Каталитический крекинг

С целью освобождения змеевиков от воды во время ремонта или при отключении их во время работы установки смонтирован специальный трубопровод, в конце которого смонтирован барбатёр Е-12, куда подается техническая вода для конденсации пара, который может попасть при дренировании змеевиков. В барбатер же поступает и вода, выпускаемая при продувке котла Е-4.

2.10 Технологический режим и материальный баланс

Показатели режима работы каждой установки завода сведены в технологическую карту, которая является основным технологическим документом для исполнения всеми работниками - ИТР и рабочими.

Технологическая карта ежегодно пересматривается и утверждается главным инженером предприятия (производства).

Материальный баланс.

В зависимости от качества и состава сырья составляется материальный баланс установки, который в виде плана производства, ежемесячно спускается на установку для выполнения и начисления заработной платы.

Например, для Новокуйбышевского НПЗ в 2000г материальный баланс установок 43-102 был таким:

2.11 Контроль и управление технологическим процессом

Количество сырья, поступающего на установку, регулируется с помощью регуляторов расхода, клапаны которых расположены на линиях выкида сырьевых насосов после Т-3.

Температура сырья на выходе из печи регистрируется приборами и зависит от расхода жидкого и газообразного топлива в печь.

Расход жидкого топлива в печь П-2 регулируется автоматически приборами, клапаны которых установлены на линиях подачи жидкого топлива в печь. Расход газообразного топлива в печь регистрируется прибором.

Уровень бензина в Е-1 поддерживается прибором, клапан которого установлен на линии откачки.

Количество орошения, подаваемого в К-1, зависит от температуры верха К-1 и регулируется прибором, клапан которого установлен на линии орошения.

Уровень в колонне К-2 поддерживается автоматически регулятором уровня, связанным с клапаном на линии откачки легкого газойля с установки.

Температура середины К-1 поддерживается автоматически прибором, клапан которого установлен на линии подачи среднего орошения в К-1.

Нормальный уровень в колонне К-1 поддерживается регулятором уровня, клапан которого установлен на линии откачки тяжелого газойля в товарный парк.

Расход пара на отпарку нефтяных паров регулируется вручную. На линии подачи пара в Р-1 имеется расходомер.

Температура в топках П-1, П-3, П-3а поддерживается регулятором температуры, клапан которого установлен на линиях подачи топлива в П-3, П-3а.

Расход воздуха в дозёр Р регулируется с помощью заслонки, стоящей на входе в дозёр, в Р-6а - аналогично.

Особенно строгий контроль должени быть за работой котла-утилизатора Е-4.

Давление в котле-утилизаторе Е-4 регулируется прибором, клапан которого установлен на линии сброса пара в заводскую линию.

Уровень в Е-4 поддерживается регулятором Уровня, клапан которого установлен на выкиде насоса Н-10, Н-10а.

Весь процесс каталитического крекинга автоматизирован, управление ведется в основном с операторной, где на щит вынесены все приборы и регуляторы параметров технологического режима. Благодоря полной автоматизации производства, применению надежно работающих насосов и компрессоров, совершентствованию все технологии создалась практическая возможность управлять столь сложным техническим производством, каким является каталитический крекинг, всего тремя операторами.

За качеством сырья, полуфабрикатов, готовой продукции, катализаторов и реагентов установлен постоянный лабораторный контроль, позволяющий техническому персоналу вести оптимальный технологический режим и вносить необходимые коррективы при отклонения от утвержденных технических норм на качество.

Работа технологической установки во многом зависит от стабильного обеспечения её качественным сырьём и реагентами, катализатором и энергоресурсами, сбытом готовой продукции.

В своей практической работе оператор постоянно должен следить за энергоснабжением установки, работой товарного парка, лаборатории и другими службами, связанными с работой установки. Связь осуществляется в основном по телефону.

2.12 Основные положения пуска и остановки установки при нормальных условиях

Пуск установки - это настоящий экзамен для оператора и к нему надо готовиться и знать правила, как при сдаче экзамена.

Общая подготовка к пуску

Перед пуском установки после планово-предупредительного или капитального ремонта должны быть выполнены следующие мероприятия:

- вся территория установки очищается от строительного мусора и посторонних предметов, проверяется исправность противопожарного оборудования и средств пожаротушения, а также средств техники безопасности;

- проверяется снятие заглушек с трубопроводов и аппаратов, о чем делаются отметки в специальном журнале механиком установки;

- производится осмотр аппаратов и трубопроводов, дренажей аппаратов и воздушников, насосов, вентиляторов, печей и КИП;

- у горячих аппаратов ставятся заглушки на дренажных трубопроводах, закрываются все задвижки на установке и открываются по мере надобности;

- крышки колодцев промканализации засыпаются слоем песка не менее 10см;

- проверяется наличие охлаждающей воды в холодильниках и конденсаторах, насосах и воздуходувках;

- проверяется наличие жидкого топлива в бачках, воздуха КИП, пара во всех магистралях и ответвлениях, готовность подачи электроэнергии к электродвигателям со стороны энергопроизводства.

Остановка и пуск установки производится по графику ППР по приказу директора завода с последующим письменным распоряжением начальника производства.

Пуск установки

Для осуществления пуска установки реакторный блок и нагревательно-фракционирующая часть должны быть подготовлены к включению паров в реактор. Такая подготовка производится одновременно или раздельно, в зависимости от их готовности после ремонта.

Подготовка реакторного блока

Пуск реакторного блока начинается с разогрева системы эрлифта, затем следует загрузка катализатором аппаратов, налаживание циркуляции катализатора с одновременным разогревом его в регенераторе. Система водяного охлаждения в регенераторе подготавливается к пуску тогда, когда циркуляция и разогрев катализатора налажены.

Подготовка к пуску производится в следующем порядке.

На концевых патрубках пневмостволов наносятся мелом отметки через 5-10 см с целью последующей проверки работы сальников у дозёров и циклонных сепараторов при разогреве.

Налаживается циркуляция жидкого топлива к топкам под давлением по схеме: Е-3 -- Н-7 -- П-1, 3, 3а --- Е-3, при этом вентили к форсункам печи и топок должны быть закрыты.

