Основной аппарат
Реакторы гидроочистки работают в условиях химической и электрохимической коррозии, а также механического износа металла аппаратов катализатором. Химическая коррозия реакторов обусловлена содержанием в высокотемпературных газовых потоках сероводорода и водорода, а электрохимическая - содержанием в циркулирующих дымовых газах регенерации паров воды и двуокиси серы.
Сероводородная коррозия металлов аппаратов реакторного блока тем сильнее, чем больше концентрация серы в сырье и чем выше содержание сероводорода в циркулирующем газе.
Сульфидная коррозия практически протекает очень медленно, однако продукты коррозии засоряют катализатор, забивают поры, а также трубы теплообменников, что нарушает технологический режим процесса, ухудшают теплопередачу, и приводит к недопустимому возрастанию гидравлического сопротивления. При возникновении большого перепада давления между входом в реактор и выходом из него часто судят о степени сульфидной коррозии.
Реактор и катализатор засоряются также из-за присутствия в газовых потоках кислорода, хлоридов и азотсодержащих соединений. Кислород способствует окислению сернистых соединений, поэтому его концентрация в циркулирующем газе должна быть ограниченна (0,0002-0,0006%). Хлориды и азотсодержащие соединения при взаимодействии с водородом образуют соответственно хлористый водород и аммиак, которые, связываясь, превращаются в хлористый аммоний, выпадающий в виде осада. Осадок удаляют периодической промывкой, для чего в процессе эксплуатации установки в ходе продуктов реакции от реактора до сепаратора в систему впрыскивают воду. Промывку продолжают до тех пор, пока перепад давления не уменьшится до значения, определенного технологической картой.
Гидроочистка осуществляется в присутствии водородсодержащего газа при температуре 420 °С и давлении 6 МПа. Степень обессеривания, и глубина гидрирования непредельных соединений повышаются с ростом температуры и давлении процесса, а также с увеличением кратности циркуляции ВСГ. Для ускорения процесса применяют различные катализаторы, однако особенно часто - алюмокобальтмолибденовый таблетированный катализатор.
Реакция гидрирования протекает с выделением тепла, избыток которого отводят с помощью хладагентов (холодного циркулирующего газа, сырья или гидрогенизата).
Отработанный катализатор в конце реакции содержит до 7 % масс. серы. Активность катализатора восстанавливают путем окислительной газовоздушной регенерации. Перед регенерацией систему продувают под давлением 0,8 МПа инертным газом, который затем удаляют из реактора через вытяжную трубку. Процесс восстановления катализатора начинают с выжигания кокса газами при температуре 420-430 °С и давлении 4 МПа и заканчивают прокаливанием катализатора в течение четырех часов при температуре 520-550 °С и давлении 2 МПа. Чтобы сохранить прочность металла коммуникационных труб при высокой температуре, давление в процессе прокаливания постепенно снижают. Продолжительность выжигания составляет 48-60 часов в зависимости от количества кокса и серы.
Общая продолжительность цикла регенерации составляет 100-150 часов, поэтому данную операцию совмещают с временем с планово-предупредительных ремонтов [18]. Периодичность регенерации определяется качеством сырья и глубиной очистки топлива и составляет от трех месяцев до двух лет.
Реакторы устанавливают на железобетонных постаментах таким образом, чтобы обеспечить выгрузку катализатора самотеком через соответствующие люки.
Реактор гидроочистки дизельного топлива изображен на рисунке 1.1 и представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат с эллиптическими днищами. Корпус реактора изготовлен из двухслойной стали 12ХМ+О8Х18Н10Т и 12ХМ-3+08Х18Н10Т толщиной 40 мм, штуцеры из стали Х5М. Изнутри корпус футеруют жаропрочным торкрет-бетонном толщиной обычно 125-200 мм.
Состояние футеровки проверяют путем измерения температуры стенки корпуса аппарата поверхностными термопарами. Превышение допустимой температуры (200 °С) свидетельствует о нарушении герметичности футеровки на данном участке.
Катализатор в количестве 34 м3 загружают через верхний люк, на крышке которого имеется воздушник для отвода продувочных газов. Над блоком реакторов сооружают специальные площадки, с которых катализатор по гибкому рукаву засыпают в внутрь. Газо-сырьевая смесь поступает в верхнюю секцию по штуцеру в верхней части аппарата, последовательно проходит слой катализатора и по штуцеру под нижней секцией выводится из реактора. В нижней части реактора размещен слой фарфоровых шаров, служащий опорой для нижнего катализатора и обеспечивающий равномерный вывод продуктов реакции из аппарата [19].
В верхнем днище имеются три штуцера для установки многозонных термопар, контролирующих температуру в слое катализатора.
1-нижнее днище; 2-верхнее днище; 3-корпус; 4-фарфоровые шары; 5-катализатор; 6-опора. Штуцера: А - для выгрузки катализатора; Б - для термопары; В- люк-лаз; Г-вывод сырья; Д-вывод продукта.
Рисунок 1.1 – Реактор гидроочистки дизельного топлива