Министерство образования и науки Самарской области

Государственное бюджетное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

«Губернский колледж г. Сызрани»

Технический профиль

Методическое пособие

по изучению темы: «Каталитический крекинг»

ПМ 02 Ведение технологического процесса на установках I и II категории

Сызрань.

2014 год

Методическое пособие по теме «Технологическая установка «Каталитический крекинг»

( название методической разработки)

Краткая характеристика Методического пособия

Методическое пособие «Технологическая установка «Каталитического крекинга» предназначено для обучающихся «ГК г. Сызрани» по специальности 240134.51 Переработка нефти и газа при обучении по профессиональному модулю ПМ 02. Ведение технологического процесс на установках I и II категории. Методическое пособие позволит сформировать у обучающихся знания и практические навыки при эксплуатации технологического оборудования на опасных производственных объектах нефтепереработки.

Целью обучения является дать необходимые знания по теории процесса и технологии производства, научить его грамотно эксплуатировать установку и принимать правильное решение в своей практической деятельности.

Разработанное учебное пособие даёт полное представление о сущности происходящих процессов алкилирования и газоразделения, ведении технологического режима, производственных неполадках, возникающих на установке и мерах их устранения.

Подробно рассказаны правила пуска, наладки режима и нормальной эксплуатации. Обучение по данному пособию повысит уровень теоретической подготовки и общую квалификацию, что в итоге научит грамотно управлять процессом, принимать правильные решения в различных ситуациях и предлагать новые предложения по дальнейшему совершенствованию технологии производства.

Составители: Леонтьева Наталья Юрьевна - преподаватель спец. дисциплины.

ОДОБРЕНО НА ЗАСЕДАНИИ ПЦК

Переработка нефти и газа. Экология

( название комиссии)

Председатель _____________________ В.В. Мокеева

Ф.И.О

Протокол № __________ от «____»__________2014 г

Методист технического профиля _______________ Л.Н. Барабанова

Ф.И.О.

«УТВЕРЖДАЮ»

Заместитель директора по УПР

Руководитель технического профиля __________________ В.В. Колосов

Каталитический крекинг.

1. Учебная цель

Целью обучения является дать необходимые знания по теории процесса и технологии производства, научить его грамотно эксплуатировать установку и принимать правильные решения в своей практичской деятельности. Разработанное учебное пособие обеспечит теоритическую подготовку рабочего установки и даст ему возможность вносить свои предложения по дальнейшему совершенствованию процесса каталитического крекинга.

1.1 Концепция, основные термины

Теоретические основы процесса каталитического крекинга. Технологическая схема, режим, правила пуска, остановки и нормальной эксплуатации установки. Производственные неполадки и их устранение. Принцип работы и устройство основных аппаратов. Пути превышения технико-экономических показателей работы установки.

Активность катализатора - способность катализатора к максимальному выходу бензина от сырья, численно равна проценту выхода дебутанизированного бензина ( вскипающего до 200. ⁰С) на сырье.

Алюмосиликаты - неорганические вещества, состоящие из окислов алюминия и кремния.

Ангстрем - Обозначается А, в честь шведских ученых. Ангстрём, внесистемная единица длины, 1А = 10 ^-10 м =10^-7мм = 0,1нм (нанометра).

Гетерогенный катализ - каталитический процесс, в котором катализатор находится в твердой фазе, а реагирующие вещества - в газообразном или парообразном состоянии.

Гомогенный катализ- каталитический процесс, в котором катализатор находится в жидкой или газообразной фазе, а реагирующие вещества - в газообразном или парообразном состоянии.

Дозёр - это аппарат, называемый также пневмоподъемником, который с помощью воздуха поднимает вверх по пневмостволу катализатор.

Ингибитор - вещество, замедляющее химические реакции.

Катализ - ускорение химических реакций в присутствии катализаторов.

Коксообразование - побочные химические реакции в процессе каталитического крекинга, ведущие к образованию кокса на катализаторе.

Компонент - составная часть смеси

Крекинг - технологический процесс переработки тяжелых нефтяных фракций при высоких температурах (термический крекинг) и с использованием катализаторов (каталитический крекинг), в которых основной реакцией является реакция расщепления углеводородов

Коксуемость - свойство нефтяного дистилята или остатка образовывать кокс при перегонке в условиях жесткого нагрева.

Катализатор - вещество, ускоряющее химические реакции.

Концепция - система взглядов, его понимание и толкование, творческая трактовка темы, основная мысль.

Объемная скорость - это отношение объемного количества сырья, подаваемого в реактор за 1 час, к объему катализатора, находящегося в зоне крекинга реактора.

Октановое число - это условная единица измерения детонационной стойкости бензина. Смотреть подробнее в тексте.

Промотор - вещество, добавляемое в катализатор для усиления его каталитической активности.

Регенерация - восстановление, возвращение отработавшему катализатору исходного качества.

Ректификация - процесс разделения жидкостей, различающихся по температурам кипения за счет противоточного многократного контактирования паров и жидкости.

Ректификат - целевой продукт необходимой чистоты, выводимый сверху колонны.

Селективность (избирательность)-способность катализатора ускорять желательные реакции без изменения скорости нежелательных реакций только одну или несколько химических реакций определенного типа.

Стабильность - свойство катализатора сохранять активность во время эксплуатации.

Тарелка - устройство внутри ректификационной (фракционирующей) колонны для создания контакта между нисходящим и восходящим потоками.

Фракция - часть исходного сырья в процессе ректификации (фракционирования), выкипающая в определенном интервале температур.

Фаза - однородная по климатическому составу и физическим свойствам часть термодинамической системы, отделенная от других частей (фаз), имеющих иные свойства, границами раздела, на которых происходит изменение свойств.

Цетановое число - это объемная доля в процентах цетана в смеси с альфаметилнафталином, эквивалентная по самовоспламеняемости испытуемому топливу, при сравнении топлив в стандартных условиях испытания.

Циркуляция - движение жидкости, газа или катализатора по замкнутой траектории через несколько аппаратов.

Цеолиты - природные и искусственные алюмосиликаты, обладающие чрезвычайно тонкопористой структурой.

2. Содержание учебного элемента

Введение

Роль каталитического крекинга на нефтеперерабатывающем заводе чрезвычайно велика, поэтому ни одно предприятие по переработке нефти не обходится без включения в технологическую схему этого процесса. Каталитический крекинг одновременно позволяет решить две главные задачи:

В настоящее время на российских НПЗ эксплуатируется 3 поколения различных систем каталитического крекинга:

1. Каталитический крекинг с движущимся алюмосиликатным шариковым катализатором типа 43-102.

2. Каталитический крекинг в псевдосжиженном слое с движущимся пылевидным или микросферическим катализатором типа ГК-3, 43-103, 1А-1М.

3. Каталитический крекинг с движущимся микросферическим катализатором типа 43-107.

За последние годы произошли крупные изменения в технологии переработки нефти. Появилось новое, более совершенное и высокопроизводительное оборудование, усовершенствованы схемы технологических процессов и способы их регулирования, в том числе и каталитического крекинга, разработаны новые высокоактивные катализаторы. Эти достижения отечественной и зарубежной науки и техники нашли воплощение в проектировании и строительстве в России установок каталитического крекинга типа 43-107. Усложнение схем технологических установок, повышение их мощности, удлинение сроков межремонтного пробега ужесточают требования к квалификации обслуживающего персонала.

Несмотря на то, что в ближайшей перспективе на заводах нефтяной компании «ЮКОС» будут построены новые установки каталитического крекинга типа 43-107,(намечено на 2007г) ,продолжают успешно работать и значительно усовершенствованные старые установки типа 43-102, поэтому обучение рабочих и специалистов этому процессу являются актуальным по сей день.

2.1. Назначение технологического процесса

Полное наименование установки - «Установка каталитического крекинга с алюмосиликатным шариковым катализатором 43-102»

Назначение процесса -получение высокооктанового бензина и компонента дизельного топлива путем каталитического рования вакуумного газойля с установок АВТ (атмосферно-вакуумной трубчатки).

На Новокуйбышевском НПЗ в сырье могут подкачиваться I и II погоны АВТ.

Установки 43-102 вводились в эксплуатацию в 50-е годы XX века.

Крекинг - буквально переводится «расщепление».

Установка состоит из двух основных блоков: нагревательно-фракционирующий блок (НФБ) и реакторный блок (РБ).

Автор проекта установки 43-102 - "Гипронефтезаводы" г.Москва. Автор процесса - ВНИИНП, г. Москва.

2.2.1. Химизм процесса

При достаточно высокой температуре связи между атомами в молекуле вещества ослабевает и под влиянием колебательного движения атомов может произойти разрыв связи.

Для каждого углеводорода устойчивость в отношении разложения уменьшается с повышением температуры. Низкокипящие углеводороды расщепляются труднее, чем высококипящие. Помимо расщепления, углеводороды подвергаются и другим превращениям. Молекулы некоторых углеводородов не расщепляются, а только теряют часть своих водородных атомов. Процесс отщепления водородных атомов от молекул называется дегидрогенизацией, а обратный процесс присоединения водорода - гидрогенизацией.

Процесс превращения углеводородов при температуре от 440⁰С до 540 ⁰С получил название крекинг.

Крекинг - это прежде всего процесс массового расщепления молекул.

Различают два типа крекинга: термический крекинг и каталитический крекинг, проводимый в присутствии катализаторов.

Катализаторы - вещества, ускоряющие химические реакции.

Кстати говоря: вещества, заземляющие реакции, называются ингибиторами, а биохимические катализаторы - ферментами.

Каталитический крекинг характеризуется более низким выходом метана, этана и диолефинов, более высоким выходом углеродов С₃ и С₄, а также ароматических углеводородов, олефинов с разветвленной цепью и изопарафинов. В этом заключается главное преимущество каталитического крекинга перед термическим.

В качестве катализаторов крекинга применяются в большинстве случаев алюмосиликатные соединения. Катализатор используется многократно в течение длительного времени для переработки больших количеств сырья. Каталитические реакции проходят при более низких температурах по сравнению с термическим крекингом, а значит процесс экономически более выгодный.

В процессе использования катализатора воздействие на углероды уменьшается вследствие отложения кокса в его порах. Для восстановления активности катализатора кокс выжигают.

Сырьем установок каталитического крекинга является керосино-газойлевая фракция в случае получения авиационных бензинов или вакуумные дистилляты нефти при производстве автомобильного бензина.

Нефть и нефтепродукты по химическому составу представляют собой сложную смесь парафинов, нафтеновых, ароматических и смешанных углеводородов с различным молекулярным весом.

При каталитическом крекинге протекают следующие основные реакции.

1. Расщепление углеводородов с образованием более легких молекул. Например, от молекулы нормального гексана образуется нормальный бутен и этан; от молекулы нормального бутилциклогексана отщепляется боковая цепочка атомов и образуется циклогексан и олефин-бутен.

С повышением температуры крекинга скорость расщепления углеводородов сильно возрастает, что позволяет регулировать температурный режим в реакторе и направлять процесс в нужную сторону.

2. Дегидрогенизация. При этом реакции от молекулы углеводорода отщепляются только атомы водорода. Примером может служить реакция дегидрогенизации нефтеного углеводорода метилциклогексана С₇Н₁₄ от молекулы которого отщепляется 6 атомов водорода и образуется молекула толуола С₇Н₁₄. Часть освобождающегося водорода присоединяется в процессе к олефиновым углеводородам, в результате чего уменьшается содержание непредельных углеводородов в бензинах каталитического крекинга.

3. Изомеризация с изменением взаимного расположения атомов внутри молекулы без изменения числа атомов в молекуле. При изомеризации парафиновых углеводородов из соединений с прямой цепочкой получаются углеводороды разветвленного строения. Так, например, при определенных условиях нормальный гексан С₇Н₁₄ может быть превращен в изогексан. По свойствам изогексан отличается от нормального гексана, что объясняется разным строением молекул этих углеводородов.

4.Гидрогенизация. При этой реакции к ненасыщенным углеводородам присоединяется водород и образуются ненасыщенные водородом соединения. Примером может служить следующая реакция: олефиновый углеводород бутен, присоединяя атом водорода, превращается в нормальный бутан.

5.Дегидрогенизация олефиновых углеводородов. Эта реакция наиболее желательная в процессе каталитического крекинга, т.к. при ней образуются наиболее высокооктановые компоненты бензина - ароматические углеводороды. В качестве примера можно указать на дегидрогенизацию нормального гексана. При этом образуется ароматический углеводород бензол и выделяется три атома водорода.

6.Полимеризация. При этой реакции две или несколько молекул соединяясь, образуют одну более крупную молекулу. Например, две молекулы этилена С₂Н₄ при полимеризации дают выше кипящий углеводород бутен С₄Н₈. В результате поляризации из летучих олефиновых углеводородов этилена, пропилена, бутиленов образуются углеводороды со значительно меньшей упругостью паров. При полимеризации нескольких высокомолекулярных соединений образуется кокс.

При крекинге протекают и другие реакции. Они рассмотрены в специальной литературе по химии нефти.

Каталитический крекинг протекает с поглощением тепла, которое называется теплотой реакции крекинга. В результате протекающих при каталитическом крекинге разнообразных реакций получается большое число первоначально не содержащихся в исходном сырье углеводородов. Результаты каталитического крекинга углеводородных смесей существенно зависят от условий проведения процесса. Особенно большое влияние оказывают температура, давление и свойства применяемого катализатора.

В последующих разделах учебного пособия приведены дополнительные сведения по процессу, а в приложении даны вышеописанные основные химические реакции.

2.2.2. Основные реакции каталитического крекинга

1.Крекинг парафиновых углеводородов.

Н₃С - (СН₂) ₄- СН₃-- Н₃С - СН₂ -СН = СН₂- СН₃

н-гексан н-бутен этан

(С₆Н₁₃) (nС₄Н₈) (С₂Н₆)

Крекинг боковых цепей циклических углеводородов.

СН₂ СН₂

Н₂С СН-СН₂-СН₂-СН₂-СН Н₂С СН₂

+ Н₃С== СН₂- СН₃

Н₂С СН₂ Н₂С СН₂

СН₂ СН₂

Бутилциклогексан Циклогексан

н-бутен

( С₁₀ Н₂₀) (С Н₁₂)

(nС₄ Н₈)

2. Дегидрогенизация нефтеновых углеводородов.

СН₂ СН

Н₂С СН-СН₃ НС СН

+ 3Н₂

Н₂С СН₂ НС СН

СН₂ СН

Метилциклогексан Толуол Водород

(С₇Н₁₄) (С₇Н₁₈)

3. Изомеризация парафиновых углеводородов.

Н₃С-СН₂-СН₂-СН₂ -СН₂ -СН₂ Н₂С-СН₂ -СН-СН₂ -СН₃

|

(С₆ Н₁₄)н-гексан СН₃

(С₆ Н₁₄ ) изогексан

4. Гидрогенизация олефиновых углеводоров.

Н₃С-СН₂-СН₂=СН₂ +Н₂ Н₃С-СН₂ -СН₂-СН₃

н-бутен н-бутан

(С₄ Н₈) (С₄ Н₁₀)

5. Дегидроциклизация олефиновых углеводородов.

Н₃С-СН₂-СН₂-СН₂ -СН =СН₂ + 3 Н₂

(С₆Н₁₂)

н-гексен)…………. бензол водород

6. Полимеризация.

2Н₂С = СН₂ Н₂С =СН - СН₂- СН₃

этилен бутилен

(С₂Н₄) (С₄Н₈)

2.2.3. Факторы, влияющие на процесс

Сырье

В процессе каталитического крекинга целевым продуктом является бензиновая фракция с высоким октановым числом - не ниже 75 пунктов по моторному методу.

Кроме бензина в этом процессе получается еще углеводородный газ, легкий газойль ( фракция 195-350 0С),тяжелый газойль и кокс. Кокс откладывается на катализаторе и сжигается при регенерации катализатора.

Регенерация - восстановление, возвращение отработавшему катализатору исходного качества.

Качество и количество получаемых продуктов, а также количество образующего кокса зависят как от качества сырья, так и от параметров процесса.

Основными видами сырья для каталитического крекинга являются остаточные фракции, выкипающие, как правило, в пределах 200- 500⁰С. К ним относятся керосино-гезойлевые фракции (200-350⁰С), вакуумный газойль прямой перегонки и продукты вторичных процессов: газойли коксования, гидрокрекинга.

Более легкое сырье применяются для получения базового авиационного бензина, как на Самарском НПЗ, более тяжелое - для получения автобензина. Чаще всего применяют смешанное сырье- как по фракционному составу, так и по происхождению. Наилучшим сырьем для каталитического крекинга является прямогонный вакуумный газойль. Хорошие результаты достигаются на предварительно гидроочищенном сырье. При гидроочистке значительно снижаются содержание серы, азота и металлов в сырье, а также его коксуемость.

Кроме фракционного состава важной характеристикой сырья является коксуемость его (образование кокса в % вес)

Чем выше коксуемость сырья, тем больше выход кокса при крекинге. Коксуемость быстро возрастает по мере повышения средней температуры кипения и вязкости сырья. Высокий выход кокса при каталитическом крекинге приводит к перегрузке регенератора и понижению производительности установки. Обычно перерабатывают сырье с коксуемостью до 0,25%/

Важным является также содержание так называемых тяжелых металлов в сырье, понижающих активность катализатора (соединение железа, никеля, ванадия и меди, содержащиеся в незначительных количествах в нефтях и в выделяемых из них вакуумных газойлях). Загрязняя катализатор, эти металлы оказывают неблагоприятное влияние на его свойства. С увеличением загрязнения катализатора примесями уменьшается выход бензина и повышается выход кокса и количество водорода в газах крекинга.

Основной вид сырья для каталитических крекингов - вакуумный газойль - получают на установках первичной переработки нефти АВТ методом разгонки мазута под глубоким вакуумом. На современных установках каталитического крекинга сырье предварительно проходит гидроочистку от нежелательных компонентов- сернистых, азотистых, кислородсодержащих и других нежелательных соединений и частично о металлов.

Основными параметрами каталитического крекинга являются температура, время контакта паров сырья с катализатором, определяемое объемной скоростью, и кратность циркуляции катализатора.

Температура. В интервале температур 440-480⁰С образование бензиновых и дизельных фракций протекает достаточно быстро. С ростом температуры увеличивается и степень превращения сырья. Повышение температуры до 480-500⁰С ведет к усилению газо и коксообразования и к снижению выхода бензина. Октановое число бензина возрастает.

Давление. Процесс каталитического крекинга проводят под небольшим избыточным давлением 0,14 - 0,18 МПа.

Объемная скорость. Время контакта сырья и катализатора определяется объемной скоростью vo- отношением расхода жидкого сырья Vc (в м³/час) к объему катализатора Vк (в м ³), занимающего реакционную зону.

или час^-1

Чем выше объемная скорость, тем ниже степень превращения.

Кратность циркуляции катализатора. Промышленные процессы каталитического крекинга осуществляются на непрерывно циркулирующем катализаторе. Большое влияние на процесс оказывает соотношение количеств катализатора R и сырья в, подаваемых в реактор. Эта величина, называемая кратностью циркуляции катализатора, N ( в кг/кг) определяется по формуле:

N= R : B кг/кг

Изменением кратности циркуляции катализатора можно регулировать количество теплоты, вносимой в реактор, степень превращения сырья и закоксованности катализатора на выходе из реактора.

Количество кокса на входе в регенератор не должно превышать 0,8 - 1 %, остаточное содержание кокса после регенерации - не более 0,25 % в расчете на катализатор. Расход катализатора 2 -2,3 кг на 1000 кг сырья.

2.2.4. Физико-химические свойства и требования к качеству вырабатываемой продукции

Напоминаем, что на каталитическом крекинге типа 43-102 получают:

• бензин - компонент автобензина (авиабензина);

• легкий газойль - компонент дизельного топлива;

• углеводородный жирный газ-сырье для газофракционирующей установки ГФУ;

• тяжелый газойль - компонент котельного топлива, или сырье для получения термогазойля.

Важнейшими показателями качества автомобильных бензинов являются: октановое число, фракционный состав, давление насыщенных паров.

Октановое число - характеризует детонационную стойкость бензина, т.е. его способность сгорать в двигателе плавно, без взрыва. При детонации двигатель быстро разрушается. Октановое число определяют на специальной установке путем сравнения бензина с эталонной смесью, состоящей из изооктана и н-гептана (октановые числа их соответственно 100 и 0) .

Октановое число бензина равно содержанию изооктана (выраженному в %) в эталонной смеси, сгорание, которой в двигателе имеет такую детонацию, как и испытуемый бензин.

Для повышения детонационной стойкости необходимо изменить химический состав бензина, обогатив его ароматическими углеводородами и парафиновыми углеводородами изостроения, что достигается на установках каталитического крекинга.

Фракционный состав - характеризует испаряемость топлив, поведение при эксплуатации двигателей.

Температура выкипания 10% объема топлива характеризует его пусковые свойства при низких температурах и склонность к образованию газовых пробок в системе подачи горючего. Эта температура равна 70-79^оС для автобензинов.

Температура выкипания 50% объема топлива определяет плавность перехода работы двигателя с одного режима на другой и стабильностью в работе. Она должна быть не выше 115 ^оС.

Температура выкипания 97,5 % объема характеризует полноту испарения топлива в двигателе; она должна быть не выше 195 ^оС.

Давление насыщенных паров (ДНП) в мм. рт. ст. характеризует их испаряемость, наличие в них легких компонентов, растворенных газов.

По химическому составу бензин каталитического крекинга отличается от прямогонных бензинов и бензинов термических процессов. В нем содержатся 8-15 % непредельных углеводородов и 20-30 % аренов, которые не менее чем на 2/3 состоят из углеводородов изомерного строения.

Легкий газойль (фракция 195-350 ^оС) имеет цетановое число 38-45 и используется как компонент дизельного топлива.

Цетановым числом называется объемная доля в % цетана в смеси с (- метилнафталином, эквивалентной по самовоспламеняемости испытуемому топливу при сравнении топлив в стационарных условиях испытания. Цетановое число цетана принять 100, L- метилнафталина - 0.

Тяжелый газойль (фракция выше 350 ⁰С) - остаточный жидкий продукт каталитического крекинга - используется как компонент топочного мазута или в качестве сырья установи замедленного коксования.

Углеводородные газы каталитического крекинга содержат не менее 75-80 оL смеси пропан-пропиленов, бутан- бутиленов и пентан- амиленов. Содержание изомерных соединений достигает 25-40 %. Это делает газы каталитического крекинга сырьем для нефтехимических процессов.

Характеристика готовой продукции

Таблица 2

Получаемый

продукт

Показатели качества

Норма

Бензин

Газойль

легкий

Газойль

тяжелый

Газ жирный

Фр. состав: температура конца кипения, оС, не выше

Октановое число не менее

Испытание на медной пластинке

Давление насыщенных паров, мм.рт.ст.

для летнего вида, не более

для зимнего вида

Фр. состав:

- 50% перегоняется при t не выше оС

- 96% перегоняется при t не выше

- Температура застывания, оС не выше

- Температура вспышки, оС в зависимости от назначения.

температура помутнения, ⁰С не выше

Показатель прелолмления, не выше

Механические примеси, % не более

Содержание фракции С ₅

и выше, % не более

195

75

выдерживает

350

400 -700

280

360

минус 10

40 - 61

минус 5

не нормируется.

0,005

10

2.2.5. Системы и типы установок каталитического крекинга

Огромное практическое значение процесса каталитического крекинга в нефтепереработке подтверждается широким распространением и продолжающимся строительством новых установок.

За годы, истекшие с момента возникновения этого процесса, в СССР и за рубежом было разработано большее число конструкций установок каталитического крекинга промышленного типа с применением алюмосиликатные группы:

1. со стационарным слоем катализатора и реакторами переменного действия;

2. с циркулирующим катализатором и реакционными аппаратами непрерывного действия.

Установки первой группы типа Гудри давно уступили свое место установкам с движущимся катализатором и в России в настоящее время не эксплуатируются, а во второй группе превалируют установки с движущимся микросферическим катализатором, где процесс проходит в пневдоожиженном слое катализатора в реакторе и регенераторе. Тем не менее настоящее пособие для технологов разработано на основе работы установок первого поколения типа 43-102, рентабельно работающих в Компании "ЮКОС" (7 установок) с описанием и установки последнего, третьего поколения типа 43-107, строительство которых запланировано на 2007-2010 годы.

Кроме того, технология производства и принцип управления установками обоих типов являются идентичными.

Конструктивные формы современных установок сложились в итоге внесения ряда существенных изменений в ранее реализованные проекты.На рис.1 показаны все нефтезаводские системы каталитического крекинга с начала их возникновения и до наших дней в России США.

Система и типы установок каталитического крекинга

Нефтезаводские системы

каталитического крекинга

Со стационарным катализатором

С циркулирующим катализатором

Двухступенчатый крекинг

Установки Гудри

Установки Сайкловершен

В кипящем слое пылевидного или микросферического

катализатора

В опускающемся слое шарикового катализатора

Установки с раздельными реактором и регенератором

Установка

43-104

Модели

1-Б, 1А,

43-103

С двухкратным подъемом катализатора

С однократным подъемом катализатора

Установки с комбинированными реакционными устройствами

Уста-новка

Гудри

ФЛОУ

Уста-

новка

43-1

Уста-

новка

Термо-фор

Уста-

новка

43-102

Уста-

новка

43-107

Ортофлоу разлиных

моделей

Уста-

новки

ГК-3,

ГК-6

2.2.

Рис. 1

2.2.6. Каталитический крекинг с движущимся микросферическим катализатором типа 43-107

В 1982г. в СССР на Московском НПЗ была пущена первая установка третьего поколения каталитического крекинга типа

43-107.

Проект разработан "Грозгипронефтехимом". Производительность установки по сырью - вакуумному газойлю равна 2 млн. тн в год.

Ниже приводятся основные параметры работы установки 43-107 М-1 Уфимского НПЗ, введенной в эксплуатацию в 1995 году. В проект " Грозгипронефтехима " внесены изменения французским Институтом нефти и фирмой "ТЕХНИИ".

Комплекс 43-107 М-1 включает в свой состав процессы гидроочистки вакуумного газойля, каталитического крекинга в прямоточном реакторе, газофракцинирующую установку, установку получения метилтретбутилового эфира (МТБЭ), водорода, газовой серы, а также азотно-кислородную установку.

В процессе гидроочистки температура на входе в реактор 390 ⁰С,на выходе 364⁰С, давление 4,98МПа, объемная скорость V=1,14 час^-1 , кратность циркуляции катализатора равна 7.

Сырье - вакуумный газойль - до 360⁰С выкипает 29 %, конец кипения 510⁰С, содержание серы до 2%, после гидроочистки 0,54%.

Катализатор микросферический, алюмосиликатный с добавками цеолитов и редкоземельных элементов. Бензин имеет октановое число 80-81 мм.

Качество пропан - пропиленовой и бутан-бутиленовой фракции

Таблица 3.

Углеводороный состав*

С₃ Н₆

С₃Н₈

iС₄Н₈

nС₄Н₈

iС₄Н₁₀

nС₄Н₁₀

ППФ

73

25

-

-

-

-

ББФ

-

-

11.8

25,4

42,7

8,3

* качество приводится по основным компонентам.

Установки типа 43-107 являются последним достижением отечественной техники и технологии, они запроектированы с учетом богатого опыта работы на заводах страны установок с движущимся пылевидным и микросферическим катализатором второго поколения типа 43-103, ГК-3, 1А-1М.

Материальный баланс

Таблица 4.

Наименование

В тн/сутки

Выход в %

по проекту

фактически

по проекту

фактически

Взято:

Вакуумный газойль

Получено:

Стабильный бензин

Компонент ДТ с S-0,2-0,5

Котельное топливо

Отработанная ББФ

ППФ

Кокс

Бензин нестабильный

Газ+потери

6875

2814,5

1075

595

613

394,8

273,7

640,7

468,3

6840

3344,8

1041,9

484

619

330

309,8

-

709

100

40,94

15,64

8,66

8,93

5,74

3,98

9,32

6,81

100

48,9

15,23

7,07

9,07

4,84

4,53

-

10,37

6875

6840

100

100

Основные аппараты - реактор и регенератор - размещены почти друг над другом для того, чтобы до минимума свести транспортный путь движущегося катализатора от реактора к регенератору и от регенератора к реактору за один ход.

Нагретое до 3600С сырье в парожидкостной фазе на узле смещения встречается с отрегенерированным катализатором из регенератора Р-2 с температурой Р-2 с температурой 7000С, при этом происходит быстрое испарение сырья, образуется псевдосжиженный слой и смесь катализатора и паров сырья по стояку поднимается в отпарную зону ректора. Процесс каталитического крекирования проходит практически полностью в катализаторном стояке диаметром 2м и высотой 25м. Пары продуктов реакции и водяной пар, подаваемый в отпарную зону реактора, уходят через циклоны и верхний штуцер, поступают в нижнюю часть ректификационной колонны К-1 для разделения продуктов реакции.

Основная часть закоксованного катализатора накапливается в нижнюю часть реактора откуда самотеком переходит в регенератор Р-2. В верхней части, называемой отстойной зоной реактора, располагаются циклонные сепараторы, в которых происходит окончательное отделение катализатора от паров продуктов реакции.

Воздух для выжига кокса подается через распределительное устройство в регенератор и он создает в катализаторной массе псевдосжиженный слой, в котором и происходит выжиг кокса. Над кипящем слоем расположена отстойная зона с циклонами. Дымовые газы, проходя сквозь циклоны, освобождаются от унесенного катализатора и уходят через верхний штуцер регенератора в котел-утилизатор, отдают свое тепло для получения водяного пара и направляются в электрофильтр для улавливания катализаторной пыли, после чего выбрасываются в атмосферу.

На рис.2 дана принципиальная схема установки 43-107 с движущимся микросферическим катализатором (секция С-200- реакторный блок).

Принципиальная схема реакторного блока установки 43-107

ис.2

2.2.7. Катализаторы и процессы. Основные представления о катализе

В настоящее время большинство химических превращений углеводородов нефти, имеющих практическое значение, осуществляется в присутствии катализаторов. Катализаторы позволяют снижать энергию активации химических реакций и тем самым значительно повышать их скорость. В самом общем виде в этом и заключается сущность и значение катализа. Проведение реакции в присутствии катализатора позволяет также резко снижать температуру процесса. Любой катализатор активно взаимодействует с исходными реагентами, но его участие в процессе ограничивается только начальными стадиями превращений. В последующих стадиях он полностью регенерируется и может вновь взаимодействовать с молекулами реагирующих веществ. Этим и объясняется, что небольшого количества катализатора достаточно для получения очень больших количеств конечного продукта реакции. Характер самого взаимодействия с катализатором может быть самым разнообразным. Различают гомогенный и гетерогенный катализ. При гомогенном катализе катализатор и реагирующие вещества образуют однородную систему, например, газовые смеси или жидкие растворы. При гетерогенном катализе, катализатор чаще всего находится в твердой фазе, а реагирующие вещества - в газообразном или парообразном состоянии, т.е. в другой фазе. Процесс каталитического крекинга, осуществляемый на установках типа 43-102, является типичным гетерогенным катализом. При чем все изменения и превращения веществ происходят на поверхности раздела твердой фазы катализатора и паровой фазы реагирующих веществ и в значительной мере связаны с явлением сорбции. Процесс можно разделить на следующие пять этапов:

1. движение (диффузия) реагирующих молекул к поверхности катализатора;

2. активизированная адсорбция (хемосорбция) реагирующих веществ на поверхности катализатора;

3. химическая реакция на поверхности катализатора;

4. десорбция (снятие с поверхности катализатора) продуктов реакции;

5. диффузия продуктов реакции в глубь газовой фазы.

Активированная адсорбция молекул реагирующих веществ происходит не на всей свободной поверхности твердого катализатора, а только на так называемых активных центрах, где запас свободной энергии больше. Это могут быть острые углы, пики, различные неровности, ребра кристаллов, химически неоднородные участки и т.д. В целом, чем сильнее разбита общая поверхность, тем больше на ней активных центров. Поэтому повышение активности катализатора часто связано с его высокой степенью измельчения и хорошо развитой пористой структурой. Таким образом, общий принцип действия гетерогенных катализаторов заключается в том, что молекулы реагирующих веществ, сталкиваясь с активными центрами катализатора, могут образовать различные нестойкие промежуточные соединения (радикалы или ионы). От реакционной стойкости и природы этих соединений зависят и скорость протекающих реакций, и состав конечных продуктов.

В практике подбора и применения гетерогенных катализаторов необходимо учитывать их селективность, активность и стабильность, определяющую срок службы.

Под селективностью или избирательностью катализатора понимают его способность ускорять только одну или несколько химических реакций определенного типа из числа термодинамически вероятных в данных условиях для данного сырья.

Активность катализатора характеризует его производительность. Активность твердого катализатора зависит главным образом от состояния его поверхности. Для увеличения площади поверхности часто катализатор наносят на подложку (носитель), обладающую пористой поверхностью. В качестве носителей применяют активный уголь, пемзу, кизельчур, оксид алюминия, силикагель и искусственные цеониты различных марок. Активность катализаторов крекинга характеризуется так называемым индексом активности - выходом (в % от сырья) фракции до 200^оС, полученной в результате каталитического крекинга эталонного сырья в стандартных условиях на лабораторной установке. Активность катализатора со временем падает, спад активности (дезактивация) часто называется его старением. Причины этого явления различны.

Восстановление активности катализатора называется регенерацией. Способы регенерации различны. Поры катализатора закоксовываются через 10-15 мин. работы. Поэтому необходимо крекинг все время чередовать с регенерацией катализатора. Регенерация заключается в выжигании кокса и смолистых отложений с поверхности катализатора воздухом при 540-680^оС.

Свойство катализатора сохранять активность во время эксплуатации называется стабильностью активности.

Катализаторы должны также обладать механической прочностью, устойчивостью к истиранию, к действию высокой температуры водяного пара и к резким изменениям температур.

На установках типа 43-102 в настоящее время работают синтетические алюмосиликатные шариковые катализаторы, содержащие в своем составе цеолиты.

Цеолитами называются природные и искусственные алюмосиликаты, обладающие чрезвычайно тонкопористой структурой. Они представляют собой водные алюмосиликаты натрия, кальция и других металлов, т.е. это соли алюмокремниевых кислот. Их общее свойство - наличие мельчайших полостей, сообщающихся между собой через "окна" (поры). Число полостей в кристалле цеолита очень велико, поэтому они являются прекрасными адсорбентами. Для разных типов синтетических цеолитов размер пор колеблется от 0,3 до 1,3нм. Следовательно, поры цеолита имеют молекулярные размеры, благодаря чему цеолиты обладают как бы просеивающими свойствами, т.е. могут пропускать в полости кристалла и адсорбировать молекулы только определенного размера, не превышающие диаметра пор данного цеолита. Поэтому они получили также название молекулярных сит. В зависимости от размера пор цеолиты выпускаются трех типов: А, Х, У. Для катализаторов крекинга используются цеолиты 10Х и 10У с размерами пор соответственно 0,8-1,3нм (нанометра) и 0,8-0,9нм. Это шариковые катализаторы ЦЕОКАР-2, 3Ф, 3М, АШНЦ-3 и другие, характеризуются индексом активности близким к 50. Сами же катализаторы представляют собой алюмосиликатные твердые шарики размерами 3-5 мм, в которых содержится около 84% Si О₂ , 13% Al₂O₃ и нежелательные примеси Fe₂O₃ и Na₂O.

В процессе приготовления в катализаторы кроме 3-15% цеолита добавляются в незначительных количествах редкоизмельченные элементы, в основном рений и платина, что благотворно сказывается на селективности действия катализатора и позволяет получать большие выходы бензина.

Последняя модификация алюмосиликатного цеолита содержащего шарикового катализатора с РЗЭ и платиной, используемого на установках 43-102 "НК ЮКОС" имеет марки Ц-10 и Ц-100. В основном только за счет перевода установок на новый катализатор на заводах удалось повысить отбор светлых нефтепродуктов до 68-70%.

На Сызранском НПЗ в конце 90-х годов прошли успешные испытания и импортного катализатора производства фирмы "Энгельгардт", США.

Последние модификации отечественных катализаторов производства "Башкортостан" Ц-10 и Ц-100 близки по качеству к катализаторам фирмы "Энгельгардт". В отличие от отечественных катализатор фирмы "Энгельгардт" 49,6% SiO₂ и 43,1% Al ₂O₃.

Путь развития вторичных процессов нефтепереработки лежит через катализаторы.

Из реагентов на установках каталитического крекинга используется только едкий натр для защелачивания бензина.

В таблице 5 даны сравнительные показатели качества старых и новых катализаторов по существующим техническим условиям.

Таблица 5

Катализатор

Показатель качества

ЦЕОКАР-3М

Ц-10

Ц-100

Катализа-тор фирмы "Энгель-гардт"

(по данным лаб. НЗК)

Высший

сорт

1 сорт

Высший сорт

1 сорт

ЦЕОКАР-3М

Ц-10

Ц-100

1.Насыпная

плотность,г/см3 в пределах

2. Массовая доля целевой фракции 2,5-5мм,% не менее

3. Содержание целых и механических прочных шариков, %,не менее

4.Стабильная актиность по выходу бензина, массовая доля,%,

не менее 5.Селективность, массовая доля,%,не менее

6. Массовая доля влаги, удаляемой прокаливанием при 800 оС (ППП), %, не более

7. Массовая доля натрия в расчете на оксид натрия, %, не более

8. Массовая доля редкоземельных элементов (РЗЭ) в расчете на их оксиды,%,не менее

9. Массовая доля железа в расчете на оксид, %, не более

10.Характеристика соединения платины- объемное соотношение СО₂ /СО не менее

0,62-0,68

92

86

45

77

2,5

0,25

1,5

0,2

0,58-0,68

92

85

50

77

2,5

0,3

1,8

0,2

3

0,58-0,68

92

84

50

75

2,5

0,38

1,6

0,2

3

0,58-0,68

92

86

51,5

77

2,5

-

-

0,2

3

0,58-0,68

92

84

51,5

75

2,5

-

-

0,2

3

0,985

-

97-98-

54,2

74

-

3,8

2,4

0,18

-

Реа-гент:

натр

едкий

1. 1.Массовая доля гидрооксида натрия,% не менее

2. Содержание

Na₂CO_3,

%, не более

3.Содержание

NaCl

%, не более

Марка РР

Марка РД 1 сорт

42

0,5

0,05

44

0,8

3,8

2.2.8. Получение алюмосиликатных катализаторов

Техническая схема получения албмосиликатных шариковых катализаторов (ЦЕОКАР-3М, Ц-10, Ц-100) - это непрерывный процесс, состоящий из взаимосвязанных последовательных узлов и стадий производства.

1. Холодильное отделение. Процесс формовки катализатора проходит при температуре 6-120 ^оС, поэтому растворы охлаждаются в теплообменнике раствором поваренной соли, который в свою очередь охлаждается аммиаком.

2. Узел приема исходных и приготовленных рабочих растворов - жидкого стекла (силикат натрия), сернокислого алюминия, цеолитсодержащей суспензии, сульфата аммония, серной кислоты, турбинного масла, транспортной жидкости. Силикат натрия получается растворением в горячей воде силикат - глыбы. Серно кислый алюминий получается взаимодействием тригидрата алюминия Al(OH)₃ с концентрированной серной кислотой. Цеолит NaJ получается кристализацией алюмината натрия.

3. Формовка.

4. Узел мокрых операций (синерезис, активация, домывка и промывка)

5. Пропитка.

6. Сушка

7. Прокалка, сепарация и сдача готовой продукции на склад.

В струйном смесители охлажденные растворы жидкого стекла, сернокислого алюминия и цеолитсодержащей суспензии NaJ смешиваются с образованием коллоидного раствора- Золя. Золь непрерывно стекает из смесителя через успокоитель на вершину конуса, растекается по желобам и струйками стекает в слой турбинного масла, заполняющего верхнюю часть формовочной колонны. В масле струйки золя коагулируются в гель, причем каждая капля принимает форму шарика. Сформованные шарики выносятся в транспортный поток и транспортируются в чаны мокрой обработки, в которых протекают процессы синерезиса, активации, домывки и промывки.

Синерезис - это процесс самопроизвольного выделения жидкости из геля.

Активация и домывка - это процессы выделения ионов Na из геля катализатора.

Промывка ведется от побочных продуктов реакции, содержащих ионы SO₄-, Na- и др.

Пропитка растворами поверхности активных веществ (ПАВ) проводится для предохранения катализатора от растрескивания при сушке и прокалке.

Сушка проводится для удаления воды из катализатора в количестве 85-90% и доведение ее до 12-14 %.

Сушка производится в шахматном порядке короба, по которым проходит циркуляция перегретой в калориферах до 140-160⁰С паровоздушной смеси.

Прокалка проводится в токе дымовых газов с целью удаления остаточной влаги, вследствие чего катализатор приобретает высокую прочность и активность.

Исходные продукты для приготовления микросферического катализатора те же, что и для шарикового алюмосиликатного. Формовка в микросферу проводится в специальных распылительных печах при высоких температурах, размер шариков 20-80мкм. Пылевидный катализатор получают размолом катализаторной крошки или целых шариков специальными мельницами с дальнейшей классификацией помола. Размер 10-100мкм. В отличие от микросферического катализатора - у пылевидного неправильная форма частичек.

В последние годы в алюмосиликатные катализаторы крекинга стали добавлять в очень малых количествах платину, присутствие которой способствует выжигу СО до менее токсичного СО₂ , что благоприятствует охране окружающей среды.

2.2.9. Отходы производства, их утилизация

Проблема уменьшения загрязнения окружающей среды вредными выбросами и сточными водами с установок каталитического крекинга постоянно существует и, как на всем заводе, решается, за счет разработок и внедрения организационных и технических мероприятий на базе новейших достижений науки и техники по их сокращению, укрепление производственной и трудовой дисциплины. Главным, наиболее эффективным из них за последние годы на установках 43-102 явились:

• переход установок на новые платиносодержащие катализаторы, позволившие наиболее токсичные окислы углерода СО и азота NO, NO₂ перевести в процессе работы катализатора соответственно на менее токсичный диоксид углерода СО₂ и азот N;

• замена погружных конденсаторов - холодильников Т-8 на аппараты воздушного охлаждения;

• уменьшение расхода катализатора за счет улучшения качества сырья и катализатора, ведения технологического режима, рациональные изменения конструкции аппаратов;

• вынос технологических трубопроводов из земли на поверхность, замена сернистого топлива печи П-2 на малосернистое и другие мероприятия.

Внедрение вышеуказанных мероприятий дало возможность за последние годы значительно уменьшить количество выбросов в атмосферу и сточные воды.

В ниже приведенных таблицах даны характеристики вредных выбросов в атмосферу, качество и количество сточных вод и твердых отходов, а также методы их ликвидации или сокращения.

Твердые и жидкие отходы

Таблица 6

Отходы

Куда

складируются

Периодичность

образования

Условие и место захоронения, обезвреживания, утилизации

Количество, кг/сут или т/год

1.Используемые:

катализаторная

крошка и пыль

Емкость на

установке

постоянно

На 30-50 % используется в производстве пылевидного катализатора,

остальное - вывозится в хранилище

твердых отходов.

700 кг/сут

2.Неисползуе-мые:

отработанная

щелочь

Щелочной отстойник

1 раз в 8-10 суток

В

промканализацию

2000

т/год

Сточные воды

Таблица 7

Сточные

воды

Количе-ство образова-ния сточных

вод, м3/час

Реализация

Перио-дичность выбросов

Куда сбрасывается

Норма содержа-ния

загрязне-ний

Промыш-леные стоки

I система

II система

12

2

Специаль-ная

очистка

на заводе

Постоян-но

В

промыш-ленную

канализаю

Содержание

нефте-продуктов не более 400 мг/л

Основные выбросы в атмосферу

Таблица 8

Холодная насосная

ВУ-3

Углеводороды

Горячая насосная

ВУ-1

Углеводороды

Горячая насосная

ВУ-1

Углеводороды

Неорганизованные

Выбросы

Углеводороды

Циклоны и

регенеротор

Печь П-2

Дымовая труба

SO₂

CO

пыль

SO₂

CO

NO

NO₂

0,4

0,175

0,175

13,44

6,5

33,7

3,5

9,14

4,83

0,663

0,037

Вопросы к размышлению:

1. Какие основные проблемы решает процесс каталитического крекинга на современных НПЗ?

2. Что является сырьем для установок каталитического крекинга и как получается вакуумный газойль?

3. Какие основные химические реакции протекают при каталитическом крекинге?

4. Какие химические превращения происходят при каталитическом крекинге с различными группами углеводородов?

5. Что такое нефть и нефтепродукты по химическому составу?

6. Какие типы установок каталитического крекинга эксплуатируются в настоящее время В Российской Федерации? Дать краткую характеристику каждому типу установок.

7. Какие технико-экономические преимущества имеют установки типа 43-107 перед установками типа 43-102?

8. Что такое октановое число бензина?

9. Какие требования предъявляются к автобензинам в настоящее время по химическому составу и чем объясняются эти требования?

10. Как влияет объемная скорость на технико-экономические показатели работы установок каталитического крекинга?

11. Что внедрено на установках каталитического крекинга за последние годы с целью охраны природы?

12. Как отличается химический состав жирного газа каталитического крекинга от прямогонного газа с АВТ?

13. Какие основные показатели характеризуют качество алюмосиликатных катализаторов?

14. Зачем нужно вводить в состав катализаторов цеолиты и редкоземельные элементы?

15. Как в принципе получают алюмосиликатные шариковые катализаторы?

16. Какие на ваш взгляд есть реальные пути для усовершенствования технологии производства на установках типа 43-102?

17. Зачем нужна гидроочистка вакуумного газойля?

18. Какие преимущества и недостатки имеют комбинированные установки типа ГК-3, 43-107, перед одиночными процессами типа 43-102, 1А-1М?

19. Какой прирост светлых дает одна установка 43-102 на заводе, перерабатывающем 6 млн. тонн нефти с содержанием 50% светлых нефтепродуктов?

20. Какие технологические рычаги управления имеет начальник установки каталитического крекинга для нахождения оптимального режима ее работы?

21. Составьте материальный баланс установок 43-102 и 43-107, сравните их и дайте объяснение работе обеих установок?

22. Чем объяснить сравнительно трудную гидроочистку легкого газойля и как, по-вашему, лучше очищать его от сернистых соединений?

23. Какие известны вам пути переработки жирного газа с установок каталитического крекинга?

24. Что такое катализ?

25. Как вы представляете себе процесс каталитического крекинга, происходящих в реакторе в псевдоожиженном слое?

2.3. Технология производства

2.3.1. Технологическая схема установки

Технологическая схема установки состоит из двух блоков: нагревательно-фракционирующего (НФБ) и реакторного (РБ).

Нагревательно-фракционирующий блок

Сырье из сырьевых резервуаров насосом Н-1, 1а подается параллельно двумя потоками через теплообменники легкого газойля Т-2 и тяжелого газойля Т-3 в трубчатую нагревательную печь П-2, где нагревается до температуры 465-490^оС.

Д

ля лучшего испарения тяжелой части сырья, а также уменьшения коксообразования в трубах печи и трансферной линии (трансферной линией называется линия от П-2 до реактора Р-1), в каждый поток змеевика печи подается острый пар из котла- утилизатора Е-4. Из печи П-2 пары сырья направляются в реактор Р-1, где прямотоком с катализатором проходят реакционную зону. В реакционной зоне протекают основные химические реакции крекинга. Пары из реакционной зоны через специальное распределительное устройство также двумя потоками отводятся из реактора в нижнюю часть ректификационной колонны К-1, где происходит разделение на разные фракции. Сверху К-1 смесь паров бензина, водяного пара и газа поступает на охлаждение в конденсатор-холодильник Т-8. После Т-8 бензин, вода жирный газ поступают на газоразделение в газосепаратор Е-1. В верхнюю часть газосепаратора Е-1 через маточник в виде орошения подается техническая вода с целью дополнительного охлаждения жирного газа. Из газосепаратора жирный газ отводится на газовую компрессорную для дальнейшей переработки или факел, а вода с низа Е-1 дренируется в канализацию. Бензин из газосепаратора насосом Н-6 (Н-6а) подается на орошение верха колонны К-1 для поддержания требуемой температуры, а балансовый избыток через диафрагмовый смеситель М-1 в щелочной отстойник Е-22, откуда направляется в резервуары товарного бензина. В смесителе М-1 и щелочном отстойнике Е-22 происходит защелачивание бензина с целью нейтрализации сернистых соединений. Через каждые 8-10 суток работы отработанная щелочь сбрасывается в щелочную канализацию, а в Е-22 через смеситель М-1 закачивается свежая щелочь насосами Н-5, Н-5а из щелочного амбара Е-21. Легкий каталитический газойль с 16 тарелки ректификационной колонны К-1 поступает на верхнюю тарелку отпарной колонны К-2. Под нижнюю тарелку К-2 для отпарки бензиновых фракций подается острый пар. Пары бензина вместе с водяным паром из К-2 направляются в К-1 под 9,17-ю тарелки. Легкий газойль с низа К-2 насосом Н-1 (Н-3а) через параллельно работающие теплообменники Т-2 и параллельно работающие холодильники Т-5, Т-4 откачивается с установки в товарный парк, как компонент дизельного топлива. Часть легкого газойля после захолаживания в Т-5 и Т-5 в качестве среднего орошения подается на 12 тарелку К-1. Количество среднего орошения зависит от температуры середины К-1, которая поддерживается автоматически.

Схема предусматривает подачу газового конденсата с установки компремирования факельного газа (УКФГ) непосредственно в К-1 на 10 или 12 тарелку или насосом Н-6а на верхнее орошение колонны К-1.

С низа К-1 газойль через параллельно работающие фильтры Р-8, Р-8а поступает на прем насоса Н-2 (Н-2а, Н-3а), которым прокачивается через теплообменник Т-3 и холодильник Т-6. После холодильника тяжелый газойль разделяется на три потока: один поток направляется в товарный парк в качестве компонента топочного мазута, второй через холодильник или помимо него направляется на 4-ю тарелку колонны К-1 в качестве квенчинга (для прекращения реакции и поддержания температуры низа К-1), третий поток в топливные бачки Е-2, Е-2а.

Реакторный блок

Закоксованный катализатор из реактора Р-1 через нижний распределитель поступает в дозёр Р-6.

Для предотвращения уноса нефтепродуктов с катализатором, в нижнюю часть реактора подается перегретый пар, который вместе с парами нефтепродуктов направляется в колонну К-1.

И

з Р-6 потоком горячего воздуха катализатор транспортируется в циклон-сепаратор Р-4, где происходит отделение катализатора от пыли и транспортного воздуха. Воздух и пыль поступает в выносные циклоны, где происходит разделение пыли и воздуха. Воздух выбрасывается в атмосферу, а пыль по пылетечкам в емкость Е-9 через аппараты вторичной сепарации Р-9, Р-9а или минуя их. Катализатор из Р-4 по катализаторопроводу поступает в бункер регенератора Р-2а, где поддерживается уровень катализатора. Из бункера Р-2а катализатор через верхнее распределительное устройство поступает в регенератор Р-2. Регенерированный катализатор из Р-2 через нижнее выравнивающее устройство и дозёр регенерированого катализатора Р-6а по катализаторопроводу поднимается в циклон-сепаратор Р-4а, где происходит отделение катализатора от пыли и транспортного воздуха. В выносных циклонах происходит отделение пыли от воздуха и воздух выбрасывается в атмосферу, а пыль по пылетечке поступает через аппараты вторичной сепарации катализатора Р-9, Р-9а в емкость Е-9 или непосредственно в Е-9 минуя Р-9, Р-9а. Катализатор из Р-4а поступает в бункер реактора Р-1а. Из Р-1а по напорному стояку катализатор поступает в реактор Р-1 в реакционную зону, куда же поступает и сырье из П-2.

Воздух в дозёр Р-6 подается от турбовоздуходувок В-2, В-2а через топку давлением П-3. Расход воздуха в дозёр Р-6 регулируется с помощью заслонки, стоящей на входе в дозёр. Расход воздуха в Р-6а поддерживается заслонкой перед Р-6а. Вохдух в дозёр Р-6а от турбовоздуходувок В-3, В-3а, через топку П-3а.

В регенератор Р-2 для выжига кокса с катализатора подается воздух. Воздух из атмосферы поступает на прием вентиляторов В-1, В-1а, нагревается в топке П-1 и по воздуховоду поступает в Р-2.

Дымовые газы после регенератора через дымовую трубу выбрасываются в атмосферу.

Для дополнительного отсеивания пыли из системы на пути из Р-4а в Р-1а часть катализатора отводится в систему вторичной сепарации, состоящую из аппаратов Р-9, Р-9а. Катализатор проходит Р-9, куда подается горячий воздух от П-1. Крошка и воздух поступают в Р-9а, где происходит их разделение.

Пыль и крошка отводятся в Е-9, а воздух выбрасывается в атмосферу. Катализатор по катализаторопроводу поступает в дозёр Р-6а.

Система реакторного блока периодически пополняется свежим катализатором для восполнения потерь его в процессе работы. Поставка свежего катализатора на установку производится в автомашинах навалом, в бочках или в мешках.

При подготовке катализатора в автомашинах в мешках навалом, катализатор ссыпается из машины в бункер Е-23. После загрузки катализатора Е-23 герметично перекрывается задвижками и в него вводится сжатый воздух от рессивера К-5 "б" или непосредственно от компрессора КГ-4, который машинист специально пускает в работу. Под давлением воздуха катализатор вытесняется по трубопроводу в емкость Е-8а.

При поставке катализатора в бочках и мешках катализатор вручную загружается на элеватор и элеватором подается в емкость Е-8а. В Е-8а катализатор нагревается до температуры 250-300^оС горячим воздухом от дымохода регенератора. Подогретый катализатор в процессе работы периодически отгружается дозёром Р-6а в реактор Р-1.

Удаление катализатора из аппаратов Р-1 и Р-2 в случае их ремонта производится пневмотранспортом в емкость Е-8 и в промежуточную емкость реактора, находящуюся в одном корпусе с реактором.

При горении кокса выделяется избыточное тепло, которое снимается водой, циркулирующей через змеевики регенератора.

Химически очищенная вода (ХОВ) с установки химводоочистки поступает в емкости для воды Е-10, Е-10а. Из емкостей Е-10, Е-10а насосами Н-10, Н-10а вода закачивается в котел-утилизатор Е-4 для поддержания уровня воды в котле. Давление и уровень воды в котле автоматически регулируется.

Из Е-4 вода насосами Н-11, Н-11а прокачивается через змеевики регенератора Р-2. В змеевиках происходит нагрев и испарение воды. Пароводяная смесь из змеевиков поступает в сепаратор Р-3, где происходит разделение пара и воды. С верха Р-3 пар поступает в паровое пространство Е-4, а вода с низа Р-3 - в водную часть котла-утилизатора Е-4. Часть пара расходуется для подогрева воды, поступающей в котел, а избыток отводится в общезаводскую магистраль. Часть пара подается в змеевик печи П-2.

С целью освобождения змеевиков от воды во время ремонта или при отключении их во время работы установки смонтирован специальный трубопровод, в конце которого смонтирован барбатёр Е-12, куда подается техническая вода для конденсации пара, который может попасть при дренировании змеевиков. В барбатер же поступает и вода, выпускаемая при продувке котла Е-4.

2.3.2. Технологический режим и материальный баланс

Нормы технологического режима

Таблица 9

Показатели

режима

Единица

измерения

Допускае-мые

пределы

технологи-ческих параметров

Нагревательно-функционирующий блок.

Нагревательная печь П-2

Температура на входе, не менее

Температура на выходе

Температура на перевалах, не более

Температура пара в змеевике, не более

⁰С

⁰С

⁰С

кг/час

150

465-490

800

800

Ректификационная колонна К-1

Температура верха

Температура низа

Давление

⁰С

⁰С

МПа(кгс/см²)

105-145

310-370

0,3 (3)

Температура бензина с установки, не более

Температура легкого газойля с установки, не более

Температура тяжелого газойля с установки, не более

Температура холодной воды на установке, не более

Давление воды на установку, не менее

Давление острого пара на установку

Давление воздуха КИП на установку, не менее

Концепция щелочного раствора при защелачивании бензина, не более

Концентрация отработанной щелочи

⁰С

⁰С

⁰С

⁰С

МПа(кгс/см²⁾

МПа(кгс/см²

МПа(кгс/см²

%

%

40

70

120

27

0,25(2,5)

0,9-1,2(9-12)

0,1 (1)

20

1,5-3,5

Реакторный блок

Реактор Р-1

Температура середины

Объемная скорость

Давление, не более

Содержание, не более

Количество пара на отпарку, не более

Температура перегретого пара

⁰С

час^-1

МПа(кгс/см²

%

кг/час

⁰С

420-490

1-1,4

0,065(0,65)

3

1200

350-500

Реактор Р-2

Температура по зонам регенератора, не более

Содержание кокса на к-ре на выходе

Температура к-ра на выходе, не более

Расход воды в змеевике Р-2

Расход воздуха в Р-2 ( холодный)

Расход воздуха в Р-2 (горячий)

Жесткость воды на входе в змеевик Р-2

Щелочность воды

⁰С

%

⁰С

м³/час

м³/час

м³/час

мг/дм³

мг/дм³

640-490

0,5

600

300-110

18000-28000

35000-54000

1000

6000

Котел - утилизатор Е-4

Уровень

Давление

МПа(кгс/см²

Средний

1,6(16)

Питательная вода

Жесткость, не более

РН при 25⁰С, не менее

Содержание раств-го кислорода, не более

Прозрачность по шрифту, не менее

Солесодержание, не более

Содержание н/пр, не более

мкг-экв/кг

мкг/кг

см

мг/кг

мг/кг

20

8,5

100

40

1400-2000

3

Котловая вода

Солесодержание, не более

Щелочность

мг/кг

мкг-экв/кг

1400-2000

не нормир.

Насыщенный пар

Солесодержание, не более

мг/кг

1

Химоочищенная вода

Жесткость, не более

мкг-экв/кг

10

Циркуляция катализатора в системе

Кратность циркуляции катализатора

т/час

т/т

50-80

1,5:1; 2,5:1

Показатели режима работы каждой установки завода сведены в технологическую карту, которая является основным технологическим документом для исполнения всеми работниками - ИТР и рабочими.

Технологическая карта ежегодно пересматривается и утверждается главным инженером предприятия (производства).

Материальный баланс.

В зависимости от качества и состава сырья составляется материальный баланс установки, который в виде плана производства, ежемесячно спускается на установку для выполнения и начисления заработной платы.

Например, для Новокуйбышевского НПЗ в 2000г материальный баланс установок 43-102 был таким:

Материальный баланс установки

Таблица 10

Наименование

Количество в т/сутки

Процент выхода от сырья

Сырье

850

100

Вырабатываемые продукты:

:Жирный газ

Бензин

Легкий газойль

Тяжелый газойль

Кокс и потери

10

29

38

17,5

5,5

Итого:

100

2.3.3. Контроль и управление технологическим процессом

К

оличество сырья, поступающего на установку, регулируется с помощью регуляторов расхода, клапаны которых расположены на линиях выкида сырьевых насосов после Т-3.

Температура сырья на выходе из печи регистрируется приборами и зависит от расхода жидкого и газообразного топлива в печь.

Расход жидкого топлива в печь П-2 регулируется автоматически приборами, клапаны которых установлены на линиях подачи жидкого топлива в печь. Расход газообразного топлива в печь регистрируется прибором.

Уровень бензина в Е-1 поддерживается прибором, клапан которого установлен на линии откачки.

Количество орошения, подаваемого в К-1, зависит от температуры верха К-1 и регулируется прибором, клапан которого установлен на линии орошения.

Уровень в колонне К-2 поддерживается автоматически регулятором уровня, связанным с клапаном на линии откачки легкого газойля с установки.

Температура середины К-1 поддерживается автоматически прибором, клапан которого установлен на линии подачи среднего орошения в К-1.

Нормальный уровень в колонне К-1 поддерживается регулятором уровня, клапан которого установлен на линии откачки тяжелого газойля в товарный парк.

Расход пара на отпарку нефтяных паров регулируется вручную. На линии подачи пара в Р-1 имеется расходомер.

Температура в топках П-1, П-3, П-3а поддерживается регулятором температуры, клапан которого установлен на линиях подачи топлива в П-3, П-3а.

Расход воздуха в дозёр Р регулируется с помощью заслонки, стоящей на входе в дозёр, в Р-6а - аналогично.

Особенно строгий контроль должени быть за работой котла-утилизатора Е-4.

Давление в котле-утилизаторе Е-4 регулируется прибором, клапан которого установлен на линии сброса пара в заводскую линию.

Уровень в Е-4 поддерживается регулятором Уровня, клапан которого установлен на выкиде насоса Н-10, Н-10а.

Весь процесс каталитического крекинга автоматизирован, управление ведется в основном с операторной, где на щит вынесены все приборы и регуляторы параметров технологического режима. Благодоря полной автоматизации производства, применению надежно работающих насосов и компрессоров, совершентствованию все технологии создалась практическая возможность управлять столь сложным техническим производством, каким является каталитический крекинг, всего тремя операторами.

За качеством сырья, полуфабрикатов, готовой продукции, катализаторов и реагентов установлен постоянный лабораторный контроль, позволяющий техническому персоналу вести оптимальный технологический режим и вносить необходимые коррективы при отклонения от утвержденных технических норм на качество.

Работа технологической установки во многом зависит от стабильного обеспечения её качественным сырьём и реагентами, катализатором и энергоресурсами, сбытом готовой продукции.

В своей практической работе оператор постоянно должен следить за энергоснабжением установки, работой товарного парка, лаборатории и другими службами, связанными с работой установки. Связь осуществляется в основном по телефону.

2.4. Основные положения пуска и остановки установки при нормальных условиях

Пуск установки - это настоящий экзамен для оператора и к нему надо готовиться и знать правила, как при сдаче экзамена.

2.4.1. Общая подготовка к пуску

Перед пуском установки после планово-предупредительного или капитального ремонта должны быть выполнены следующие мероприятия:

• вся территория установки очищается от строительного мусора и посторонних предметов, проверяется исправность противопожарного оборудования и средств пожаротушения, а также средств техники безопасности;

• проверяется снятие заглушек с трубопроводов и аппаратов, о чем делаются отметки в специальном журнале механиком установки;

• производится осмотр аппаратов и трубопроводов, дренажей аппаратов и воздушников, насосов, вентиляторов, печей и КИП;

• у горячих аппаратов ставятся заглушки на дренажных трубопроводах, закрываются все задвижки на установке и открываются по мере надобности;

• крышки колодцев промканализации засыпаются слоем песка не менее 10см;

• проверяется наличие охлаждающей воды в холодильниках и конденсаторах, насосах и воздуходувках;

• проверяется наличие жидкого топлива в бачках, воздуха КИП, пара во всех магистралях и ответвлениях, готовность подачи электроэнергии к электродвигателям со стороны энергопроизводства.

Остановка и пуск установки производится по графику ППР по приказу директора завода с последующим письменным распоряжением начальника производства.

Пуск установки

Для осуществления пуска установки реакторный блок и нагревательно-фракционирующая часть должны быть подготовлены к включению паров в реактор. Такая подготовка производится одновременно или раздельно, в зависимости от их готовности после ремонта.

2.4.2. Подготовка реакторного блока

Пуск реакторного блока начинается с разогрева системы эрлифта, затем следует загрузка катализатором аппаратов, налаживание циркуляции катализатора с одновременным разогревом его в регенераторе. Система водяного охлаждения в регенераторе подготавливается к пуску тогда, когда циркуляция и разогрев катализатора налажены.

Подготовка к пуску производится в следующем порядке.

На концевых патрубках пневмостволов наносятся мелом отметки через 5-10 см с целью последующей проверки работы сальников у дозёров и циклонных сепараторов при разогреве.

Налаживается циркуляция жидкого топлива к топкам под давлением по схеме: Е-3 - Н-7 - П-1, 3, 3а --- Е-3, при этом вентили к форсункам печи и топок должны быть закрыты.

После наладки циркуляции жидкого топлива включаются в работу турбовоздуходувки В-2 (В-2а) и В-3 (В-3а) и определяется проходимость воздуха по системе

Зашуровываются топки П-3 и П-3а. Зашуровка топок производится при открытых дымовых клапанах.

Постепенным открытием воздушной заслонки у дозеров горячий воздух направляется в ствол пневмоподъемника для разогрева системы пневмотранспорта. При этом ведется тщательное наблюдение за работой сальников дозёров и циклонов-сепараторов. Расход воздуха в эрлифт доводится до 18-20 тыс.

м³ /час

Ведется подъем температур воздуха на выходе из топок со скоростью 50-75^оС в час до температуры 550-580^оС.

Если при полном разогреве системы эрлифта не замечено ненормальностей в работе сальников, можно приступать к загрузке аппаратов катализатором.

Загрузку реактора и регенератора катализатором можно вести временно. Загрузка реактора ведется по схеме: Е-8 Р-6а  Р-4а Р-1. Загрузка регенератора производится по схеме: промежуточная ёмкость  Р-6  Р-4  Р-2а  Р-2.

После осуществления направления загрузки аппаратов, включаются в работу дозёры в следующем порядке:

• расход воздуха в дозёр доводится до 23-28тыс. м³/час;

• - постепенно дозёр нагружается катализатором, при этом давление внизу дозёра поднимается не более, чем до 0,03-0,05 кгс/см²;

• - после загрузки дозера катализатором снижается расход воздуха в него до момента намечающейся посадки дозера. После этого расход воздуха увеличивается на 1000 м³/час и такой расход воздуха считается рабочим для данной циркуляции катализатора. При этом нужно следить за давлением воздуха в дозеры, которое не должно превышать 0,05-0,07 кгс/см². Загрузку аппаратов ведут с максимально-возможной скоростью. После загрузки аппаратов катализатором до появления уровней в бункерах на 3/4 высоты их, зашуровать топку П-1 и направить горячий воздух в регенератор для разогрева катализатора. Количество горячего воздуха устанавливают предельным, не допуская выноса катализатора из регенератора в дымоход. Температуру воздуха из топки П-1 поднимают со скоростью 50-70^оС в час до 550-580^оС.

Одновременно с разогревом катализатора необходимо наладить циркуляцию катализатора по рабочей схеме.

Разогрев катализатора в регенераторе можно вести и без налаживания его циркуляции. Но при этом необходимо учесть, что может произойти загорание оставшегося кокса на катализаторе и температура в Р-2 может подняться выше допустимой, что может привести к спеканию катализатора.

Поэтому при разогреве катализатора без его циркуляции допускать температуру в Р-2 выше 640^оС нельзя, в таких случаях следует или наладить циркуляцию катализатора, или прекратить дутьё в регенератор. Разогрев катализатора проводится до температуры 320-350^оС.

Для удаления крошки из катализатора необходимо наладить вторичную сепарацию катализатора.

После наладки циркуляции катализатора и нагрева его до 260-350^оС приступить к подготовке системы водяного охлаждения Р-2, для чего:

• заполнить водой бачки Е-10 и Е-10а

• насосом Н-10 или Н-10а закачать воду в Е-4 до нормального уровня

• разогреть Е-4 паром из заводской сети

• наладить циркуляцию воды через 2-1 змеевика Р-2 с расходом воды 5-6 м³/час на змеевик. Остальные змеевики регенератора должны быть выключены и соединены с барбатером. Циркуляцию воды осуществлять насосом Н-11 по схеме: Е-4  Н-11  змеевики Р-2  Р-3  Е-4.

При температуре сырья на выходе из П-2 350-400^оС дать пар в змеевики пароподогревателя с выходом пара в атмосферу у реактора.

2.4.3. Подготовка нагревательно-фракционирующего блока

После опрессовки аппаратов, конденсаторов, холодильников и проверки фланцевых соединений на герметичность приступают к закачке сырья в печь П-2. Закачка сырья ведется по схеме: сырьевой насос Н-1  Т-2  Т-3  змеевики П-2  К-1.

Закачка ведется до нормального уровня внизу колонны К-1, после чего начинают опрессовку змеевиков печи П-2, для чего закрывают задвижки на трансферной линии. Обнаруженные во время опрессовки дефекты устраняются. После устранения дефектов печь вновь должна быть опрессована. После опрессовки печи дверцы ретурбентов закрываются и обмазываются изоляционной массой. Для опрессовки используют некоррозионные, неядовитые, невзрывоопасные, невязкие жидкости под давлением 20 кгс/ см².

После выполнения указанных мероприятий налаживается циркуляция сырья по схеме: К-1  Н-2  Т-3 (межтрубное пространство)  Т-6; от Т-6 два потока  один на 4-ю тарелку К-1, второй по схеме: Т-6  К-1  Т-2 (межтрубное пространство)  Т-3 (трубное пространство)  П-2  К-1. При циркуляции проверить проходимость всех трубопроводов и герметичность фланцевых соединений.

Налаживается циркуляция жидкого топлива печи П-2 по схеме: Е-2  Н-7  П-2  Е-2, при этом вентили к форсункам печи должны быть закрыты.

Зашуровывается печь П-2. Подъем температуры сырья на выходе П-2 со скоростью 50-70^оС в час до температуры 240-250^оС.

При достижении температуры на выходе из П-2 240-250^оС подъем температуры прекращается и горячая циркуляция при этой температуре ведется до полного удаления воды из системы. По мере понижения уровня из К-1 вести периодически подкачку свежего сырья насосм Н-1.

В ходе холодной и горячей циркуляции по мере надобности включить в работу и наладить КИП.

Если циркуляция сырья ведется по нижнему балансу обводной линии, то при температуре 200-250^оС на выходе из П-2 перевести циркуляцию сырья через верхние байпасы реактора. Перевод на верхние байпасы вести с соблюдением правил постепенного прогрева холодных трубопроводов и при обязательной циркуляции катализатора в системе. Перед переводом на верхние байпасы проверить плотность закрытия входных и выходных задвижек ректора.

Вести разогрев нагревательно-фракционирующей части до заданной температуры без включения верхних байпасов не разрешается!

Горячую циркуляцию сырья вести при температуре не выше 410^оС во избежание коксования труб печи и низа К-1, трансферной линии. Подъем температуры до 465-475^оС производить за 1-1,5 часа до включения реактора на поток нефтяных паров.

Горячую циркуляцию нагревательно-фракционирующей части и включение реактора на поток нефтяных паров вести при обязательном отводе газа из системы на факел, для чего задвижка на факельной линии должна быть открыта перед началом горячей циркуляции.

2.4.4. Пуск установки

Когда температура катализатора в Р-2 доведена до 260-300^оС и температура сырья на выходе из П-2 465-475^оС, можно приступить к включению паров в реактор.

Направление в реактор паров с температурой ниже 465^оС не разрешается, т.к. это может вызвать спекание катализатора или его смачивание, а это может вызвать горение в эрлифте и выход из строя системы пневмоподъемника

Перед включением паров в реактор он должен быть продут паром для удаления воздуха из аппарата. Продувка ведется перегретым паром в течении 20-30 мин. до появления паров в воздушнике реактора. Последовательность пропарки: открыть воздушник реактора, открыть вход пара в зону отпарки Р-1, закрыть пар в атмосферу у реактора.

Следить за давлением в реакторе, которое не должно превышать 0,6 кгс/см² во избежание подвисания катализатора в напорном стояке.

После появления пара в воздушнике Р-1, не прекращая пропарки, открываются задвижки выхода пара из реактора, а затем закрывается воздушник реактора. Открытие выходных задвижек из реактора и закрытие воздушника можно производить одновременно, но начинать надо с открытия выходных задвижек. За 15 мин. до открытия входных задвижек в Р-1 насос Н-1 переводится на свежее сырье, налаживается откачка тяжелого газойля с установки, циркуляционная линия закрывается. Открытие выходных задвижек из реактора производится только при условии нормального или пониженного уровня в К-1. В противном случае продукт попадет в реактор обратным ходом.

После открытия выходных задвижек приступают к вводу паров в реактор, для чего постепенно открывают вход сырья в Р-1 до тех пор пока не поднимется температура верха Р-1 на 100-150^о С, после чего подачу сырья в Р-1 прекращают, продолжая циркуляцию катализатора до тех пор, пока катализатор не сделает полный оборот в системе. Это примерно 4-5 часов, после того, как горячий катализатор начнет поступать в бункер Р-1а (температура в бункере Р-1а начинает подниматься) постепенно приоткрывать вход сырья в Р-1. После достижения температуры середины Р-1 до 390-400^оС можно полностью открыть вход сырья и пстепенно закрыть байпас помимо Р-1. Реактор включен на поток. После включения Р-1 на поток, расход пара на отпарку доводится до нормы технологического регламента (800-1200 кг/час).

2.4.5. Вывод установки на нормальный технологический режим

После включения реактора на поток нефтяных паров установка выводится на нормальный технологический режим. Наладка режима обоих блоков ведется одновременно. При этом показатели режима доводятся до требований раздела 4 технологического регламента.

2.4.6. Наладка режима нагревательно-фракционирующей части

Как правило, циркуляция сырья и включение нефтяных паров в реактор производятся при небольшой загрузке П-2 на сырье (14 - 16 м ³.час на каждый поток).

Доведение производительности до плановой производительности после вывода установки на нормальный технологический режим. Наладка режима производится при пониженной производительности. Температура сырья на выходе из П-2 постоянно поддерживается 465-490оС.

С включением реактора в колонну К-1 поступает значительное количество водяного пара, который после захолаживания в конденсаторе-холодильнике Т-8 направляется в Е-1. С появлением в Е-1 уровня воды, включается дренажный клапан.

С появлением среднего уровня бензина в газосепараторе Е-1 включается насос Н-6,6а с направлением бензина на орошение К-1.

При достижении нормальной температуры верха К-1 и достаточного уровня бензина в Е-1 следует начать откачку бензина в резервуарный парк через Е-22 с предварительным защелачиванием.

При достижении нормального температурного режима колонны К-1 приступают к включению отпарной колонны К-2 в следующей последовательности:

• открыть выход паров из К-2 в К-1;

• открыть выход легкого газойля с 16 тарелки колонны К-1 в К-2, прогрев К-2 вести постепенно;

• дать пар в К-2 для отпарки бензиновых фракций из легкого газойля;

• включить в работу насос Н-3. Включение Н-3 осуществляется помимо Т-2 и лишь при наладке работы Н-3 начинается включение Т-2 с соблюдением привил прогрева теплообменником.

Первые порции легкого газойля должны быть возвращены в К-1 как промежуточное орошение. С получением качественного легкого газойля его начинают откачивать в резервуары.

При достижении нормальной работы нагревательно-фракционирующей части включить подачу пара на Е-4 в радиантный змеевик П-2. Расход пара устанавливается в зависимости от загрузки печи по сырью от 600 до 800 кг/час.

При установлении стабильного режима работы блока ректификации производится перевод режима горения П-2 на автоматическую регулировку. Перевод на газообразное топливо производится после наладки режима блока ректификации в зависимости от наличия топливного газа в заводской магистрали.

2.4.7. Наладка режима реакторного блока

Подача сырья в реактор обычно производится при температуре не ниже 260-300 ^оС, при этой температуре пары сырья. входящие в реактор, частично конденсируются и происходит смачивание катализатора. Смачивание катализатора сырьем вызывает попадание паров в ствол подъемника и затем в регенератор, о чем свидетельствует попадание паров в дымовую трубу и циклоны Р-1. Парение через циклоны продолжается до повышения температуры катализатора. Меры для удаления парения и повышения температуры катализатора:

• максимально возможное увеличение циркуляции катализатора,

• поддержание максимально-допустимой температуры сырья на выходе из П-2 при производительности по сырью 16-18 м3 /час на каждый поток.

С появлением кокса на катализаторе начинается горение в регенераторе, температура в верхних зонах повышается. Очень важно вовремя произвести включение насоса на циркуляцию воды через змеевик регенератора Р-2.

При этом необходимо учитывать, что включение змеевиков осуществляется безаварийно, если температура катализатора над змеевиком не выше 340-500^ОС.

Включение змеевиков при температуре над ними выше 500^оС может привести к разрыву змеевика. Исправность змеевиков регенератора определяет работу установки в целом, т.к. попадание воды в регенератор вызывает растрескивание катализатора и большой его расход.

Отключение неисправных змеевиков приводит к повышению температуры катализатора в регенераторе, что вызывает растрескивание или спекание катализатора. Поэтому правильное включение и обслуживание змеевиков требуют особого внимания. После начала горения кокса на катализаторе приступить к включению остальных змеевиков регенератора Р-2, начиная от верхней до нижней зоны.

Правила включения змеевиков.

Перед включением все задвижки на входе в змеевики и на выходе в Р-3 должны быть закрыты и открыты на барбатер Е-12.

После закачки котла-утилизатора Е-4 и пуска Н-11 поочередно включаются змеевики Р-2, начиная с верхнего. Постепенно открывается задвижка на входе в змеевик, а после того, как вода пойдет на барбатер открывается задвижка на Р-3, а на барбатер Е-12 закрывается. После этого змеевик считается включенным. На входе в каждый змеевик установлены диафрагмы с калиброванными отверстиями, которые пропускают через себя только 6-7 м3/час воды.

Это облегчает включение змеевиков. При включении змеевиков поступают следующим образом: закрывают задвижки на входе, открывают задвижку 1,2 нитки на барабатер и закрывают задвижку на Р-3.

После вывода на нормальный технологический режим поднять давление в Е-4 до 14-16 кг/см2 и дать пар в трубы потолочного экрана П-2, с целью понижения парциального давления нефтяных паров в трубках змеевиков П-2 (улучшение условий для испарения тяжелого сырья), а также с целью уменьшении времени пребывания сырья в трубках печи, что влияет положительно на уменьшение коксообразования.

2.4.8. Правила нормальной эксплуатации установки

а) Общие положения.

Технологический режим работы установки поддерживают согласно разделу 4 технологического регламента и изменение технологического режима не допускается.

Условием нормальной работы установки является непрерывная работа реакторного блока и непрерывная циркуляция катализатора.

Для этого необходимо, чтобы:

• непрерывно работали воздуходувки, обеспечивая нормальную работу пневмоподъемников;

• не происходило повышения давления нефтяных паров в реакторе выше установленного;

• не превышалась норма подачи водяного пара на отпарку катализатора в реактор;

• не превышалась норма содержания крошки в катализаторе;

• нормально работали дозеры Р-6,Р-6а, сепараторы Р-4, 4а, катализаторопроводы, пылепроводы.

Непрерывная работа реакторного блока обеспечивается соблюдением условий ведения технологического режима реакторного блока, для чего в первую очередь необходимо:

• не допускать содержание остаточного кокса на катализаторе на выходе из регенератора более 0,5%;

• отпарить катализатор от нефтяных паров;

• постоянно поддерживать рабочий уровень катализатора в бункерах.

Ниже рассматриваются условия, необходимые для нормальной работы и регулировки режима установки.

Нормальная работа пневмоподъемника

Для нормальной работы пневмоподъемника необходимо следить за давлением в подъемнике, расходом воздуха в аподъемнике, уровнем катализатора в бункерах Р-1а и Р-2а и циркуляцией катализатора по сигнальным лампам.

б) Работа реактора.

Ниже приводятся различные способы контроля показателей качества и выходя продуктов каталитического крекинга.

Давление в реакторе

Давление в реакторе лимитируется высотой напорного стояка. Нормальным давлением является 0,50-0,65 кгс/см².

Повышение давления в реакторе увеличивает образование кокса и глубину превращения.

Технологический пар (пар, подаваемый в змеевики печи).

Увеличение количества технологического пара уменьшает образование кокса и глубину превращения.

Температура нефтяных паров и катализатора (или одно из них).

Повышает в среднем температуру в реакторе.

• повышение температуры в реакторе увеличивает образование кокса, глубину превращения, октановое число получаемого бензина, количество непредельных углеводородов, т.е. выход газа и ароматических углеводородов;

• при включении реактора в работу необходимо поддерживать температуру в реакторе выше точки росы сырья.

Количество подаваемого сырья:

• увеличение количества сырья в реактор повышает объемную скорость, вследствии чего понижается средняя температура в реакторе и уменьшается глубина превращения;

• подача на рисайкл тяжелого газойля увеличивает содержание кокса на катализаторе, выход бензина на свежее сырье и улучшает качество бензина за счет увеличения содержания ароматических углеводородов.

Изменение фракционного состава сырья, повышение конца кипения свежего сырья или рисайкла вызывает повышенное коксообразование

Увеличение слоя катализатора в реакторе:

• понижает объемную скорость реакции;

• повышает отложение кокса на катализаторе;

• повышает образование непредельных и изобутана;

• ограничивает загрузку реактора сырьем из-за увеличения перепада давления в дополнительном слое катализатора.

Методы регулирования коксообразования в реакторе.

Коксообразование в реакторе может быть снижено следующими способами:

• понижением температуры реакционной зоны за счет повышения температуры катализатора, поступающего в реактор;

• снижением производительности по сырью;

• понижением температуры сырья, поступающего в реактор;

• подачей легкого газойля на рисайкл.

Во время пускового периода надо тщательно регулировать режим реактора для того, чтобы не дать образоваться слишком большому количеству кокса еще до того, как регенератор окажется в состоянии выжечь этот кокс. С другой стороны надо поддерживать заданную коксовую нагрузку в пределах 2-2,5%, чтобы можно было выжить кокс из катализатора в регенераторе и для того, чтобы температура катализатора на выходе из регенератора не была ниже заданной.

Количество кокса в пределах 2-2,5% желательно, т.к. в этом случае секции системы водяного охлаждения работают в нормальных условиях. Для повышения коксообразования в реакторе поступают следующим образом:

• повышают температуру нефтяных паров или катализатора на входе в реактор;

• повышают температуру конца кипения сырья, поступающего в реактор.

Пользуясь данными, приведенными в этом разделе, работники установки могут вносить изменения в том направлении, которое необходимо для обеспечения заданного состава получаемого газа.

Регулирование основных параметров режима реактора

При регулировании режима реактора следует исходить из следующих положений:

Температура нефтяных паров сырья, поступающего в реактор, находится в зависимости от качества сырья и заданной температуры процесса. При тяжелом сырье (конец кипения выше 490^оС) следует температуру нефтяных паров на выходе паров из печи П-2 иметь выше температуры конца кипения, не допуская, однако, значительного перегрева во избежание процесса термического разложения сырья.

Температура катализатора на выходе из Р-1 находится в зависимости от температуры катализатора и нефтяных паров на входе в реактор, глубины процесса превращения сырья от степени отпарки и температуры перегретого водяного пара, поступающего в реактор.

Кратность циркуляции катализатора 1,5-2,0

Давление в ректоре не должно превышать 0,65 кгс/см², при давлении более 0,65 кгс/см² возможны случаи зависания катализатора и прорыв нефтяных паров в бункер и их воспламенение. При нормальной работе давление в реакторе регулируется давлением в газосепараторе. Поэтому при необходимости изменить давление в реакторе следует изменить давление в газосепараторе.

Производительность установки по сырью устанавливают постепенно по мере наладки температурного режима регенератора и повышают в течение 16-34 часов в пределах норм технологического регламента.

в). Работа регенератора

Работа установки в значительной степени зависит от режима реакторного блока, сохранности охлаждающих змеевиков, от величины расхода катализатора.

Необходимо отметить, что из реакторного блока наибольшую сложность в работе и наладке представляет регенератор.

Основное назначение регенератора заключается в восстановлении первоначальных свойств катализатора после его регенерации. Регенерацию катализатора осуществляют путем выжига кокса. Избыток тепла образующийся в результате горения кокса, снимается охлаждающими змеевиками.

Сложность и исключительная ответственность работы этого аппарата может быть проиллюстрирована количеством факторов, влияющих на работу регенератора:

• количество кокса, подлежащего выжигу;

• степень закоксованности катализатора;

• количество циркулирующего катализатора;

• содержание мелочи в катализаторе;

• температура и качество воздуха, подаваемого в регенератор в целом и по отдельным секциям;

• температура по секциям до и после охлаждения змеевиков;

• количество и качетсво подаваемой воды для охлаждающих змеевиков;

• работа реактора и т. д.

Способы регулирования температуры в регенераторе

Регулирование температуры по секциям на выходе из регенератора может быть осуществлено несколькими способами:

• изменением температуры воздуха в смеси с некоторым количеством дымовых газов, поступающих после П-1 в регенератор;

• изменением количества воздуха, подаваемого в регенератор и распределением его между отдельными секциями;

• регулированием степени закоксованности катализатора без изменения циркуляции катализатора;

• изменением количества циркулирующего катализатора.

Ниже приводится влияние указанных факторов.

Температура воздуха, подаваемого в регенератор, зависит от количества сжигаемого кокса, а следовательно, от температуры в регенераторе.

Чем выше коксовая нагрузка и температура регенератора, тем менее нагретый воздух нужно подавать в регенератор. При максимальной температуре в регенераторе 720^оС следует подогрев воздуха прекратить (погасить П-1). При количестве кокса на катализаторе на входе в регенератор, а также в период пуска установки, температуру воздуха перед регенератором повышают до 520-550^оС.

Количество воздуха, подаваемого в регенератор и распределение его по секциям.

Воздух в регенератор подается в таком количестве, чтобы обеспечить практически полный выжиг кокса на катализаторе. В целях нормального ведения процесса регенерации весь воздух должен быть распределен по зонам в зависимости от закоксованности катализатора.

Подводить много воздуха в верхние и нижние зоны регенератора не требуется, т.к. в первой и частично второй зонах горение только начинается, а в 7, 8, 9-й происходит в основном охлаждение катализатора.

Основное количество воздуха следует направлять в средние зоны 3, 4, 5, 6. Таким образом достигается наибольшая скорость горения кокса в регенераторе при наименьшем общем коэффициенте избытка воздуха.

При коксовой загрузке выше 1000 кг/час в 7-8 зонах происходит догорание глубинного кокса. Учитывая, что горение происходит замедленно из-за плохого проникновения кислорода в глубину пор катализатора, необходимо давать большее количество воздуха чем в средние зоны.

Общее количество воздуха в регенератор выбирается с учетом следующих факторов:

• количества кокса на катализаторе;

• коксовой нагрузки;

• циркуляция катализатора;

• содержания свободного кислорода, как на входе воздуха в Р-2, так и в дымовых газах из Р-2;

• температуры подаваемого воздуха;

• соблюдения заданного технологического режима;

• содержания остаточного кокса на катализаторе после регенератора.

Учитывая большое количество факторов, подлежащих учету, совершенно невозможно определить заранее режим работы регенератора, поэтому режим задается сначала ориентировочно и далее его уточняют по ходу наладки установки.

При малом количестве подаваемого воздуха возможно затухание процесса горения и получение катализатора на выходе из регенератора с повышенным содержанием кокса.

При большом количестве подаваемого воздуха возможен вынос катализатора из регенератора дымовыми газами через желоба и коллектор. Необходимо постоянно проверять отсутствие выноса катализатора через выходящие трубы. При недостатке в воздухе свободного кислорода выжиг кокса катализатора идет не полностью, с образованием СО. В общем коллекторе, выводящем дымовые газы из регенератора, может произойти смешение СО из отдельных секций с избыточным кислородом других секций. В этом случае может произойти дожиг СО со значительным выделением тепла. В нормальных рабочих условиях дымовые газы на выходе из регенератора содержат окиси углерода от 0 до 0,5 , а содержание кислорода в них от 2,5 до 5%. При дожиге СО температура дымовых газов может быть выше 1000^оС. При возникновении дожига СО, что бывает обычно в 3, 4, 5, 6 секциях, первым мероприятием для ликвидации дожига является уменьшение подачи воздуха на горение в верхние отделения регенератора. Это делается немедленно при повышении температуры дымовых газов на выходе из регенератора выше 800^оС

Регулировка водяного охлаждения регенератора.

В целях поддержания температур по секциям регенератора, в соответствии с пусковым режимом, необходимо снимать часть тепла, выделяющегося при горении кокса. Для этого устанавливаются в регенераторе охлаждающие змеевики.

Путем циркуляции горячей воды достигается регулировка температуры по секциям, обычно включенными бывают змеевики 3, 4, 5, 6, 7, 8 секции. Отключение змеевиков во время работы установки недопустимо, если только змеевик не вышел из строя, т. к. отключения и включения змеевиков во время работы ведут к разрыву змеевиков, что приводит к большому расходу катализатора.

Количество циркулирующего катализатора.

Изменение скорости циркуляции катализатора оказывает двойное действие на регулирование коксообразования и выжиг кокса. Например, при циркуляции в системе 50 т/час катализатора и постоянной коксовой нагрузке содержание кокса на катализаторе 1,5-1,6% при циркуляции катализатора 60 т/час и при этой же коксовой нагрузке содержание кокса на катализаторе 1,2-1,3%, при циркуляции 70 т/час - 1% кокса.

Снижение содержания кокса на катализаторе ведет к улучшению условий выжига его, т. к. в этих случаях основная масса кокса располагается в верхних периферийных слоях шарика, а заполнение коксом пор во внутренних слоях шарика меньше, а следовательно, диффузия кислорода в этих случаях лучше.

Работу реакторного блока по указанным соображениям желательно вести при большой циркуляции катализатора в системе, в то же время увеличение кратности циркуляции катализатора ведет в известных пределах к увеличению бензина, газа и кокса.

2.4.9. Основные положения остановки установки при нормальных условиях

О предстоящей остановке установки поставить в известность все цеха, связанные с работой установки. В первую очередь уведомить работников газовой компрессорной и диспетчера завода. Остановка установки на ремонт производится по графику ППР по приказу директора завода с последующим письменным распоряжением начальника производства. Последовательность остановки:

- снизить производительность установки по сырью до 12-14 м³/час на поток, поддерживая заданный технологический режим.

По достижении указанной производительности возможно некоторое понижение температуры на выходе из П-2, но понижение температуры нельзя допускать ниже 460^оС. Закрыть пар в потолочный экран П-2. После этого приступить к снятию реактора с потока нефтяных паров в следующем порядке:

• открыть верхний байпас Р-1 в течение 10-15 минут;

• убедившись, что байпасом есть проход (байпасы нагреваются) закрыть задвижки на линии входа нефтяных паров в реактор. После чего уменьшить подачу пара в зону отпарки реактора до 400 кг/час. Одновременно нагревательно-фракционирующую часть перевести на горячую циркуляцию по сырью.

Через один час после закрытия входа нефтяных паров в реактор Р-1, с одновременным прекращением подачи пара в зону отпарки Р-1, закрыть выходы из реактора в колонну К-1.

Во избежание подвисания катализатора в Р-1 необходимо после закрытия выходов из Р-1 в К-1 немедленно прекратить подачу пара в зону отпарки.

По реакторному блоку продолжать циркуляцию катализатора с целью его регенерации. По мере понижения температуры катализатора на входе в дозёры Р-6 и Р-6а не допускать посадку дозёров, для чего своевременно понижать циркуляцию катализатора, стараясь держать её максимально-возможной.

С целью улучшения регенерации катализатора зашуровать топку П-1.

После остановки циркуляции катализатора и выключения змеевиков при необходимости освобождения Р-1, Р-2 или из указанных аппаратов от катализатора, поступают следующим образом:

• закрытием задвижек и установлением заглушек прекращается доступ в аппарат катализатора, который предназначен для освобождения

• открывается доступ катализатора в Е-8 из циклона Р-4, доступ катализатора в бункер Р-2а закрывается

• открывается переток из бункера Р-1а в промежуточную емкость

• путем включения дозёра Р-6а выгружается катализатор из аппарата Р-2а, Р-2 по схеме : Р-2а, Р-2, Р-6а, Р-4а, Р-1а через переточную линию в промежуточную емкость

• путем включения дозёра Р-6 выгружается катализатор из реактора, напорного стояка и Р-1а по схеме : Р-1а, Р-1, Р-6, Р-4 в Е-8. После освобождения необходимой аппаратуры от катализатора, снизить температуру воздуха на топках под давлением П-3, П-3а, до температуры 250^оС со скоростью 50^оС в час.

При этом необходимо следить за состоянием сальниковых компенсаторов, пневмостволов, дозёров, циклонных сепараторов. При нормальной работе сальниковых катализаторов и достижения температуры на выходе из П-3 в П-3а 250^оС потушить форсунки печи и остановить воздуходувки.

По нагревательно-фракционирующей части.

НФЧ перевести на горячую циркуляцию по нижнему байпасу насосом Н-2 через К-1. Температура на выходе из П-2 снижается со скоростью 50-60^оС в час.

Отключить колонну К-2. При снижении температуры нефтепродукта на выходе из П-2 до 250^оС потушить форсунки.

Если установка работала с использованием рисайкла, то подачу рисайкла прекращают одновременно с прекращением подачи сырья или ранее.

Подача нижнего орошения в колонну К-1 прекращается при температуре нефтепродукта внизу колонны 250^оС.

При температуре нефтепродукта на выходе из П-2 200^оС горячая циркуляция прекращается, печь продувается в ректификационную колонну К-1 в течение 60 минут.

Вниз колонны К-1 подается холодная флегма с таким расчетом, чтобы снижение температуры внизу колонны происходило по 25-30^оС в час.

С понижением температуры паров внизу колонны уменьшить, а затем полностью прекратить подачу холодного орошения.

При необходимости вся аппаратура освобождается от продукта по линии откачки насосами Н-2, Н-3.

Полуаварийная остановка установки

При работе на тяжелом сырье (выкипает при 350^оС менее 20%) возможны два варианта остановки установки:

• нормальная остановка после непродолжительной работы установки при условии возможности закрытия входных задвижек в Р-1 и проходимости через верхний байпас Р-1. Остановка установки производится как описано выше;

• полуаварийная остановка установки, когда входные задвижки в Р-1 закрыть невозможно и нет проходимости через верхние байпасы при этом остановку установки производить следующим образом:

Снизить производительность до 12-14 м³/час на поток, выдерживая заданный технологический режим.

При достижении этой производительности остановить сырьевой насос Н-1, закрыть пар в потолочный экран П-2 из котла-утилизатора Е-1 и открыть пар по ходу сырья в печь П-2. Продувку змеевика печи паром через Р-1 в К-1 вести в течении 2-2,5 часов с шуровкой П-2 при температуре на выходе из печи 470-475^оС.

После остановки сырьевого насоса закрыть сырьевые задвижки на выходе из теплообменников в П-2.

При откачке тяжелого газойля возможно температурное расширение сырья в трубном пучке теплообменников Т-2, Т-3. Поэтому, чтобы не допустить разрыва трубных пучков теплообменников с остановкой насоса Н-1, открывают задвижку на выкиде Н-1 в топливные бачки Е-2, Е-2а, Е-3, Е-3а.

Полностью перевести шуровку П-2 на жидкое топливо. Линию топливного газа на установку отглушить у заводской магистрали.

После понижения производительности предупредить работников газовой компрессорной и газ перевести на факел.

С остановкой Н-1 временно прекратить откачку легкого газойля. Откачать тяжелый газойль насосом Н-2.

Легкий газойль из колонны К-2 по линии тяжелого газойля откачать до сброса насоса.

Этим самым прокачиваются легким газойлем линии тяжелого газойля в парк, теплообменники Т-3 и квенчинговая линия в К-1.

По мере снижения температуры верха К-1 уменьшить подачу орошения, а затем полностью его прекратить.

После пропарки змеевиков П-2 потушить форсунки и закрыть пар в змеевик П-2.

Закрыть пар в зону отпарки реактора и одновременно закрыть задвижки на выходе из Р-1.

После откачки продукта из К-1 и К-2 подать пар для пропарки этих аппаратов.

Все задвижки на перетоках из К-1 в К-2 должны быть открыты, а задвижки среднего орошения 12 тарелки и верха К-1 должны быть закрыты.

Во время пропарки колонны К-1 и колонны К-2 закрыть газ на факел и отглушить шлемовую линию газосепаратора.

Вопросы к размышлению:

1. Как регулируется технологический режим работы ректификационной колонны К-1?

2. Как регулируется температурный режим работы печи П-2?

3. Почему до сих пор эксплуатируются на установках типа 43-102 теплообменники старой конструкции типа "труба в трубе"?

4. Как вы считаете, будет ли необходимость в защелачивании бензина после гидроочистки сырья?

5. Что такое материальный баланс и как он подсчитывается на установке 43-102?

6. Как работа вспомогательных цехов влияет на работу установки?

7. Какие методы регулирования коксообразования в реакторе использует начальник установки?

8. В чем заключается подготовка установки к пуску?

9. Что такое кратность циркуляции катализатора, отчего она зависит?

10. Как отрегулировать нормальную работу реактора позаданному качеству сырья?

11. Какие факторы влияют на работу регенератора и как регулируется процесс регенерации?

12. Что такое "подвисание катализатора в Р-1" и что надо сделать, если он "подвис в реакторе"?

13. Что такое полуаварийная остановка установки и основные положения ее выполнения?

14. Для чего нужен лабораторный контроль и какие основные показатели определяет лаборатория?

15. Чем отличается пылевидный катализатор от микросферического? Недостаток и преимущества их.

16. Какова дальнейшая "судьба" вырабатываемых на установке нефтепродуктов? Где они используются?

17. Сколько кокса может содержаться в катализаторе до регенерации и после?

18. Как наладить горячую циркуляцию на установке?

19. Провила включения реактора и "регенератора" в работу.

20. Расскажите, как утилизируется теплота дымовых газов на установке?

21. Как регулировать нормальный режим котла утилизатора?

22. Что, по-вашему, надо делать в процессе эксплуатации на установке, чтобы увеличить межремонтный пробег?

2.5. Техническая характеристика и устройство основных аппаратов

2.5.1. Пневмотранспорт катализатора

Способ передвижения сыпучих материалов в виде взвеси в газовоздушном потоке носит название пневмотранспорта.

На установке 43-102 подъем отработанного и регенерируемого катализатора производится смесью воздуха и дымовых газов. Система пневмотранспорта включает:

1) турбовоздуходувки;

2) топки под давлением для нагрева воздуха;

3) воздуховоды;

4) загрузочные устройства -дозёры;

5) стволы пневмоподъемников;

6) сепараторы с циклонами;

7) бункер-подогреватель;

8) катализаторопроводы;

9

) устройство для катализаторной мелочи.

На установке имеются три турбовоздуходувки, смонтированные вместе с обслуживающими их электромоторами на плитах.

Воздух от двух турбовоздуходувок используется для транспорта отработанного и регенированного катализатора.Третья турбовоздуховка обслуживает регенератор . Топки под давлением предназначены для нагрева воздуха нагнетаемого в регенератор и пневмоподъемники . Каждая топка представляет собой горизонтальный аппарат цилиндрической формы , состоящий из камеры сгорания топлива и камеры смешения , где происходит смешение холодного воздуха с горячими дымовыми газами . Топки снаружи изолированы . В каждой топке установлена форсунка для сжигания жидкого топлива.

Cмесь дымовых газов с воздухом поступает по воздуховодам большого диаметра к месту ее потребления. Воздуховоды изготовляются из углеродистой листовой стали . На воздуховодах установлены заслонки.

Для устойчивого вертикального движения катализатора в стволе подъемника средняя скорость смеси воздуха с дымовыми газами должна быть более высокой, чем скорость витания катализатора.

Скорость витания частиц катализатора соответствует такой скорости транспортируещего газа, при которой катализатор и не поднимается вверх, и не падает вниз (витает).

При скорости порока смеси воздуха с дымовыми. газами , близкой к скорости витания ( 9-11 м/сек. для шарикового катализатора )режим работы пневмотранспорта неустойчив. Режим работы подъемника поддерживается таким, чтобы скорость движения гранул катализатора не превышала 15 м/сек. Дальнейшее увеличение скорости вызывает усиленный износ катализатора вследствие более интенсивного соударения его гранул и ударов их о стенки.

Дозировка подачи катализатора проводится при помощи штурвала, который поднимает и опускает подвижную гильзу. Для направления движения катализатора по центру пневмоподъемника внутри дозёра установлена конусная наставка.

Дозёр является частью пневмоподъемников катализатора. Ствол подъемника состоит из отдельных звеньев . По высоте ствол имеет два тормозных участка . Торможение движения катализатора достигается увеличением диаметра ствола. Конец ствола входит в бункер-сепаратор, где происходит отделение катализатора от пыли и смеси воздуха с дымовыми газами. Катализатор поступает в бункер, а катализная пыль уносится горячей смесью воздуха с дымовыми газами. Отделение катализной пыли производится при помощи мультициклонов, которые установлены в верхней части бункеров - сепараторов.

Катализная пыль по пылепроводам поступает в емкость для пыли, а смесь воздуха с дымовыми газами сбрасывается в атмосферу. Контроль за нормальной работой системы пневмотранспорта ведется по давлению воздуха в дозёре.

Наличие крошки в порошке катализатора нежелательно. Поэтому при работе установки крошка непрерывно удаляется из массы катализатора в сепараторе мелочи. Последний состоит из двух частей. Первая часть представляет собой полый цилиндр, через который проходит катализатор в разреженном потоке. В слой катализатора подается снизу воздух для отдувки катализной мелочи и крошки ( мелкие 2мм в поперечнике). Воздух вместе с катализной мелочью и крошкой поступает во вторую часть , где установлены четыре мультициклона. Во второй части мелочь и крошка отделяется от воздуха и поступает в емкость, а воздух сбрасывается в атмосферу.

Катализатор, содержащий избыток влаги, при быстром нагреве разрушается.

Поэтому до ввода в поток горячего циркулирующего на установке катализатора свежего катализатора из него надо удалить адсорбированную влагу. Подсушивают катализатор постепенно в бункере - подогревателе, сушилке или нагретыми газами.

Система пневмотранспорта обеспечивает циркуляцию катализатора 50-60 тонн.

2.5.2. Регенерация катализатора

При контактировании с сырьем активность катализатора быстро уменьшается вследствие отложения кокса в его порах.

Катализатор регенерирует в строго контролируемых условиях, обычно в интервале температур 540-680^оС. При температурах выше 700^оС катализатор перегревается, а внутренние металлические элементы регенератора, теряя механическую прочность и усиленно окисляясь, деформируются и разрушаются. При температуре ниже 540^ОС процесс сжигания кокса протекает недостаточно быстро. Скорость сжигания кокса повышается с увеличением:

1. температуры процесса регенерации;

2. содержания кислорода в газах;

3. размера пор катализатора.

Операторы должны строго контролировать температурный режим регенератора, чтобы, с одной стороны, не перегревать катализатор, а с другой стороны - не допускать вывода из регенератора недостаточно освобожденного от кокса катализатора. Скорость сгорания кокса возрастает также с увеличением давления в регенераторе. Катализатор поступает сверху через бункер 1 и, спускаясь по рукавам, равномерно распределяется по горизонтальному сечению аппарата, заполненному по всей высоте катализатором. Горячий воздух, необходимый для поддержания горения кокса в регенераторе, поступает из двух наружных, размещенных по обе его стороны, вертикальных воздуховода из-под желобов, входит в слой катализатора каждой секции, а продукты горения отводятся через газовые короба 3 в дымовую трубу.

Для предупреждения чрезмерного повышения температуры в регенераторе между воздушными и газовыми коробами расположены охлаждающие змеевики 4, в которые подается вода. Катализатор после выжига кокса проходит через выравнивающие устройства 5, обеспечивающие равномерное движение катализатора по поперечному сечению регенератора, а затем по трубе 6 отводится из нижней части аппарата к дозёру пневмоподъемника.

В регенераторе имеется 9 секций. Три верхние имеют одинаковое конструктивное устройство для равномерного распределения воздуха по поперечному сечению регенератора, а также устройства для сбора и вывода продуктов сгорания. Нижние секции, кроме этих устройств имеют змеевики для охлаждения катализатора, расположенные в конце каждой секции, т.е. ниже распределителя воздуха. Змеевики собраны из бесшовных стальных труб малого диаметра. Трубы между собой - гнутыми двойниками.

Назначение девятой секции - охлаждение катализатора до требуемой температуры. Здесь размещается охлаждающий змеевик с более развитой поверхностью. Часть тепла, выделяется при сжигании кокса, отводится водой, непрерывно прокачиваемой через трубы охлаждающих змеевиков.

Бесперебойная эксплуатация регенератора - одно из основных условий нормальной работы установки.

От нормальной работы регенератора во многом зависит качество и количество получаемых продуктов, а также другие показатели. Ранее были приведены данные, характеризующие работу регенератора.

Необходимо стремиться к выполнению более полной регенерации катализатора, глубину выжига кокса следует доводить до остаточного кокса не более 0,2-0,3 %.

На степень регенерируемости катализатора большое влияние оказывает температура его на выходе и регенератора. При температуре 540-560⁰С регенерация катализатора идет очень легко, если же она выше 580 ⁰С, то ухучшается, нарастает остаточный кокс.

При чрезмерно высокой температуре каталиатора, поступающего в регенератор, сокращается выход ьензиновых фракций, увеличивается газообразвание и повышается содержание непредельных углеводородов в гае и в бензине.

2.5.3. Основные аппараты установки

а) Реактор.

Этот аппарат предназначен для непрерывного контактирования паров сырья с горячим каталиатором. Реактор (рис.1) состоит из трех частей: верхней 1 - бункера для катализатора, средней 2 - промежуточной емкости (для разгрузки катализатора во время остановки установки на ППР) и реакционной зоны 3 - собственно реактора.

Рабочие условия в реакторе: температура до 580 ОС, давление избыточное в реакционной зоне 0,07 Мпа (0,7 кг/см²) , во всех остальных частях атмосферное.

Нижняя реакционная часть аппарата с внутренними устройствами выполняется из стали 1Х18Н9Т, все остальные части - из углеродной стали марки Ст.3. Диаметр 3928 мм, высота - 16350 мм, объем -120м³.

Катализатор поступает в раствор через патрубок 4, заполняет бункер и по напорному стояку 5 направляется в верхнее распределяющее устройство 6 реакционной зоны.

Верхнее распределительное устройство предназначено для равномерного распределения катализатора, ссыпающегося из напорного стояка в реализационную камеру. Высота слоя катализатора регулируется наставными трубами (удлинителями) 7 длиной 1800 мм. Удлиняя или укорачивая их перед пуском установки в эксплуатацию, можно менять высоту слоя катализатора в реакционной зоне реактора.

Горячие пары сырья поступают из змеевиков печи через патрубок 8 в зону реакции, в пространство между наставными трубами. Это пространство ограничено сверху днищем, а снизу слоем катализатора. Разделительное устройство состоит из нескольких рядов колпачков 11, равномерно расположенных по высоте вертикальных труб 10. Последние имеют под каждым колпачком отверстия для отвода продуктов реакции. Выходя из вертикальных труб 10, продукты реакции - пары, попадают в свободное от катализатора пространство и через патрубок 13 выходят из реактора в ректификационную колонну.

Катализатор, проходя мимо колпачков, попадает в перегонные трубы 14 и проходит по ним в зону отпарки 15, куда через патрубок 16 подается перегретый водяной пар с целью удаления содержащихся в катализаторе у/в-х паров, а затем на тарелку нижнего распределительного выравнивающего устройства 12. Тарелка выравнивателя потока имеет 64 отверстия диаметром 108 мм, отводы из которых соединяются между собой по четыре и переходят на выходе из раствора в катализаторопровод диаметром 300 мм.

Устройству выравнивателя потока придается большое значение, т.к. в случае различной скорости движения отдельных порций катализатора будет происходить неравномерное отложение на нем кокса.

На выходе катализатора из бункера в реактор установлен счетчик расхода катализатора, показания которого передаются на главный щит, находящийся в операторной. В бункере также установлен шнек для счетчика скорости движения катализатора. Кроме того, реактор оборудован приборами для замера и записи температуры по всей высоте реакционной зоны - вверху и внизу аппарата и для замера и записи температуры поступающего в него сырья. Регистрируются также внутреннее давление в реакторе. Управление задвижками, установленными у корпуса аппарата и связанными с работой реактора, производится вручную.

Реактор установки для каталитического крекинга

Рис 8

1 - переточные трубы; 2 - трубы для отвода паров; 3,4 - емкость для катализатора; 6 - бункер для катализатора; 7 - верхнее распределительное устройство к-а; 8 - удлинители; 9 - корпус реактора; 10 - секция для разделения паров и катализатора; 11 - зона отпарки катализатора; 12 - тпрелка распределительного устройства; 13 - нижнее распределительное устройство катализатора; линии : I - вывод пара; II - вывода продуктов реакции; III - ввода сырья; IV - ввода водяного пара; V - ввода регенирированного катализатора; VI - вывода катализатора при разгрузке емкости; VII - вывода закоксованного катализатора

б) Регенератор

В регенераторе происходит непрерывный выжиг кокса, отложившегося в реакторе на катализаторе с восстановлением активности катализатора.

Снаружи аппарат изолирован, внутри футерован огнеупорным кирпичом. Рабочие условия в регенераторе : температура от 480 до 680С, давление 800 мм вод.столба. Корпус выполнен из Ст. 3. Длина - 3530 мм, высота - 25465 мм, ширина - 3530 мм.

Для подачи воздуха в регенератор на установках имеются турбовоздуходувы высокого давления ( производительность - 30000 м³ в час, напор - 900 мм вод. ст., число оборотов - 1460 в минуту).

Для контроля за температурным режимом регенератора в каждой секции имеется по 8 термопар. На входе воздуха в регенератор устанавливается расходомер воздуха. Количество циркулируемого через регенератор катализатора, замеряется прибором, помещенным в бункере для отработанного катализатора, который так же как реактор оборудован уровнемером катализатора. Как видно из рис. 2 выравниватель потока катализатора имеет конструкцию, аналогичную применяемой в реакторе, но над тарелкой выравнивателя потока установлены колосниковые решетки, предотвращающие засорение отверстий кусками изоляции и др. предметами.

Схема регенератора

Рис 9

в) Дозер

Из реактора в регенератор катализатор перемещается при помощи дымового газа, а из регенератора в реактор - при помощи горячего воздуха. Нижняя часть пневмоподъемника, называемая дозёром (дозатором), служит для попадания катализатора в поток газа. Из дозера поток газа с катализатором поднимается по стояку, водная часть которого входит в бункер-сепаратор. Разное увеличение поперечного сечения ведет к выпадению частиц катализатора из потока. Из бункера-сепаратора воздух или дымовой газ выбрасывается в атмосферу, а катализатор по катализаторопроводу ссыпается в бункер соответственно реактора или регенератора. Скорость газовой струи с катализатором 14-20 м/с. кроме того в систему пневмоподъема входят трубовоздуходувки и топки, которые служат для подогрева воздуха и получения дымового газа посредством сжигания топлива под давлением. Дозер изготовлен из материала сталь 15, диаметр 1120/1350 мм, высота 6185 мм, температура 550С, давление 0,6 кгс/см². Вверхней части дозёр имеет линзовые компенсаторы, а на отметке 11 м пневмоствол оборудован сальниковым устройством. На рис. 8. показано принципиальное устройство дозера.

Дозатор пневмоподьемника

Рис. 10

г) Паровой котел - утилизатор

Для использования части избыточного тепла, выделяется при сжигании кокса в реакторе, устанавливают котел - утилизатор, предназначенный для производства водяного пара. Поверхность нагрева этого котла выполнена в виде параллельно включенных змеевиков, расположенных в регенераторе. Образовавшийся в змеевиках водяной пар отделяется от циркулирующей воды в барабане котла - утилизатора. Пар направляется из барабана в паропровод, а вода возвращается насосом в охлаждающие змеевики регенератора.

Выполнен из Ст. 3. Давление - 3,2 МПа (32 кгс/см²), температура 200-230С, диаметр -1400 мм, длина - 5436мм.

д) Трубчатая печь П-2

Трубчатая печь предназначена для нагрева сырья за счет тепла, выделяющегося при сжигании топлива. В печи две камеры - радиантная и конвекционная. По сырью печь двухпоточная. Змеевики печи собраны из труб одинаковой длины, соединенных двойниками. В каждой камере радиации имеются потолочный и подовый экраны. В начале сырье проходит двумя параллельными потоками трубы конвекционной камеры, а затем трубы подового и потолочного экранов. Форсунки жидкого и газообразного топлива размещены в муфелях, раскаленные огнеупорные стенки которых улучшают процесс горения топлива и способствуют более полному его сгоранию с небольшим избытком воздуха. В подовом экране имеется 44 трубы размером 102  8  12100 мм, в потолочном - 50 труб 127  8  12100 мм, материал труб - легированная сталь марки Х5М.

П

роизводительность печи по сырью равна 1000 тонн в сутки, полезная тепловая нагрузка 10 млн. ккал/ час, коэффициент полезного действия 0,6. Печь типовая, двухскатная, см. рис. 11 и 12.

Схема трубчатой печи

Рис 12

1

- радиантные камеры; 2 - конвекционная камера; 3 - пароподогреватель; 4 - гляделка; 5 - предохранительные окна

е) Ректификационная колонна К-1

Предназначается для разделения поступающих из реактора газов и паров на следующие три продукта: смесь газа и бензиновых паров, легкий каталитический газойль и тяжелый каталитический газойль.

Этот аппарат представляет собой вертикальный цилиндрический изолированный снаружи сосуд, установленный на бетонном фундаменте. Внутри колонны имеются 24 колпачковые (желобчатые) тарелки, каскадные тарелки (внизу колонн вводом потока из реактора), и решетка для поддержания слоя керамических колец (высотой 1м). На верхнюю тарелку колонны подается орошение - нестабильный бензин. С верху колонны отводятся пары бензина, газы и водяные пары. С одной или двух желобчатых тарелок колонны отбирается дистиллят легкого катализационного газойля в отпарную колонну К-2. Тяжелый катализаторный газойль отводится с низа ректификационной колонны. Каскадные тарелки орошаются циркулирующим нижним продуктом колонны - тяжелым газойлем. Циркулирующий тяжелый газойль охлаждается в топках, отдавая тепло потоку сырья. Колонна оборудована приборами для замера и записи температуры, давления и уровня жидкости внизу колонны. Колонна выполнена из Ст. 15к, давление 0,6 кгс/см², температура низа 400С, верха - 100С, высота 27230 мм, диамер - 3824мм.

Ректификацией называется диффузионный процесс разделения жидкостей, различающихся по температурам кипения, за счет противоточного многократного контактирования паров и жидкости. Процесс осуществляется в ректификационных колоннах с тарелками или насадкой. Сырье в колонну подается (пар, жидкость или парожидкая смесь как в процессе каталитического крекинга) ниже середины. Эта зона называется эвапорационной, т.к. в ней происходит эвапорация - однократное испарение смеси на паровую и жидкую фазы. Часть колонны, расположенная выше ввода сырья называется концентрационной, а ниже - отгонной. Сверху ректификационной колонны в паровой фазе вводится целевой продукт, необходимой чистоты - ректификат, а снизу - жидкость - остаток.

Для осуществления процесса ректификации в колонне необходимо создать восходящий поток паров и нисходящий поток жидкости. Первый создается за счет теплоты, подаваемой в отгонную часть колонны, второй - за счет орошения, вводимого в концентрационную часть. Как уже было сказано выше, ректификационная колонна должна быть оборудована специальными устройствами для создания контакта между восходящим и нисходящим потоками, так называемыми тарелками. Имеется много различных типов тарелок. В колонне каталитического крекинга 43-102 применены колпачковые (желобчатые) тарелки. Схема работы колпачковой тарелки изображена на рис. 12 . Тарелка представляет собой металлический диск, в котором имеется множество отверстий для прохода паров. По периметру отверстий закреплены бортики определенной высоты - стаканы, благодаря которым на тарелке поддерживается определенный слой жидкости.

Сверху стаканы накрываются колпачками. Между верхним срезом стакана и колпачком имеется зазор для прохода паров, поступающих с нижележащей тарелки. При работе колпачки погружены в слой жидкости, и вследствие этого образуется гидравлический затвор, через который барботируют пары.

Схема работы колпачковой тарелки

Рис.14

1 - патрубок; 2 - колпачок; 3 - диск тарелки; 4 - сливная труба; 5 - сливная перегородка; H - высота уровня жидкости в сливном стакане; h_ст - высота стакана; h_сл - высота подпора при сливе жидкости; l_ст - высота выступающей над тарелкой части сливной перегородки или трубы

Уровень жидкости на тарелках поддерживается сливными перегородками, нижняя часть которых доходит до следующей тарелки. Избыток жидкости по сливным перегородкам спускается на нижележащую тарелку.

Желобчатые тарелки просты по конструкции, легко монтируются, однако имеют малую площадь барботажа (около 30% от площади тарелки). Что способствует увеличению скорости паров и уносу флегмы. На вновь строящихся установках они не применяются, а на действующих часто заменяются тарелками более совершенных типов.

ж) Газосепаратор

Газосепаратор представляет собой (рис.15) цилиндрический вертикальный аппарат, предназначен для отделения сконденсированного бензина от газа и конденсата водяного пара. Одновременно газосепаратор является емкостью для бензина, направляемого на защелачивание и далее в товарный парк.

Вверху газосепаратора имеется отбойная тарелка, на 0,5 м заполнена кольцами Рашига , для отделения от потока жирного газа капель жидкости, которая по переточной трубе диаметром 100мм. стекает вниз.

Такую же роль играет и каплеотбойник 3, внутри установлена вертикальная перегородка 6, прилегающая к нижнему днищу газосепаратора и разделяющая аппарат на 2 части. В одной из них отстаивается вода, которая дренируется в канализацию по мере накопления через регулирующий уровень клапан, другая часть является аккумулятором для обезвоженного бензина. Жирный газ сверху газосепаратора отводится к газовым компрессорам для дальнейшей переработки или сбрасывается на факел. Корпус аппарата выполнен из стали марки Ст.3 и снабжен необходимыми штуцерами. Диаметр газосепаратора 2440 мм, высота 7570 мм, объем 37, 7 м³, диаметр газохода каплеотбойника 3 - 700 мм.

з) Теплообменные аппараты

Теплообменные аппараты широко используются практически на всех установках нефтеперерабатывающего завода. Они классифицируются по характеру теплообменивающихся сред. Теплообмен может происходить между двумя жидкими средами, между паром (газом) и жидкостью, между двумя газовыми (паровыми) средами.

По принципу действия теплообменники подразделяются на аппараты непосредственного смешения, где охлаждение (или нагрев) продукта происходит за счет прямого контакта с охлаждающей (назревающей) средой, и аппараты поверхностного типа, в которых теплообменивающиеся среды разделены стрелкой.

Аппараты поверхностного типа, используемые в нефтеперерабатывающей промышленности , по способу компоновки в них теплообменной поверхности подразделяются на следующие виды: а) погруженные (на установке Т-4, Т-5, Т-6); б) типа труба в трубе (Т-2, Т-3); в) кожухотрубчатые; г) аппараты воздушного охлаждения (Т-8).

Погруженные теплообменники занимают много места, характеризуются низкими коэффициентами теплопередачи.

Теплообменники типа труба в трубе (рис.7) легко разбираются для чистки и могут быть применены для любой разности температур теплообменивающихся сред.

Схема теплообменника

Рис.16

1 - наружный теплообменник; 2 - внутренняя труба; 3,4 - колено

На установках типа 43-102 применяются теплообменники типа "труба в трубе", в которых наружный диаметр теплообменных труб равен 57 мм, а кожуховых -108, общая поверхность теплообмена (определяется по наружному диаметру теплообменных труб) составляет 45 м².

К Пособию прилагаются также технологическая схема современного нефтеперерабатывающего завода (Рис.17.) и взаимное расположение реактора и регенератора на установке 43-107 (Рис.18.) Московског НПЗ.

Технологические потоки современного НПЗ (упрощенная схема)

Рис. 17

Взаимное расположение реактора и регенератора и их устройство на установке

Рис 18

Другие аппараты (емкости, фильтры и т.д.) в настоящем пособии из-за простоты их устройства не описываются. Насосно-компрессорное оборудование и контрольно-измерительные приборы описаны в других учебных пособиях.

2.6. Производственные неполадки и их устранение

Прекращение подачи электроэнергии

С прекращением подачи электроэнергии нарушится работа всего оборудования, работающего от электропривода: остановятся насосы и электрические контрольно-измерительные приборы, трубовоздуходувки, погаснут топки для нагрева воздуха, прекратиться движение воздуха и катализатора, погаснут лампочки освещения.

При прекращении подачи электроэнергии необходимо: прекратить подачу топлива к форсункам топок под давлением; если в печах сжигается газ, то должна сработать защитная автоматика, и подача газа должна прекратиться одновременно с остановкой турбовоздуходувки; закрыть полностью дозеры пневмоподъемников путем опускания гильз; прекратить подачу сырья в реактор; перейти на горячую циркуляцию; уменьшить подачу топлива к форсункам трубчатой печи; закрыть все шиберы на вводе воздуха в регенератор.

При этом надо иметь ввиду, что с прекращением подачи электроэнергии турбовоздуходувки отключаются автоматически "нулевой защитой".

Прекращение подачи воды на охлаждение змеевиков в регенераторе

Перерыв в подаче охлаждающей воды для питания змеевиков системы водяного охлаждения регенератора может быть вызван выходом из строя горячих водяных насосов и недостатком умягченной воды. Прекращение подачи воды резко нарушает температурный режим регенератора. При отсутствии охлаждения температура катализатора в секциях повысится. Поэтому необходимо сразу же прекратить подачу воздуха в регенератор, закрыв шиберы на подводящих воздуховодах; пустить водяной пар в змеевики регенератора и снизить производительность установки по свежему сырью. Одновременно с этим выясняют причину прекращения подачи воды и принимают меры к восстановлению ее циркуляции. В случае отсутствия воды в течение долгого времени прекращают подачу сырья в реактор и переводят установку на циркуляцию.

Прекращение подачи пара

Прекращение подачи пара на установку может быть вызвано неполадками на теплоэлектроцентрали или аварийным состоянием магистральных паропроводов, питающих паром установку. Прекращение подачи пара влечет за собой прекращение отпарки нефтепродуктов из катализатора внизу реактора. Это может привести к попаданию углеводородных паров в дозер пневмоподъемника и к их воспламенению.

В этом случае необходимо: закрыть заводской пар на установку; закрыть пар в потолочный экран П-2; снизить производительность до 18-20 м³/час на поток; перевести П-2 на газовое топливо, а жидкостные форсунки отключить; если пар отключен на длительное время, остановить установку, используя собственный пар котла Е-4; если пара из Е-4 достаточно для работы установки, то работать на нем.

Прекращение циркуляции катализатора

При внезапном прекращении циркуляции катализатора создается весьма напряженное положение на установке и требуется быстрое принятие действенных мер для восстановления нормального движения катализатора в системе.

Причинами прекращения циркуляции катализатора могут быть следующие:

а) отсутствие катализатора в бункере пневмоподъемника; при этом немедленно закрывают соответствующий дозер, догружают бункер до рабочего уровня катализатором и восстанавливают его циркуляцию.

б) зависание катализатора в напорном стояке реактора. В этом случае необходимо закрыть дозеры, прекратить подачу воздуха в регенератор, а сырья в реактор. Принятые меры ведут к понижению давления в реакторе и устранению зависания катализатора. После этого восстанавливают, начиная с регенератора, циркуляцию катализатора.

в) повышение давления в регенераторе из-за течи змеевиков и испарения воды. В данном случае выявляют и выключают поврежденный змеевик.

г) повышение давления в регенераторе из-за избыточного количества подаваемого в него воздуха. В этом случае уменьшают подачу воздуха в регенератор и доводят давление в нем до нормального значения.

д) закупорка катализатором пневмоподъемников. Необходимо закрыть дозеры и продуть нижнюю часть пневмоподъемников. Если это не приводит к нужным результатам и циркуляция катализатора не восстанавливается в течение 10 минут, то следует прекратить ввод сырья в реактор и воздуха в регенератор, увеличить циркуляцию воды через змеевики регенератора и продуть сжатым воздухом дозеры до полного освобождения их от катализатора.

Разрыв трубы змеевика водяного охлаждения регенератора

Разрыв трубы змеевика водяного охлаждения может произойти в результате прогара трубы из-за высокой температуры (при прекращении циркуляции воды) или износа стенок труб под действием потока катализатора. Высокое содержание солей и кислорода в воде ведет к отложению накипи на внутренних поверхностях змеевиков и к коррозии труб, что способствует их прогару. Признаками попадания воды в поток катализатора являются высокое содержание влаги в дымовых газах на выходе из регенератора (обнаруживается анализом дымовых газов на содержание влаги) и повышенное содержание крошки и пыли в катализаторе, отводимом из регенератора (катализатор, нагретый до высоких температур, разрушается от соприкосновения с водой).

По анализам проб дымовых газов, отобранных из каждой секции следует уточнить секцию с дефектной трубой и выключить эту секцию из потока циркулирующей воды. В случае большой течи необходимо прекратить подачу сырья в реактор, перевести змеевики водяного охлаждения на питание паром и выключить подачу воздуха в регенератор.

Прогар трубы в печи

При прогаре трубы в печи П-2 необходимо потушить форсунки. Закрыть шибер и регистры форсунок и подать пар в камеру сгорания; одновременно следует продуть змеевик печи. Если прогар произошел в радиантной секции или в верхних рядах конвекционной секции, продуть змеевик паром можно против хода сырья, если прогар произошел в нижних рядах конвекционной секции, то необходимо продуть по ходу сырья. Кроме того. Кроме того, проводят нормальную остановку всей установки.

При выходе из строя оборудования, неимеющего резерва, необходимо: перевести установку на циркуляцию по блокам: блок, на котором вышло из строя оборудование, остановить для устранения неполадок; если для устранения неполадок потребуется длительный период, остановить установку в целом.

2.7. Повышение технико-экономических показателей работы установки

Технико-экономические показатели (ТЭП) работы установки во многом зависят от состояния аппаратуры и оборудования, своевременного и качественного их ремонта, а также отлаженности и организованности смены, от умения оператора конкретно и оперативно решать вопросы.

В себестоимости готовой продукции основные затраты приходятся на сырье - около 70 %. На катализатор - 6-7 %, топливо и энергоресурсы - 6%, цеховые, общепроизводственные и общезаводские расходы - 16%, на зарплату - 1%.

На повышение технико-экономических показателей работы установки оказывают влияние:

1. увеличение производительности установки, увеличение отбора бензина и легкого газойля от сырья;

2. снижение расхода катализатора;

3. снижение расхода пара, воды, электроэнергии;

4. увеличение межремонтного пробега установки и другие факторы.

Из всех факторов наибольшее значение имеет снижение расхода дорогостоящего катализатора.

Напомним, что снижению расхода катализатора способствует выдерживание заданной температуры его регенерации (не выше 680С), устранение длительного контакта катализатора с парами воды при разрыве змеевика водяного охлаждения (приводит к разрушению катализатора) и исключение механического выноса катализатора.

В разделе 4.8 "Правила нормальной эксплуатации установки" подробно описана работа реактора и регенератора, оказывающая непосредственное влияние на расход катализатора.

Подолжительность цикла работы установки между ремонтами в основном зависит от режима, качества сырья и состояния оборудования.

В первый период эксплуатации установок каталитического крекинга средний цикл работы был 45 дней, в дальнейшем он был увеличен до 200-240 дней.

Это было достигнуто в результате детального изучения и устранения причин преждевременных остановок.

В целом значительное улучшение работы установок каталитического крекинга по всем показателям против проекта за прошедшие годы достигнуто за счет разработки и внедрения большого количества организационных и технических мероприятий на всех заводах страны.

Основные из них:

1. увеличение объема реакционной зоны реактора;

2. увеличение циркуляции катализатора и

3. рециркуляции каталитических газойлей;

4. внесение рациональных изменений в конструкцию

5. практически всех аппаратов;

6. улучшение качества катализатора;

7. достижение высокого уровня автоматизации процесса;

8. улучшенная подготовка сырья;

9. замена отдельных видов оборудования на более совершенное

10. замена наиболее ответственных трубопроводов на нержавеющие;

11. повышение квлификации обслуживающего персонала и многие другие.

Немаловажное значение для повышения ТЭП работы установки имеет качество проводимых ремонтов. Нужны прежде всего тщательная подготовка к ним и стопроцентное выполнение всех намеченных технических мероприятий - больших и малых. Начальник и механик установки обязаны во время ремонта осмотреть каждый аппарат, выявить недостатки и организовать их устранение, а также чистку реактора и регенератора, ректификационной колонны К-1, фильтров, змеевиков нагревательной печи, теплообменников и холодильников.

Хорошо проведенный ремонт - залог безаварийной, продолжительной работы с наилучшими технико-экономическими показателями!

Главное в работе оператора - соблюдать технологический режим, вовремя вносить необходимые корректировки в него в пределах технологической карты в зависимости от качества сырья, которое, которое часто меняться, качества готовой продукции. Хороший оператор чувствует, как идет процесс в каждом аппарате, и в главных в особенности, должна быть хорошая связь со своими смежниками - товарным парком, лабораторией, и цехами энергоснабжения.

Умелое ведение технологического режима на оптимальных параметрах в зависимости от качества сырья и других внешних и внутренних факторов обеспечит наилучшие технико-экономические показатели работы установки.

Вопросы к размышлению:

1. Как в реакторе происходит отделение нефтяных паров от катализатора?

2. Для чего в печные змеевики и колонну К-1 подается водяной пар?

3. Как происходит разделение жирного газа, воды и бензина в газосепараторе Е-1?

4. Из какого материала изготовлены ректификационная колонна К-1 и регенератор?

5. Почему при прогаре печной трубы в потолочном экране пар для продувки подается против хода сырья?

6. Как должен организовать начальник установки ликвидацию аварийной ситуации при прекращении подачи электроэнергии?

7. Что влияет на расход катализатора и какие меры надо принять при его повышенном расходе?

8. Как ликвидировать аварию, создавшуюся при прогаре печной трубы в П-2?

9. Какой удельный вес в себестоимости целевой продукции каталитического крекинга типа 43-102 занимают сырье, катализатор, энергоресырсы?

10. Вы умеете составлять калькуляцию? Определите себестоимость бензина на вашей установке.

11. Если вы разобрались в устройстве реактора и регенератора на установке 43-107 по Рис.18, то расскажите нам принцип их работы?

12. Какие две основные цели ставятся перед начальником установки при возникновении любой аварии?

13. Как определить требуемую поверхность конденсатора- холодильника Т-8?

14. Как определить требуемую поверхность конденсатора-холодильника Т-8?

15. Какие недостатки и преимущества имеют водяные холодильники и воздушные?

16. Как правильно подготовиться к ремонту и провести ремонт с точки зрения начальника установки?

17. Если бы все зависило от вас, то как провели бы вы очередной капитальный ремонт установки 43-102 и что бы вы внедрили в первую очередь?

18. Какие альтернативные технологии вы знаете для процесса каталитического крекинга? Раскажите кортко о них?

19. На рис. 10 дан общий вид подъемника катализатора. Рассказать как устроены и работают дозеры на вашей установке?

20. Важное значение имеет ввод сырья в реактор. Как устроен этот узел на вашей установке?

21. Что такое экологически чистый бензин и чистое дизельное топливо? Какие современные требования предъявляются к топливам?

22. Почему на установках каталитического крекинга не выводится керосиновая фракция, как компонент реактивного топлива?

23. Что вам известно о новых конструкциях тарелок и насадок для ректификационных колонн?

4. Контрольные вопросы

1. Что такое октановое число?

2. Что такое объемная скорость?

3. Как на установке утилизируются отходы

4. производства?

5. Какой химический состав получаемого газа?

6. 5.Как регулируется технологический режим работы

7. ректификационной колонны К-1?

8. Для чего защелачивается бензин на установке?

9. Что такое материальный баланс?

10. Как работа вспомогательных цехов влияет на работу установки?

11. Особенности работы установки в зимних условиях?

12. Когда и как включается в работу котел -утилизатор Е-4?

13. Правила шуровки печи П-2 жидким топливом?

14. Сколько надо давать орошения вверх колонны К-1?

15. Что такое холодная циркуляция?

16. Как в реакторе происходит отделение нефтяных паров от катализатора?

17. Для чего в печные змеевики и колонну К-1 подается водяной пар?

18. Как происходит разделение жирного газа, воды и бензина в газосепараторе Е-1?

19. Из какого материала изготовлена ректификационная колонна К-1?

20. Почему при прогаре печной трубы в потолочном экране пар для продувки подается против хода сырья?

21. Что случится на установке при прекращении подачи электроэнергии?

22. Какие меры необходимо принять при повышенном расходе катализатора?

23. Какие причины возможного повышения давления в реакторе?

24. Какой удельный вес в себестоимости целевой продукции каталитического крекинга типа 43-102 занимают сырье, катализатор, энергоресурсы?

25. Какие технологические мероприятия внедрены с целью улучшения технико-экономических показателей работы установки?

26. Отчего зависит расход катализатора на установке?

27. Какие принципиальные недостатки имеют установки типа 43-102? Назовите основные из них.

28. Какие основные химические реакции протекают в процессе каталитического крекинга? Основные из них, наиболее характерные для процесса.

29. Какие преимущества имеют установки 43-107 перед установками 43-102? Назовите основные из них.

30. Что такое псевдоожиженный слой катализатора?

31. Чем отличается шариковый катализатор крекинга от микросферического?

32. Для чего в катализатор добавляется платина?

33. Почему низкие цетановые числа у легкого газойля?

34. Какие недостатки имеют аппараты воздушного охлаждения по сравнению с водяными холодильниками?

35. Кроме высокого октанового числа, какие еще преимущества имеют бензины КК по сравнению риформатом?

5. Ситуационные примеры

Пример 1: Произошло обмерзание трубопровода откачки бензина в товарный парк.

Причина возникновения: Это возможно при длительном простое необогреваемого трубопровода в зимних условиях вследствие попадания воды в бензин.

Действия персонала по устранению возникшей ситуации: Персоналу необходимо проверить работу регулятора уровня в газосепараторе, устранить выявленные неполадки и срочно отогреть замерзший участок трубопровода паром.

Пример 2: Подключение на установку сырьевого резервуара с обводненным вакуумным газойлем. При этом происходит повышение давления в нагревательно-функционирующем блоке и нарушение технологического режима.

Действия персонала по устранению возникшей ситуации:

Необходимо переключить установку на другой резервуар с безводным сырьем, сдренировать воду из ранее подключенного резервуара в товарном парке, принять меры по наладке режима на НФБ, не допустить срабатывания предохранительных клапанов.

Пример 3: Разрыв трубы змеевика водяного охлаждения регенератора, о чем свидетельствует высокое содержание влаги в дымовых газах на выходе из регенератора и увеличение крошки и пыли в циркулирующем катализаторе.

Действия персонала по устранению возникшей ситуации: Необходимо найти секцию регенератора с дефектной трубой и выключить ее из потока циркулирующей воды. Далее действовать согласно инструкции по плану ликвидации аварий.

Пример 4: Остановка (сброс) насоса по откачке легкого газойля с установки. При этом происходит переполнение уровня в отпарной колонне К-2, нарушение технологического режима НФБ.

Действия персонала по устранению возникшей ситуации:

Срочно выявить причину остановки насоса. Как правило, это происходит из-за отсутствия уровня К-2 (отказ в работе регулятора уровня). Устранить причину, пустить в работу насос.

Пример 5: Плохо откачивается тяжелый газойль с низа колонны К-1.

Причина возникновения: Забивка работающего фильтра

Р-8 или Р-8а.

Действия персонала по устранению возникшей ситуации:

Необходимо перевести откачку на резервный фильтр, а отключенный продуть паром в канализацию.

Пример 6: Повышение давления в реакторе.

Когда давление в реакторе (избыточное) превысит 0,7 атм, циркуляция катализатора в системе может прекратиться.

Причина возникновения:

Резкое увеличение производительности по сырью.

Попадание воды вместе с сырьем.

Усиленное газообразование из-за повышения температуры в реакционной зоне.

Увеличенная подача пара в зону отпарки.

Недостаточный отсос газов компрессорами.

Повышенный уровень жидкости в ректификационной колонне.

Действия персонала по устранению возникшей ситуации: Перевод установки на переработку тщательно обезвоженного сырья, снижение температуры сырья на выходе из печи на 10 - 15оС, сокращение подачи водяного пара в зону отпарки и т.д.

Пример 7: Повышенное содержание кокса на катализаторе, выходящем из реактора.

Причина возникновения:

Увеличение производительности установки по сырью.

Высокая кратность циркуляции каталитического газойля.

Повышение температуры в зоне крекинга.

- Действия персонала по устранению возникшей ситуации: Прекращение подачи подачи рециркулирующего газойля в реактор. Если это не помогает, снижают производительность установки по свежему сырью и температуру в реакторе.

Пример 8: Неполная регенерация катализатора.

Причина возникновения:

Износ трущихся пар и уплотнительных резинок и торцовых уплотнений насосов.

Выход из строя насосов Н-30(Н-30а), Н-19(Н-20).

-Действия персонала по устранению возникшей ситуации:

1. Для более полного выжига кокса увеличивают подачу воздуха в регенераторе.

2. На короткое время повышают температуру воздуха и таким образом доводят температуру процесса регенерации до указанной в технологической карте.

3.Если принятые меры не дают желаемого результата, то продолжают регенерацию с кратковременным прекращением подачи сырья в реактор.

Только доведя содержание кокса на регенерированном катализаторе до нормальной величины (до 0,3%), постепенно восстанавливают подачу сырья.

Раньше этого включение реактора категорически воспрещается!

Пример 9: Повышение температуры дымовых

газов на выходе из регенератора.

Причина возникновения:

1. Догорание окиси углерода.

Действия персонала по устранению возникшей ситуации:

2. При своевременном обнаружении этого явления необходимо перераспределить воздух по секциям:

уменьшить подвод его к тем секциям, где имеется избыток кислорода в дымовых газах

увеличить его ввод в секции, где недостаток кислорода.

В случае резкого повышения температуры отводящих газов временно прекращают подачу воздуха в отдельном или во все секции.

Пример 10: Повышенное образование катализаторной крошки.

Причина возникновения:

Чрезмерное закоксование катализатора.

Попадание воды в регенератор из-за разрыва труб змеевика водяного охлаждения.

Повышение температуры в регенераторе

Высокие скорости движения дымовых газов в пневмоподъемниках и т. д.

Действия персонала по устранению возникшей ситуации:

Если содержание кокса выше допустимого, то кратковременно выключают подачу в реактор паров сырья, не прекращая регенерации катализатора.

Литература

1. Технологический регламент установки 43-102/1 ОАО "Новокуйбышевский НПЗ"

2. Технологический регламент установки 43-204 ООО "Новокуйбышевский завод по производству катализаторов".

3. Эрих В.Н., Расина М.Г., Рудин М.П. Химия и технология нефти и газа. Ленинград. «Химия», 1985г.

4. Суханов В.П. Каталитические процессы в нефтепереработке. Москва, издательство «Химия», 1979г.

5. "Нефтепереработка и нефтехимия" № 4, 1998г. Издательство "ЦНИИТЭНЕФТЕХИМ".

6. "Нефтепереработка и нефтехимия" № 9, 2000г. Издательство "ЦНИИТЭНЕФТЕХИМ