После наладки циркуляции жидкого топлива включаются в работу турбовоздуходувки В-2 (В-2а) и В-3 (В-3а) и определяется проходимость воздуха по системе

Зашуровываются топки П-3 и П-3а. Зашуровка топок производится при открытых дымовых клапанах.

Постепенным открытием воздушной заслонки у дозеров горячий воздух направляется в ствол пневмоподъемника для разогрева системы пневмотранспорта. При этом ведется тщательное наблюдение за работой сальников дозёров и циклонов-сепараторов. Расход воздуха в эрлифт доводится до 18-20 тыс. м³ /час

Ведется подъем температур воздуха на выходе из топок со скоростью 50-75^оС в час до температуры 550-580^оС.

Если при полном разогреве системы эрлифта не замечено ненормальностей в работе сальников, можно приступать к загрузке аппаратов катализатором.

Загрузку реактора и регенератора катализатором можно вести временно. Загрузка реактора ведется по схеме: Е-8 Р-6а Р-4а Р-1. Загрузка регенератора производится по схеме: промежуточная ёмкость Р-6 Р-4 Р-2а Р-2.

После осуществления направления загрузки аппаратов, включаются в работу дозёры в следующем порядке:

- расход воздуха в дозёр доводится до 23-28тыс. м³/час;

- - постепенно дозёр нагружается катализатором, при этом давление внизу дозёра поднимается не более, чем до 0,03-0,05 кгс/см²;

- - после загрузки дозера катализатором снижается расход воздуха в него до момента намечающейся посадки дозера. После этого расход воздуха увеличивается на 1000 м³/час и такой расход воздуха считается рабочим для данной циркуляции катализатора. При этом нужно следить за давлением воздуха в дозеры, которое не должно превышать 0,05-0,07 кгс/см². Загрузку аппаратов ведут с максимально-возможной скоростью. После загрузки аппаратов катализатором до появления уровней в бункерах на 3/4 высоты их, зашуровать топку П-1 и направить горячий воздух в регенератор для разогрева катализатора. Количество горячего воздуха устанавливают предельным, не допуская выноса катализатора из регенератора в дымоход. Температуру воздуха из топки П-1 поднимают со скоростью 50-70^оС в час до 550-580^оС.

Одновременно с разогревом катализатора необходимо наладить циркуляцию катализатора по рабочей схеме.

Разогрев катализатора в регенераторе можно вести и без налаживания его циркуляции. Но при этом необходимо учесть, что может произойти загорание оставшегося кокса на катализаторе и температура в Р-2 может подняться выше допустимой, что может привести к спеканию катализатора.

Поэтому при разогреве катализатора без его циркуляции допускать температуру в Р-2 выше 640^оС нельзя, в таких случаях следует или наладить циркуляцию катализатора, или прекратить дутьё в регенератор. Разогрев катализатора проводится до температуры 320-350^оС.

Для удаления крошки из катализатора необходимо наладить вторичную сепарацию катализатора.

После наладки циркуляции катализатора и нагрева его до 260-350^оС приступить к подготовке системы водяного охлаждения Р-2, для чего:

- заполнить водой бачки Е-10 и Е-10а

- насосом Н-10 или Н-10а закачать воду в Е-4 до нормального уровня

- разогреть Е-4 паром из заводской сети

- наладить циркуляцию воды через 2-1 змеевика Р-2 с расходом воды 5-6 м³/час на змеевик. Остальные змеевики регенератора должны быть выключены и соединены с барбатером. Циркуляцию воды осуществлять насосом Н-11 по схеме: Е-4 Н-11 змеевики Р-2 Р-3 Е-4.

При температуре сырья на выходе из П-2 350-400^оС дать пар в змеевики пароподогревателя с выходом пара в атмосферу у реактора.

Подготовка нагревательно-фракционирующего блока

После опрессовки аппаратов, конденсаторов, холодильников и проверки фланцевых соединений на герметичность приступают к закачке сырья в печь П-2. Закачка сырья ведется по схеме: сырьевой насос Н-1 Т-2 Т-3 змеевики П-2 К-1.

Закачка ведется до нормального уровня внизу колонны К-1, после чего начинают опрессовку змеевиков печи П-2, для чего закрывают задвижки на трансферной линии. Обнаруженные во время опрессовки дефекты устраняются. После устранения дефектов печь вновь должна быть опрессована. После опрессовки печи дверцы ретурбентов закрываются и обмазываются изоляционной массой. Для опрессовки используют некоррозионные, неядовитые, невзрывоопасные, невязкие жидкости под давлением 20 кгс/ см².

После выполнения указанных мероприятий налаживается циркуляция сырья по схеме: К-1 Н-2 Т-3 (межтрубное пространство) Т-6; от Т-6 два потока один на 4-ю тарелку К-1, второй по схеме: Т-6 К-1 Т-2 (межтрубное пространство) Т-3 (трубное пространство) П-2 К-1. При циркуляции проверить проходимость всех трубопроводов и герметичность фланцевых соединений.

Налаживается циркуляция жидкого топлива печи П-2 по схеме: Е-2 Н-7 П-2 Е-2, при этом вентили к форсункам печи должны быть закрыты.

Зашуровывается печь П-2. Подъем температуры сырья на выходе П-2 со скоростью 50-70^оС в час до температуры 240-250^оС.

При достижении температуры на выходе из П-2 240-250^оС подъем температуры прекращается и горячая циркуляция при этой температуре ведется до полного удаления воды из системы. По мере понижения уровня из К-1 вести периодически подкачку свежего сырья насосм Н-1.

В ходе холодной и горячей циркуляции по мере надобности включить в работу и наладить КИП.

Если циркуляция сырья ведется по нижнему балансу обводной линии, то при температуре 200-250^оС на выходе из П-2 перевести циркуляцию сырья через верхние байпасы реактора. Перевод на верхние байпасы вести с соблюдением правил постепенного прогрева холодных трубопроводов и при обязательной циркуляции катализатора в системе. Перед переводом на верхние байпасы проверить плотность закрытия входных и выходных задвижек ректора.

Вести разогрев нагревательно-фракционирующей части до заданной температуры без включения верхних байпасов не разрешается!

Горячую циркуляцию сырья вести при температуре не выше 410^оС во избежание коксования труб печи и низа К-1, трансферной линии. Подъем температуры до 465-475^оС производить за 1-1,5 часа до включения реактора на поток нефтяных паров.

Горячую циркуляцию нагревательно-фракционирующей части и включение реактора на поток нефтяных паров вести при обязательном отводе газа из системы на факел, для чего задвижка на факельной линии должна быть открыта перед началом горячей циркуляции.

Пуск установки

Когда температура катализатора в Р-2 доведена до 260-300^оС и температура сырья на выходе из П-2 465-475^оС, можно приступить к включению паров в реактор.

Направление в реактор паров с температурой ниже 465^оС не разрешается, т.к. это может вызвать спекание катализатора или его смачивание, а это может вызвать горение в эрлифте и выход из строя системы пневмоподъемника

Перед включением паров в реактор он должен быть продут паром для удаления воздуха из аппарата. Продувка ведется перегретым паром в течении 20-30 мин. до появления паров в воздушнике реактора. Последовательность пропарки: открыть воздушник реактора, открыть вход пара в зону отпарки Р-1, закрыть пар в атмосферу у реактора.

Следить за давлением в реакторе, которое не должно превышать 0,6 кгс/см² во избежание подвисания катализатора в напорном стояке.

После появления пара в воздушнике Р-1, не прекращая пропарки, открываются задвижки выхода пара из реактора, а затем закрывается воздушник реактора. Открытие выходных задвижек из реактора и закрытие воздушника можно производить одновременно, но начинать надо с открытия выходных задвижек. За 15 мин. до открытия входных задвижек в Р-1 насос Н-1 переводится на свежее сырье, налаживается откачка тяжелого газойля с установки, циркуляционная линия закрывается. Открытие выходных задвижек из реактора производится только при условии нормального или пониженного уровня в К-1. В противном случае продукт попадет в реактор обратным ходом.

После открытия выходных задвижек приступают к вводу паров в реактор, для чего постепенно открывают вход сырья в Р-1 до тех пор пока не поднимется температура верха Р-1 на 100-150^о С, после чего подачу сырья в Р-1 прекращают, продолжая циркуляцию катализатора до тех пор, пока катализатор не сделает полный оборот в системе. Это примерно 4-5 часов, после того, как горячий катализатор начнет поступать в бункер Р-1а (температура в бункере Р-1а начинает подниматься) постепенно приоткрывать вход сырья в Р-1. После достижения температуры середины Р-1 до 390-400^оС можно полностью открыть вход сырья и пстепенно закрыть байпас помимо Р-1. Реактор включен на поток. После включения Р-1 на поток, расход пара на отпарку доводится до нормы технологического регламента (800-1200 кг/час).

Вывод установки на нормальный технологический режим

После включения реактора на поток нефтяных паров установка выводится на нормальный технологический режим. Наладка режима обоих блоков ведется одновременно. При этом показатели режима доводятся до требований раздела 4 технологического регламента.

Наладка режима нагревательно-фракционирующей части

Как правило, циркуляция сырья и включение нефтяных паров в реактор производятся при небольшой загрузке П-2 на сырье (14 - 16 м ³.час на каждый поток).

Доведение производительности до плановой производительности после вывода установки на нормальный технологический режим. Наладка режима производится при пониженной производительности. Температура сырья на выходе из П-2 постоянно поддерживается 465-490оС.

С включением реактора в колонну К-1 поступает значительное количество водяного пара, который после захолаживания в конденсаторе-холодильнике Т-8 направляется в Е-1. С появлением в Е-1 уровня воды, включается дренажный клапан.

С появлением среднего уровня бензина в газосепараторе Е-1 включается насос Н-6,6а с направлением бензина на орошение К-1.

При достижении нормальной температуры верха К-1 и достаточного уровня бензина в Е-1 следует начать откачку бензина в резервуарный парк через Е-22 с предварительным защелачиванием.

При достижении нормального температурного режима колонны К-1 приступают к включению отпарной колонны К-2 в следующей последовательности:

- открыть выход паров из К-2 в К-1;

- открыть выход легкого газойля с 16 тарелки колонны К-1 в К-2, прогрев К-2 вести постепенно;

- дать пар в К-2 для отпарки бензиновых фракций из легкого газойля;

- включить в работу насос Н-3. Включение Н-3 осуществляется помимо Т-2 и лишь при наладке работы Н-3 начинается включение Т-2 с соблюдением привил прогрева теплообменником.

Первые порции легкого газойля должны быть возвращены в К-1 как промежуточное орошение. С получением качественного легкого газойля его начинают откачивать в резервуары.

При достижении нормальной работы нагревательно-фракционирующей части включить подачу пара на Е-4 в радиантный змеевик П-2. Расход пара устанавливается в зависимости от загрузки печи по сырью от 600 до 800 кг/час.

При установлении стабильного режима работы блока ректификации производится перевод режима горения П-2 на автоматическую регулировку. Перевод на газообразное топливо производится после наладки режима блока ректификации в зависимости от наличия топливного газа в заводской магистрали.

Наладка режима реакторного блока

Подача сырья в реактор обычно производится при температуре не ниже 260-300 ^оС, при этой температуре пары сырья. входящие в реактор, частично конденсируются и происходит смачивание катализатора. Смачивание катализатора сырьем вызывает попадание паров в ствол подъемника и затем в регенератор, о чем свидетельствует попадание паров в дымовую трубу и циклоны Р-1. Парение через циклоны продолжается до повышения температуры катализатора. Меры для удаления парения и повышения температуры катализатора:

- максимально возможное увеличение циркуляции катализатора,

- поддержание максимально-допустимой температуры сырья на выходе из П-2 при производительности по сырью 16-18 м3 /час на каждый поток.

С появлением кокса на катализаторе начинается горение в регенераторе, температура в верхних зонах повышается. Очень важно вовремя произвести включение насоса на циркуляцию воды через змеевик регенератора Р-2.

