Изучение устройства и определение основных характеристик реактора гидрокрекинга тяжелого вакуумного газойля

Легкий бензин (пределы кипения 60-140°С), поступающий на установку каталитического риформинга со свойствами:

- содержание <С4                        не более 3% масс.

- содержание С4                          не более 10% масс.

- содержание н-С5                       не более 3% масс.

- содержание i-С5                        не более 1% масс.

- содержание >С5                        не более 0,65% масс.

Тяжелый бензин (пределы кипения 140-200°С), поступающий на установку каталитического риформинга со свойствами:

- содержание воды и  механических примесей                        отсутствие

- сера, масс. ppm                                                                         <5

- азот,  масс. ppm                                                                        <5

- плотность при 15,60С, кг/м3                                                                              773-780

Дизельное топливо (пределы кипения 230-366°С), используемое в качестве топлива для дизельных двигателей):

- сера, масс. ppm                                                                         <10

- азот,  масс. ppm                                                                        <10

- цетаное число                                                                             54

- плотность при 15,60С, кг/м3                                                                               831-840

Керосин (пределы кипения 150-230°С), используемое в качестве топлива для реактивных двигателей:

            - сера, масс. ppm                                                                         <5

- азот,  масс. ppm                                                                        <5

- макс. высота некоптящего  пламени, мм                                 16

- плотность при 15,60С, кг/м3                                                                              816-825

Тяжелый остаток (пределы кипения 366°С), используется как сырье для термокрекинга,

висбрекинга, каталитического крекинга:

- сера, масс. ppm                                                                         <40

- азот,  масс. ppm                                                                        <20

- плотность при 15,60С, кг/м3                                                                              840-848

3) Газ углеводородный  неочищенный ЮК, направляемый на  установку "Фракционирования" со  свойствами:

• плотность при 15,6°С, кг/м3    642¸648
• Н20        0,76-0,78 %мол.
• NH3        0,02-0,03 %мол.
• H2S        28,1-28,4 %мол.
• H2        19-20,1 %мол.
• C1        12,5-13,1 %мол.
• C2        8,5-9,24 %мол.
• C3        10-11,03 %мол.
• iC4        7,9-8,11 %мол.
• nC4        3,55-3,95 %мол.
• iC5        2,3-2,5 %мол.
• nC5        0,8-0,92 %мол.

Сырьем является тяжелый вакуумный газойль (387–560ºС) поступающий с установок АВТ ОАО «Нафтан». Характеристика сырья приведена в таблице 2.1.[4]

 

Таблица 2.1 – Характеристика сырья, материалов и полупродуктов

Наименование сырья, материалов, полупродуктов	Наименование показателей, обязательных для проверки Методика UOP (D-)	Технические показатели с допустимыми отклонениями
1	2	3
1 Тяжелый вакуумный газойль	Плотность при 15,5°С, г/см3 S2, % мас. N2, вес. ppm Ni+V, вес. ppm Анилиновая точка, 0С Углерод по Кодрадсону, вес.% Фракционный состав: н.к., °С 10% 30% 50% 70% 90% к.к.	0,9287 1,509 1892 0.24 81,0 0,58   387 428 460 479 502 529 560
2 Инертный газ	N2, % масс., min СО, ppm max СО2, ppm max Другие соединения углерода, ppm max Cl, ppm max H2O, ppm max H2, ppm max O2 углеводородные газы	99.7 20 20   5 1 5 20 100 следы

 

Продолжение таблицы 2.1

1	2		3
3 Подпиточный водород	H2, % мол. СО, об. ppm max CH3 и N2, об. ppm max Тяжелые масла и смазки		99,9 20 1000 отсутствие
4.Ингибитор коррозии UOP TXUnicorTM C (5 ррm на часовой расход)		Плотность при 15.5°С, г/см3 Аромат. углеводороды, % масс. диметиламин, % масс. 1,2,3-триметилбензол нафталин н.к. °С, к.к. °С, min к.к. °С, max N2, вес. ppm., max S2, вес.% Бромное число		0.89±0.02 75-85 15-25 <9 <6 230 330 360 100 2 50
5.Вода кислая		Состав: Н2О, %масс. H2S, %масс.   NH3, %масс.			93,21 до 4,3 до 2,1
6.Азот		Содержание О2, % об.			не более 0,5

 

 

 

4. Описание технологической схемы с КИПиА

 

Сырьем установки гидрокрекинга является тяжелый вакуумный газойль. После тройника смешения газосырьевая смесь (ГСС)  – ВСГ + сырье с температурой 88°С проходит межтрубное пространство сырьевого теплообменника 8, где нагревается за счет тепла газопродуктовой смеси (ГПС) от реактора 16 и межтрубное пространство сырьевого теплообменника 10, где нагревается до температуры 373°С за счет тепла ГПС после теплообменника нагрева сырья 9 отпарной колонны 17. Водородсодержащий газ (ВСГ) с концентрацией 99,9% об. поступает с установки “Производства водорода” с давлением              16 кгс/см2.

ГСС после сырьевого теплообменника 10 с температурой 331-373°С поступает в радиантный змеевик сырьевой печи 14. Печь комбинированного сырья 14 – печь коробчатого типа с одной радиантной секцией и одной секцией конвекции. Нагрев сырья осуществляется за счет сжигания топливного газа на двенадцати газовых горелках. ГСС поступает в радиантную секцию печи, в которой расположен сырьевой змеевик, с температурой 331¸373°С и давлением 161,6¸160,7 кгс/см2. Сырьевой змеевик в радиантной секции печи однопоточный, сварной (выполнен из 20 труб размером 219,1´18,73 мм из стали А376). В целях защиты от коррозии трубы печи изготавливаются из аустенитной нержавеющей стали и рассчитываются на работу при температуре стенок труб в диапазоне 480-590°С и при избыточном давлении 140-200 кгс/см2. Для регулирования уровня тяги в печи установлен ручной шибер.

В качестве топливного газа для газовых горелок печи 14 используется природный газ из общезаводского коллектора. ГСС после сырьевой печи 14 с температурой 362¸404°С поступает в реактор гидроочистки 15.

В реакторе 15 с аксиальным вводом сырья, протекают процессы удаления металлов из сырья и реакции гидроочистки сырья. 1-ый катализаторный слой – катализатор ТК-10 (структурированный слой). Этот катализатор изготовлен из инертного материала и имеет форму, специально разработанную для максимального увеличения объема пустот. Представляет собой цилиндрические таблетки с 7-ю осевыми отверстиями и выпуклыми основаниями. Назначение данного катализатора – захватывает и рассеивает крупные частицы примесей, а также способствует более равномерному распределению потока сырья. 2-ой катализаторный слой – катализатор ТК-711 (деметаллизация). Этот катализатор используется для удаления металлических примесей, в особенности никеля и ванадия. Кольцевая

форма обеспечивает увеличение объема пустот. Умеренная каталитическая активность и хорошая селективность к металлам способствует разрушению соединений, содержащих органические металлы, что позволяет металлам осаждаться в порах катализатора. 3-ий катализаторный слой – катализатор НС-DM (деметаллизация). Этот катализатор также используется для удаления металлических примесей до 20-30% (никель и ванадий). 4-ый катализаторный слой – катализатор RF-200 (деметаллизация). Этот катализатор также используется для удаления металлических примесей (никель и ванадий). 5-ый и 6-ой катализаторные слои – катализатор UF-220 (гидроочистка). Этот катализатор используется для удаления большей части серы и азота из сырья.

Так как реакции деметаллизации и гидроочистки идут с выделением тепла (экзотермические реакции) по всей высоте реактора внутри в слоях катализатора установлены многозонные термопары. При превышении температуры: в слое катализатора выше 4540С, стенки реактора выше 4540С, ГСС на выходе из реактора выше 4540С срабатывает блокировка.

