Файл: Прокопюк С.Г. Промышленные установки каталитического крекинга.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.07.2024
Просмотров: 144
Скачиваний: 0
Б И Б Л И О Т Е Ч К А М О Л О Д О Г О Р А Б О Ч Е Г О
С. г . ПРОКОПКЖ Р. М. МАСАГУТОВ
ПР О М Ы Ш Л Е Н Н Ы Е
УС Т А Н О В К И
КА Т А Л И Т И Ч Е С К О Г О
КР Е К И Н Г А
М О С К В А ИЗДАТЕЛЬСТВО «ХИМИЯ» 1974
УДК 665.644!
П 80 •
ЧИТАЛЬНОГО ЗАЛА
Прокопюк С. Г., Масагутов Р. М. Промышленные уста новки каталитического крекинга. М., «Химия», 1974. 176 с, 13 табл., 55 рис., список литературы 6 ссылок.
В книге рассмотрены основные теоретические и техноло гические принципы осуществления различных систем процесса каталитического крекинга. Описаны технологические схемы про мышленных установок, изложены правила пуска, остановки, нормальной эксплуатации и ремонта установок с шариковым и пылевидным катализатором. Уделено внимание конструктив ным особенностям аппаратуры, а также системам контроля и автоматического регулирования процесса. Приведены основ ные сведения из правил техники безопасности, противопожар ной техники и котлонадзора. Рассмотрены результаты иссле довательских и конструкторских работ по усовершенствова нию процессов каталитического крекинга.
Книга предназначена для квалифицированных рабочих нефтеперерабатывающих заводов и может служить пособием для учащихся профессионально-технических училищ и нефтя ных техникумов.
П31406-134 109-73 050(01 )-74
© Издательство «Химия», 1974 г.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С О Д Е Р Ж А Н И Е |
|
Г л а в а |
I. |
Основные |
сведения по |
химизму и |
|
кинетике ката |
|
||||||
|
|
литического крекинга |
|
|
|
|
|
5 |
|||||
Основные термины |
и |
определения |
|
|
|
|
5 |
||||||
Химизм |
н |
механизм |
каталитических |
превращений . . |
9 |
||||||||
Закономерности |
образования |
продуктов |
каталитического |
|
|||||||||
крекинга |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18 |
||
Г л а в а |
П. |
Катализаторы |
крекинга |
|
|
|
|
22 |
|||||
Общие требования |
к |
катализаторам |
|
|
|
23 |
|||||||
Алюмосиликатные |
катализаторы |
|
|
|
|
24 |
|||||||
Цеолитные |
алюмосиликатные катализаторы |
. . . . |
26 |
||||||||||
Дезактивация катализатора и методы ее |
снижения . . |
34 |
|||||||||||
Регенерация |
катализатора |
|
|
|
|
|
39 |
||||||
Г л а в а III. Подготовка |
сырья для установок |
|
каталитическо |
|
|||||||||
|
|
го крекинга |
|
|
|
|
|
|
|
46 |
|||
Характеристика сырья |
|
|
|
|
|
|
|
46 |
|||||
Методы |
получения |
и |
подготовки |
сырья |
|
|
55 |
||||||
Г л а в а |
IV. |
Развитие |
промышленных |
систем |
|
процесса ката |
|
||||||
|
|
литического |
крекинга |
|
|
|
|
|
67 |
||||
Установки с подвижным слоем шарикового катализатора |
67 |
||||||||||||
Установки с кипящим слоем мелкодисперсного катализа |
|
||||||||||||
|
тора |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
72 |
Г л а в а |
V. |
Промышленные |
установки |
с |
циркулирующим ша |
|
|||||||
|
|
риковым |
катализатором |
|
|
|
|
78 |
|||||
Технологическая схема установки 43-102 |
|
|
79 |
||||||||||
Устройство |
основных |
аппаратов |
|
|
|
|
83 |
||||||
Система |
пневмотранспорта |
|
|
|
|
|
90 |
||||||
Схемы контроля |
и |
автоматизации |
|
|
|
|
92 |
||||||
Правила |
эксплуатации |
установки |
|
|
|
|
96 |
||||||
Г л а в а |
VI. Промышленные |
установки |
с |
циркулирующим |
|
||||||||
|
|
мелкодисперсным катализатором |
|
4 |
104 |
||||||||
Технологическая схема установки 1-А |
|
|
|
104 |
|||||||||
Устройство |
основных |
аппаратов |
|
|
|
|
109 |
||||||
Схемы контроля |
и |
автоматизации |
|
|
|
|
115 |
||||||
Правила |
эксплуатации |
установки . . |
. . . . . |
119 |
|||||||||
Технологическая схема блока каталитического крекинга |
|
||||||||||||
установки |
ГК-3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
. . . |
132 |
3
Технологическая схема установки 43-103 Технологическая схема установки 43-104
Г л а в а VII . Условия |
безопасной |
эксплуатации и ремонта |
|
|
установок |
|
|
Основные |
сведения |
из правил |
техники безопасности и по |
жарной безопасности |
|
||
Основные |
правила |
газобезопасности |
Г л а в а VIII . Основные направления модернизации промыш ленных систем каталитического крекинга .
