Материальный баланс установки каталитического крекинга

Продукт	На сырье, % масс.
Взято:
Вакуумный газойль
Получено:
Газ	11,3
Бензин	31,7
Легкий газойль (195-350^оС)	35,8
Тяжелый газойль	17,4
Кокс	2,8
Потери	1,0
ИТОГО:

Газ КК содержит много углеводородов С₃-С₄, изобутана и бутиленов. Используется на АГФУ с целью получения бутан-бутиленовой и пропан-пропиленовой фракций. Пропан-пропиленовая фракция идет на алкилирование бензина и используется для полимеризации. Бутан-бутиленовая фракция идет на алкилирование с целью получение высокооктанового компонента - алкилата.

Бензин. ОЧ=76-80. Базовый компонент при получении автобензин.

Легкий газойль. ЦЧ=25-40. Используется как компонент летних ДТ.

Тяжелый газойль. Используется как компонент котельного топлива и для получения сажевого сырья.

Установки с микросферическим катализатором.

Достоинства:

- микросферический катализатор легче транспортировать;

- реактор и регенератор имеют простую конструкцию;

- скорость крекинга и регенерации выше, так как устраняется внутридиффузионное торможение (подвод сырья к активным центрам в порах катализатора).

Рис. 3.12.

Схема установки каталитического крекинга с микросферическим катализатором 1А/1М. 1-реактор; 2-регенератор; 3-циклоны; 4-ректификационная колонна; 5-зона отпарки.

Производительность установки 1А/1М 750 тыс. т/год. Сырье - вакуумный газойль 350-500^оС. Время пребывания катализатора в регенераторе 5-7 мин, в зоне реакции 7 минут.

Закоксованный катализатор самотеком поступает в шнек, в регенератор, в линию транспорта, в реактор и т.д.

Исходное сырье греется в т/о (теплообменнике) за счет тяжелого и легкого газойлей. Транспортировка осуществляется парами нефтепродуктов.

Еще одним вариантом установки кат. крекинга является установка с лифт-реактором (обозначение Г 43-107, есть модификации Г 43-107М (выше Р), Г 43-107 У (гидроочистка заменена на гидрокрекинг с целью увеличения выхода ДТ)). Сырье проходит предварительно гидроочистку (алюмо-никель-молибденовый катализатор, Р=5МПа, t=350-390^оС, серы остается £ 0.3%). В лифт-реакторе происходит гидрокрекинг (t=515-530^оС, w=20-22 ч^-1, t_{контакта сырья с кат.} = 2-3 сек.) регенерация катализатора идет при Р=0.24 МПа, t=650-700^оС, остаточное содержание кокса 0.05-0.1%.

3.2.3. Процесс каталитического алкилирования. Назначение.

Основные параметры. Материальный баланс

Сущность процесса.

Процесс алкилирования заключается в присоединении олефина к парафину с образованием соответствующего углеводорода более высокой молекулярной массы. Основная реакция сопровождается рядом побочных, например, полимеризация, поэтому образуется более менее сложная углеводородная смесь.

Наиболее распространены установки алкилирования изобутана олефинами (в основном бутиленами) с получением широкой бензиновой фракции - алкилата. Алкилат состоит почти нацело из изопарафинов и имеет высокое ОЧ (90-95 ММ), применяется в качестве компонента авто- и авиабензинов.

Факторы процесса.

В качестве промышленных катализаторов алкилирования применяют только серную кислоту и жидкий фтористый водород. Эти вещества обладают высокой избирательностью, удобством обращения (жидкости), относительной дешевизной. Они способствуют продолжительному циклу пробега установки.

Каталитическому алкилированию в присутствии серной кислоты или фтористого водорода можно подвергать только парафины изостроения (важно наличие третичного атома углерода). Алкилирование этиленом идет с трудом. Алкилирование пропиленом и особенно бутиленами идет глубоко. Для процесса алкилирования пропилена требуется кислота концентрацией 98-100%, для алкилирования бутиленами можно использовать кислоту концентрацией 96-98%.

В ходе процесса происходит дезактивация кислоты за счет ее взаимодействия с углеводородами и влагой (приходит с сырьем или образуется при реакциях олефинов с кислотой). При этом целевая реакция ослабляется, а активизируется полимеризация олефинов. В связи с этим кислоту полностью или частично заменяют свежей.

В ходе реакции алкилирования выделяется значительное количество теплоты. Требуется отвод, тем более, что сам процесс низкотемпературный. Пределы промышленного сернокислотного алкилирования составляют 0-10^оС, фтороводородного - 25-30^оС. При t>10-15^оС серная кислота начинает интенсивно окислять углеводороды. Понижение температуры замедляет алкилирование, но увеличивает избирательность. Ограничение - затвердевание кислоты-катализатора (t_пл=10^оС)., а также увеличение ее вязкости, что вызывет трудности для ее диспергировании в реакционной смеси.

