Реакторный блок установки каталитического крекинга

Автор: Пользователь скрыл имя, 29 Марта 2014 в 10:28, курсовая работа

Краткое описание

Промышленные установки каталитического крекинга. Изменяя технологический режим, а также используя разные сырье и катализатор, можно в весьма широких пределах изменять выход и качество получаемых продуктов. Данные показывают, что эффективность применения цеолитсодержащих катализаторов, особенно содержащих окислы редкоземельных металлов очень высока.

Оглавление

Введение
1. Технологическая часть
1.1 Теоретические основы процесса
.2 Описание технологической схемы установки
2. Расчетная часть
2.1 Физико-химические свойства веществ, участвующих в процессе
.2 Материальный баланс
.3 Количество циркулирующего катализатора и расход водяного пара
.4 Тепловой баланс
.5 Технологический расчёт реакторного блока
.5.1 Размеры реактора
.5.2 Давление у основания зоны отпарки. Температура катализатора на выходе из десорбера
.5.3 Выбор распределительного устройства парокатализаторного потока в реакторе
. Расчет и выбор вспомогательного оборудования
.1 Насосно-компрессорное оборудование
.2 Теплообменное оборудование
Заключение
Список использованных источников

Файлы: 1 файл

Курсовая.docx

— 76.80 Кб (Скачать)

Министерство образования и науки республики Казахстан

Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова

Институт энергетики и автоматизации

Кафедра химических технологий

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

КП.390140.2408.01.05 ПЗ

По дисциплине Технология переработки нефти и газа

Тема Реакторный блок установки каталитического крекинга

 

 

 

Преподаватель Пастух В.П.

Студент Сайдахметов Д.

Специальность 390140

Группа ХТОВ-51

 

 

 

2005

 

Исходные данные к проекту:

 

Производительность реактора по свежему сырью GС = 260 т/ч

Количество рециркулирующего 28.4 масс. % на свежее каталитического газойля сырье

Режим процесса:

Температура крекинга Тр= 763К

Массовая кратность циркуляции

Катализатора по свежему сырью 7 : 1

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение

1. Технологическая часть

1.1 Теоретические основы процесса

.2 Описание технологической схемы  установки

2. Расчетная часть

2.1 Физико-химические свойства веществ, участвующих в процессе

.2 Материальный баланс

.3 Количество циркулирующего катализатора  и расход водяного пара

.4 Тепловой баланс

.5 Технологический расчёт реакторного  блока

.5.1 Размеры реактора

.5.2 Давление у основания зоны  отпарки. Температура катализатора на выходе из десорбера

.5.3 Выбор распределительного устройства  парокатализаторного потока в реакторе

. Расчет и выбор вспомогательного  оборудования

.1 Насосно-компрессорное оборудование

.2 Теплообменное оборудование

Заключение

Список использованных источников

 

 

Введение

 

Промышленные установки каталитического крекинга. Изменяя технологический режим, а также используя разные сырье и катализатор, можно в весьма широких пределах изменять выход и качество получаемых продуктов. Данные показывают, что эффективность применения цеолитсодержащих катализаторов, особенно содержащих окислы редкоземельных металлов очень высока.

Процесс каталитического крекинга стали внедрять в промышленность в конце 30-х гг. Это были установки Гудри со стационарным слоем аморфного катализатора, сложной и дорогой системой автоматического управления. С тех пор процесс каталитического крекинга непрерывно совершенствуется. Установки Гудри были вытеснены более экономичными и менее сложными системами с подвижным циркулирующим слоем катализатора. В промышленности стали эксплуатировать установки двух типов: на установках первого типа каталитический крекинг сырья и регенерация катализатора осуществляются в сплошном, медленно опускающемся слое шарикового катализатора (диаметр 3-6 мм); На установках второго типа процессы каталитического крекинга и регенерации катализатора протекают в «кипящем» (псевдоожиженном) слое порошкообразного или сферического катализатора. Большое значение для совершенствования установок первого типа имело пневмотранспортирование катализатора с одним подъемом его (реактор над регенератором), впервые в мире осуществленное на установке 43-1 в г. Грозном.

В дальнейшем аморфные алюмосиликатные катализаторы были заменены кристаллическими (цеолитсодержащимися). Вскоре стали применять установки нового типа - двухступенчатые: в первой ступени крекинг происходит в восходящем потоке в катализаторопроводе после контакта его с нагретым сырьем (эту ступень часто называют крекингом в лифт-реакторе), во второй ступени - в ограниченном объеме псевдоожиженного («кипящего») слоя. Иногда ограничиваются крекингом только в восходящем потоке (лифт-реакторе). Широкому применению установок последнего типа в значительной степени способствовало использование высокоактивных цеолитсодержащих катализаторов. Наконец, в последнее время стали применять установки с практически полным дожигом окисла углерода не в котлах-утилизаторах, а непосредственно в регенераторах. Совершенствуется также конструкция аппаратуры и оборудования на этих установках, а также катализаторы и технология процесса.

Каталитический крекинг по сравнению с термическим характеризуется меньшим выходом метана, этана и олефинов, большим выходом углеводородов С3-С4, а также бензинов с повышенным содержанием ароматических и изопарафиновых углеводородов. В этом заключается главное преимущество каталитического крекинга перед термическим.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Технологическая часть

 

1.1 Теоретические основы процесса

каталитический крекинг гидроочищенный

Процесс каталитического крекинга гидроочищенного сырья является целевым в наборе процессов установки и позволяет получать следующие продукты:

жирный газ и нестабильный бензин, используемые в качестве сырья на секции абсорбции и газофракционирования, с целью получения пропан-пропиленовой (С3), бутан-бутиленовой (С4)фракций, сухого газа (С2) и высокооктанового компонента автобензина АИ-92,А-80 (фракция К-205°С;

легкий газойль, используемый в качестве компонента дизельного топлива или товарного печного топлива (фракция 195-270°С);

фракцию 270-420°С, используемую в качестве компонента сырья для производства технического углерода, компонента котельного топлива или добавки к сырью висбрекинга;

фракцию > 420°С, используемую в качестве компонента сырья для производства технического углерода, компонента котельного топлива или сырья для установки замедленного коксования с целью получения кокса игольчатой структуры.

Для осуществления процесса каталитического крекинга в составе секции 200 предусмотрены следующие блоки:

реакторный блок;

блок ректификации и очистки технологического конденсата;

воздушная компрессорная.

Сущность процесса каталитического крекирования углеводородов основана на расщеплении высокомолекулярных компонентов сырья на более мелкие молекулы с перераспределением освобождающихся по месту разрыва связи "углерод-углерод" водорода.

В итоге образуется газ, бензин, и кокс, отлагающийся на поверхности катализатора.

Постадийно процесс каталитического крекинга может быть представлен следующим образом:

поступление сырья к поверхности катализатора(внешняя диффузия);

химабсорбция на активных центрах катализатора;

химическая реакция на поверхности катализатора;

десорбция продуктов крекинга непрореагировавшей части сырья с поверхности катализатора и частично из внутренних пор;

вывод продуктов крекинга из зоны реакции на последующую их ректификацию.

Наиболее типичными компонентами сырья каталитического крекинга являются парафиновые углеводороды, при крекинге которых доминируют разложения С16Н34 ---> С8Н18 + С8Н16.

Наиболее часто разрыв молекулы парафинового углеводорода происходит по средней ее части.

Термическая стабильность парафинов понижается с увеличением молекулярного веса углеводородов.

При крекинге парафиновых углеводородов нормального строения протекают и вторичные реакции с образованием ароматических углеводородов и кокса. Изопарафиновые углеводороды крекируются легче.

Водорода и метана при этом получается больше, чем при крекинге нормальных парафинов, а углеводородов С3 и С4 меньше.

Нафтеновые углеводороды являются идеальными компонентами сырья каталитического крекинга, так как крекинг нафтенов идет с большими скоростями, с более высоким выходом бензина и меньшим газообразованием.

Большой интерес для технологии каталитического крекинга представляет поведение ароматических углеводородов. Крекинг ароматических углеводородов сопровождается их деалкилированием и конденсацией.

 

1.(CН2)5-СН3 ® СН2-СН3+СН3-СН2-СН=СН2

.СН2-СН2-СН3 ® +СН3-СН2-СН2-СН2-СН2-СН3

 

Между молекулами ароматических углеводородов или между ароматическими и олефиновыми протекают реакции конденсации, в результате которых образуется полициклическая ароматика вплоть до асфальтена и кокса.

Поэтому при переработке сырья со значительным содержанием полициклической ароматики образуется значительно больше кокса, чем при переработке сырья, содержащего моноциклические ароматические углеводороды.

Крекинг олефинов, образующихся в результате расщепления парафиновых, нафтеновых, ароматических, а также самих олефиновых, является вторичной реакцией. Возможность изомеризации олефинов позволяет получать бензин с более высоким октановым числом с одновременным увеличением выхода изобутана.

Полимеризация олефинов также является важной реакцией процесса, поскольку в сочетании с последующим крекингом, приводит к образованию олефинов и парафинов

 

СН2=СН2+СН2=СН2 ® СН3-СН=СН-СН3.

 

Однако глубокая полимеризация ведет к образованию тяжелых продуктов, абсорбирующихся и разлагающихся на катализаторе на кокс и газ.

Обычно одним из лучших критериев интенсивности побочных реакций является отношение выходов бензина и кокса. Высокое отношение указывает на преобладание желательных реакций (при условии сохранения высокого октанового числа бензина). Низкое отношение указывает на интенсивное протекание побочных реакций.

На основании вышеизложенного можно сделать следующие выводы:

тяжелое сырье дает большой выход бензина и меньший выход газа;

ароматическое сырье дает наибольший выход кокса и наименьший выход бензина;

нафтеновое сырье дает лучший выход бензина и наименьший выход кокса в сравнении с ароматическим и парафиновым сырьем;

низкокипящее сырье позволяет получить высокооктановый бензин, высококипящее - низкооктановый;

сырье с высоким содержанием серы дает низкооктановый бензин;

сырье с очень высокой температурой кипения и значительным содержанием кокса по Конрадсону дает высокий выход кокса, ограничивающий мощность секции из-за чрезмерной перегрузки регенератора.

Основными факторами, влияющими на процесс каталитического крекинга, являются: свойства применяемого для крекирования катализатора, температура процесса, кратность циркуляции катализатора, продолжительность контакта сырья и катализатора, качество крекируемого сырья.

Для обеспечения максимального выхода целевых продуктов и минимального количества побочных, а также для достижения высоких технико-экономических показателей процесса, катализатор крекинга должен иметь следующие основные свойства:

высокую активность, способствующую большей глубине превращения исходного сырья при прочих равных условиях;

высокую селективность, которая оценивается способностью катализатора ускорять реакции получения бензина и снижать скорость побочных реакций: образования газа и кокса;

стабильность.

Стабильность активности, селективности и механических свойств катализатора в процессе эксплуатации особенно важна в системах с кипящим слоем катализатора. Катализатор должен быть стойким к истиранию, растрескиванию и давлению вышележащих слоев, а также

не должен истирать аппаратуру;

высокие регенерационные свойства, характеризующиеся способностью быстро и многократно восстанавливать свою активность и селективность при окислительной регенерации без нарушения поровой структуры и разрушения частиц.

Заложенный в проекте микросферический цеолитсодержащий катализатор в значительной степени отвечает всем перечисленным требованиям, предъявляемым к современным катализаторам крекинга.

Химический и фракционный состав сырья крекинга оказывает значительное влияние на процесс каталитического крекинга.

Присутствие в сырье сернистых, азотистых и металлоорганических соединений дезактивирует применяемый катализатор, ухудшает качество продуктов крекинга.

С целью улучшения качества сырья каталитического крекинга в состав комплекса введена предварительная гидроочистка сырья, что позволяет полностью исключить влияние колебаний в изменении качественного состава сырья на результаты процесса крекинга и стабилизировать работу реакторно-регенераторного блока.

Процесс с применением гидроочищенного сырья протекает более глубоко и селективно, в результате чего возрастает абсолютный выход бензина и снижается выход кокса.

Отличительной особенностью продуктов крекинга, полученных при переработке гидроочищенного сырья, является низкое содержание в них серы, это исключает дополнительные затраты по их гидрооблагораживанию.

Влияние оперативных условий на процесс каталитического крекинга

. Увеличение  объемной скорости подачи сырья  в реактор понижает глубину превращения сырья, т.к. уменьшается время контактирования углеводородных фракций с катализатором и приводит к снижению выхода кокса.

. Температура  в реакторе - наиболее общий параметр, влияющий на выход бензина, октановое  число и конверсию. Повышение  температуры в реакторе увеличивает  конверсию, выход кокса и повышает температуру в регенераторе. По результатам исследований установлено, что увеличивая температуру в реакторе на 10°С можно повысить октановое число (ИОЧ) на 0,7-1,8п., однако, повышая октановое число бензина, снижается выход бензина и увеличивается выход сухого газа и, при повышении температуры в реакторе до 540°С значительно возрастает скорость вторичных секций. Повышение температуры в реакторе в большей степени влияет на увеличение октанового числа тяжелых бензинов, т.к. рост температуры в реакторе способствует в большей мере образованию олефинов в тяжелых бензинах.

Информация о работе Реакторный блок установки каталитического крекинга