Интенсификация процесса каталитического крекинга в под вижном слое шарикового катализатора
Интенсификация процесса каталитического крекинга в ки пящем слое мелкодисперсного катализатора . . . .
Модернизация технологических схем и оборудования при использовании цеолитных катализаторов . . . .
Г Л А В А I
ОС Н О В Н Ы Е С В Е Д Е Н И Я ПО ХИМИЗМУ
ИКИНЕТИКЕ КАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА
Каталитический крекинг представляет собой процесс расщепления нефтяных фракций при высоких темпера турах (440—500 °С) в присутствии алюмосиликатных катализаторов. Этот процесс весьма сложен вследствие большого количества одновременно протекающих реак ций, а также из-за разнообразия углеводородов, содер жащихся в сырье и продуктах процесса. Тем не менее его механизм и химизм хорошо изучен отечественными и зарубежными учеными. В нашей стране большой вклад в разработку процесса и исследования его закономерно стей внесли Агафонов А. В., Алиев В. С , Америк Б. К., Бондаренко Б. И., Гутыря В. С , Крамской В. П., Лав ровский К. П., Маншилин В. В., Нагиев М. Ф., Обряд чиков С. Н., Орочко Д. И., Панченков Г. М., Топчиева К. В., Фрост А. В., Эйгенсон А. С. и др.
Литература по каталитическому крекингу весьма обширна. Имеется много статей, обзоров и монографий, посвященных различным вопросам каталитических превращений на природных и синтетических катализато рах. Из-за небольшого объема настоящей книги невоз можно подробно описать все исследования, направлен ные на изучение каталитического крекинга. Поэтому ограничимся лишь изложением кратких сведений по теории каталитического крекинга, необходимых для по нимания основных вопросов процесса.
О С Н О В Н Ы Е Т Е Р М И Н Ы И О П Р Е Д Е Л Е Н И Я
В процессе каталитического крекинга, где чаще все го сырьем являются газойлевые фракции, образуются газ, бензин, легкий газойль, тяжелый газойль и кокс. Качество этих продуктов зависит от качества исходного
5
сырья, применяемого катализатора, технологической схемы установки и параметров процесса.
Газ крекинга представляет собой смесь углеводоро дов—метана, этана, этилена, пропана, бутана, бутиленов, а также водорода и сероводорода. В газе присут ствуют в небольших количествах двуокись и окись уг лерода, азот, сернистый ангидрид и пары воды. Они вносятся в реактор циркулирующим катализатором из регенератора и системы пневмотранспорта. Если в со ставе установки имеется блок сжатия и фракциониро вания газа, то из газа каталитического крекинга полу чают сухой газ (метан, этан и неуглеводородные ком поненты), пропан-пропиленовую и бутан-бутиленовую фракции.
Бензин состоит из смеси углеводородов, выкипающих в интервале температур 35—185°С. Октановое число бензина по моторному методу составляет 78—85. Его
используют |
для приготовления |
товарных |
бензинов |
||
А-72, А-76, АИ-93, АИ-98. |
|
|
|
|
|
Легкий |
газойль — это |
смесь |
углеводородов, |
обра |
|
зующихся |
при крекинге, |
и непрореагнровавшей |
части |
||
сырья. Он |
выкипает в пределах |
185—350 °С. |
Цетано- |
вое число легкого газойля достигает 45. Его использу ют главным образом в качестве компонента дизельных топлив.
Тяжелый газойль представляет собой смесь углево дородов, образующихся при крекинге, и непрореагнро вавшей тяжелой части сырья. Используется как компо нент котельного топлива.
Кокс состоит из смеси углеводородов с низким со держанием водорода. Содержание углерода в коксе из меняется от 90 до 97 вес.%, а водорода — от 3 до 10 вес.%. В коксе могут присутствовать сера, азот и ме таллы (ванадий, никель, кобальт, железо и др.). В про цессе крекинга кокс адсорбируется на внутренней и внешней поверхности пористого катализатора.
Основными параметрами процесса, влияющими на выход и качество продуктов, являются температура в реакторе, объемная скорость подачи сырья, кратность циркуляции катализатора, активность катализатора и продолжительность его работы. В свою очередь, эти па раметры определяют глубину крекинга и избиратель ность катализатора.
6
Температурой процесса обычно считают среднее значение температуры реагирующих продуктов и ката лизатора в реакционной зоне. Поступающие в реакцион ную зону сырье и катализатор нагреты до разных тем ператур. При их контакте в прямоточном реакторе тем пература быстро выравнивается и постепенно пони жается, так как часть тепла расходуется на реакцию крекинга.'Обычно замеряют температуру верха, середи ны и низа реакционной зоны. За температуру процесса каталитического крекинга принимают температуру се редины реакционной зоны. В промышленных реакторах температуру процесса каталитического крекинга под держивают в пределах 450—500 °С.
Объемная скорость подачи сырья измеряется отно
шением объема |
жидкого |
сырья, подаваемого в реактор |
|
в |
течение 1 ч, |
к объему |
катализатора, находящегося |
в |
реакционной |
зоне. Этот термин применяется для |
реакторов со стационарным катализатором или со сплошным подвижным слоем шарикового катализатора.
Объемная |
скорость измеряется |
в м3 /(м3 -ч) |
или ч - 1 . |
||
В |
промышленных условиях |
этот показатель изменяется |
|||
от |
0,6 до 3 |
ч - 1 . Для каталитического крекинга |
с кипя |
||
щим слоем |
катализатора |
вместо |
объемной |
скорости |
пользуются весовой скоростью подачи сырья, которая
определяется |
отношением |
массы |
сырья, |
подаваемого |
в реактор, к массе катализатора. Единица |
измерения |
|||
весовой скорости т/(т-ч) |
или ч - 1 . Обычно весовая ско |
|||
рость подачи |
сырья изменяется |
от 0,5 до |
2,5 ч - 1 . |
Весовая кратность циркуляции катализатора — от ношение массы катализатора к массе сырья, подавае
мых в реактор за один и |
тот |
же отрезок |
времени. |
В промышленных системах |
этот |
отрезок времени равен |
|
1 ч. На установках со сплошным |
движущимся |
слоем ка |
тализатора весовая кратность циркуляции катализато ра поддерживается в пределах 1,5—6,5. В случае приме нения псевдоожиженного слоя кратность циркуляции увеличивается до 7—20.
Активность катализатора определяют на специаль ной лабораторной установке при постоянных условиях. Для определения активности шарикового катализатора проводят крекинг стандартного сырья (газойлевая фракция артемо-маглобекской нефти) при 450 °С, объем ной скорости подачи сырья 0,7 ч - 1 и продолжительно-
7
сти работы катализатора 30 мин. Индекс активности ка тализаторов оценивается по выходу бензина в весовых процентах (вес. %) на крекируемое сырье. Алюмосиликатные синтетические шариковые катализаторы имеют индекс активности 36—38. Активность цеолитсодержащих катализаторов достигает 45—50.
Продолжительность работы катализатора в стадии крекинга определяется длительностью контакта катали затора с сырьем в реакторе. Для установок со стацио
нарным |
слоем |
продолжительность |
работы |
катализато |
ра измеряется |
отрезком времени от начала |
включения |
||
реактора |
на поток сырья до начала |
продувки реактора |
||
водяным |
паром |
или инертным газом. В системах с цир |
кулирующим слоем шарикового катализатора продол жительность работы катализатора является частным, полученным от деления объема реакционной зоны на объем катализатора, проходящего через реактор за 1 ч. Обычно на установках каталитического крекинга с цир кулирующим слоем шарикового катализатора продол
жительность |
пребывания |
его в зоне |
крекинга 25— |
35 мин. |
|
|
|
Глубина |
крекинга |
характеризуется |
количеством |
углеводородов, вновь образовавшихся во время процес са (не содержащихся в исходном сырье). Наряду с этим термином часто применяются равнозначные выражения «глубина превращения сырья» или «степень конверсии». Глубина крекинга газойля обычно выражается суммой
образовавшихся |
в процессе крекинга газа, бензина |
и кокса. Наряду |
с образованием легких и тяжелых про |
дуктов происходят химические превращения во фрак циях, имеющих те же пределы кипения, что и исходное сырье, например реакции изомеризации, ароматизации и др. Однако отмеченный метод оценки глубины кре кинга как наиболее простой и дающий приемлемые ре зультаты, нашел широкое применение в практике нефте перерабатывающей промышленности.
Избирательность (селективность) катализатора оп ределяет его способность к образованию целевых про дуктов процесса. Наиболее правильно оценивать изби рательность катализатора путем сравнения выхода бен зина, газа и кокса при одинаковой глубине крекинга. Чем больше отношение выхода бензина к выходу кокса, тем больше избирательность данного катализатора.
8