При этом необходимо учитывать, что включение змеевиков осуществляется безаварийно, если температура катализатора над змеевиком не выше 340-500^ОС.

Включение змеевиков при температуре над ними выше 500^оС может привести к разрыву змеевика. Исправность змеевиков регенератора определяет работу установки в целом, т.к. попадание воды в регенератор вызывает растрескивание катализатора и большой его расход.

Отключение неисправных змеевиков приводит к повышению температуры катализатора в регенераторе, что вызывает растрескивание или спекание катализатора. Поэтому правильное включение и обслуживание змеевиков требуют особого внимания. После начала горения кокса на катализаторе приступить к включению остальных змеевиков регенератора Р-2, начиная от верхней до нижней зоны.

Правила включения змеевиков.

Перед включением все задвижки на входе в змеевики и на выходе в Р-3 должны быть закрыты и открыты на барбатер Е-12.

После закачки котла-утилизатора Е-4 и пуска Н-11 поочередно включаются змеевики Р-2, начиная с верхнего. Постепенно открывается задвижка на входе в змеевик, а после того, как вода пойдет на барбатер открывается задвижка на Р-3, а на барбатер Е-12 закрывается. После этого змеевик считается включенным. На входе в каждый змеевик установлены диафрагмы с калиброванными отверстиями, которые пропускают через себя только 6-7 м3/час воды.

Это облегчает включение змеевиков. При включении змеевиков поступают следующим образом: закрывают задвижки на входе, открывают задвижку 1,2 нитки на барабатер и закрывают задвижку на Р-3.

После вывода на нормальный технологический режим поднять давление в Е-4 до 14-16 кг/см2 и дать пар в трубы потолочного экрана П-2, с целью понижения парциального давления нефтяных паров в трубках змеевиков П-2 (улучшение условий для испарения тяжелого сырья), а также с целью уменьшении времени пребывания сырья в трубках печи, что влияет положительно на уменьшение коксообразования.

Правила нормальной эксплуатации установки

а) Общие положения.

Технологический режим работы установки поддерживают согласно разделу 4 технологического регламента и изменение технологического режима не допускается.

Условием нормальной работы установки является непрерывная работа реакторного блока и непрерывная циркуляция катализатора.

Для этого необходимо, чтобы:

- непрерывно работали воздуходувки, обеспечивая нормальную работу пневмоподъемников;

- не происходило повышения давления нефтяных паров в реакторе выше установленного;

- не превышалась норма подачи водяного пара на отпарку катализатора в реактор;

- не превышалась норма содержания крошки в катализаторе;

- нормально работали дозеры Р-6,Р-6а, сепараторы Р-4, 4а, катализаторопроводы, пылепроводы.

Непрерывная работа реакторного блока обеспечивается соблюдением условий ведения технологического режима реакторного блока, для чего в первую очередь необходимо:

- не допускать содержание остаточного кокса на катализаторе на выходе из регенератора более 0,5%;

- отпарить катализатор от нефтяных паров;

- постоянно поддерживать рабочий уровень катализатора в бункерах.

Ниже рассматриваются условия, необходимые для нормальной работы и регулировки режима установки.

Нормальная работа пневмоподъемника

Для нормальной работы пневмоподъемника необходимо следить за давлением в подъемнике, расходом воздуха в аподъемнике, уровнем катализатора в бункерах Р-1а и Р-2а и циркуляцией катализатора по сигнальным лампам.

б) Работа реактора.

Ниже приводятся различные способы контроля показателей качества и выходя продуктов каталитического крекинга.

Давление в реакторе

Давление в реакторе лимитируется высотой напорного стояка. Нормальным давлением является 0,50-0,65 кгс/см².

Повышение давления в реакторе увеличивает образование кокса и глубину превращения.

Технологический пар (пар, подаваемый в змеевики печи).

Увеличение количества технологического пара уменьшает образование кокса и глубину превращения.

Температура нефтяных паров и катализатора (или одно из них).

Повышает в среднем температуру в реакторе.

- повышение температуры в реакторе увеличивает образование кокса, глубину превращения, октановое число получаемого бензина, количество непредельных углеводородов, т.е. выход газа и ароматических углеводородов;

- при включении реактора в работу необходимо поддерживать температуру в реакторе выше точки росы сырья.

Количество подаваемого сырья:

- увеличение количества сырья в реактор повышает объемную скорость, вследствии чего понижается средняя температура в реакторе и уменьшается глубина превращения;

- подача на рисайкл тяжелого газойля увеличивает содержание кокса на катализаторе, выход бензина на свежее сырье и улучшает качество бензина за счет увеличения содержания ароматических углеводородов.

Изменение фракционного состава сырья, повышение конца кипения свежего сырья или рисайкла вызывает повышенное коксообразование

Увеличение слоя катализатора в реакторе:

- понижает объемную скорость реакции;

- повышает отложение кокса на катализаторе;

- повышает образование непредельных и изобутана;

- ограничивает загрузку реактора сырьем из-за увеличения перепада давления в дополнительном слое катализатора.

Методы регулирования коксообразования в реакторе.

Коксообразование в реакторе может быть снижено следующими способами:

- понижением температуры реакционной зоны за счет повышения температуры катализатора, поступающего в реактор;

- снижением производительности по сырью;

- понижением температуры сырья, поступающего в реактор;

- подачей легкого газойля на рисайкл.

Во время пускового периода надо тщательно регулировать режим реактора для того, чтобы не дать образоваться слишком большому количеству кокса еще до того, как регенератор окажется в состоянии выжечь этот кокс. С другой стороны надо поддерживать заданную коксовую нагрузку в пределах 2-2,5%, чтобы можно было выжить кокс из катализатора в регенераторе и для того, чтобы температура катализатора на выходе из регенератора не была ниже заданной.

Количество кокса в пределах 2-2,5% желательно, т.к. в этом случае секции системы водяного охлаждения работают в нормальных условиях. Для повышения коксообразования в реакторе поступают следующим образом:

- повышают температуру нефтяных паров или катализатора на входе в реактор;

- повышают температуру конца кипения сырья, поступающего в реактор.

Пользуясь данными, приведенными в этом разделе, работники установки могут вносить изменения в том направлении, которое необходимо для обеспечения заданного состава получаемого газа.

Регулирование основных параметров режима реактора

При регулировании режима реактора следует исходить из следующих положений:

Температура нефтяных паров сырья, поступающего в реактор, находится в зависимости от качества сырья и заданной температуры процесса. При тяжелом сырье (конец кипения выше 490^оС) следует температуру нефтяных паров на выходе паров из печи П-2 иметь выше температуры конца кипения, не допуская, однако, значительного перегрева во избежание процесса термического разложения сырья.

Температура катализатора на выходе из Р-1 находится в зависимости от температуры катализатора и нефтяных паров на входе в реактор, глубины процесса превращения сырья от степени отпарки и температуры перегретого водяного пара, поступающего в реактор.

Кратность циркуляции катализатора 1,5-2,0

Давление в ректоре не должно превышать 0,65 кгс/см², при давлении более 0,65 кгс/см² возможны случаи зависания катализатора и прорыв нефтяных паров в бункер и их воспламенение. При нормальной работе давление в реакторе регулируется давлением в газосепараторе. Поэтому при необходимости изменить давление в реакторе следует изменить давление в газосепараторе.

Производительность установки по сырью устанавливают постепенно по мере наладки температурного режима регенератора и повышают в течение 16-34 часов в пределах норм технологического регламента.

в). Работа регенератора

Работа установки в значительной степени зависит от режима реакторного блока, сохранности охлаждающих змеевиков, от величины расхода катализатора.

Необходимо отметить, что из реакторного блока наибольшую сложность в работе и наладке представляет регенератор.

Основное назначение регенератора заключается в восстановлении первоначальных свойств катализатора после его регенерации. Регенерацию катализатора осуществляют путем выжига кокса. Избыток тепла образующийся в результате горения кокса, снимается охлаждающими змеевиками.

Сложность и исключительная ответственность работы этого аппарата может быть проиллюстрирована количеством факторов, влияющих на работу регенератора:

- количество кокса, подлежащего выжигу;

- степень закоксованности катализатора;

- количество циркулирующего катализатора;

- содержание мелочи в катализаторе;

- температура и качество воздуха, подаваемого в регенератор в целом и по отдельным секциям;

- температура по секциям до и после охлаждения змеевиков;

- количество и качетсво подаваемой воды для охлаждающих змеевиков;

- работа реактора и т. д.

Способы регулирования температуры в регенераторе

Регулирование температуры по секциям на выходе из регенератора может быть осуществлено несколькими способами:

- изменением температуры воздуха в смеси с некоторым количеством дымовых газов, поступающих после П-1 в регенератор;

- изменением количества воздуха, подаваемого в регенератор и распределением его между отдельными секциями;

- регулированием степени закоксованности катализатора без изменения циркуляции катализатора;

- изменением количества циркулирующего катализатора.

Ниже приводится влияние указанных факторов.

Температура воздуха, подаваемого в регенератор, зависит от количества сжигаемого кокса, а следовательно, от температуры в регенераторе.

Чем выше коксовая нагрузка и температура регенератора, тем менее нагретый воздух нужно подавать в регенератор. При максимальной температуре в регенераторе 720^оС следует подогрев воздуха прекратить (погасить П-1). При количестве кокса на катализаторе на входе в регенератор, а также в период пуска установки, температуру воздуха перед регенератором повышают до 520-550^оС.

Количество воздуха, подаваемого в регенератор и распределение его по секциям.

Воздух в регенератор подается в таком количестве, чтобы обеспечить практически полный выжиг кокса на катализаторе. В целях нормального ведения процесса регенерации весь воздух должен быть распределен по зонам в зависимости от закоксованности катализатора.

Подводить много воздуха в верхние и нижние зоны регенератора не требуется, т.к. в первой и частично второй зонах горение только начинается, а в 7, 8, 9-й происходит в основном охлаждение катализатора.

Основное количество воздуха следует направлять в средние зоны 3, 4, 5, 6. Таким образом достигается наибольшая скорость горения кокса в регенераторе при наименьшем общем коэффициенте избытка воздуха.

При коксовой загрузке выше 1000 кг/час в 7-8 зонах происходит догорание глубинного кокса. Учитывая, что горение происходит замедленно из-за плохого проникновения кислорода в глубину пор катализатора, необходимо давать большее количество воздуха чем в средние зоны.

Общее количество воздуха в регенератор выбирается с учетом следующих факторов:

- количества кокса на катализаторе;

- коксовой нагрузки;

- циркуляция катализатора;

- содержания свободного кислорода, как на входе воздуха в Р-2, так и в дымовых газах из Р-2;

- температуры подаваемого воздуха;

- соблюдения заданного технологического режима;

- содержания остаточного кокса на катализаторе после регенератора.

Учитывая большое количество факторов, подлежащих учету, совершенно невозможно определить заранее режим работы регенератора, поэтому режим задается сначала ориентировочно и далее его уточняют по ходу наладки установки.

При малом количестве подаваемого воздуха возможно затухание процесса горения и получение катализатора на выходе из регенератора с повышенным содержанием кокса.

При большом количестве подаваемого воздуха возможен вынос катализатора из регенератора дымовыми газами через желоба и коллектор. Необходимо постоянно проверять отсутствие выноса катализатора через выходящие трубы. При недостатке в воздухе свободного кислорода выжиг кокса катализатора идет не полностью, с образованием СО. В общем коллекторе, выводящем дымовые газы из регенератора, может произойти смешение СО из отдельных секций с избыточным кислородом других секций. В этом случае может произойти дожиг СО со значительным выделением тепла. В нормальных рабочих условиях дымовые газы на выходе из регенератора содержат окиси углерода от 0 до 0,5 , а содержание кислорода в них от 2,5 до 5%. При дожиге СО температура дымовых газов может быть выше 1000^оС. При возникновении дожига СО, что бывает обычно в 3, 4, 5, 6 секциях, первым мероприятием для ликвидации дожига является уменьшение подачи воздуха на горение в верхние отделения регенератора. Это делается немедленно при повышении температуры дымовых газов на выходе из регенератора выше 800^оС

Регулировка водяного охлаждения регенератора.

