Промышленные установки каталитического риформинга

Давление водорода и кратность циркуляции водородсодержащего газа (ВСГ).

Определение: Кратность циркуляции означает массовое отношение циркулирующего теплоносителя или катализатора к сырью (кг/кг) - безразмерная величина.

Давление. Повышение давления будет препятствовать ароматизации сырья. Если в системе парциальное давление невысоко, на поверхности катализатора идет кок сообразование, отсюда возрастает скорость дезактивации катализатора и снижается реакционный пробег установки. При осуществлением процесса под давления удается более или менее подавить коксообразование. При увеличении давления водорода его гидрирующее действие усиливается.

Высокое парциальное давление водорода достигается циркуляцией через зону реакции сухого газа, получаемого в результате процесса и содержащего до 80-90% об. водорода. Высокая кратность разбавления паров реакционной смеси ВС газом удлиняет продолжительность работы катализатора.

При постоянной объемной скорости подачи сырья с повышением кратности циркуляции водорода сокращается длительность пребывания паров в зоне реакции. Отсюда возможно снижение глубины превращения сырья. С увеличением кратности циркуляции водорода увеличивается расход энергии на компримирование газа и расход топлива для его подогрева, то есть повышаются эксплуатационные расходы.

Целесообразная кратность циркуляции ВСГ выявляется в зависимости от качества сырья, активности катализатора и глубины процесса. Средние мольные соотношения циркулирующего ВСГ и сырья составляют 6:1 - 10:1 или 900-1500 м³ ВСГ: 1 м³ сырья. Рекомендуемая концентрация водорода в ЦВСГ 80-90% об.

Чем выше жесткость процесса или тяжелее сырье, тем выше кратность ЦВСГ.

При монометаллических катализаторах кратность ЦВСГ выше, при полиметаллических - ниже. Для движущегося слоя катализатора КЦВСГ ниже, чем для стационарного.

В реакторах с оксидномолибденовым катализатором (гидроформинг, старые) давление составляет 1.4-1.5 МПа. Выше - недостаточно активен. Платиновые катализаторы - 3.5-4 МПа. Межрегенерационный пробег возрос с 6-8 ч до нескольких месяцев. При более селективных полиметаллических катализаторах давление снизилось до 0.8-1.1 МПа, что благоприятно для целевых реакций ароматизации.

Гиштория. Первая пром. установка кат. риформинга была введена в эксплуатацию в 1940 г. Катализатор - оксид хрома или молибден, осажденный на оксиде алюминия (гидроформинг). Особенно важно было получение толуола в годы II мировой войны.

В 1949 г. сооружена первая установка платформинга - процесс кат. риформинга на платиновом катализаторе.

Процесс риформинга протекает при высокой температуре и значительном поглощении тепла. Поэтому в зону реакции надо подводить тепло - или с теплоносителем, или разбивая объем катализатора на зоны и подводя тепло в каждую из них. Второй способ наиболее распространен.

Каждый реактор содержит 15-55% общей загрузки катализатора в систему. Предварительно нагретое сырье в смеси с ЦВСГ проходит через слой катализатора и подвергается риформингу, при этом происходит падение температуры смеси, тем более значительное, чем выше концентрация нафтенов в сырье. В связи с этим с возрастанием их концентрации реакторный блок следует делить на большее количество зон - для повышения средней температуры реакции. После каждой зоны смесь поступает в змеевики печи для восстановления температуры. Каждая реакционная зона оформлена в виде реактора. С увеличением концентрации нафтенов и активности катализатора число реакторов увеличивается в связи с ростом перепада температур. Если изменение температуры в ходе реакции не более 120-130^оС устанавливают 3 реактора, более 120-130^оС - 5 реакторов.

Процессы идут, в основном так:

Р-1: ароматизация циклогексана. Изомеризация парафинов.

Р-2: дегидроизомеризация циклопентанов.

Р-3: Ароматизация парафинов. Частично гидрокрекинг.

Температурный режим в колоннах должен быть восходящим.

Есть два основных типа:

1) Установки со стационарным слоем катализатора.

2) Установки с движущимся слоем катализатора и его непрерывной регенерацией.

Установки для производства высокооктановых бензинов:

Л 35-5 - 300; Л 35-11 - 300; Л 35-11 - 600; Л 35-11 - 1000.

Несколько слов об аббревиатуре Л - разработано Ленгипронефтехим или Леннефтехим, 35 - риформинг, 11 - производство бензина, 6 - бензол-толуол (на НКНПЗ 35/6 производила ксилол, сейчас - бензин), 8 - ксилол. Последняя цифра - производительность (тыс. т. в год).

Технологическая схема установки Л-35/11

Рис. 3.9.

Технологическая схема установки каталитического риформинга Л 35-11 ЦК-1 - циркуляционный компрессор; А-1 - адсорбер с цеолитами для осушки ЦВСГ

Установка имеет систему хлорирования катализатора. С ее помощью хлор можно подавать в исходное сырье, а также перед каждым реактором.

Концентрация влаги в ЦВСГ - 20-40 ррm (1 ppm - одна миллионная или 0.0001%) - от этого зависит активность катализатора в реакторах.

Катализатор периодически подвергается регенерации при остановке установки. Регенерация осуществляется в присутствии инертного газа 500 нм³/м³ катализатора - подача азота. Давление при регенерации 1.5 МПа, концентрация кислорода 0.6-3%, температура 20-480^оС. Перепад температуры в реакторах £40^оС. Основное количество кокса выгорает в пределах 350-450^оС.

После завершения регенерации катализатор подвергают оксихлорированию:

1. Температуру повышают до 500^оС, содержание кислорода 3-4 %, подача хлора в количестве 04-0.8% масс. на катализатор. При таких условиях выдерживают в течение 2 часов.

2. Температура 510^оС, концентрация кислорода 3-4 %, содержание хлора 0,1-0,3%, выдержка в течении 4 часов.

3. Температура 510^оС, [О₂]=5-6%, хлор не подается, выдержка 6 часов.

Этим процессом добиваются разукрупнения кристаллов платины на катализаторе.

Таблица 3.4.

Дата добавления: 2013-12-11