Установка гидроочистки Л-24/7

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Назначение установки Л-24/7 и её краткая характеристика

технологический реактор гидроочистка

Типовая установка гидроочистки Л-24/7 предназначена удаления сернистых соединений из прямогонных дизельных фракций, выкипающих в пределах 180-350 oС с содержанием серы до 2,4% мас., смесей прямогонных дизельных фракций с дизельными фракциями вторичных происхождений в отношении не более, чем 1:1 с содержанием серы до 1,5% мас.

Возможен вариант удаления сернистых соединений из керосиновых фракций с содержанием серы до 1,0% <один поток>.

На установке предусмотрена возможность одновременной переработки двух видов сырья. При этом все места соприкосновения блоков должны быть отглушены заглушками согласно» Журналу учета, постановки заглушек».

Проект установки разработан институтом «Ленгипронефтехим». Привязка установки к действующему заводу выполнена Ростовским филиалом «ВНИПИнефть».

Число рабочих дней в году по проекту - 327.

Проектная мощность установки по сырью - 1,2 млн. т/год, фактическая мощность после реконструкции в 1980 году - 2,0 млн. т/год.

Установка принята в эксплуатацию в январе 1969 года.

В мае 2002 года на первом потоке замена реакторов Р-1, Р-2 на биметалические.

В ноябре 2002 года была произведена замена внутренних контактных устройств в верхней части стабилизаторов К-1, К-2 - существующие S-образные тарелки заменили на массообменную регулярную насадку АВР (проект ЦНО «Нефть и Газ»). В феврале 2006 года на первый поток загружен катализатор алюмокобальтмолибденовый НКЮ-232 (ООО «НЗК»), в марте 2008 года на второй поток загружен алюмоникельмолибденовый катализатор НКЮ-220 (ООО «НЗК») и алюмокобальтмолибденовый НК-232.

Катализаторы НКЮ-232, НКЮ-220 предназначены для использования в процессе гидроочистки дизельных фракций.

На установке получают следующие продукты:

Гидроочищенное дизельное топливо;

Бензин;

Углеводородный газ;

Сероводород.

2. Теоретические основы процесса. Влияние параметров на теоретический режим

Цель гидроочистки - улучшение качества продукта или фракции за счет удаления нежелательных примесей, таких, как сера, азот, кислород, смолистые соединения, непредельные углеводороды.

Удаление примесей из нефтепродуктов происходит в результате взаимодействия сернистых соединений с водородом в присутствии катализатора гидроочистки. При гидроочистке происходит частичная деструкция в основном сераорганических и частично кислородных и азотистых соединений. Продукты разложения насыщаются водородом с образованием сероводорода, воды, аммиака и предельных или ароматических углеводородов.

Кроме реакций взаимодействия сернистых, азотистых и кислородных соединений в процессе гидроочистки протекают также реакции гидрокрекинга, насыщения олефинов, дегидрирования нафтеновых углеводородов, циклизации парафиновых углеводородов в нафтеновые (в области повышенных температур), гидрирования ароматических углеводородов при низких температурах и высоких давлениях.

Замена внутренних контактных устройств (S-образные тарелки) в верхней части колонн-стабилизаторов К-1, К-2 на массообменную регулярную насадку АВР позволила:

- за счет более четкой ректификации увеличить отбор гидроочищенного дизельного топлива;

- получить бензин-отгон с КК не более 180 оС;

- вовлекать бензин-отгон в сырье риформингов.

Катализаторы гидроочистки

Катализаторы НКЮ-232, НКЮ-220, НК-232 предназначены для использования в процессах глубокой гидроочистки дизельных фракций нефтяного происхождения. Характеризуется высокой активностью в реакциях гидрогенолиза серо-, азотсодержащих углеводородов, входящих в состав сырья, обладает повышенными деметализирующими свойствами.

К преимуществам данных катализаторов относится - низкая начальная температура процесса.

В верхней части реакторов вместо фарфоровых шаров используется, в качестве верхнего удерживающего и распределительного слоя, катализатор защитного слоя НКЮ-500, сформированный в виде колец Рашига. Применение данного катализатора увеличивает межрегенерационный цикл, так как снижает коркообразование, а так же увеличивает общий срок службы основного катализатора гидроочистки, улучшает распределение газосырьевой смеси по сечению реактора.

Основные реакции каталитического гидрирования

Реакции гидрирования непредельных, ароматических и сернистых соединений сопровождаются выделением тепла. При гидроочистке легких прямогонных топлив - бензина, керосина, дизельного топлива - тепловой эффект реакции сравнительно невелик и составляет 70-80 кДж/кг сырья. При гидроочистке топлив с высоким содержанием непредельных, а также тяжелых топлив тепловой эффект реакции достигает 260-500 кДж/кг.