В целях поддержания температур по секциям регенератора, в соответствии с пусковым режимом, необходимо снимать часть тепла, выделяющегося при горении кокса. Для этого устанавливаются в регенераторе охлаждающие змеевики.

Путем циркуляции горячей воды достигается регулировка температуры по секциям, обычно включенными бывают змеевики 3, 4, 5, 6, 7, 8 секции. Отключение змеевиков во время работы установки недопустимо, если только змеевик не вышел из строя, т. к. отключения и включения змеевиков во время работы ведут к разрыву змеевиков, что приводит к большому расходу катализатора.

Количество циркулирующего катализатора.

Изменение скорости циркуляции катализатора оказывает двойное действие на регулирование коксообразования и выжиг кокса. Например, при циркуляции в системе 50 т/час катализатора и постоянной коксовой нагрузке содержание кокса на катализаторе 1,5-1,6% при циркуляции катализатора 60 т/час и при этой же коксовой нагрузке содержание кокса на катализаторе 1,2-1,3%, при циркуляции 70 т/час - 1% кокса.

Снижение содержания кокса на катализаторе ведет к улучшению условий выжига его, т. к. в этих случаях основная масса кокса располагается в верхних периферийных слоях шарика, а заполнение коксом пор во внутренних слоях шарика меньше, а следовательно, диффузия кислорода в этих случаях лучше.

Работу реакторного блока по указанным соображениям желательно вести при большой циркуляции катализатора в системе, в то же время увеличение кратности циркуляции катализатора ведет в известных пределах к увеличению бензина, газа и кокса.

Основные положения остановки установки при нормальных условиях

О предстоящей остановке установки поставить в известность все цеха, связанные с работой установки. В первую очередь уведомить работников газовой компрессорной и диспетчера завода. Остановка установки на ремонт производится по графику ППР по приказу директора завода с последующим письменным распоряжением начальника производства. Последовательность остановки:

- снизить производительность установки по сырью до 12-14 м³/час на поток, поддерживая заданный технологический режим.

По достижении указанной производительности возможно некоторое понижение температуры на выходе из П-2, но понижение температуры нельзя допускать ниже 460^оС. Закрыть пар в потолочный экран П-2. После этого приступить к снятию реактора с потока нефтяных паров в следующем порядке:

- открыть верхний байпас Р-1 в течение 10-15 минут;

- убедившись, что байпасом есть проход (байпасы нагреваются) закрыть задвижки на линии входа нефтяных паров в реактор. После чего уменьшить подачу пара в зону отпарки реактора до 400 кг/час. Одновременно нагревательно-фракционирующую часть перевести на горячую циркуляцию по сырью.

Через один час после закрытия входа нефтяных паров в реактор Р-1, с одновременным прекращением подачи пара в зону отпарки Р-1, закрыть выходы из реактора в колонну К-1.

Во избежание подвисания катализатора в Р-1 необходимо после закрытия выходов из Р-1 в К-1 немедленно прекратить подачу пара в зону отпарки.

По реакторному блоку продолжать циркуляцию катализатора с целью его регенерации. По мере понижения температуры катализатора на входе в дозёры Р-6 и Р-6а не допускать посадку дозёров, для чего своевременно понижать циркуляцию катализатора, стараясь держать её максимально-возможной.

С целью улучшения регенерации катализатора зашуровать топку П-1.

После остановки циркуляции катализатора и выключения змеевиков при необходимости освобождения Р-1, Р-2 или из указанных аппаратов от катализатора, поступают следующим образом:

- закрытием задвижек и установлением заглушек прекращается доступ в аппарат катализатора, который предназначен для освобождения

- открывается доступ катализатора в Е-8 из циклона Р-4, доступ катализатора в бункер Р-2а закрывается

- открывается переток из бункера Р-1а в промежуточную емкость

- путем включения дозёра Р-6а выгружается катализатор из аппарата Р-2а, Р-2 по схеме : Р-2а, Р-2, Р-6а, Р-4а, Р-1а через переточную линию в промежуточную емкость

- путем включения дозёра Р-6 выгружается катализатор из реактора, напорного стояка и Р-1а по схеме : Р-1а, Р-1, Р-6, Р-4 в Е-8. После освобождения необходимой аппаратуры от катализатора, снизить температуру воздуха на топках под давлением П-3, П-3а, до температуры 250^оС со скоростью 50^оС в час.

При этом необходимо следить за состоянием сальниковых компенсаторов, пневмостволов, дозёров, циклонных сепараторов. При нормальной работе сальниковых катализаторов и достижения температуры на выходе из П-3 в П-3а 250^оС потушить форсунки печи и остановить воздуходувки.

По нагревательно-фракционирующей части.

НФЧ перевести на горячую циркуляцию по нижнему байпасу насосом Н-2 через К-1. Температура на выходе из П-2 снижается со скоростью 50-60^оС в час.

Отключить колонну К-2. При снижении температуры нефтепродукта на выходе из П-2 до 250^оС потушить форсунки.

Если установка работала с использованием рисайкла, то подачу рисайкла прекращают одновременно с прекращением подачи сырья или ранее.

Подача нижнего орошения в колонну К-1 прекращается при температуре нефтепродукта внизу колонны 250^оС.

При температуре нефтепродукта на выходе из П-2 200^оС горячая циркуляция прекращается, печь продувается в ректификационную колонну К-1 в течение 60 минут.

Вниз колонны К-1 подается холодная флегма с таким расчетом, чтобы снижение температуры внизу колонны происходило по 25-30^оС в час.

С понижением температуры паров внизу колонны уменьшить, а затем полностью прекратить подачу холодного орошения.

При необходимости вся аппаратура освобождается от продукта по линии откачки насосами Н-2, Н-3.

Полуаварийная остановка установки

При работе на тяжелом сырье (выкипает при 350^оС менее 20%) возможны два варианта остановки установки:

- нормальная остановка после непродолжительной работы установки при условии возможности закрытия входных задвижек в Р-1 и проходимости через верхний байпас Р-1. Остановка установки производится как описано выше;

- полуаварийная остановка установки, когда входные задвижки в Р-1 закрыть невозможно и нет проходимости через верхние байпасы при этом остановку установки производить следующим образом:

Снизить производительность до 12-14 м³/час на поток, выдерживая заданный технологический режим.

При достижении этой производительности остановить сырьевой насос Н-1, закрыть пар в потолочный экран П-2 из котла-утилизатора Е-1 и открыть пар по ходу сырья в печь П-2. Продувку змеевика печи паром через Р-1 в К-1 вести в течении 2-2,5 часов с шуровкой П-2 при температуре на выходе из печи 470-475^оС.

После остановки сырьевого насоса закрыть сырьевые задвижки на выходе из теплообменников в П-2.

При откачке тяжелого газойля возможно температурное расширение сырья в трубном пучке теплообменников Т-2, Т-3. Поэтому, чтобы не допустить разрыва трубных пучков теплообменников с остановкой насоса Н-1, открывают задвижку на выкиде Н-1 в топливные бачки Е-2, Е-2а, Е-3, Е-3а.

Полностью перевести шуровку П-2 на жидкое топливо. Линию топливного газа на установку отглушить у заводской магистрали.

После понижения производительности предупредить работников газовой компрессорной и газ перевести на факел.

С остановкой Н-1 временно прекратить откачку легкого газойля. Откачать тяжелый газойль насосом Н-2.

Легкий газойль из колонны К-2 по линии тяжелого газойля откачать до сброса насоса.

Этим самым прокачиваются легким газойлем линии тяжелого газойля в парк, теплообменники Т-3 и квенчинговая линия в К-1.

По мере снижения температуры верха К-1 уменьшить подачу орошения, а затем полностью его прекратить.

После пропарки змеевиков П-2 потушить форсунки и закрыть пар в змеевик П-2.

Закрыть пар в зону отпарки реактора и одновременно закрыть задвижки на выходе из Р-1.

После откачки продукта из К-1 и К-2 подать пар для пропарки этих аппаратов.

Все задвижки на перетоках из К-1 в К-2 должны быть открыты, а задвижки среднего орошения 12 тарелки и верха К-1 должны быть закрыты.

Во время пропарки колонны К-1 и колонны К-2 закрыть газ на факел и отглушить шлемовую линию газосепаратора.

Вопросы к размышлению:

1. Как регулируется технологический режим работы ректификационной колонны К-1?

2. Как регулируется температурный режим работы печи П-2?

3. Почему до сих пор эксплуатируются на установках типа 43-102 теплообменники старой конструкции типа “труба в трубе”?

4. Как вы считаете, будет ли необходимость в защелачивании бензина после гидроочистки сырья?

5. Что такое материальный баланс и как он подсчитывается на установке 43-102?

6. Как работа вспомогательных цехов влияет на работу установки?

7. Какие методы регулирования коксообразования в реакторе использует начальник установки?

8. В чем заключается подготовка установки к пуску?

9. Что такое кратность циркуляции катализатора, отчего она зависит?

10. Как отрегулировать нормальную работу реактора позаданному качеству сырья?

11. Какие факторы влияют на работу регенератора и как регулируется процесс регенерации?

12. Что такое “подвисание катализатора в Р-1” и что надо сделать, если он “подвис в реакторе”?

13. Что такое полуаварийная остановка установки и основные положения ее выполнения?

14. Для чего нужен лабораторный контроль и какие основные показатели определяет лаборатория?

15. Чем отличается пылевидный катализатор от микросферического? Недостаток и преимущества их.

16. Какова дальнейшая “судьба” вырабатываемых на установке нефтепродуктов? Где они используются?

17. Сколько кокса может содержаться в катализаторе до регенерации и после?

18. Как наладить горячую циркуляцию на установке?

19. Провила включения реактора и “регенератора” в работу.

20. Расскажите, как утилизируется теплота дымовых газов на установке?

21. Как регулировать нормальный режим котла утилизатора?

22. Что, по-вашему, надо делать в процессе эксплуатации на установке, чтобы увеличить межремонтный пробег?

2.13 Техническая характеристика и устройство основных аппаратов

Пневмотранспорт катализатора

Способ передвижения сыпучих материалов в виде взвеси в газовоздушном потоке носит название пневмотранспорта.

На установке 43-102 подъем отработанного и регенерируемого катализатора производится смесью воздуха и дымовых газов. Система пневмотранспорта включает:

1) турбовоздуходувки;

2) топки под давлением для нагрева воздуха;

3) воздуховоды;

4) загрузочные устройства -дозёры;

5) стволы пневмоподъемников;

6) сепараторы с циклонами;

7) бункер-подогреватель;

8) катализаторопроводы;

9) устройство для катализаторной мелочи.

На установке имеются три турбовоздуходувки, смонтированные вместе с обслуживающими их электромоторами на плитах.

Воздух от двух турбовоздуходувок используется для транспорта отработанного и регенированного катализатора.Третья турбовоздуховка обслуживает регенератор . Топки под давлением предназначены для нагрева воздуха нагнетаемого в регенератор и пневмоподъемники . Каждая топка представляет собой горизонтальный аппарат цилиндрической формы , состоящий из камеры сгорания топлива и камеры смешения , где происходит смешение холодного воздуха с горячими дымовыми газами . Топки снаружи изолированы . В каждой топке установлена форсунка для сжигания жидкого топлива.

Cмесь дымовых газов с воздухом поступает по воздуховодам большого диаметра к месту ее потребления. Воздуховоды изготовляются из углеродистой листовой стали . На воздуховодах установлены заслонки.

Для устойчивого вертикального движения катализатора в стволе подъемника средняя скорость смеси воздуха с дымовыми газами должна быть более высокой, чем скорость витания катализатора.

Скорость витания частиц катализатора соответствует такой скорости транспортируещего газа, при которой катализатор и не поднимается вверх, и не падает вниз (витает).

При скорости порока смеси воздуха с дымовыми. газами , близкой к скорости витания ( 9-11 м/сек. для шарикового катализатора )режим работы пневмотранспорта неустойчив. Режим работы подъемника поддерживается таким, чтобы скорость движения гранул катализатора не превышала 15 м/сек. Дальнейшее увеличение скорости вызывает усиленный износ катализатора вследствие более интенсивного соударения его гранул и ударов их о стенки.

Дозировка подачи катализатора проводится при помощи штурвала, который поднимает и опускает подвижную гильзу. Для направления движения катализатора по центру пневмоподъемника внутри дозёра установлена конусная наставка.

Дозёр является частью пневмоподъемников катализатора. Ствол подъемника состоит из отдельных звеньев . По высоте ствол имеет два тормозных участка . Торможение движения катализатора достигается увеличением диаметра ствола. Конец ствола входит в бункер-сепаратор, где происходит отделение катализатора от пыли и смеси воздуха с дымовыми газами. Катализатор поступает в бункер, а катализная пыль уносится горячей смесью воздуха с дымовыми газами. Отделение катализной пыли производится при помощи мультициклонов, которые установлены в верхней части бункеров - сепараторов.

Катализная пыль по пылепроводам поступает в емкость для пыли, а смесь воздуха с дымовыми газами сбрасывается в атмосферу. Контроль за нормальной работой системы пневмотранспорта ведется по давлению воздуха в дозёре.

Наличие крошки в порошке катализатора нежелательно. Поэтому при работе установки крошка непрерывно удаляется из массы катализатора в сепараторе мелочи. Последний состоит из двух частей. Первая часть представляет собой полый цилиндр, через который проходит катализатор в разреженном потоке. В слой катализатора подается снизу воздух для отдувки катализной мелочи и крошки ( мелкие 2мм в поперечнике). Воздух вместе с катализной мелочью и крошкой поступает во вторую часть , где установлены четыре мультициклона. Во второй части мелочь и крошка отделяется от воздуха и поступает в емкость, а воздух сбрасывается в атмосферу.

Катализатор, содержащий избыток влаги, при быстром нагреве разрушается.

Поэтому до ввода в поток горячего циркулирующего на установке катализатора свежего катализатора из него надо удалить адсорбированную влагу. Подсушивают катализатор постепенно в бункере - подогревателе, сушилке или нагретыми газами.

Система пневмотранспорта обеспечивает циркуляцию катализатора 50-60 тонн.

Регенерация катализатора

При контактировании с сырьем активность катализатора быстро уменьшается вследствие отложения кокса в его порах.

Катализатор регенерирует в строго контролируемых условиях, обычно в интервале температур 540-680^оС. При температурах выше 700^оС катализатор перегревается, а внутренние металлические элементы регенератора, теряя механическую прочность и усиленно окисляясь, деформируются и разрушаются. При температуре ниже 540^ОС процесс сжигания кокса протекает недостаточно быстро. Скорость сжигания кокса повышается с увеличением:

температуры процесса регенерации;

содержания кислорода в газах;

размера пор катализатора.

Операторы должны строго контролировать температурный режим регенератора, чтобы, с одной стороны, не перегревать катализатор, а с другой стороны - не допускать вывода из регенератора недостаточно освобожденного от кокса катализатора. Скорость сгорания кокса возрастает также с увеличением давления в регенераторе. Катализатор поступает сверху через бункер 1 и, спускаясь по рукавам, равномерно распределяется по горизонтальному сечению аппарата, заполненному по всей высоте катализатором. Горячий воздух, необходимый для поддержания горения кокса в регенераторе, поступает из двух наружных, размещенных по обе его стороны, вертикальных воздуховода из-под желобов, входит в слой катализатора каждой секции, а продукты горения отводятся через газовые короба 3 в дымовую трубу.

Для предупреждения чрезмерного повышения температуры в регенераторе между воздушными и газовыми коробами расположены охлаждающие змеевики 4, в которые подается вода. Катализатор после выжига кокса проходит через выравнивающие устройства 5, обеспечивающие равномерное движение катализатора по поперечному сечению регенератора, а затем по трубе 6 отводится из нижней части аппарата к дозёру пневмоподъемника.

В регенераторе имеется 9 секций. Три верхние имеют одинаковое конструктивное устройство для равномерного распределения воздуха по поперечному сечению регенератора, а также устройства для сбора и вывода продуктов сгорания. Нижние секции, кроме этих устройств имеют змеевики для охлаждения катализатора, расположенные в конце каждой секции, т.е. ниже распределителя воздуха. Змеевики собраны из бесшовных стальных труб малого диаметра. Трубы между собой - гнутыми двойниками.

Назначение девятой секции - охлаждение катализатора до требуемой температуры. Здесь размещается охлаждающий змеевик с более развитой поверхностью. Часть тепла, выделяется при сжигании кокса, отводится водой, непрерывно прокачиваемой через трубы охлаждающих змеевиков.

Бесперебойная эксплуатация регенератора - одно из основных условий нормальной работы установки.

От нормальной работы регенератора во многом зависит качество и количество получаемых продуктов, а также другие показатели. Ранее были приведены данные, характеризующие работу регенератора.

Необходимо стремиться к выполнению более полной регенерации катализатора, глубину выжига кокса следует доводить до остаточного кокса не более 0,2-0,3 %.

На степень регенерируемости катализатора большое влияние оказывает температура его на выходе и регенератора. При температуре 540-560⁰С регенерация катализатора идет очень легко, если же она выше 580 ⁰С, то ухучшается, нарастает остаточный кокс.

При чрезмерно высокой температуре каталиатора, поступающего в регенератор, сокращается выход ьензиновых фракций, увеличивается газообразвание и повышается содержание непредельных углеводородов в гае и в бензине.

Основные аппараты установки

а) Реактор.

Этот аппарат предназначен для непрерывного контактирования паров сырья с горячим каталиатором. Реактор (рис.1) состоит из трех частей: верхней 1 - бункера для катализатора, средней 2 - промежуточной емкости (для разгрузки катализатора во время остановки установки на ППР) и реакционной зоны 3 - собственно реактора.

Рабочие условия в реакторе: температура до 580 ОС, давление избыточное в реакционной зоне 0,07 Мпа (0,7 кг/см²) , во всех остальных частях атмосферное.

...