Каталитикалық риформинг

 

 

3. - сурет.Магнаформинг қондырғысының  технологиялық жүйесі:1- шикізаттық  соран; 2 – қайта айналдырушы компрессор; 3- жылуалмастырғыш; 4- құбырлы пештер; 5- реакторлар; 6- суытқыш; 7-сеператор;8- тұрақтандырушы колонна;  I- гидротазаланған шикізат; II – СГ;III-тұрақталған катализат; IV-көмірсутекті газ.

 

     Жартылай  регенерациялап жүргізілетін процестердің  ішінде технологиялық жасақтау  жағынан магнаформинг қондырғысы өзгеше (3.6 - сурет).Бұл процесте барлық технологиялық параметрлерді (T, V, PH2,катализаторды жіктеу ) арқылы талғамдықтың өсуіне және энергия қорын үнемдеуге жетеді.

  Бұрынғы КСРО-да каталитикалық  риформинг қондырғылары 40 жыл бойы  жұмыс атқаруда.Бензин вариантымен жұмыс істеуші отандық өндіріс қондырғыларының сипаты 1.3 - кестеде берілген.Қондырғылардың көбісі катализатордың қозғалмаушы қабатымен және оны оқтын-оқтын регенерациялап жұмыс істеуде.Өсуінің негізгі дәуірлері біртекті қуаттың іріленуімен .әрбір реакторларда катализатор көлемінің бөлінуінің оптималдануымен (1/2/6),көп металды катализаторға ауысуымен,шикізатты дайындау сатысының, регенерацияның,оксихлорлаудың,катализаторды күкірттендіруді жетілдірумен,құрал-жабдықтардың және приборлардың жаңа озық түрлерінің процесті бақылауға пайдалануымен байланысты.

  Мұның барлығы бензиннің  октан санын ең алғашқы қондырғыларда 95 дейін (ҒЗӘ) жеткізуге мүмкіндік  берді.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3 – кесте.Бензиндердің  85-180°С фракциясын каталитикалық риформингтеу қондырғыларының сипаты

 

Катализаторды үздіксіз регенерациялаумен жүретін риформинг технологиясы

          Катализаторды үздіксіз регенерациялаумен риформингтеу (КҮРР) қондырғысының пайда болуы жоғары октанды бензинге,ароматикалық көмірсутектерге,СГ,3-4 жылдық жөндеу аралықпен жұмыс істейтін біріктірілген зауыттардағы керосин және дизель фракцияларын гидротазаллау қондырғыларын үздіксіз қамтамасыз ету қажеттігінен туындайды.

  Көп металды катализаторда  қозғалмайтын қабатта жүретін  процестерді жетілдіруге және  олардың жұмысн жақсартуға қысымның төмендеуі ,температураның және катализатордың реакторлардағы көлемінің бөлінуі оптималды болуы бензиннің октан санын 100 пункте дейін көтеруге мүмкіндік берді.Бірақ кокс түзілудіңкүрт өсуі катализатордың активсізденуіне,процестің талғамдығының төмендеуіне және осының нәтижесінде, қайтара жұмыс уақытының қысқаруына алып кеп соғады,бұл құрамды зауыттың экономикалық көрсеткіштерін күрт төмендетеді.Осындай МӨЗ бір тәулік тоқтап тұруы бір және одан да көп миллиондаған қаражаттық өнімнің жоғалуына алып кеп соғады.Катализатор қабаты қозғалып жұмыс істейтін риформинг қондырғысының календарлық уақатын 3-4 рет көбейтеді және жалпы құранды зауыттың 3-4 жыл ішінде тоқтаусыз жұмыс істеуіне жағдай жасайжы.Үздіксіз немесе октын-октын регенерациялау катализатордың тепе-теңдік активтігін өсіреді,процесті тереңдетеді,талғамдылығын және сутегінің сапасын және шығымын 1,5-2,5 есе өсіреді.