I. Реакции гидрирования сернистых соединений:

Схемы реакций каталитического разложения основных сернистых соединений в присутствии водорода можно представить следующим образом:

а) меркаптанов:



RSН + H₂ = RН + H₂S

б) cульфидов:

ациклические RSR₁ + 2H₂ = RH + R₁H + Н₂S

моноциклические

Н₂С - СН₂

¦ ¦ + 2 H₂ = H₂S + C₄H₁₀

Н₂С CH₂

\ /

S

в) дисульфидов

RSSR₁ + 3 Н₂ = RН + R₁H + 2H₂S

г) тиофена

CН₂ - СН₂

¦ ¦ + 4Н₂ = С₄Н₁₀ + Н₂S

CН₂ СН₂

\ /

S

д) бензотиофена

 // \ - // \ _C₂Н₅

¦ ¦¦ ¦¦ + 3H₂ = ¦ ¦¦ + H₂S

\\ / \ / \\ /

S

ж) дибензотиофена

 // \ __ // \

-> ¦ ¦¦ ¦ ¦¦ + H₂S

 // \ - / \\ ¦ \\ / \\ /

¦ ¦¦ ¦¦ ¦ + XH₂-¦

\ / \ / \ / ¦

S ¦ // \ _ // \

-> ¦ ¦¦ ¦ ¦ + Н₂S

¦ \\ / \ /

¦

¦ / \ _ / \

-> ¦ ¦ ¦ ¦ + H₂S

\ / \ /

Глубина протекания реакций обессеривания по данным проекта составляет:

· в реакторе Р-1 (3) - 50%;

· в реакторе Р-2 (4) - 35%.

В перечисленных реакциях первичной является разрыв связи углерод - сера и присоединение водорода к образующимся осколкам молекул.

Устойчивость сернистых соединений увеличивается в следующем ряду: меркаптан < дисульфид < сульфид < тиофен.

Прочность S-S-связей в дисульфидах с алифатическими радикалами не зависит от длины алкильных цепей. Прочность связи S-S в дисульфидах с ароматическими радикалами меньше, чем с алифатическими. Реакции протекают при температурах 320-400 оС, давлении до 45 кгс/см2 и объемной скорости подачи сырья до 4.

II Реакции гидрирования азотистых соединений

а) Легче всего гидрируются соединения, содержащие азот в аминогруппах:

 // \ / CH₂NH₂ // \

¦ ¦¦ + H₂ = ¦ ¦¦ + NH₃

\\ / \\ /

б) Анилин, содержащий аминогруппу, связанную с ароматическим кольцом, гидрируется значительно труднее

 // \ /NH₂ // \

¦ ¦¦ + H₂ = ¦ ¦¦ + NH₃

\\ / \\ /

в) Хуже всего удаляется азот из соединений, содержащих его в циклических структурах.

 // \ / \

¦ ¦¦ + 3H₂ = ¦ ¦ + H₂ = C₅H₁₂ + NH₃

\\ / \ / пентан

N NH изопентан

пиридин



г) Пиррол гидрируется до бутана и аммиака:

-

¦¦ ¦¦ + 2Н₂ = С₄Н₁₀ + NH₃

\ /

NH

д) Гидрирование бициклических и полициклических аренов начинается с кольца, содержащего гетероатом:

 // \ / \\ // \ /CH₂ - CH₂ - CH₃

¦ ¦¦ ¦ + 2H₂ = ¦ ¦¦ + NН₃

\\ / \ // \\ /

N

Хинолин Пропилбензол

Как видно из приведенных схем, началом всех реакций является насыщение гетероциклического кольца, затем происходит разрыв гидрированного кольца с образованием смеси первичных и вторичных аминов. Следующая стадия - дальнейший гидрогенолиз с образованием ароматических углеводородов с короткими боковыми цепями, парафиновых углеводородов и свободного аммиака.

III. Реакции гидрирования кислородных соединений

Кислород в среднедистиллятных фракциях нефтепродуктов может быть представлен соединениями типа спиртов, эфиров, фенолов, нафтеновых кислот.

При гидрогенизации кислородосодержащих соединений образуются соответствующие углеводороды и вода.



 // \ /COH // \ /CH₂ - CH₂ - CH₃

¦ ¦¦ + Н₂ = ¦ ¦¦ + Н₂О

\\ / \\ /

фенол пропилбензол

OH

/ \\-CH₂ / \\-CH₃

¦¦ ¦ + Н₂ = ¦¦ ¦ + H₂O

\ // \ //

O - крезол толуол

С₆H₁₁ OOH + 3H₂ = C₆H₁₄ + 2H₂O

гидроперекись гексана гексан

Факторы, влияющие на ход процесса

В соответствии с механизмом протекания реакций гидроочистки моторных топлив скорость реакции зависит:

· от химической природы сырья;

· физических свойств сырья;

· типа катализатора и его состояния;

· парциального давления водорода;

· объемной скорости;

· конструкции реактора.