Для регулирования температурного профиля перед 5-ым, 6-ым  катализаторным слоем – катализатор UF-220 (верх) - в реакторе 15 технологической схемой предусмотрена подача свежего водородсодержащего газа (квенч) от центробежного компрессора 12.

ГСС после реактора гидроочистки 15 с температурой 397-4130С поступает в реактор гидрокрекинга 16. Для регулирования температуры входа ГСС в реактор 16 технологической схемой предусмотрена подача свежего водородсодержащего газа (квенч) от центробежного компрессора 12. В реакторе 16 с аксиальным вводом сырья, протекают процессы гидрокрекинга сырья. 1-ый катализаторный слой – конверсионный катализатор DHC-32 (гидрокрекинг).

DHC-32 – цеолитный катализатор, предназначенный для получения максимального количества дистиллятов. Данный катализатор имеет форму экструданта и отличается высокой активностью. 2-ой катализаторный слой – конверсионный катализатор DHC-32 (гидрокрекинг).

Так как реакции гидрокрекинга идут с выделением тепла (экзотермические реакции) по всей высоте реактора 16 внутри в слоях катализатора установлены многозонные термопары.

ГПС с реактора гидрокрекинга 16 поступает в трубное пространство теплообменника комбинированного сырья 10, где отдает тепло ГСС поступающей в печь комбинированного сырья 14. Далее ГПС поступает в трубное пространство теплообменника 9, где отдает тепло нестабильному продукту, поступающего с сепаратора низкого давления 24 на загрузку в отпарную колонну 17. ГПС от теплообменника 9 поступает в трубное пространство теплообменника комбинированного сырья 8, где отдает тепло ГСС, поступающей от тройника смешения с ВСГ.

5.Расчетная часть

Цель расчета – определить количество целевого и сопутствующих продуктов на единицу сырья. На рисунке 3.1 представлена схема материальных потоков.

Наименование потоков:

G1 – тяжелый вакуумный газойль (ТВГ) - сырье, кг/ч;

G2 – газосырьевая смесь (ТВГ + ВСГ), кг/ч;

G3 – газопаровая смесь из реактора 15, кг/ч;

G4 – газопродуктовая смесь из реактора 16, кг/ч;

G5 – ВСГ на рециркуляцию, кг/ч;

G6 – ВСГ на центробежный компрессор, кг/ч;

G7 – ВСГ на смешение с ТВГ и как квенч, кг/ч;

G8 – свежий ВСГ, кг/ч;

G9 – ВСГ на смешение с ТВГ, кг/ч;

G10 – ВСГ (квенч) в реактор 16, кг/ч;

G11 – продуктовая смесь и вода, кг/ч;

G12 – нестабильный продукт и вода, кг/ч;

G13 – кислый газ на очистку, кг/ч;

G14 – кислая вода на очистку, кг/ч;

G15 – нестабильный продукт, кг/ч;

G16 – водяной пар, кг/ч;

G17 – стабильный гидрогенизат, кг/ч;

G18 – нестабильный продукт + H2S + H2O, кг/ч;

G19 – кислый газ на очистку, кг/ч;

G20 – кислая вода на очистку, кг/ч;

G21 – нестабильный бензин, кг/ч;

G22 – нестабильный бензин с установки, кг/ч;

G23 – нестабильный бензин на орошение колонны, кг/ч;

Расчет материального баланса приведен в курсовом проекте по технологии основного органического и нефтехимического синтеза.

В таблице 3.1 приведён результат расчета материального баланса (в % мас.) установки гидрокрекинга.

Определяем часовую производительность по исходному сырью (Пч) по формуле 3.1:

Пч = Пг/Тэф,      (3.1)

 

где Пг – годовая производительность установки по сырью, т/год;

      Тэф – эффективный фонд времени работы оборудования, ч.