Промышленные установки каталитического крекинга

В России действуют установки каталитического крекинга: с шарико­вым катализатором и с микросферическим катализатором производительно­стью 750 тыс. т в год; установки с микросферическим катализатором произ­водительностью 0,75, 1,4 и 2 млн т в год, входящие в комбинированные ком­плексы. Установки производительностью 2 млн т в год являются наиболее современными из действующих сегодня в России.

На рис. 4.4 дана схема реакторно-регенераторного блока секции ката­литического крекинга такого комбинированного комплекса.

Сырье, пройдя блок гидроочистки, после стабилизации подогревается в печи 1 и поступает в колонну 2 для отгонки легких фракций, образовавшихся при гидроочистке. Остаток после отгонки, имеющий t_{H кп} -200° С, подают на­сосом 8 через печь 7 к основанию подъемника (лифт-реактор) 11. Температу­ра в реакторе 515-545°С, время контакта сырья с катализатором несколько секунд. Сюда же из регенератора 6 ссыпается регенерированный катализатор и вниз подается водяной пар. Катализатор, взвешенный в смеси паров сырья и водяного пара, через решетку на койце подъемника 11 попадает в реактор 10. Там пары продуктов крекинга отделяются от катализатора, который ссы­пается в отпарную секцию, снабженную перегородками для повышения эф­фективности отпаривания. Отпаренный катализатор самотеком ссыпается в регенератор 6. Воздух на регенерацию подают воздуходувкой 9; температура регенерации 700°С, давление 2,5 МПа, интенсивность выжигания кокса -80 кг/ч, скорость газов над слоем 0,9-1,0 м/с. В регенераторе отсутствуют паро­вые змеевики для отвода избыточного тепла, и тепловой баланс реакторного блока регулируют, изменяя соотношение СО:СО2 (раздельно подавая воздух в воздушные змеевики).

Продукты сгорания проходят котел-утилизатор 4 и электрофильтр 3. Конечное пылесодержание газов не превышает 80 мг/м³. Пары продуктов крекинга поступают в нижнюю часть ректификационной колонны 12.

 

 

Рис. 4.4. Схема установки каталитического крекинга: 1-трубчатая печь; 2-колонна отгона легких фракций; 3-электрофильтр; 4-котел-утилиза-тор; 5-катализаторная емкость; 6-регенератор; 7-топка под давлением; 8-насосы; 9-воздуходувка: 10-реактор с псевдоожиженньш слоем; пневмоподемник; 12-ректификационная колонна; 13-теплообменнЕ 14-сепаратор; 15-отпарная колонна легкого газойля; 16-отпарная колонна тяжелого газойля; I-сырье; П-бензин; Ill-продукты сгорания; IV-топливо; V-воздух; VI-вода; Vll-nap; VIII-остаток >420°С; 1Х-цирку-лирующий остаток; Х-газ; XI-бензин; ХП-легкий газойль; ХШ-тяжелый газойль

 

С верха колонны уходят пары бензина, углеводородный газ и водяв пар. Нижняя часть колонны 12 является отстойником катализаторного шлама, который возвращается в реактор 10. Отстоявшийся от шлама жидкий остаток выводят из колонны. Этот остаток состоит в основном из тяжелых по- лициклических ароматических углеводородов, склонных к коксообразованию. Поэтому он нежелателен как компонент сырья для крекинга, но являет­ся идеальным сырьем для получения «игольчатого» кокса (если крекингу подвергать сырье с умеренным содержанием серы). Избыточное тепло в ко­лонне снимают циркуляционным орошением внизу колонны. Тепло ороше­ния используют для получения водяного пара. На установке предусмотрены две отпарные колонны (15 и 16) соответственно для легкого и тяжелого ката­литических газойлей.

Установка может работать с рециркуляцией промежуточных фракций. Их отводят из двух точек колонны 12 и насосами 8 подают к основанию реактора-пневмоподъемника 11. На установке широко используется воздушное охлаждение, что сокращает объем оборотной воды на заводе.

В табл. 4.2 приведены основные параметры работы установки и ее технологические параметры. Обращают на себя внимание высокие выходы бензина, пропан-пропиленовой и бутан-бутиленовой фракций, что делает эту установку конкурентоспособной на международном уровне.

Таблица 4.2

Основные параметры работы установки каталитического крекинга

 

Сырье: гидроочищенный вакуумный дистиллят коксуемость по Конрадсону, мас. % содержание тяжелых металлов, ppm	Параметры 0,2 < 1
Катализатор: марка расход катализатора, кг/т содержание остаточного кокса на катализаторе, мас. %	ДА – 250 0,3-0,5 < 0,1
Параметры процесса: температура крекинга, 0С температура нагрева сырья, 0С массовая скорость подачи сырья, ч-1 кратность циркуляции давление в реакторе, МПа температура регенерации, 0С давление в регенераторе, МПа	515-520 240-280 80-100 5,5-6,0 0,13-0,15 650-670 0,13-0,15
Выход продуктов, мас.%: SС2 + Н2S SС3 – С4 бензин (С5, – к.к 205 0С) легкий газойль (200-290 0С) тяжелый газойль (> 290 0С) кокс	3,4 12,6 48,0 12,9 19,5 3,6
Характеристика продуктов крекинга: содержание олефинов во фракции С3 – С4, мас.% октановое число бензина (и.м.)

