Микросфералы катализатордың қайнаушы қабатты қондырғысының материалдық балансы

   Каталитикалық крекинг катализаторлары, сонымен қатар механикалық қаттылық, мүжілуге тұрақтылық, жоғары температураның, су буының және температураның күрт өзгеруіне тұрақтылықты көрсетуі қажет.

   Каталитикалық крекингте катализатордың қатысуы термоденамикалық мүмкін емес принципиалды жаңа реакцияларды жүргізбейді. Катализатор тек онсыз баяу жүретін процестерді, мысалы олефиндер және нафтендердің изомерленуін, крекинг өнімдерінің арасында сутегінің болуын жылдамдатады.

   Катализатордың болуы белгілі температураға сәйкес тепе – теңдік қоспалар  құрамын да бұзбайды. Өндірістік каталитикалық крекинг режимі термиялық процестер аумағында жатады. Мысалы, катализатордың жалған сұйылу қабатындағы крекинг реакторындағы орта температура 490 – 500 -қа,ал лифт типтес реактордағы 530 – 540 -қа жетеді. Бірақ термиялық крекинг пешінің реакция аумағында шикізаттың болу уақыты минуттармен есептелсе, қазіргі каталитикалық крекинг реакторларындағы шикізаттың катализатормен жанасу уақыты бар болғаны 2 – 4 секундты құрайды.

 

 

 

 

 

 

 

1.4 Микросфералы катализатордың қайнаушы қабатты қондырғысының технологиялық схемасы және технологиялық режим

   Шикізат сорғымен (18) жылуалмастырғыштар (19, 22, 24, 26) арқылы пешке (27) беріледі. Онда 350 -қа дейін қыздырылған шикізат ректификациялау колоннасының төменінен түсуші айналушы газойлдермен араластырылады. Шикізат пен рециркулят қоспасы катализатор тасымалдағыштың көтеруші тұрағына беріледі, онымен катализатор, шикізат және рециркулят реакторға (6) көтеріледі. Каталитикалық крекингтеу реакцияласушы қоспаны лифт реактор түйінінде басталып, реактордың қайнаушы қабатында бітеді.

Сурет – 1

   Реактордың буландырушы алқабына берілетін реакция өнімдері мен су булары 490 – 500 және 0,18 МПа, реактордың жоғарғы штуцері арқылы шығып, ректификациялау колоннасының (7) төменіне түседі. Колоннаның жоғарысынан (7) газ, бензин мен су булары конденсатор – тоңазытқышқа (8) түседі, ал одан конденсациялаудан кейін сепараторға, одан су қабатына, бензин қабатына және газға бөлінеді. Газ компрессормен (10) газ бөлуге                          беріледі, бензин сорғымен (11) колоннаның жоғарысына (7) аздап ағын

есебінде беріледі, ал балансты мөлшері тұрақтандыруға жіберіледі. Колоннаның (7) бүйірлі айналымдары (195 – 350 фракция және 350 жоғарғы) тиісінше буландыру секцияларға (16, 21) түседі, онда су буымен буландырылады. 195 – 350 -тағы фракция сорғымен алынып, шикізат жылуалмастырғышында (19), тоңазытқышта (20) суытылады да, қондырғыдан шығарылады. 350 -тан жоғарғы фракция сорғымен (23) алынып, шикізат жылуалмастырғышында (24) және тоңазытқышта (25) суытылады да, ол да қондырғыдан шығарылады. Колоннаның төменінен (7) сорғымен (15) реакторға (6) қождың ауыр газойлдің катализатор шаңымен араласқан қоспасы шығарылады.

   Реактордың қайнаушы қабатынан катализатор жай буландыру аумағына түседі, оған су буы беріледі. Катализатор бетінде адсорбцияланған шикізат булары су буы әсерімен бөлінеді. Одан әрі катализатор катализатор тасымалдағышпен ауамен араластыру түйініне түседі. Ауа ағымы катализаторды регенераторға (5) катализатор тасымалдағыштың өрлеуші желісі арқылы көтереді. Регенератордың иірме құбырына артық жылуды алу үшін бу немесе су береді. Коксті жағудан түзілген түтін газы пайдалану – қазандығына (3) түседі, өздерінің жылуын береді және катализатор шаңын ұстау үшін электр сүзгіге (4) бағытталады, одан кейін атмосфераға шығарылады. Ауаны қыздыру және қысыммен регенераторға беру үшін оттық (14) қолданады.

   Жалған сұйылушы қабаттағы процестердің принципті кемшілігі – идеалды араластыру режиміне жақындығы. Нәтижесінде, катализаторды пайдалану коэффициенті төмен. Сондықтан жалпы қайнаушы қабатты секцияларға бөліп, крекингті сатылы – қарама-қарсы ағымды жүргізу принципі ұсынылды (Д.И. Орочко., Т.Х. Мелик – Ахназаров, т.б.). онда булар мен катализатор контакт тиімдігі артады, жаңа катализатордың крекингке тұрақты шикізат буларымен, ал жұмсалған катализатордың крекингке тұрақсыз шикізат буларымен жанасуына жағдай жасалады, сөйтіп процестің интенсивтігі 2 – 3 есе бұрынғыға қарағанда өседі. Кейін сатылы қарама-қарсы крекинг қондырғысы каталитикалық крекингтің лифт типтес тура бағытты реактор блогымен

құрастырылды. Мұнда тура бағытты реактордан кейін өнімдер катализатордан бөлініп, сатылы қарама-қарсы реакторына жіберіледі, онда процесс тереңдей түседі. Жүйеде катализатордың екі ағымы айналымда болады, нәтижесінде бензин және басқа мақсатты өнімдер шығымы, яғни жалпы шикізаттың айналу тереңдігі өседі, ал кокс шығымы өзгермейді.

 
   1.5 Реактордың сипаттамасы

   Төмен активті аморфты катализатормен жұмыс істейтін ескі қондырғыларда коекингті жалған сұйылушы ұнтақ катализатор қабатында жүргізеді.Реактор мынадай негізгі аумақтардан тұрады:

1. Реакциялық – жалған сұйылушы қабаттың «тығыз фазасынан» тұратын көлем;
2. Буландырушы, онда жұмсалған катализатор бетінен олармен ілесіп кеткен көмірсутек булары бөлінеді;
3. Тұндырушы, онда реакция өнімдерінің буы «сиреген фазадағы» катализатор бөлшектерінен бөлінеді. Катализатор бөлшектері тұндырушы аумақтың жоғарғы бөлігінде орналасқан циклонды сепараторларда толық бөлінеді.

   Реакция аумағына үздіксіз регенерацияланған ыстық катализатор мен шикізат қоспасы түсіп тұрады. Жалған сұйылушы қабат катализатормен бірге бөлуші немесе бүріккіш арқылы түсуші булар ағымы әсерімен түзіледі. Қабат көлемі реакторда катализатордың болу уақыты 2 – 10 минут деп есептелген, қабат үстіндегі булар жылдамдығы 0,4 – 0,7 м/с, реактордағы қабат тығыздығы 400 – 450 кг/м3-ді құрайды.

   Жұмсалған катализатор буландыру секциясына үздіксіз құйылады. Катализатордың жаман булануы шикізат жоғалымын өсіреді, кокс шығымын және ондағы сутегі мөлшерін көбейтеді. Катализатордың буландыру секциясында болу уақыты 1 – 3 мин., бу шығыны 0,2 – 0,7% катализаторға және буландыру секциясының парциалды қуаты 2500-ден 4100 кг/(мин м2)-ді құрайды. Катализатормен ілесіп кеткен будың негізгі массасы катализатор аралық бос аумаққа келеді, ал тесіктердеадсорбцияланған және беттерде жағылатын тығыздану өнімдерінің үлесі 10 – 15 есе аз болады.Сондықтан буландыру секциясында қабат тығыздығы жоғары болуы қажет.

   Реактордың тұндыру аумағының биіктігі циклондарды орналастыру мүмкіндігі мен олардың тиімді жұмыс істуіне байланысты. Циклондарды бір немесе екі сатылы етіп, катализатордың өнімдер буларымен ілесіп кетуін болдырмау немесе азайту мақсатында қояды.

   Цеолитті катализаторлардың қолданыла бастауы реактор блогына көп өзгерістер енгізді. Цеолитті катализаторлардың жоғары активтігі бұрынғы жалған сұйылушы қабатты қойып, процесті лифт типтес реакторларда немесе олардың жалған сұйылушы қабатпен құрастырма жағдайында жүргізуге тура келеді. Цеолитті катализаторларда процестің мынадай түрлері болады:

1. Бір лифт-реакторда крекингтеу;
2. Екі лифт-реакторда крекингтеу;
3. Бір-бірімен жалғасқан лифт-реакторда және жалған сұйылушы қабатта крекингтеу.
4. Лифт-реакторда және параллельді лифт-реактор мен жалған сұйылушы қабатта крекингтеу.

   2 нұсқалы өте аз және рециркулятты ерекше терең өңдеу қажетті жағдайында ғана қолданады. 3 пен 4-нұсқалар гибридті деп аталады, бұлар көп тараған.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   2 Есеп бөлімі

2. Микросфералы катализатордың қайнаушы қабатты қондырғысының материалдық балансы.

 

   Кесте 2. Микосфералы катализатордың қайнаушы қабатты қондырғысының материалдық балансының көрсеткіші.

Түскені	%	т/жыл	т/тәу	кг/сағ	кг/сек
Шикізат	100	274267,802	806,670	33611,250	9,336
Сутекті газ	2,09	5732,197	16,859	702,475	0,195
Сонымен   бірге 100% сутегі	0,82	2248,995	6,614	275,612	0,076
Барлығы	102,09	280 000	823,529	34313,725	9,531
Алынғаны	%	т/жыл	т/тәу	кг/сағ	кг/сек
Көмірсутекті газ	2,89	7926,339	23,312	971,365	0,269
Бензин	4,61	12643,745	37,187	1549,478	0,430
Дизель отыны	42,83	117468,899	345,496	14395,698	3,998
Гидрокрекинг қалдығы	47,66	130716,034	384,458	16019,121	4,449
Күкіртті сутегі	2,07	5677,343	16,698	695,752	0,193
Желпуші сутекті газ	1,02	2797,531	8,228	342,834	0,095
Жоғалым	1,01	2770,104	8,147	339,473	0,094
Барлығы	102,09	280 000	823,529	34313,725	9,531

 

 

   2.2 Реактордың материалдық балансы

   Кесте 3. Крекингтің бөлек өнімінің шығу мінездемесі.  

Заттық ағын	Белгіленуі		М	Құрамы
				% (масс.) шикізатқа		кг/сағ	кмоль/сағ
Кіріс Шикізат Рециркулят	L R	0,897 0,937	350 360	100,0 10,0	33611,250356 702,47513245		96,0 2,0
Барлығы		-	-	110,0	34313,72549		98,0
Шығыс Газ (фр. С1 – С4) Бензин (фр. С5 – 195 ) Жеңіл газойль Ауыр газойль Кокс Жоғалым Рециркулят	Г   Б   Ж А К - R	-   0,735   0,898 0,937 - - 0,937	32   112   240 360 - - 360	15,0   43,3   24,0 11,1 6,0 0,6 10,0	971,36513529   1549,4786414   14395,698527 16019,12192 695,75288237 342,83475363 339,4736286		30,5   13,8   60,0 45,0 - - 1,0
Барлығы	-	-	-	110,0	34313,72549		150,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 2.3 Реактордың жылулық балансы

   Белгісіз аумақпен айналымдағы катализатордың саны болып табылады.    Реакторға келетін жылудың ортақ кірісін құрайды.

 

   Жылу шығыны:

 

 және  теңестіріп, табатынымыз; .

   Катализатордың айналымдағы еселілігі:

 

    Қалпына келтірілген катализатордағы кокстың құрамы . Формула бойынша табамыз:

 

   белгісі (0,8 – 1,8%) белгілі мүмкіндігінен аспайды.

   Регенератордың жылулық балансы. Регенератордың жылулық балансын құрастыруда (кесте 6) қабылданған: ауа шығыны –ға жанғыш кокс, кокстың жану жылулығы .

   Регенераторға жылулар кірісін теңестіріп және оның шығымы , жылу артықшылығын табамыз .

 

 

 

   Кесте 4. Реактордың жылулық балансы

Атауы		t,	с, кДж/(кгК)	h, кДж/кг	G, кг/сағ	Q, МДж/сағ
Жылулар кірісі: Шикізатпен (сұйық) Рециркулятпен (сұйық) Катализатормен (қалпына келтірілген) Су буымен	0,897   0,937    -      -	300   340   600     470	-   -   1,1     2,0	694,9   794,5   660,0     940,0	33611,250   702,475         0,005	23356457,872   558116,49273   0,66     0,0047
Барлығы   Жылу шығыны: Газды фракциямен () Бензин буымен Жеңіл газойль буымен Ауыр газойль буымен Рециркулят буымен Су буымен Катализатормен Кокспен Реакция жылуы Жылу жоғалымы	-     -     0,735 0,898   0,937   0,937   - - - - -	-     490     490 490   490   490   490 480 480 - -	-     -     - -   -   -   2,0 1,1 2,0 - -	-     1828,0     1565,9 1468,7   1450,3   1450,3   980,0 528,0 960,0 210,0 -	-     971,365     1549,478 14395,698   16019,121   702,475   0,005   695,752 33611,250 -	23914574,3640,6647   1775655,4673     2426328,6045 21142962,426   23232532,520   1018799,6845   0,0049 0,528 667922,76707 7058362,5747
Барлығы	-	-	-	-	-	57322564,0440,5329