Микросфералы катализатордың қайнаушы қабатты қондырғысының материалдық балансы

 

 

 

 

 

 

   Кесте 5. Реактордың жылулық балансы

Атауы	t,	c, кДж/кгк	h,    кДж/кг	G,                 кг/сағ	Q,         МДж/сағ
Жылулар кірісі Катализатормен Кокспен Ауамен (12кг/кг) Кокстың жану жылуы	480 480 30 -	1,1 2,0 1,0 -	528 960 30 30 000	27895782,965 695,75288237 27 00000 695,75288237	1,4728973 667922,76 8100 20872586,471
Барлығы: Жылу шығыны Айналымдағы катализатор Түтін газдармен Артық жылуы (жоғалым)	-   600   600 -	-   1,1   1,05 -	-   660   630 -	-   27895782,965   2700 -	21548610,703   1,841   17010
Барлығы	-	-	-	-	17011,841

 

   2.4 Реактордың негізгі өлшемдерін анықтау

   Каталитикалық крекингтің қондырғысында катализатордың қайнаушы қабатымен 3611,250356 кг/сағ, 320 – 500 газойль фракцияларын өңдейді. Реактордың диаметрі мен биіктігін анықтау (булы секциясыз), егер белгілі болса: реактор арқылы өтетін булардың көлемі, м3/с; катализатордың қайнайтын жіктің үстінде булардың жылдамдығы u м/с; шикізат тығыздығы ; шикізат беруінің көлемді жылдамдығы ; катализатордың төгілген тығыздығы және жік тығыздығы бойынша және кг/м3; қалып қою аймақтар биіктігі тең қабылданып жатыр м.

   Теңдеу бойынша реакторда (төгілген түрде) катализатордың көлемін анықтаймыз.

 

  Теңдеу бойынша катализатордың қайнайтын жіктің көлемін табу.

 

  Формула бойынша көлденең қималар ауданын және формула бойынша реактордың диаметрін есептеу.

 

 

  Теңдеу бойынша катализатордың қайнайтын жіктің катализаторын анықтау.

 

   Теңдеу бойынша реактордың биіктігін табу.

 

   Реактордың ішінде орналасқан бу секцияларының мөлшерін анықтау керек, белгілі болса, Ортофлоу түрде каталитикалық крекинг қоюда: айналатын катализатордың массасы ; бу секцияларында катализатордың болуының ұзақтығы ; реакторда катализатордың қайнайтын жіктің тығыздығы ; реактордағы қайнайтын жік пен тығыздықтардың және бу секцияларының арасындағы байланыс ; катализатор бойынша бу секцияларының меншікті жүктемесі .

   Бу секцияларында болған катализатордың массасын анықтау, теңдеу бойынша.

 

   Бу секцияларының көлемін теңдеу бойынша есептеу.

 

   Бу секцияларын қима теңдеу бойынша табу.

 

   Бу секцияларының диаметрі.

 

   Теңдеу бойынша бу секцияларының биіктігін табу.

 

   Каталитикалық крекинг реакторының Р – 1 және регенераторының Р – 2 негізгі мөлшерлерін анықтау керек. Реакторлық – регенерациялық блоктың

схемасының мәні жалған сұйылушы қабатты катализатор реакторы схемасында көрсетілген. Реактор 1-ші реакциялық аймақты (лифт-реактор), 2-ші реакциялық аймақты, 3-ші буландыру аймағын және 4-ші сепаратор аймағын іске қосады. Регенератор 7-ші жұмыс істеу аймағын және 8-ші сепаратор аймағымен жабдықталған. Шикізат – вакуумдық айдау (фракция 200 – 500 ИТК бойынша), тығыздық . Шикізат бойынша өнімділік , қайта айналатындар коэффициенті. Реактордағы және регенератордағы қысым . Аймақтағы температура 1 – 4, 7 және 8 сәйкесінше тең: ; ; ; ; .

   Катализатор – тепе-теңдігі 44% белсенділікпен болатын микросфералы цеолит. Шикізат берудің массалық жылдамдығы есеп бойынша 1 аймаққа құрайтыны: , жалпы (яғни 1 мен 2 аймағындағы сомма) .

   Крекингтің бөлек өнімінің шығу мінездемесі (тығыздығы және молекулалық массасы М.) 3-ші реактордың материалдық балансы кестесінде көрсетілген.

   Реактордың негізгі өлшемдерін есептеу.

   Реакциялық аймақ 1 (лифт – реактор). Реакциялық аймақтағы катализатордың мөлшері:

 

   Катализатордың концентрациясын деп қабылдап, лифт – реактордың көлемін анықтаймыз:

 

   Лифт – реакторда катализатордың болуының орташа уақыты:

 

   Крекинг нәтижесінде реакциялық массаның мөлшері 98,0-ден 150,3 кмоль/сағ дейін өседі. Лифт – реактордың аймағында негізгі конверсия өтетін болғандықтан, осы аймақтағы көмірсутекті булардың орташа көлемдік шығымын анықтаймыз:

 

   1-ші реакциялық аймағындағы булардың болуының орташа келтірмелі уақыты ( толық көлеміне есептегенде).

 

   Лифт – реактордағы булардың орташа келтірмелі жылдамдығын , қабылдап, лифт – реактордың қимасы және диаметрі:

 

 

   Лифт – реактордың ұзындығы:

 

(басқаша: )

   Реакциялық аймақ 2 (қайнаушы қабат) реакциялық аймақтарда 1 және 2 жалпы катализатордың мөлшерін айдалымының жалпы массалық жылдамдығы бойынша анықтайды:

 

   2-ші аймақта катализатордың массасы болу керек:

 

 

   , 2-ші аймақтың шарты бойынша көмірсутекті булардың көлемдік шығымы:

 

   2-ші аймақ үшін көмірсутекті газдардың жоғары келтірмелі жылдамдығын және катализатордың төмен концентрациясын деп қабылдасақ, онда реакциялық аймақтың көлемі мынаған тең болады:

 

   2-ші аймақтағы көмірсутекті булардың келтірмелі уақыты:

 

   2-ші аймақтағы катализатордың болуының орташа уақытын анықтаймыз:

 

   Қайнаушы қабатының қимасы және аймақтың диаметрі:

 

 

 

   Осы аймақтың биіктігі:

 

   Реактордың 3-ші буландыру аймағы. Катализатордың буландыру аймағына келу уақытын және катализатор концентрациясын қабылдаймыз. , сонда осы аймақтағы катализатор санын

 

   және буландыру аймағының жұмысшы көлемін есептеуге болады:

 

   Егер айналмалы катализатор бойынша буландыру секциясының толық қимасына үлестік күші болса, буландыру секциясының керекті толық қимасы мынаған тең:

 

   Буландыру секциясының ара қабырғасындағы еркін қима -тен 2 есе кем болады.

   Десорбция аймағының биіктігі:

 

   Буландыру су буының шығымы:

 

   Буландыру аймағы бойынша су буының ағын көлемі:

 

   Осы аймақтағы су буының келтірмелі сызықтық жылдамдығы:

 

   3-ші буландыру секциясы сақиналы кеңістіктен тұрады. Лифт – реактордың қабырға қалыңдығын елемей, буландыру секциясының корпусының толық қимасын есептейміз:

 

   Буландыру секциясының корпусының диаметрі:

 

   4-ші сепарация аймағының корпусы. Сепарация аймағы корпусының қима аумағы соммасынан кем болмауы керек. Егер, мысалы, 20% -дық қосындысын қабылдасақ, онда:

 

   Сепарация аймағы корпусының диаметрі:

 

   Реактордан шығардағы көмірсутек және су буы қоспасы ағымының көлемдік шығымы:

 

   Сепарация аймағындағы келтірілген бу жылдамдығы тең болады:

 

   Сепарация аймағының биіктігі , шартпен қабылданады.

   5-ші реактордың шлемді құбыры. Будың ағынды жылдамдығын қабылдасақ , онда реакторды шлемді құбырының диаметрі мен қимасы мынаны құрайды:

 

 

   6-шы бағана – реактордың өңделген катализаторының шешімі. Айналмалы катализатордың өңделген саны:

 

   Катализатор концентрациясы айналымдағы ағымның толық шығымына тең:

 

   Стояктағы ағымның жылдамдығын қабылдасақ , онда стояктың өңделген катализаторының диаметрі мен қимасы:

 

 

   Р-2 реактордың негізгі размерлерінің шешімі. Егер 1 кг коксті жаққандағы ауаның шығымы 12 кг құраса, онда пайда болған түтін газының саны тең:

 

   Регенератордың шартына сүйенсек (, , газдың көлемі мынаған тең болады:

 

   7-ші регенератордың жұмыс істеу аймағында келтірмелі жылдамдығын , катализатор концентрациясын және «кокспен»

 катализатор тоннасын қабылдаймыз:

   Регенератордағы катализатордың массасы

 

   Катализатордың регенераторда өткізген орташа уақыты:

 

   Регенератордың жұмысшы аймағының көлемі:

 

   Жұмысшы аймағының диаметрі мен қимасы тең:

 

 

   Жұмысшы аймағының биіктігі:

 

   Егер 8-ші регенератордың сепарациялық аймағындағы газдың жылдамдығы тең болса, онда сепарация аймағының диаметрі мен қимасы мынаны құрайды:

 

 

   Регенератордың сепарациялық аймағының биіктігін мынадай шартқа негізделген: .

   Регенератордың шлемді құбырының диаметрі мен қимасы ():

 

 

   Осы құбырдың диаметрінің кішірейюі керек кезде, қимасы кішкене екі шлемді құбырды қондыруға болады.

   10-шы регенератордың стоягі: стояктағы ағымның жылдамдығы , катализатордың концетрациясы . Онда стояктың көлемді шығыны мынаны құрайды:

 

   Регенератордың стоягының диаметрі мен қимасы:

 

 

   Барлық құбырлы проводтың диаметрін стандартқа жақын келетіндей дөңгелектеу керек.