 

Каталитический риформинг

Каталитический риформинг является в настоящее время неотъемлемым элементом нефтеперерабатывающего завода. Основное назначение процесса - получение высокооктанового компонента товарных автомобильных топлив из низкооктановых утяжеленных бензинов за счет их ароматизации.

Известно, что основная масса прямогонных бензинов имеет низкое ок­тановое число. Еще одним стимулом к развитию каталитического риформин-га является потребность химической промышленности в моноциклических ароматических утеводородах - бензоле, толуоле, ксилолах, этилбензоле. Роль нефтепереработки в производстве этих углеводородов из года в год возрастает. В 1977 г. примерно 7-10% всех установок каталитического ри-форминга в Западной Европе и США использовали для выработки бензола, толуола и ксилолов. Основными продуктами, производство которых базиру­ется на этих углеводородах, являются синтетический каучук, моющие сред­ства, волокна, пластмассы и многие другие ценные материалы.

Наконец, важным достоинством риформинга является возможность производства дешевого водородсодержащего газа для гидрогенизационных процессов.

Катализаторы

Развитие и совершенствование процесса риформинга шло в направ­лении разработки высокоактивных и высокоселективных катализаторов, ко­торые позволили бы по возможности снизить давление в системе (препятст­вующее протеканию основных реакций), уменьшить долю побочных реакций гидрокрекинга и полнее вовлечь в процесс ароматизации парафиновые угле­водороды. Важнейшим этапом развития каталитического риформинга явился переход от оксидных молибденовых к платиновым катализаторам.

Промышленные платиновые катализаторы относятся к бифунк­циональным:

1) активный носитель (у-оксид алюминия, алюмосиликат) обладает как протонными, так и апротонными кислотными центрами, на которых проте­кают карбоний-ионные реакции - изомеризация нафтеновых колец, гидро­крекинг парафинов и частичная изомеризация образующихся низкомолеку­лярных парафинов и олефинов (с последующим насыщением олефинов водо­родом);

2) платина, тонко диспергированная на поверхности носителя, облада­ет гидрирующими-дегидрирующими свойствами.

Активность носителя усиливается при подаче к его поверхности гало­гена (соответственно в виде НС1 или HF). Галоген (преимущественно хлор) вводят в период регенерации катализатора или вместе с сырьем. Дегидрирующая активность платинового катализатора имеет высокое значение у

при содержании платины на оксиде алюминия всего 0,08 мае. %. Промыш­ленные катализаторы содержат 0,5-0,6 мае. % платины. Соотношение коли­честв осажденной платины и подаваемого галогена близко к единице.

К биметаллическим катализаторам относится платинорениевый. Он ха­рактеризуется пониженным содержанием платины (менее 0,4 мае. %) и при­мерно таким же количеством рения. Наличие второго металла в катализаторе препятствует рекристаллизации платины - укрупнению кристаллитов платины с течением времени и в связи с этим уменьшению числа ее активных цен­тров. Промышленный процесс на этом катализаторе получил название рени-форминга. Таким образом, причинами внедрения платинорениевых катали­заторов явились их повышенная стабильность и несколько меньшая стои­мость. Использование платинорениевого катализатора позволило немного снизить температуру и давление процесса: с 480-530°С до 470-500°С и с 2,2-2,5 МПа до 1,4-2,0 МПа, соответственно. К числу достоинств платинорениевого катализатора относится также относительно низкое снижение его ак­тивности при эксплуатации.

Помимо рения в качестве второго металла используют также германий, иридий, родий, олово или свинец. Разработаны и триметаллические катализа­торы, представляющие собой сочетание Pt—Re—Ir или Pt—Re—Ge.

В связи с появлением новых би- и полиметаллических катализаторов имеется тенденция к разработке высокопористых носителей с малой насып­ной плотностью. Имеет также значение размер частиц катализатора - с уменьшением размера облегчается доступ к внутренней поверхности носи­теля.

Теплота реакции. Основные реакции каталитического риформинга -дегидрирование шестичленных нафтенов и дегидроциклизация парафинов протекают со значительным поглощением тепла. Например, теплота дегид­рирования метилциклогексана в толуол при 527°С, составляет 2,2 МДж/кг, а для дегидроциклизации н-гептана в толуол она равна 2,5 МДж/кг. Основные реакции сопровождаются изомеризацией и гидрокрекингом. Теплота реакций изомеризации невелика, что же касается гидрокрекинга, то он протекает с выделением тепла и, таким образом, частично компенсирует затрату тепла на основные реакции ароматизации.

Для практических целей необходимо знать итоговые затраты тепла на 1 кг превращенного сырья или на 1 кг продукта. Эти величины будут зависеть от химического состава сырья и глубины ароматизации, которая, в свою оче­редь, обусловлена активностью и селективностью катализатора. При исполь­зовании алюммолибденового катализатора парафиновые углеводороды ароматизируются относительно слабо, и общая затрата тепла на реакцию в основном определяется содержанием нафтенов в сырье.

В целом можно сказать, что при прочих равных условиях суммарный тепловой эффект тем выше, чем больше содержание нафтеновых углеводо­родов в сырье.

 

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: