каталитический крекинг

Назначение процесса
Основное назначение процесса - получение высокооктановых компонентов бензина из тяжёлых дистиллятов. Также в результате процесса получается жирный газ, состоящий в основном из углеводородов изостроения, а также легкий и тяжёлый газойль крекинга.

Параметры процесса
Нерегулируемые
-качество сырья, качество катализатора (индекс активности), тип и конструкция реактора
Регулируемые
- Температура, давление, объёмная скорость подачи сырья, кратность циркулляции катализатора.

Катализаторы процесса
Промышленные катализаторы крекинга представляют собой многокомпонентные системы состоящие:
матрицы;
активного компонента;
вспомогательных добавок.
Промышленные катализаторы крекинга:
Шариковые АШНЦ-3, АШНЦ-6, Цеокар-2, Цеокар-4
Микросферические КМЦР-2, МЦ-5, Дюрабед(5,6,8,9), Супер (Д, экстра Д), Октатэт-11, Резидкэт (20,30).

Реактора каталитического крекинга.

Система Гудри
Состоит из группы 3-х или 6-ти реакторов, автоматически переключаемых через каждые 10 минут. Тепло отводится жидким теплоносителем.
Недостатки системы Гудри:
1) Периодичность работы реакторов;
2) Необходимость специальных устройств для их переключения;
3) Трудность отвода больших количеств тепла из неподвижных слоёв катализатора.

Реактор с подвижным слоем шарикового катализатора

I – ввод сырья;
II – ввод катализатора; III – вывод продуктов реакции;
IV – вывод катализатора;
V – ввод водяного пара;
1 – распределительное устройство;
2 – реакционная зона;
3 – сепарационное устройство;
4 – зона отпарки;
5 – сборное выравнивающее устройство.

Зоны реактора
1)Зона ввода сырья тяжелого сырья
Трубы распределительного устройства защищаются завесой из катализатора
1 – трубы распределительного устройства; 2 – ввод сырья; 3 – ввод катализатора.

2) Реакционная зона
3) зона отделения продуктов реакции и неразложившегося сырья от катализатора
1 – тарелка; 2 – ребро жесткости; 3 – труба для вывода катализатора; 4 – труба для вывода паров; 5 – отбойник; 6 – колокольчик.

Элемент секции для разделения (колокольчик)
1-патрубок
2- колпачок
3- прорезь для вывода паров

4) Зона отпарки
5) Зона сбора катализатора
Состоит из 3 ярусов. На 1-ом ярусе 60 воронок, на втором-16, на 3-ем-4. Для движения шарикового катализатора наклон труб должен быть не менее 45 градусов.

Материалы реактора
Корпуса изготавливаются из стали марки 1X18H9T или биметалла 12MX+08X13, а все внутренние устройства из сталей марок 1X18H9T или 08X13.

Регенератор
1 – коллектор ввода воздуха;
2 – коллектор выводы дымовых газов;
3 – охлаждающие змеевики;
4 – распределительное устройство;
5 – сборное выравнивающее устройство;
6 – колосниковая решетка;
7-воздухораспределительн-ый короб;
8 – газосборный короб

Соединение коробов с центральным коллектором:
а) ниппельное
б) с воротником
1-центральный коллектор
2-короб

Материалы регенератора
Корпус – Ст.3
Внутренние устройства:
1Х18Н9Т

Недостатки использования шарикового катализатора
1) катализ проходит на поверхности крупнозернистого катализатора, что отдаляет процесс от чисто кинетической области реагирования;
2) при прямотоке, в отличие от противотока, завершающая стадия крекинга осуществляется на поверхности закоксованного катализатора после потери им первоначальной активности;
3) большое время контакта

Реактор с кипящим слоем катализатора
Преимущества данного вида реакторов (по сравнению с реакторами с шариковым катализатором)
1) возможность простого регулирования в широких пределах степени превращения и циркуляции катализатора;
2) интенсивное перемешивание;
3) меньшие энергетические затраты на транспортировку катализатора;
4) более простые конструкции основных аппаратов.

Схема реактора с кипящим слоем катализатора

Реактор с кипящим слоем катализатора
I – ввод сырья и катализатора;
II – вывод продуктов;
III – вывод катализатора;
IV – ввод водяного пара;
V – ввод остатка из колонны;
1-корпус;
2-перегородка;
3-распределительная решётка;
4-опорный столик;
5-опора;
6-стояки;
7-конус;
8-циклоны.

Регенератор
I – ввод катализатора;
II – вывод катализатора;
III – вывод дымовых газов;
IV – ввод воздуха;
1-корпус;
2-футеровка;
3-защитная облицовка;
4-распределительная решетка;
5-короб для распределения воздуха;
6-топливная форсунка;
7-охлаждающие змеевики;
8-стояки;
9-водяная форсунка;
10-циклоны.

Регенерация происходит при темературе 580-650.
За один час в кипящем слое выжигается 1500-1600 кг. кокса.
Содержание кокса на поверхности катализатора изменяется от 1,2-1,3 до 0,2-0,3%, при кратности циркулляции 4-5.
Высота кипящего слоя в регенератора составляет от 3 до 5 м.

Материалы, используемые для изготовления реактора и регенератора.
корпус изготавливается из углеродистой стали или биметалла. Корпус изолирован шлаковатой и покрыт футеровкой из огнеупорного кирпича. Все внутренние детали изготавливаются из стали 08Х13 и 1Х18Н9Т. В регенераторе в качестве внутренней изоляции может использоваться торкрет-бетон.

Недостатки использования кипящего слоя
1-неравномерность пребывания сырья в зоне реакции;
2-большое время пребывания (3-15 мин) сырья в зоне реакции;
3-закоксованный катализатор перемешивается с отрегенерированным катализатором.

Лифт-реактор

узел ввода сырья
1-реактор;
2-эжектор;
3-эрозионностойкий бетон;
4-торкрет-покрытие;
5-барботёр;
6-дренаж;
7-напорный стояк.

Устройство форсунок
А) 1-диафрагма, 2-сопло, 3-штуцер, 4-корпус.
Б)1-сопло,2-шток, 3-завихритель, 4-корпус.
В) 1-наконечник,2-штуцер,3-сопло,4-корпус.

Десорберы различных установок каталитического крекинга
а-фирмы UOP
б-типа ГК
в- типа 1А-1М
г- типа Г-43-107

Концевые устройства лифт-реактора
а-инерционный сепаратор;
б-циклоны с восходящим потоком;
в-циклоны с замкнутым потоком.
Потоки:
I –смесь катализатора и паров нефтепродукта;
II –парогазовый поток из десорбера;
III – продукты крекинга.

Регенератор

Схемы расположения реактора и регенератора
Паралельное разновысотное расположение реактора и регенератора и напорным транспортом катализатора в разбавленной фазе (установки 1А, 1А/1М, Г43-107)
с паралельным равновысотным расположением реактора и регенератора и транспортом катализатора в плотной фазе в U-образных трубопроводах (установка 43-103)
С соосным расположением реактора и регенератори и напорным транспортом катализатора.

а – 1 тип;
б – 2 тип;
в – 3 тип;
1 – реактор;
2 – регенератор;
I – сырье;
II – водяной пар;
III – воздух;
IV – продукты крекинга;
V – дымовые газы.