сырьем установки  является гидроочищенный остаток  >180°С с установки гидроочистки вакуумного дистиллята с содержанием серы не более 0,2%. Продукты: бензиновая фракция  н.к.-180°С, у/в газы, дизельная фракция 180-360°С, тяжелый газойль (ТГ КК), кокс и в незначительном количестве сероводород. Выходы продуктов приняты по литературным данным [6]. Выход сероводорода рассчитан  исходя из остаточного содержания серы в продукте на уровне 0,2 % масс.: