Файл: Суханов, В. П. Переработка нефти учебник.pdf

Промышленные установки для каталитического крекинга в псевдоожиженном слое микросферического катализатора

Общие сведения. Промышленные установки этого типа получили широкое распространение в нефтеперерабатывающей промышлен­ ности. Особенностью применяемой системы каталитического крекин­ га на таких установках ядляется то, что процесс превращения уг­ леводородов осуществляется в слое мелких частиц твердого катали­ затора' (от 0 до 220 мкм, основная часть 40—80 мкм), энергично и непрерывно перемешиваемых в реакторе восходящим потоком па­ ров сырья и продуктов реакции. Регенерация катализатора прово­ дится в отдельном аппарате, также в слое взвешенных частиц ката­ лизатора, но в потоке воздуха в смеси с дымовыми газами.

Рассмотрим поведение мелких частиц катализатора при про­ пускании через него снизу вверх потока паров или газа. При неболь­ шой скорости газа или паров не наблюдается заметного перемеши­ вания частиц в слое катализатора. По мере увеличения скорости га­ зового потока частицы начинают отделяться друг от друга и энер­ гично перемешиваться. Образующийся при этом слой катализатора с довольно четко обозначенным уровнем взвешенных в газе твер­ дых частиц напоминает кипящую жидкость. Эту смесь, состоящую из катализатора и газа (или пара), можно подобно жидкости легко перемещать из одного аппарата в другой.

Различают несколько режимов псевдоожижения.

1. Спокойный (ламинарный) режим, при котором начинается пе­ ремещение частиц катализатора. Такой режим устанавливается после того, как скорость потока газа слегка превысит равновесную, при которой масса частиц катализатора уравновешивается давлени­ ем на них потока газа (или паров).

2.Турбулентный режим, при котором частицы начинают энер­ гично перемешиваться и быстро менять положение относительно друг друга, а часть наиболее быстродвижущихся твердых частиц вылетает из псевдоожиженного (кипящего) слоя. Такой режим от­ личается от предыдущего большими скоростями газового потока. Если скорость газа увеличить еще больше, то над плотным кипя­ щим слоем образуется зона с невысокой концентрацией частиц ка­ тализатора, выносимых газовым потоком из этого слоя: уровень ки­ пящего слоя повысится, а плотность его уменьшится.

3.Режим перемещения (пневмотранспорта), возникающий при форсированной подаче газа. При этом образуется однородный слой взвеси твердых частиц в газе. Если скорость такого потока резко снизить, введя его в сосуд большего диаметра, то смесь расслоит­

1 7 0

ся и в нижней части сосуда снова образуется относительно плотный псевдоожиженный слой катализатора.

Процесс каталитического крекинга в кипящем (псевдоожижен­ ном) слое микросферического катализатора называется также про­ цессом «флюид». Слово «флюид» — латинского происхождения и в переводе означает «текучий».

Отмеченные выше свойства рассмотренных режимов используют при каталитическом крекинге дистиллятного Нефтяного сырья и ре­ генерации катализатора. Так, режим турбулентного псевдоожиже­ ния (флюидизации) используют в реакторе и регенераторе, режим пневмотранспорта — в транспортных каталнзаторопроводах и ре­ жим ламинарный — в основном в стояках реактора и регенератора.

В транспортных линиях скорость потока составляет 5—12 м/с и в 1 мэ смеси содержится 16—18 кг катализатора, а в псевдоожи­ женном слое скорость потока всего 0,3—0,75 м/с и в 1 м3 смеси со­ держится 400—560 кг катализатора. Насыпная плотность катали­ затора может изменяться от 480 до 880 кг/м3 (навалом), а плот­ ность самих частиц катализатора приблизительно равна 1400 кг/м3.

Одноступенчатый каталитический крекинг. Схема движения ка­ тализатора, потоков сырья и воздуха на установках для односту­ пенчатого каталитического крекинга в кипящем слое показана на рис. 89. Регенерированный горячий катализатор из регенератора 10 самотеком спускается по стояку 8 в узел смешивания 7, где он при­ ходит в' контакт с предварительно подогретым в змеевиках печи 1 дистиллятным сырьем. При контактировании с горячим катализато­ ром сырье испаряется. Дальше смесь по трубопроводу 15 поступает в реактор 21. Скорость патока в реакторе резко уменьшается, по­ этому основная масса твердых частиц катализатора осаждается в кипящем плотном слое 17. Высоту плотного слоя устанавливают та­ кой, чтобы обеспечить требуемое время пребывания в нем паров сырья и желаемую глубину их крекинга в присутствии катализато­ ра. Выходящий из плотного слоя газо-паровой поток продуктов кре­ кинга проходит верхнюю часть 19 реактора и расположенные внут­ ри него циклонные сепараторы 20. Значительная часть уносимых частиц катализатора осаждается в верхней половине реактора до поступления потока в циклонные сепараторы. Циклоны служат для более полного отделения частиц и возврата их по трубам 18 под уровень кипящего слоя в реакторе. Чем меньше скорость потока в верхней части реактора и больше высота этой части, тем полнее газо-паровой поток освобождается от увлеченных им частиц ката­ лизатора и тем меньше загружаются циклоны катализатором.

Из реактора закоксованный катализатор поступает через отпарную секцию- 11 в отводящий стояк 12. В отпарной секции катали­ затор продувается острым перегретым водяным паром для удале­ ния углеводородных паров, что способствует сокращению потерь сырья и уменьшению нагрузки регенератора. Однако ввод в отпарную колонну чрезмерно больших количеств водяного пара может привести к нарушению нормальной циркуляции катализатора и подвисанию его.

171

Нижний конец стояка 12 присоединен ко второму узлу смеши­ вания 14. Здесь закоксованный катализатор подхватывается пото­ ком воздуха и по трубопроводу 6 транспортируется в регенера­ тор 10. В регенераторе, также в кипящем слое, выжигается кокс, отложившийся на частицах катализатора при крекинге сырья. Ре­ генерированный катализатор отводится через колодец 9 регенера­ тора в стояк 8. В колодце, расположенном над распределительной решеткой 5, катализатор продувается водяным паром для удаления продуктов сгорания.

ха

Уносимые газами регенерации частицы катализатора улавли­ ваются расположенными вверху регенератора циклонами 4, а иног­ да также вторичными улавливающими устройствами, находящими­ ся вне регенератора. Газы регенерации, пройдя паровой котел-ути­ лизатор 2 и устройства для дополнительного извлечения катализаторной пыли, выбрасываются через дымовую трубу в атмосферу. Пар отделяется от воды в барабане 3.

По выходе из реактора 21 продукты крекинга (кроме кокса) разделяются в колонне 23. В нижней секции 24 колонны тяжелый каталитический газойль отстаивается от катализаторной пыли и выводится по трубопроводу через холодильник в резервуар. Осталь­

1 7 2

ная часть газойля вместе с катализаторной пылыо поступает из низа нижней секции 24 колонны 23 в узел смешивания 7. Легкие продукты крекинга вместе с водяным паром, пройдя конденсатор 22, поступают в газоотделитель 25, откуда жирный газ и нестабильный бензин направляются на абсорбционно-газофракционирующую установку.

Количество выводимого из отпарной секции 11 катализатора автоматически регулируется установленной на стояке 12 задвиж­ кой 13 в зависимости от уровня катализатора в реакторе.

В кипящем слое реактора и регенератора поддерживаются вы­ сокие концентрации катализатора как для уменьшения размеров этих аппаратов, так и для достижения нужной глубины крекинга сырья в реакторе и выжига кокса в регенераторе. Чтобы создать необходимую разность давлений, облегчающих циркуляцию массы частиц катализатора, в отводящих трубопроводах (стояки 8 и 12) поддерживают высокую концентрацию катализатора, а в подводя­ щих трубопроводах (15 и 6) — низкую.

Время пребывания частиц катализатора в турбулентном плот­ ном слое'неодинаково. Некоторые частицы находятся в нем недол­ го, другие — длительное время, третьи — время, более или менее близкое к расчетному среднему. Это время QCp равно частному от деления количества катализатора W, кг, находящегося в псевдо­ ожиженном слое, на количество катализатора, отводимого в еди­ ницу времени из реакционного аппарата, w, кг/с, т. е. QCp= W : w, с.

Вследствие неодинакового времени пребывания в слое выводи­ мые из реактора, а также из регенератора частицы катализатора содержат разное количество кокса. Поэтому для нормальной рабо­ ты установки весьма важно не допускать проскока паров сырья в реакторе и газа в регенераторе через псевдоожиженный слой и вы­ броса катализатора из плотной фазы, а также образования застой­ ных областей. Во избежание слеживания и зависания катализатора в стояки вводят небольшое количество водяного пара или инертного газа. Обычно имеется несколько равномерно распределенных по вы­ соте вводов для «аэрации» катализатора и в случае необходимости для продувки катализаторопровода.

Защитная облицовка применяется не только в малых по разме­

только от эрозии, но и частично от коррозии. Для уменьшения по­ терь тепла реактор, регенератор и другие аппараты, так же как катализаторопроводы, покрывают снаружи тепловой изоляцией.

При переработке сырья с малым коксовым числом и при пуске установки для вывода регенератора на режим в него специальной форсункой подают некоторое количество нефтяного продукта (обыч­ но каталитического газойля). При переработке же сырья с большим коксовым числом в регенераторе при сжигании кокса выделяется значительно больше тепла, чем необходимо для ведения процесса крекинга. В этих случаях избыток тепла отводят из кипящего слоя

173