        Францияның  мұнай институты (ФМИ) Үздіксіз риформингтеу  процесінің төрт реакторды бірдей  биіктікте бірінің үстіне бірін орналастырып катализаторды қозғалмайтын,қозғалып тұратын түрлерін жасап шығарды.Катализатордың әрбір реактордан пневмотранспорты СГ көмегімен жүреді.Процесс жүйесі 3.5 - суретте келтірілген.

 

1.5 - сурет.Катализаторды үздіксіз регенерациялаумен (ФҒЗИ)  жүретін риформинг процесінің технологиялық жүйесі:  1 – пештер; 2 – реакторлар; 3 – регенератор;I - шикізат; II – хлорлаушы агент; III –ауа; IV – азот; V – сутегі; VI – риформат.

1.4-кестеде жартылай регенерациялау риформингінің (ЖРР)  2,1МПа қысымда істейтін қондырғысының жұмысы КҮРР бірінші дәуірдегі (Р=1,05МПа),қайта жабдықтаудан кейінгі   (Р=0,7МПа) және екінші дәуірдегісінің  (Р=0,35МПа) көрсеткіштерінің салыстырулары келтірулерілген.3.3 - кестедегі мәндерінен,қондырғының 2,1МПа қысыммен істейтін катализаторды әр 6 айдан кейін оқтын-оқтын регенерациялау түрінен үздіксіз регенерациялау қондырғысына өту,қысымды 2,3 және 6 есе төмендетіп шығымның үздіксіз тиісінше былай өсуіне ықпал жасайды: 4,6,8,6 және  10,6% (катализаттың 68,3,106 және 144,6 нм3/м3 сутегінің шикізатқа, С1-С4 6,4,11,2 ЖӘНЕ 14% (мас.) газ шығымының кемуіне және сутегінің шикізатқа молярлық қатынасы күрт 5,5-тен 1,5 дейін төмендейді.Тағы айта кететін жай,бірінші дәуірдегі қондырғыларда құрамында платинаның мөлшері 0,4 орнына 0,2% (мас.) платинақалайылы катализатор қолданылды.ЮОП жүйесіндегі реактор және регенератор бөліктерінің жұмыс істеуі Суретте риформингтің катализаторлары мен газ-шикізат қоспаларының қарама-қарсы қозғалумен жүретін бөлімдер жүйесі белгілі бір тиімділік көрсетеді.                                                                                              

 

IІ. Технологиялық бөлім

2.1 Каталитикалық риформинг қондырғысын пайдалану

 

Екі құбырлы жылуалмастырғыштың аппараты

Құбырлы қабатты жылуалмастырғыш екі құбырлы аппараттар.Мұндай аппараттарды оның екі жағында орналасқан екі құбырлы тор бар,бірінші құбырлы тордағы құбырдың диаметрі кіші,жоғарғы шектері ашық,ал басқасында құбырлар диаметрі үлкен,төменгі шектері бітелген.Мұндай құрылым құбырдың тәуелсіз ұзаруын қамтамасыз етеді.Мұндай типті аппараттарда жылу алмасу ортасының біреуі қақпақ және жоғарғы құбырлы тордың арасындағы кеңістікке түседі.Шығыстағы ағын құбырлар арасындағы сақиналы кеңістікке қайтарылады,ал кейін аппараттан шығарылады.

1-қап; 2 – жылуалмастырғышты құбыр; 3 – тіреу; 4;5 – құбырлы тор

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Платформинг қондырғысының қозғалмалы қабатының платиналық катализаторы

 

Платформинг процесінде АҚШ фирмасында қозғалмалы катализатормен реактор мен регенератордың арасындағы циркуляциясы үш реактор бірінің үстінде бірі орналасқан және бір колонналық аппарат түрінде орналасқан биіктігі әр түрлі диаметрде 2.1 – суретте берілген . Катализатор 1-ші реакторы 2-шіге ауысады және 2-ден 3-ге. Төменгі реактордан катализатор регенераторға тасымалдады. Технологиялық сызба қондырғысы 4-ші сур. берілген. Шикізат насосы 5  жылуалмасу өніміне беріледі 6, шамамен циркуляциялық суқұрамдас газбен араласып, содан жыланша бірінші секциясы көп секциялы пешке түседі 7. 520°С –қа дейін қыздырылған шикігаз қоспасы реакторға енгізілген 2.

Аралық реакциондық қоспа жыланша келесі секцияда жылытып орындалады. Реакция өнімінің шығуы реактордан 4 регенерация жылу системасы арқылы өтеді. Басқа сызбадан айырмашылығы сұйық және газды фазада газаппараттарында 9 төменгі қысымда өтеді. Газ 9 аппараттан осы қысымға дейін 1,5 МПа , сұйық берілген насоспен араласады 11 тоңазытқышта салқындатылады 13 және газсепаратор қысымында бөлінеді 12  Мынадай төменгі қысымда реакциондық зонада бензин сутекқұрамда газбен және газ құрамын көтереді.

Сутекқұрамдас газ компрессермен 10 шикігидротазалау блокқа түседі және циркуляциялық түйін шикізат платформингімен араласудың алдында араластырылады 6. Баланстың мөлшері сутекқұрамдас газбен құрылғыға орнатылады. Колонна 18 кализатты бір қалыпқа келтіріледі. Басты фракция салқындатылғаннан кейін қалпына келіп, және конденсациялық аппаратта 19 газосепаратордың 20 кепкен газбен бөлінеді және насоспен беріледі 21 араластырылған стабилизаторда 18 ал балансты мөлшері құрылғыдан бөлінеді. Жылу үшін төменгі қалыпты колонна 18 трубалық пеш 17. Төменгі өнім колоннасы 18-қалыпты катализатор – құрылғысынан аппарат 14 арқылы алынады.

Реактордан 4 төменгі барлық масса жасалған катализатор регенератор секциясына тасымалданады, қысылған кокта болады, оксихлорлы және қосымша хлоридтермен болады. Регенерирланған катализатор реактордың жоғарғы бөлігіне беріледі 2. Тасымалданатын газ сутегі мөлшері ретінде қолданады, катализатор регенератор ортасына келгеннен кейін регенераторлық системасын қажетіне қарай айыруға болады.

 

 

 

 

 

 

 

 

I – шикізат; II – қалдық сутегі; III – құрғақ көмірсутекті газ; IV – тұрақты басы; V – тұрақты жоғары октанды бензин; VI - 15%-к моноэтаноламинді ерітінді

ІІІ Есептеу бөлімі 

 

Каталитикалық риформинг қондырғысы аппаратының есебі

Каталитикалық риформингтің негізгі процесінің өндірісі жоғарғы октанды автомобильдік бензинінің және ароматты көмірсутектердің негізі болып табылады. Процесс 470-5400С, 14-50 сутегінің болған кезінде орындалады. Катализатор болып молибден оксиді, кобальттың молибдаты және платина болып келеді. Қазіргі уақытта платиналық катализаторды шетелдік практикада кеңінен қолданылады. Алюминий оксидіне немесе алюмосиликатты катализаторды қосады. Молибден оксидінің, хром мен кобальттің молибдаты олардың құрамы 10-15%, платинаның 0,3-1,0% болады. Сутегі газының циркуляциясы оның құрамы міндетті түрде 80% болуы керек. Циркуляция сутегі құрамы газда шикізатта құрамы платиналық катализаторда 700-2300м3/м3, ал молибден оксидінде 350-1400 м3/м3, ал хром оксидінде 1000 м3/м3 және кобальттың молибдаты 640 м3/м3.

Шикізатты өндірістік ароматты сутегілерде мұнайлы стракциялық бензолда (62-850С), толуолда (85-1200С) және ксилолда (120-1400С) қызмет етеді. 85-1800С фракцияны каталитикалық реформинг процесін өткізеді және бензиннің сапасын көрсетеді. Шикізаттың платинаға беруінің 1-5с-1 мөлшерін жылдамдығы қалған барлық катализаторға 0,5-1,5с-1. Регенерациялық катализатор үшін 450-5000С-та инертті газбен, оттегінің 1,5 көлемінен артық болмауы тиіс.

Каталитикалық риформингтің жылулық реакциясының құрамы +50-тан +140 ккал/кг шикізаттың аударылуы, алайда +50-ден +70 ккал/кг парафиндік бензин үшін, және +100-тан +140 ккал/кг нафтендер үшін. 

 

 

 

 

 

Ароматтың нафтенді көмірсутегіндегі         Ароматтық және нафтенді

шикізатының мөлшері, салмағы %                  көмірсутегіндегі шикізаттың

                                                                             мөлшері, салмағы %

 

Шамамен шикізаттың гидротазалауы үшін-біреу, олифиндік гидрлеу сұйық өнім платформингі үшін басқасы, ароматты көмірсутектерді өндірісте арнайы қондырғыда қолданады.  Олифиндердің құрамы 0,3-1,3%. Платформинг қондырғысында платина катализаторының 2 маркасында қолданады: АП-56 және АП-64. Олардың ішіндегі біріншісі фтормен белсенді, екіншісі – хлормен және бірнеше көп платина құрамында бар. Катализатор АП-64 көбірек белсендірек болып келеді және оны бензин компоненттерін АИ-93 алуда қолданылады.

Келесі платиндік катализаторға АП-64 сипаттамасы:

 

Бүріккіш тығыздығы, г/см3    0,60-0,65

Құрамы, салмағы %     0,02

Платиналар      0,60-0,65

Темір (железа)      0,02

Натрий       0,02

Катализатор диаметрі, мм    1,8

Бөлгіш беттігі, м2/г     180

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Платформинг құрылғысындағы реактордың өлшемдері келесідей түрде анықталады.

 

1. Реактордың катализатордағы көлемін анықтайды.  (υкр *м3)

                                              υkp = υc/W

 

Мұнда  υc – шикізат көлемі 200С, м3/с;

W – шикізат  берудің көлемдік жылдамдығы.

 

2. Реактор шарпында шикізат қоспасының көлемімен айналатын сутегті газдың көлемін есептейді.
3. Реактордағы диаметрмен қиылысын табу

 

                        F=υcм/М; D=√4F/π 

 

Мұнда  u  - шикізат қозғалысының айналатын газдың сызықтық жылдамдығы.

 

4. Барлық реакторда орналасқан катализатордың қабаты анықталады:

                 hк= υк.р/р

 

5. Бір реактордағы катализатор қабатының биіктігін қарастырады.

 

               h1=hк/n

6. Реактордың цилиндрлік бөлігінің биіктігін табады:

 

               h2 = h1·3/2

7. Реактордың барлық биіктігінің құрылымы:

H=h2+D

 

Барлық реактор биіктігі цилиндр бөлігінің биіктігімен және 2 жарты шар тұрады.

Кейбір қондырғыларда шикізатты бірқалыпты айналдыу мақсатында катализаторды реакторға келесідей орналастыру тәжірибеде қолданады: біріншіден – 15%, екіншіден – 30% және үшіншіден – 55%. Үш реактордың өлшемдері бірдей. Бұл жағдайда катализатор қабатының үшінші реактордағы биіктігін анықтайды.

h1=H·0, 55

Үшінші реактордағы цилиндрлік бөлігінің биіктігін табады:

    Қалған 2 реакторлардың өлшемдері үшінші реактордың өлшемімен тең болады.

Мысалы.

1. Реакторлар санымен өлшемдері платформинг қондырғасындағы

өнімділігі 1250 т/тәулік, яғни белгілі: шикізат болып реакция есептелді. 80-1800С (d20=0.745; M=116; Tkp=5700K; Pkp= 27 an); реактордағы температура және қысым 5000С және 40 от, шикізат берілетін көлемнің жылдамдығы W=1,5r-1; сутегі айналымының қысқаша 1000 м3/м3 шикізаты; қозғалыс жылдамдығының шикізат буының және сутегі айналымының реактордың барлық қиылысында u=0,4м/сек.

  Шешуі: Шикізат буларының көлемін формуламен табады. Келтіріліген температура.

        Тпр=400+273/570=1,36

 

Келтірілген қысым