Задание

1. Нарисовать реакторный блок установки каталитического крекинга.

2. Заполнить таблицу 1.

Таблица 1. Характеристики процесса каталитического крекинга

№№ п/п	Характеристики процесса каталитического крекинга
1.	Сырьё
2.	Продукты
3.	Температура, оС
4.	Давление, ат
5.	Катализатор
6.	Выход бензина, %
7.	Октановое число бензина

Необходимые принадлежности

1. Простой карандаш, линейка, ластик.

Работа в аудитории

1. Нарисовать реакторный блок установки каталитического крекинга, подписать наименование технологических потоков (задание 1).

2. Заполнить таблицу 1 (задание 2).

3. Определить факторы, влияющие на выход и качество получаемых продуктов.

4. Почему установка каталитического крекинга работает на тяжёлом сырье ?

5. Какие реакции являются желательными, а какие нежелательными в процессе каталитического крекинга ?

6. Применение продуктов процесса.

Содержание отчёта

1. Номер и название работы;

2. Цель работы;

3. Задание с исходными данными;

4. Необходимые принадлежности;

5. Выполненные задания;

6. Заключение, ответы на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1. Назначение процесса каталитического крекинга.

2. Сырьё и продукты процесса.

3. Параметры процесса.

4. Основные факторы процесса.

5. Какие факторы процесса влияют на выход и качество получаемого компонента автомобильного бензина ?

6. В чём заключается регенерация катализатора процесса ?

7. Какие устройства расположены в верхней части реактора и регенератора для улавливания частиц катализатора ?

Литература

1. В. П. Суханов. Переработка нефти, М.: Высшая школа, 1979. – 335.

2. Б. И. Бондаренко. Альбом технологических схем процессов переработки нефти и газа. М., Химия, 1983. – 128 с.

Практическое занятие № 8

Каталитический риформинг, измерение и регулировка параметров процесса

Цель занятия: ознакомление с технологической установкой каталитического риформинга, параметрами процесса.

Пояснения

Одним из процессов, позволяющим улучшить качество бензинов, а также получить ценные моно­меры, является каталитический риформинг, широко распространенный в современной нефтепереработке. В настоящее время работают в основном установки каталитического риформинга на платиновом катали­заторе, так называемый платформинг.

Назначение процесса — производство высоко­октанового базового компонента автомобильных бен­зинов, а также получение индивидуальных аромати­ческих углеводородов: бензола, толуола, ксилолов. В результате процесса получают и водородсодержащий газ (технический водород), используемый далее в процессах гидроочистки топлив, масляных и других фракций, а также на установках гидро­крекинга.

Сырьем для каталитического риформинга служат бензиновые фракции прямой перегонки: широкая фракция 85—180°С для получения высокооктано­вого бензина, фракции 62—65, 85—115 и 115—150°С для получения бензола, толуола и ксилолов соответ­ственно. Иногда к прямогонной широкой бензи­новой фракции добавляют низкооктановые бензины коксования, термического крекинга. Сера, содер­жащаяся в сырье, вызывает отравление (дезакти­вацию) катализатора, поэтому платформингу обычно предшествует гидроочистка сырья. Минимальная степень дезактивации катализатора достигается при использовании сырья, содержащего 0,01 % (масс.) серы.

При каталитическом риформинге углеводороды нефтяных фракций претерпевают значительные прев­ращения, в результате которых образуются арома­тические углеводороды. Это - дегидрирование шестичленных нафтеновых углеводородов, дегидроизомеризация алкотированных пятичленных нафтенов и дегидроциклизация парафиновых углеводородов; одновременно протекают реакции расщепления и деалкилирования ароматических углеводородов, а также их уплотнения, которые приводят к отложе­нию кокса на поверхности катализатора. Для пре­дотвращения закоксовывания катализатора и ги­дрирования образующихся при крекинге непредель­ных углеводородов в реакторе поддерживается дав­ление водорода 3—4 МПа при получении высоко­октанового бензина и 2 МПа — при получении ин­дивидуальных ароматических углеводородов.

Все основные реакции протекают с отрицательным тепловым эффектом (с поглощением тепла), причем суммарный тепловой эффект процесса определяется глубиной превращения углеводородов. В ходе про­цесса температура (480—520°С) снижается, и даль­нейшего превращения сырья не происходит. Поэ­тому для полного превращения сырья необходим промежуточный подогрев смеси непревращенного сырья и продуктов реакции и использование не­скольких последовательных реакторов (обычно трех).

Выход высокооктанового компонента бензина со­ставляет 80—88% (масс.), его октановое число 80—85 (моторный метод) против 30—40 для сырья.

Основным промышленным катализатором про­цесса риформиига является алюмоплатиновый ката­лизатор (0,3—0,8% масс, платины на оксиде алю­миния); в последние годы наряду с платиной на ос­нову наносится рений. Применение более активного биметаллического платино-рениевого катализатора позволяет снизить давление в реакторе с 3—4 до 0,70—1,4 МПа. Катализатор имеет форму цилиндров диаметром 2,6 мм и высотой 4 мм.

В настоящее время наиболее распространен платформинг в стационарном слое катализатора (нерегенеративный способ); продолжительность работы катализатора между регенерацией достигает 360 сут. В последнее время уделяется внимание процессу платформинга с непрерывной регенерацией движу­щегося катализатора. В этом процессе три реактора расположены друг над другом и выполнены в виде одной конструкции. Катализатор из первого (верх­него) реактора перетекает во второй, затем в третий. Из последнего реактора катализатор подается в спе­циальный регенератор и после регенерации вновь поступает в первый реактор. Таким образом осу­ществляется непрерывный процесс, при этом удается поддерживать более высокий средний уровень актив­ности катализатора, чем в системах со стационарным катализатором.