Давление в реакторе подбирается таким образом, чтобы все углеводородное сырье находилось в жидкой фазе. В промышленных реакторах Р=0.3-1.2 МПа.

Так как кислота вызывает полимеризацию олефинов, требуется, чтобы концентрация олефинов в реакционной смеси была ниже стехиометрической. Сырье разбавляют циркулирующим изобутаном. Соотношение изобутан: олефин = (4-10):1. При избытке изобутана качество алкилата улучшается, побочные реакции подавляются. Увеличивать соотношение изобутан: олефин > 10:1 малоэффективно. При повышении кратности изобутана возрастают эксплуатационные расходы на его циркуляцию и требуется увеличение размеров основных аппаратов.

Так как взаимная растворимость углеводородов и катализатора невелика, а реакция идет в катализаторной фазе и на границе раздела фаз, требуется интенсивное перемешивание. Условия протекания процесса делают понятия продолжительности реакции и объемной скорости реакции относительными.

Объем катализатора - объем кислоты, диспергированной в реакторе, так как ее часть, не образовавшая эмульсии не будет катализировать реакцию. Учесть этот объем невозможно. Условная объемная скорость выражается объемным количеством олефинов, подаваемых в час на единицу объема катализатора. В среднем она составляет 0.1-0.6 ч^-1.

Полнота протекания реакции обеспечивается при пребывании углеводородной фазы в реакторе 5-10 мин при фтористоводопродном алкилировании и 20-30 мин при сернокислотном. Объемное соотношение катализатор: углеводород = 1: 1. Увеличение объемного количества кислоты увеличивает вязкость смеси, что сказывается на расходе энергии при перемешивании.

Ресурсы сырья для алкилирования ограничены. Изобутан содержится в значительных количествах лишь в газах кат. крекинга.

В нефтеперерабатывающей промышленности наиболее распространен процесс сернокислотного алкилирования. Алкилирование с применением фтористого водорода довольно широко распространено за рубежом.

Для отвода тепла применяют охлаждение реакционной смеси через теплообменную поверхность (реактора старого типа) и охлаждение смеси за счет ее частичного испарения (современные каскадные реакторы). Каскадный реактор - горизонтальный аппарат цилиндрической формы с несколькими секциями смешения, снабженными мешалками и двухсекционной зоной отстаивания. Циркулирующий изобутан и серная кислота поступают в первую секцию смешения, сырье - смесь изобутана с олефинами распределяется по секциям. В первой секции Р=0.15-0.2 МПа, перепад давления на каждую секцию 0.01-0.02МПа. В двух последних секциях кислота отделяется от углеводородного слоя. В данных условиях происходит частичное испарение изобутана (наиболее легкий компонент). Его пары отсасывают компрессором, охлаждают, конденсируют и вновь подают в реакторную зону. В реакторе может быть 3-6 секций смешения. Такие "автоохлаждающиеся" реактора удешевляют установку, так как происходит отказ от хладагентов (аммиак, пропан).

Рис. 3.13.

Схема установки каталитического сернокислотного алкилирования изобутана олефинами. 1-реактор; 2-пропановая колонна; 3-изобутановая колонна; 4-бутановая колонна; 5-колонна вторичной перегонки алкилата; 6-отстойник; 7-коалесцирующий аппарат; 8-сепаратор.

Исходная углеводородная смесь охлаждается испаряющимся бутаном в холодильнике и пятью параллельными потоками поступает в смесительные секции реактора 1. В первую секцию подается серная кислота и циркулирующий изобутан. Из отстойной зоны реактора выходят серная кислота (на циркуляцию или сброс) и углеводородная смесь, которая проходит промывку щелочью и промывку водой.

В реакторе часть углеводородов испаряется и через каплеотбойник (на схеме не показан) поступает на прием компрессора, который через холодильник подает ее в пропановую колонну 2, которая служит для отделения и вывода из системы пропана, дабы он постепенно не накапливался в системе. Остаток пропановой колонны - изобутан. Он частично циркулирует через сырьевой холодильник и компрессор, а частично присоединяется к общему потоку циркулирующего изобутана.

Основной углеводородный поток из отстойника 6 направляется в изобутановую колонну 3 для отделения рециркулирующего изобутана, который возвращают в первую смесительную секцию реактора. При избытке свежего изобутана в исходном сырье предусмотрено его частичное удаление.

Легкий алкилат - целевая фракция. Тяжелый алкилат выкипает при t>150-170^оС и используется как компонент керосина.

На многих установках СКА углеводороды из реактора сначала очищают бокситами для удаления сложных эфиров.

Таблица 3.6.

Дата добавления: 2014-01-04