vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

24. Особенности оборудования гидрогенизационных процессов

Основным аппаратом любого гидрогенизационного процесса является ре-актор. В этих процессах применяются реакторы с аксиальным вводом сырья. Они могут иметь сплошной слой, состоящий из одного либо нескольких ката-лизаторов, или быть полочного типа (два – три слоя, с зонами промежуточного охлаждения). Кроме функции обеспечения охлаждения потока по высоте слоя катализатора полочный тип реактора может использоваться для достижения равномерной загрузки сырьем слоя катализатора (как по сечению, так и по высоте).

Внутри реактора чаще всего присутствуют следующие элементы (рисунок 4.14):

входное устройство (2);

тарелка для распределения потоков по сечению аппарата (3);

один или несколько слоев катализатора (6);

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

1 – штуцер входа газо-сырьевой смеси; 2 – входное устройство; 3 – рас-пределительная тарелка; 4 – корпус и футеровка реактора; 5,7 – верхний и ниж-ний слой фарфоровых шариков; 6 – сплошной слой катализатора (или несколь-ких катализаторов); 8 – штуцер для выгрузки фарфоровых шариков и катализа-тора; 9 – штуцер выхода газопродуктового потока; 10 – многозонная термопара

Поток газосырьевой смеси входит в реактор через штуцер (1) и предварительно распределяется по сечению аппарата во входном устройстве (2). Оно необходимо в реакторах и адсорберах для предотвращения струйного попадания сырьевого потока на слой катализатора или адсорбента, в результате чего эти твердые вещества могут быть разрушены или неравномерно распределены в объеме слоя. Однако только с его помощью не удается создать условия для движения потока в аппарате с одинаковой скоростью по всему его сечению. Для этой цели в реакторе устанавливают распределительную тарелку и засыпают поверх слоя катализатора слой инертного материала (фарфоровых шариков). В некоторых случаях перед распределительной тарелкой размещают тарелку для сбора механических примесей, например окалины. В сплошном слое может быть использован катализатор одного или нескольких типов. Слой катализатора является полезным объемом реактора, именно в нем протекают реакции. Чем он больше, тем ниже при определенной производительности установки объемная скорость подачи сырья, тем больше время контакта сырья с катализатором и тем глубже превращается сырье. Если требуется значительно увеличить глубину превращения сырья (например, при переходе на выпуск дизельного топлива с более низким содержанием сернистых соединений), то эту задачу можно решить (помимо использования более активных катализаторов и высокой температуры процесса) или путем снижения производительности установки по сырью (что экономически невыгодно) или за счет увеличения загрузки катализатора. В последнем случае нередко возникает необходимость монтажа дополнительного реактора. Слой катализатора в реакторах, как правило, составляет 60-65% от их внутреннего объема. Катализатор в нем должен размещаться так, чтобы в слое не образовывалось пустот и зон с плохой упаковкой. В противном случае газосырьевой поток будет неравномерно распределяться по продольному и поперечному сечению реактора, что вызовет:

необходимость повышения средневзвешенной температуры в слое катализатора для достижения требуемого качества продуктов;

увеличение скорости деактивации катализатора из-за эксплуатации его в более жестких условиях;

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

усиление нарушений радиального переноса тепла, в результате чего предельно допустимые температуры в реакторе будут достигаться преждевременно; сокращение межрегенерационного периода работы, повышенный расход катализатора и увеличение времени простоя установки. Поэтому для эффективной эксплуатации установки очень важно качество загрузки катализатора в реактор и создание условий для равномерного распре-деления сырьевого потока в нем. Равномерная плотность катализатора по слою в последние годы достигается за счет использования специальной технологии к плотной загрузки. Качественное распределение сырьевого потока в реакторе может быть достигнуто путем совершенствования конструкции соответствующих внутренних устройств данного аппарата. Например, применением взамен существующих в настоящее время распределительных тарелок новых конструкции компании "Shell" с высокой степенью диспергирования жидкости и газа, в которой используются распылительные сопла. Сравним работу данной тарелки с применяемыми ранее (рисунки 4.14 и 4.15). Распределительные тарелках обычной конструкции сконструированы таким образом, что сырьевой поток вводится в слой катализатора через отдельные выступающие над тарелкой переточные трубки или через отверстия в тарелке. На поверхность слоя под такой тарелкой попадает достаточно крупная струя, за счет чего "смачивается" только зона непосредственно под переточной трубкой или отверстием. Верхняя поверхность катализатора смачивается всего на 10-20%, а остальная его поверхность остается "сухой" и не используется. Такие распределительные тарелки применяются в сочетании с достаточно большим слоем инертного (распределительного) материала. Колпачковые барботажные распределительные тарелки лишь ненамного лучше. У них "смачивание" верхней поверхности составляет около 30%. Поэтому под них также рекомендуется загружать слой инертного материала. В распределительных тарелках конструкции компании "Shell" внутри каждого сопла образуется высоко диспергированная газо-жидкостная фаза, которая образует широкие и равномерные струи, эффективно покрывающие практически всю поверхность верхнего слоя катализатора. Поэтому при использовании тарелок данной конструкции резко падает актуальность использования инертного материала перед слоем катализатора. Высота его слоя сокращается с 0,6 до 0,1 метра. Это позволяет увеличить загрузку катализатора в реактор. В нижней части реактора располагается устройство вывода продуктов реакции. Оно, чаще всего, представляет собой стояк с прорезями, обтянутый несколькими слоями сетки. На него насыпается несколько слоев фарфоровых шариков – нижние более крупные, а верхние мелкие (около 5 мм). Обычно высота слоя фарфоровых шариков составляет 0,6 метра. Он служит в качестве опоры слоя катализатора и, кроме того, улучшает условия вывода газопродуктового потока из реактора. В данной зоне также имеются возможности для увеличения объема загружаемого катализатора. Это может быть достигнуто за счет замены существующего выходного устройства на сетчатую неглубокую корзину конструкции компании "Shell" и минимизацией толщины опорного подстилающего слоя под катализатором. В результате всего вышесказанного удается увеличить на 20-30% загрузку катализатора в существующие реакторы и тем самым появляется возможность увеличить глубину превращения сырья в них без монтажа дополнительых реакторов. Помимо реакторов к основному оборудованию секции относятся печи. Печи П-301, П-302 – вертикально-секционные с подовым расположением форсунок. П-301 состоит из двух секций. Каждая секция имеет радиантную и конвекционную части. ГСС нагревается вначале в конвекционной камере, а затем в радиантной. Радиантная часть представляет собой металлическую камеру ко-робчатой формы, поднятую над землей на стойках каркаса. Змеевик в