Каталитический крекинг

      Катализатор из кипящего слоя реактора медленно опускается в отпарную зону, куда подается водяной пар. Нефтяные пары, адсорбированные поверхностью катализатора, удаляются с помощью водяного пара. Далее катализатор поступает в катализаторопровод и спускается в узел смешения с вохдухом. Воздушный поток поднимает катализатор в регенератор Р-2 по восходящей линии катализаторопровода. Основная часть воздуха для выжига кокса подается непосредственно в регенератор. В змеевики регенератора подводится пар или вода для съема избыточной теплоты. Дымовые газы, образовавшиеся при выжиге кокса, поступают в котел- утилизатор А-1. отдают свое тепло и направляются в электрофильтр А-2 для улавливания катализаторной пыли, после чего выбрасываются в атмосферу. Для подогрева воздуха под давлением применяется топка П-2.   
 

    2.5 Расчет реактора  установки каталитического  крекинга 

    Расчет  произведем при следующих исходных данных:

1. производительность реактора по свежему сырью равняется 768000 т/г (97 т/час);
2. количество рециркулирующего каталитического газойля составляет 28,4 % (масс.) на свежее сырье;
3. режим процесса: температура крекинга T_p = 758 К, массовая кратность циркуляции катализатора по свежему сырью 7:1.

    Расчет  установки произведен на основе методики, приведенной в [6].

    Характеристики  сырья и продуктов крекинга по лабораторным данным [5,6] приведены в таблице 2.11.  

    Таблица 2.11- Характеристики сырья и продуктов  крекинга 

 

    Материальный  баланс. Зададимся глубиной превращения 70% (объемн.) на исходное сырье и определим выходы продуктов крекинга.

    Отношение количества сырья к количеству циркулирующего газойля: 

                         к = G_c / 0,284 ∙ G_c = 97 /0,284∙97 = 3,52                     (2.1) 

    Согласно  графику приведенному в [6], определим выход бензина υ_б = 51,7 % (объемн.) на свежее сырье или в массовых процентах:

                                                

                                                   (2.2) 

    где   - выход бензина, % (масс.) на свежее сырье;

      - относительные плотности соответственно  бензина и свежего сырья. 

    Подставив числовые значения, получим: 

    

% (масс.) на свежее сырье

    Выход сырья для производства технического углерода с учетом потерь в зависимости от заданной глубины превращения по графику, представленному в [6], составляет Х_к = 12,2% (масс.) на свежее сырье. Выход газа при каталитическом крекинге вакуумного дистиллята, выкипающего в пределах 623-773 К, примем равным Х_г = 17,8 % (масс.) на свежее сырье. Выход каталитического газойля, разделенный на легкий и тяжелый, определим по разности: 

     Х_л.г. + Х_т.г. = 100–(43,2 + 12,2 + 17,8)  

    = 26,8 % (масс.) на свежее сырье                                (2.3) 

    Расчет  выхода продуктов крекинга приводится в таблице 2.12.

    Количество  циркулирующего катализатора и расход водяного пара. При кратности циркуляции катализатора R= 7:1 количество циркулирующего катализатора: 

                             G_k = R∙ G_c = 7 ∙ 97,0 = 679 т/ч.                                 (2.4) 

    Установим расход водяного пара. Для регулирования  плотности смеси паров сырья  с катализатором в транспортную линию подается водяной пар в  количестве 2- 6 % (масс.), считая на загрузку реактора. На отпарку продуктов крекинга с закоксованного катализатора в зону отпарки подается 5-10 кг пара на 1 т катализатора [6].

    Принимаем расход водяного пара для регулирования  плотности смеси равным 4 % (масс.) на сырье или  

    G_п.1 = 97 ∙ 0,04 = 3,88 т/ч = 13880 кг/ч 

    Таблица 2.12- Материальный баланс каталитического крекинга 

 

    На  катализаторе после регенерации  остается кокс в количестве 0,2- 0,5 в расчете на свежий катализатор. Примем содержание остаточного кокса на регенерированном катализаторе равным 0,4 % (масс.), что составит: 

    

т/ч 

    Количество  закоксованного катализатора на выходе из реактора: 

    G_з.к. = G_к + G_о.к. + 21,75 = 679 + 2,72 + 21,75 = 703,47 т/ч 

    Приняв  расход водяного пара на отпарку 1т  закоксованного катализатора равным 7 кг, найдем часовой расход водяного пара: 

    G_g1 = 7 ∙ G_з.к. = 7 ∙ 703,47 = 4924,29 кг/ч 

    Тепловой  баланс реактора. Уравнение теплового баланса в общем виде выглядит следующим образом: 

    Q_с + Q_ц1 + Q_к1 + Q_п1 + Q_д1 + Q_о.к. = Q_г + Q_б + Q_л.г. + Q_т.г. +  

    Q_к2 + Q_к + Q_ц2 + Q_д2 + Q_п2 + Q_р + Q_п                                                             (2.5) 

    Левая часть уравнения – это приход тепла (кВт): Q_с – сырьем; Q_ц1 – с рециркулирующим каталитическим газойлем; Q_к1 – с циркулирующим катализатором; Q_п1 – с водяным паром, подаваемым в транспортную линию; Q_д1 – с водяным паром, подаваемым на отпарку углеводородов с катализатора; Q_о.к. – с остаточным коксом. Правая часть уравнения отвечает расходу тепла (в кВт): Q_г – с образовавшимися газами крекинга; Q_б – с парами бензина; Q_л.г. – с парами легкого газойля;  Q_т.г. – с парами тяжелого газойля;  Q_к2 – с циркулирующим катализатором; Q_к – с образовавшимся при крекинге коксом; Q_ц2 – с рециркулирующим газойлем; Q_д2 – с водяным паром, подаваемым на отпарку углеводородов с катализатора; Q_п2 – с водяным паром, подаваемым в транспортную линию; Q_р – на реакции каталитического крекинга; Q_п – потери тепла в окружающую среду.

    Из  теплового баланса реактора определим  температуру сырья при подаче его в узел смешения с катализатором.

    Примем  по литературным [5,6] и промышленным данным следующие температуры потоков на входе в реактор: Т_ц1 = 561К – температура рециркулирующего каталитического газойля; Т_к1 = 873 К – температура катализатора; Т_п1 =873 К – температура водяного пара, подаваемого в транспортную линию (с давлением π = 0,46 ∙10⁶ Па); Т_д1 = 783 К – температура водяного пара, подаваемого в отпарную зону реактора при давлении 0,46 ∙ 10⁶Па.

    Прежде  чем рассчитать энтальпию потоков, определим состав крекинг-газа. Примерный состав крекинг-газа приведен в таблице 2.13. 

    Таблица 2.13- Примерный состав крекинг- газа 

 

    Ввиду низкого давления в реакторе влияние  давления на энтальпию не учитывается. Зная состав крекинг- газа, можно найти энтальпию компонентов, затем подсчитать энтальпию смеси. В таблице 4.27 приведены энтальпии компонентов газа в интервале температур 673-773 К.