 

 

 

 

 

    3 Техникалық қауіпсіздік және қоршаған ортаны қорғау

   Қоршаған ортаны қорғауға соңғы жылдары көп көңіл бөлініп отыр. Қазіргі мұнай өңдеу зауыттарының қуаты жоғары (жылына 12 – 18 млн. тонна) және технологиялық қондырғылар түрлері әрқилы болғандықтан, мұнайды өңдеу қоршаған ортаға келтіретін зияны және ағын судың ластануы өсе түседі.

   Көпшілік зауыттарда күкіртті мұнайларды өңдейді; терең өңдеуде, қайта өңдеу процестерімен бірге мұнайдың 8 – 10%-ы газ түріндегі көмірсутектерге айналады, оларда күкіртті сутегінің мөлшері жеткілікті болады. Бұл газдарды күкірт өндіруде пайдаланады, бірақ оларды Клаус қондырғыларында жаққанда біраз бөлігі диоксид SO2 түрінде атмосфераға кетеді. Дистилятты өнімдер құрамында гидротазалау мен тұрақтандырудан кейін іс жүзінде күкірт болмайды. Ал мұнай қалдықтарының құрамында күкірт мөлшері жеткілікті, сондықтан оларды қазан отыны есебінде қолдануда қоршаған ортаға көп мөлшері де түтін газында SO2 болады. Көпшілік қайта өңдеу процестерінің өнімдеріндегі күкірт мөлшері (әсіресе, күкіртті мұнайлардан алынған) алғашқы өңдеу өнімдеріндегіге қарағанда көп жоғары, себебі мұнайдағы күкірттің 40-тан 70% -ға дейін мөлшері каталитикалық пен термиялық крекинг және кокстеудің дистилляты немесе қалдық шикізаттарында жиналады. Крекинг катализаторын регенерациялау газдарында да күкірт диоксиді болады.

   Термиялық крекинг қондырғысының артық газын күкіртті сутегіден тазаламай, факелге жағуға шығару да зиян. Ондай газды жинап күкірттен тазалап пайдалану қажет.

   Егер каталитикалық крекинг, кокстеу және басқа термокаталитикалық пен термиялық процестердің құбырлы пештерінде отынның толық жануы жүріп, негізгі қауіпті диоксиді болса, онда каталитикалық крекинг қондырғыларының регенераторларында күкірт диоксидінен бөлек, әдетте, улы көміртегі оксиді болады, оны пайдалану – қазандығында жағып, CO2 –ге ауыстыру керек. Тек соңғы жылдары регенератор көлемінде көміртегін толық жандыруға шара қолдануда. Өте жоғары түтін мұржасын (120 – 200 м) пайдалану түтін газдарын

 

жерден көп биіктікте тарап зиян келтірмеуді қамтамасыз етеді.

   Күкірттің диоксидінің түтін газдарындағы мөлшерін төмендетуді екі жолмен іске асыруға болады:

1. Қазан отынын күкірттен тазалау (гидрокүкіртсіздендіру);
2. Түтін газдарын тазалау.

   Түтін газдарын тазалауға әр түрлі әдістер жасалған  әр түрлі оксидтер мен тұздар (аммиакты – бисульфидті, магнезитті және басқа әдістер) ерітінділерімен ылғалды тазалау және адсорбенттермен құрғақ тазалау (активтелген көмірмен, мыс оксидімен, т.б.). Бірақ тазалауға түсетін газдардың көлемінің үлкендігі, тағы да олардағы компоненттердің (азот оксиді, көміртегі оксиді, су буы, азот) әртүрлілігі экономикалық жағынан тиімді тазалау әдістерін жасауды қиындатады. Жану өнімдеріндегі азот оксидінің концентрациясын артық ауа коэфициентін, яғни жану аумағында оттегі мөлшерін азайтумен кемітеді.

   Қазіргі жаңа каталитикалық крекинг қондырғыларында микросфералы катализаторлар қолданады. Олардағы циклондардың жұмысының ақауларынан, реакторлардан көмірсутегі буларымен ілесіп, катализатор бөлшектерінің ең майда бөлігі колоннаға, ал түтін газдарымен – регенератордан пайдалану-қазандығына және түтін мұржасына түседі. Силикатты шаң пайдалану-қазандығы құбырларына отырып, жылу беру коэффициентін төмендетеді, түтін газдарымен ауаға тарағанда адамның тыныс алу жолдарын тарылтып, күшті тітіркендіреді; катализатордың осылай шығын болуы экономикалық жағынан тиімсіз. Катализатордың ұнтағының жоғалуын болдырмау үшін регенераторда үш сатыда циклондар электр сүзгіштермен бірге қолданылады.

   Осылай кокс шаңының кокстің жалған сұйылушы қабатында жұмыс істейтін үздіксіз кокстеу қондырғыларының кокс регенераторынан шығып зиян келтіруі мүмкін. Бірақ онда көміртегінің қатты бөлшектері осы қондырғының құрамына кіретін пайдалану-қазандығына (көміртегі тотығын одан әрі жағуға арналған) жанады.