2. Регенераторы установок каталитического крекинга.
Регенераторы служат для восстановления (регенерации) отработанного катализатора. Для этого необходимо выжечь кокс, покрывший поверхность катализатора. Температура катализатора после выжигания кокса очень высока, поэтому до подачи в реактор его охлаждают до 500—560°С.
Кокс выжигают подачей в слой закоксованного катализатора горячего воздуха, нагреваемого в специальных топках под давлением до температуры 500 °С. Чем больше количество и выше температура воздуха, тем интенсивнее выжигание. Процесс сопровождается выделением большого количества тепла и, следовательно, повышением температуры среды. Для регулирования параметров процесса избыточное тепло отнимают пароводяной смесью (соотношение пара и воды 1:5), циркулирующей в змеевике, который помещают в слое регенерируемого катализатора.
Регенерация катализатора происходит при движении его в аппарате сверху вниз поочередно в нескольких зонах, одинаковых по конструкции и назначению. В каждой зоне имеются устройства для ввода воздуха и вывода дымовых газов, а также змеевик, по которому движется охлаждающая смесь. Число зон зависит от кратности циркуляции катализатора. В каждой зоне выжигают часть кокса и перед поступлением в следующую зону катализатор охлаждают. Скорость слоя катализатора в регенераторе не должна превышать 0.25 м/с, чтобы предотвратить значительный механический износ футеровки и внутренних устройств.
Регенератор представляет собой цилиндрический игла прямо угольного сечения аппарат. Вследствие высокой температуры среды (до 700°С) корпус регенератора, изготовляемый из стали марки Ст.З, изнутри футеруют огнеупорной кладкой в один кирпич (толщиной 250 мм). Между футеровкой и стенкой корпуса прокладывают тепловую изоляцию (листовой асбест). К стенкам корпуса приваривают полки, поддерживающие кладку (рис.1-4). которые снабжены вырезами для восприятия температурных деформаций. С той же целью зазоры между полками и нижним слоем футеровки заполняют асбестовым шнуром. Внутренние устройства регенератора выполняют из стали марки IXI8H9T.
На (рис.18) представлена конструкция сварного вертикального регенератора квадратного сечения с пятью зонами выжигания. Верхнее распределительное устройство, выполненное из труб, вынесено за аппарат и установлено над ним. Нижнее распределительное устройство, как и в реакторе, состоит из нескольких ярусов спорных воронок. Над первым рядом воронок расположена колосниковая решетка, которая способствует измельчению комков спекшегося катализатора. Скорость движения катализатора регулируют шибером, установленным на общем выводе катализатора из регенератора.
В некоторых конструкциях регенераторов выравнивающие устройства потока катализатора делают выносными, т.е. устанавливают под корпусом аппарата.
Корпус регенератора рассчитывают на избыточное рабочее давление (0,01 МН/м2) и на давление от катализатора. Для большей прочности корпус регенератора опоясывают горизонтальными и вертикальными ребрами из двутавровых балок или швеллеров.
Все зоны выжигания (или регенерации) снабжены системами для равномерного распределения воздуха по сечению аппарата, а также сбора и вывода дымовых газов. Кроме того, они оборудованы охлаждающим змеевиком. Поверхность охлаждающих змеевиков зависит от расположения зоны выжигания. Например, в верхней части регенератора, где температура катализатора в начальной стадии процесса низкая, змеевик отсутствует; внизу же, где регулируется температура выводимого из аппарата сильно нагретого катализатора, поверхность змеевика наибольшая.
Конструкция системы распределения воздуха и сбора газов должна быть разборной и легко воспринимать температурные деформации. Воздух подается в регенератор и газы отводятся из него через центрально расположенные коробчатые коллекторы. В обе стороны от аппарата отходят подвижно соединенные с ним открытые снизу короба, которые по периферии опираются на корпус. Короба газосборного устройства должны быть такими, чтобы вместе с газом через них не уносился катализатор. Для более равномерного распределения воздуха в регенераторе нижние кромки коробов имеют треугольные прорези.
Подаваемый в аппарат воздух движется прямотоком или противотоком с катализатором, в зависимости от расположения коллектора по отношению к газосборному устройству. Весьма ответственным узлом является соединение воздушного или газосборного коллектора со штуцерами корпуса регенератора, осуществляемое свободным ниппелем, введенным внутрь центрального коллектора[ОЛ6-11].
Воздухораспределительные и газосборные устройства, состоящие из коробов с открытыми дном и центрального коробчатого коллектора, имеют следующие недостатки:
только 40% площади сечении аппарата используется для сепарации газа, поэтому скорость его искусственно снижают, чтобы предотвратить унос катализатора;
не обеспечивается достаточно равномерное распределение воздуха по сечению регенератора;
трудно достигается необходимая герметичность крепления элементов.
Рисунок 18 – Регенератор установки каталитического крекинга с шариковым катализатором:
1 – коллектор ввода воздуха; 2 – коллектор вывода дымовых газов; 3 – охлаждающие змеевики; 4 – распределительное устройство; 5 – сборное выравнивающее устройство; 6 – колосниковая решетка; 7 – воздухораспределительный короб; 8 – газосборный короб.