Технологическая схема установки риформинга со стационарным слоем катализа приведена на рисунке 1. Установка включает следующие блоки: гидроочистки сырья, очистки циркуляционного газа, каталитического риформинга, сепарации га­зов и стабилизации бензина.

Сырье насосом 12 под давлением (4,7 МПа) по­дается на смешение с циркулирующим газом гидро­очистки и избыточным водородсодержащим газом риформинга. Эта газосырьевая смесь подогревается в отдельной секции печи 16 (до 425°С) и поступает в реактор гидроочистки 15. В реакторе на алюмо-кобальтмолибденовом катализаторе разрушаются присутствующие в сырье соединения серы, которые удаляются затем в виде сероводорода. Одновременно происходит очистка сырья от соединений азота и кислорода.

Из реактора 15 парогазовая смесь выходит снизу, охлаждается в кипятильнике 10 и холодильнике 14 и с температурой 35^оС поступает в газосепаратор 8. Здесь смесь разделяется на жидкий гидрогенизат и циркуляционный газ. Газ поступает в абсорбер 2 снизу на очистку от сероводорода с помощью раствора моноэтаноламина (МЭА), затем компрессором 11 сжимается до давления 4,7—5,0 МПа и возвращается в систему гидроочистки. Избыток циркуляционного газа сжимается компрессором 1 до давления 6 МПа и выводится с установки.

Гидрогенизат из сепаратора 8 охлаждается в теп­лообменнике 9 и поступает в отпарную колонну 7. С верха колонны выводятся сероводород, углеводо­родные газы и водяные пары, которые после конден­сации и охлаждения в аппарате 6 направляются в сепаратор 4. С низа сепаратора 4 конденсат заби­рается насосом 5 и возвращается в колонну 7. Го­ловной продукт (сероводород и углеводородные газы) из сепаратора поступает в колонну 3, где он очи­щается от сероводорода с помощью раствора МЭА. С верха колонны 3 пары направляются во фракцио­нирующий абсорбер 27.

Гидрогенизат выводится из колонны 7 снизу и после кипятильника 10 и теплообменника 9 направ­ляется насосом 13 в блок платформинга, предвари­тельно смешиваясь с циркулирующим водород­содержащим газом. Газопродуктовая смесь подо­гревается вначале в теплообменнике 20, затем в со­ответствующей секции печи /бис температурой 500 —520°С поступает в реактор 19. Последующий ход смеси — реакторы 18 и 17, причем перед каждым из реакторов она подогревается в змеевиках печи 16. Наконец, из последнего реактора 17 газопродукто­вая смесь направляется в теплообменник 20 и холо­дильник 21, где охлаждается до 30^оС, и поступает в сепаратор высокого давления 22 (3,2—3,6 МПа) для отделения циркуляционного газа от катализа­тора.

Циркуляционный газ под давлением 5 МПа ком­прессором 24 возвращается в систему платформинга, а избыток его — в систему гидроочистки. Нестабиль­ный катализат из сепаратора 22 поступает в сепара­тор низкого давления 23 (давление 1,9 МПа). Вы­делившийся из катализата углеводородный газ вы­ходит с верха сепаратора и смешивается с углеводородным газом гидроочистки перед входом во фрак­ционирующий абсорбер 27. В этот же абсорбер на­сосом 25 подается и жидкая фаза из сепаратора 23. Абсорбентом служит стабильный катализат (бен­зин). В абсорбере 27 при давлении 1,4 МПа и тем­пературе внизу 165^оС и вверху 40°С отделяется сухой газ.

Нестабильный катализат насосом 26 прокачи­вается через теплообменник 31 и подается в ко­лонну 34, где и происходит его стабилизация. Часть продукта для поддержания температуры низа в аппаратах 27 и 34 циркулирует через соответствующие секции печи 28. Головная фракция стабилизации после охлаждения и конденсации в аппарате 32 поступает в приемник 33, откуда насосом 35 частично возвращается в колонну на орошение, а избыток вы­водится с установки.

Стабильный бензин с низа колонны 34 после ох­лаждения в теплообменниках 31 и 30 насосом 29 подается во фракционирующий абсорбер 27; избыток его выводится с установки.

Режим работы установки:

Температура, °С Давление, МПа Объемная скорость подачи сырья, ч-1 Кратность циркуляции водородсодержащего газа, м3/м3 сырья Распределение катализатора но ступеням

480-520 3-4 1,5-2,0 1500 1:2:4

Р ис. 1. Технологическая схема установки риформинга со стационарным слоем катализатора:

1, 11, 24 – компрессоры, 2 – абсорбер, 3 – колонна очистки от сероводорода, 4 – сепаратор, 5, 12, 13, 25, 26, 29, 35, 36 – насосы, 6 – конденсатор-холодильник, 7 – отпарная колонна, 8, 22, 23 – газосепараторы, 9, 20, 30, 31 – теплообменники, 10 – кипятильник, 14, 21 – холодильники, 15 – реактор гидроочистки, 16 – многосекционная печь, 17-19 – ректоры платформинга, 27 – фракционирующий абсорбер, 28 – трубчатая печь, 32 – аппарат воздушного охлаждения, 33 – приёмник, 34 – стабилизационная колонна (стабилизатор).