Отчет по преддипломной практике на установке каталической изомеризации Л-35-5, секция "Изориформинг" ОАО "Уфимский НПЗ"

Необходимый уровень парциального давления водорода и соотношения водород : сырье (с  рециклом) необходим для обеспечения стабильности катализаторов и продолжительности межрегенерационного периода. Чем выше давление в системе изомеризации, соотношение ВСГ : сырье (с рециклом) и концентрация водорода в ВСГ, тем выше стабильность работы катализаторов. Однако повышение давления и кратности циркуляции ведет к снижению степени изомеризации парафиновых углеводородов и с этой точки зрения низкие давление и соотношение ВСГ : сырье благоприятствуют повышению октанового числа бензина.

Приведенные выше интервалы величин давления и кратности циркуляции являются компромиссными между требованиями к стабильности изомеризата и  величиной октанового числа.

Снижение  значений давления и кратности циркуляции газа ниже указанных величин ведет  к быстрой дезактивации катализатора. По этой причине при отказе циркуляционных компрессоров должна быть прекращена подача сырья и погашена печь.

2.2.5. Защита катализатора от примесей содержащихся в сырье и ВСГ. Подготовка сырья и подпиточного ВСГ для процесса изомеризации

 

Одним из важных элементов технологии процесса изомеризации является защита катализаторов от отравления примесями, содержащимися в углеводородном сырье и водородсодержащем газе, поступающем в реактор. К числу  таких примесей относятся сернистые  и азотистые соединения, оксид  и диоксид углерода, вода. Ароматические и нафтеновые углеводороды, содержащиеся в сырье, также влияют  на протекание процесса.

Действие  примесей зависит от природы катализатора и температуры процесса и резко усиливается при проведении процесса при низких температурах, что связано со спецификой процесса адсорбции и физико-химическими свойствами катализаторов.

 

Сера

При увеличении содержания серы в сырье, и соответственно сероводорода в циркулирующем газе, происходит снижение активности и селективности катализатора, резко снижается длительность его работы.

Для катализатора ИПМ-02 содержание серы в гидроочищенном сырье не должно превышать 10 ppm, лучше не выше 2 ppm, в подпиточном ВСГ до 2 ppm.

Для катализаторов  низкотемпературной изомеризации СИ-2 допускается содержание серы в сырье и свежем водородсодержащем газе (ВСГ) не выше 1 ррм.

 

Оксиды углерода

Оксиды углерода, в особенности СО, оказывают отравляющее  воздействие на катализатор в  процессе изомеризации парафинов, Так  как основным источником оксидов  углерода является подпиточный ВСГ, то содержание в нем этих компонентов  жестко ограничивается. Допустимое содержание оксида углерода в подпиточном ВСГ не выше 1 ррм

 

Вода 

Присутствие воды оказывает отравляющее действие на катализатор (за исключением цеолитсодержащих катализаторов, устойчивых к влаге), снижая скорость реакций изомеризации и селективность и увеличивая долю реакций гидрокрекинга. Источниками воды в процессе являются сырье и свежий ВСГ.

Для катализатора ИПМ-02 содержание влаги в подпиточном  ВСГ должно быть не более 50 ppm, а в  сырье изомеризации менее 30 ppm, лучше менее 10 ppm.

Основным  условием успешной эксплуатации катализатора СИ-2 является обеспечение требований по содержанию микропримесей влаги в гидрогенизате. В настоящее время это требование составляет не более 8 ррм. Проскоки до 15-20 ррм допускаются лишь кратковременные.

Подобный  результат обеспечивает отпарка  гидрогенизата после гидроочистки сырья. Часть воды из процесса выводится с жидким изомеризатом, основное ее количество уходит с газовой фазой и при рециркуляции возвращается в процесс.

При условии  жестких ограничений по содержанию воды (в пределах   1-10 ррм) для функционирования катализатора необходимо применять осушку циркулирующего ВСГ.

Водородная  активация катализатора при повышенных температурах (не более 500 ^оС) обеспечивает устойчивость к проскокам серы и влаги.

 

Азот

Наиболее  сильным ядом для катализатора является органический азот, превращающийся при  гидроочистке в аммиак, отравляющий  кислотные центры катализатора. После  отпарки гидрогенизата содержание азота в сырье изомеризации составляет не более 1 ppm.

 

Хлор 

Общий срок службы катализатора в значительной мере зависит  от содержания хлора в сырье, разрушающего активный компонент катализатора ИПМ-02 – морденит. В технической информации западных фирм при работе на морденитном  катализаторе содержание хлора в  сырье ограничивается 0,1 ppm. Столь жесткие требования для реального сырья практически недоступны. Поэтому содержание хлора в сырье ограничивают 3 ppm для катализатора ИПМ-02, и до 1 ррм для катализатора СИ-2.

 

Содержание  микропримесей в сырье:

- медь не более 0,01 ррм

- свинец  не более 0,01ррм

- мышьяк  не более 0,01 ррм

 

3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ  СХЕМА УСТАНОВКИ

 

Принципиальная  технологическая схема блока  «Изориформинг» установки Л-35-5 приведена  в приложении 1.

Установка работает по следующему принципу.

Исходное  сырье – гидроочищенная фракция  НК-70 ^оС конденсата газового стабильного установки Л-24-5 (из С-16) по схеме прямого питания поступает в промежуточную емкость Е-300 или мимо неё на прием насоса ЦН-301 (ЦН-302).

Имеется возможность  в качестве сырья использовать фракцию 62-85^оС с низа колонны К-4 установки АВТ-6, по схеме  С-16 (Л-24-5) →                   К-4 (АВТ-6) → Е-300.

С выкида насоса ЦН-301 (ЦН-302) сырье поступает в  тройник смешения с циркулирующим  водородсодержащим газом (ВСГ), подаваемым с выкида циркулирующих компрессоров ПК-2, ПК-3.

С тройника смешения газосырьевая смесь (ГСС) проходит межтрубное пространство сырьевых теплообменников  Т-302, 303, 304, где нагревается за счет тепла газопродуктовой смеси (ГПС) до температуры не выше 200 ^оС и поступает двумя потоками в трубчатую печь П-301.

Из печи газосырьевая смесь с температурой не более 310 ^оС и давлением 29-33 кг/см² изб. подается в реактор Р-301. В реакторе Р-301 на катализаторе среднетемпературной изомеризации ИПМ-02 при температуре не выше 310 ^оС и давлении 29-33 кгс/см² изб. в присутствии водорода протекают реакции изомеризации нормальных парафинов.

Из Р-301 газопродуктовая  смесь (ГПС) с температурой до 310 ^оС направляется через трубное пространство теплообменника-подогревателя      Т-301 колонны К-301, где отдает часть тепла стабильному изомеризату с низа колонны.

Из Т-301 газопродуктовая  смесь (ГПС)  последовательно проходит трубное пространство теплообменников  Т-304, Т-303, охлаждается  до 138^оС (мах- 155^оС), затем смешивается с дополнительным ВСГ от ПК-2, ПК-3 и поступает в реактор Р-302.  Температура ГПС на входе в Р-302  130÷ 160^оС в начале  цикла и до  180 ^оС в конце цикла.

В реакторе Р-302 на катализаторе СИ-2 в присутствии  водорода протекают реакции  изомеризации нормальных парафинов при низкой температуре.

ГПС с температурой не более 200^оС и давлением 28-30 кгс/ см² (изб) из реактора  Р-302 поступает в трубное пространство теплообменника Т-302, где охлаждается до температуры не более 160 ^оС, и далее поступает на охлаждение в холодильник воздушного охлаждения АВО-301 и с температурой не выше 95 ^оС поступает в сепаратор высокого давления С-301.

В сепараторе С-301 при давлении до 29 кгс/см² и температуре не более 95^оС происходит разделение газопродуктовой смеси на ВСГ и изомеризат. ВСГ из сепаратора С-301 поступает на доохлаждение в водяной холодильник Х-301,302 и с температурой до 40 ^оС направляется в сепаратор С-302.

ВСГ  из сепаратора С-302 реакторного блока непрерывно  поступает в один из работающих  адсорберов К-1 или К- 2 установки Л-35-5, при  этом влага  адсорбируется на цеолите. Сухой ВСГ поступает через сепаратор С-3 на прием циркуляционных компрессоров ПК-2, ПК-3 с выкида которых ВСГ под давлением до 41 кгс/см² изб. поступает на узел смешения с сырьем.

Жидкая фаза из сепараторов С-301, С-302 через дроссельные  клапаны-регуляторы уровня проходит межтрубное пространство теплообменников Т-306, 307 и с температурой 90-120 ^оС поступает в стабилизационную колонну К-301 на 16-ю распределительную тарелки.

Стабилизационная  колонна К-301 оснащена 15-ю центробежными  тарелками ниже ввода сырья, 21-й  щелевыми тарелками выше ввода сырья  и одной распределительной тарелкой.

Сверху колонны  К-301 углеводородный газ с температурой не выше 110 ^оС поступает на конденсацию и охлаждение в четыре секции аппарата воздушного охлаждения АВО-302 и водяной холодильник Х-303 и с температурой до 45 ^оС направляется в сепаратор С-303. Рефлюкс из сепаратора С-303 насосом ЦН-303 (ЦН-304) подается на орошение колонны К-301, балансовый избыток может откачиваться в парк сжиженных  газов (СГ) или подаваться на орошение колонны К-301.

Часть углеводородного  газа из сепаратора С-303 через клапан-регулятор  давления в топливной схеме подается в качестве топлива к печам  П-301, П-102, балансовый избыток сбрасывается в общезаводскую линию сухого газа или в качестве компонента сырья  на установку производства водорода УПВ-20.

Стабильный  изомеризат с низа колонны К-301 под  действием разности давлений поступает  на 26-ю тарелку колонны К-302. Температура  потока перед колонной К-302 составляет 75-110°С.

Имеется пусковая линия перепуска стабильного  изомеризата из куба колонны К-301 в обход колонны К-302, а именно: в трубное пространство теплообменников  Т-307, 306, водяной холодильник Х-304 и с температурой не выше 45 ^оС – в товарный парк.

Колонна К-302 предназначена для отделения  высокооктановых компонентов изомеризата  от низкооктановых метилпентанов и  н-гексана и оборудована 84-я клапанно-трапецевидными тарелками.

Подвод тепла  в колонну К-302 осуществляется через  термосифонный кипятильник Т- 302/1. В качестве греющего агента используется  вакуумный газойль или  водяной  пар  по взаимозаменяемой схеме.

Пары с  верха К-302 поступают параллельными  потоками в 24 секции аппаратов воздушного охлаждения  ХВ-302 /1÷4 где частично конденсируются.

Пары с  верха колонны К-302 после прохождения  аппаратов ХВ-302 /1÷4 полностью конденсируется в водяном холодильнике Х-304/1. Далее  жидкость поступает в рефлюксную емкость С-304.

Продукт из рефлюксной емкости С-304 (фр. С₅) поступает на прием насосов ЦН-307/1,2.

Часть продукта – 60-160 м³/час с выкида насосов ЦН-307/1,2,3 подается на орошение колонны К-302. Балансовый избыток продукта с выкида насосов ЦН-307/1,2,3 (фр. С₅) проходит водяной холодильник Х-307, объединяется с балансовым количеством нижнего продукта и выводится в товарный парк в качестве высокооктанового компонента товарного бензина.

Кубовый остаток  колонны К-302 (фр. С₇+ с температурой 100- 135°С) поступает на прием насосов ЦН-309/1,2.

Кубовый продукт  с выкида насосов ЦН-309/1,2 (фр. С₇) проходит водяной холодильник Х-309 и выводится в линию бензина колонны К-8 установки Л-24-5. Так же имеется возможность  вывода с верхним продуктом в товарный парк в качестве высокооктанового компонента товарного бензина.

Боковой погон  К-302 (смесь метилпентанов и н-гексана) отводится с 62-ой тарелки в сборную  емкость Е-302. Сборная емкость  Е-302 соединена с 60-ой тарелкой колонны  К-302 газоуравнительной линией.

Смесь н-гексана  и метилпентанов (рециркулят) из сборной  емкости Е-302 забирается насосами ЦН-308/1,2,  охлаждается в 2-х  секциях АВО-302 и водяном холодильнике Х-304 и  после охлаждения до 30-40 ^оС   подается на смешение с потоком сырья установки в Е-300.

 

 

4 ХАРАКТЕРИСТИКА  ПЕРЕРАБАТЫВАЕМОГО СЫРЬЯ И ГОТОВОЙ  ПРОДУКЦИИ

 

Характеристики  перерабатываемого сырья и готовой  продукции приведены в таблице 1.

 

 

Таблица 1 – Характеристика перерабатываемого сырья и готовой продукции

№ п/п	Наименование сырья, материалов, реагентов, катализаторов, полуфабрикатов, готовой  продукции	Номер ГОСТ, ОСТ, ТУ, СТП	Показатели качества, подлежащие проверке	Норма по нормативному документу	Область применения готовой продукции
1	2	3	4	5	6
1	Сырье - гидроочищенная фракция  НК-62оС с уст Л-24-5 или фр. 62-85оС с уст АВТ-6	-	1. Октановое число, пункты, (ИМ)	Не норм.	Сырье установки
			2. Содержание серы, % масс.	Не более 0,0001
			3. Содержание  влаги, % масс.	Не более 0,0008
			4. Содержание хлора, % масс	Не более 0,0001
			5. Содержание азота, % масс.	Не более 0,0001
			6. Содержание металлов (Pb, As), % масс.	Не более 1х10-6 каждого
			7. Фракционный состав,оС: -начало кипения -конец кипения	Не ниже 25 Не выше 70
			8. Испытание на медной пластинке	Выдерживает
			9. Внешний вид и цвет	Бесцветная прозрачная жидкость, не содержащая посторонних примесей
			10. Углеводородный состав,  в т.  ч. : -содержание  ∑C1 ÷С4% масс., не более -содержание С7+,% масс. не более - содержание бензола, % масс.	4,0 2,5 3,0
			11. Плотность при 20оС, кг/м3	Не менее 640