Поскольку скорость реакции является сложной функцией каждого из этих параметров и многие из них взаимосвязаны, очевидно, что количественно оценить влияние каждого параметра раздельно практически невозможно. Все же можно выявить, какие факторы наиболее важны и как следует изменять эти параметры для достижения оптимальных результатов.

1 Свойства сырья

В процессе гидроочистки изменяются следующие показатели фракций:

· содержание общей и меркаптановой серы,

· термическая стабильность,

· йодное число (содержание непредельных углеводородов),

· содержание фактических смол.

Скорость гидрогенизационного обессеривания уменьшается с увеличением молекулярного веса очищаемой фракции. Объясняется это увеличением вязкости фракции и увеличением содержания тиофеновой серы, трудно удаляемой в процессе гидроочистки.

При переработке фракций вторичного происхождения характер гидрирования изменяется - концентрация водорода в водородсодержащем газе должна быть выше. Во избежании поликонденсации непредельных и кислородных соединений, содержащихся в сырье, необходимо исключить его контакт с кислородом воздуха. Контакт с кислородом воздуха может привести к образованию отложений в системе реакторного блока (теплообменники, компрессоры, реакторы).

В сырье, поступающем на установку гидроочистки, содержание влаги не должно превышать 0,02-0,03% мас. Повышенное содержание влаги влияет на прочность катализатора, усиливает интенсивность коррозии, нарушает нормальный режим стабилизационной колонны.

Сырье не должно содержать механических примесей, так как, попадая в реактор, они скапливаются на катализаторе, снижая тем самым эффективность его работы. В осадке, скапливающемся на катализаторе, содержатся все металлы, найденные в сырье.

2. Активность катализатора

Алюмоникельмолибденовый катализатор менее активен в реакциях насыщения непредельных соединений, зато более активен в отношении насыщения ароматических углеводородов и гидрирования азотистых соединений.

Чем выше активность катализатора, тем быстрее протекает реакция обессеривания и больше ее глубина. С увеличением времени работы катализатора происходит снижение его активности.

Активность снижается из-за отложения кокса на поверхности катализатора и адсорбции атомов тяжелых металлов на активных центрах катализатора при разложении металлоорганических соединений.

Снижение активности может произойти за счет попадания влаги на катализатор. При этом происходит усадка катализатора в объеме, вследствие чего снижается активная поверхность катализатора.

3. Объемная скорость подачи сырья

Объемная скорость - это отношение объема жидкого сырья, подаваемого в реактор в течение 1 часа, к объему катализатора. Для всех видов сырья степень обессеривания возрастает с понижением объемной скорости сырья.

Чем больше производительность по сырью при постоянном объеме катализатора в реакторах, тем выше объемная скорость. С увеличением объемной скорости уменьшается время контакта сырья с катализатором, при этом глубина превращения снижается. При выборе объемной скорости учитывают температуру, давление, состав сырья и состояние катализатора. Объемная скорость колеблется от 1 до 4,5 ^час-1.

Температура

Правильно выбранный интервал рабочих температур обеспечивает как требуемое качество, так и длительность безрегенерационного пробега и общего срока службы катализатора. Для всех видов сырья сохраняется закономерность - степень обессеривания возрастает с повышением температуры при том же уровне активности катализатора. Наиболее благоприятным для загруженных катализаторов является интервал рабочих температур 320 - 425 ^оС.

Рост степени обессеривания пропорционален повышению температуры до определенных пределов. Каждый вид сырья имеет свой максимум температур, после которого увеличивается скорость реакций разложения и насыщения непредельных углеводородов по сравнению со скоростью реакций гидрирования сернистых соединений, в связи, с чем уменьшается избирательность действия катализатора по отношению к сере и рост степени обессеривания замедляется, возрастает выход газа, легких продуктов и кокса.

Увеличивается расход водорода и количество образовавшегося на катализаторе кокса.

Слишком занижать температуру также не следует, так как при этом значительно замедляется скорость реакций обессеривания.

Давление

Повышение давления при неизменных прочих параметрах процесса вызывает изменение степени превращения в результате увеличения парциального давления водорода и углеводородного сырья и содержания жидкого компонента в системах, находящихся при давлениях и температурах соответственно выше и ниже условий начала конденсации.

Первый фактор способствует увеличению степени превращения, второй - замедляет протекание реакции. С ростом общего давления в процессе, при прочих равных условиях, растет парциальное давление водорода. Поскольку водород является одним из основных химических реагентов, то повышение его парциального давления ускоряет реакции гидрирования и способствует уменьшению возможности отложения кокса на катализаторе, что увеличивает его срок службы.

Суммарное влияние парциального давления водорода слагается из раздельных влияний:

общего давления;

концентрации водорода в циркуляционном газе

Требование к содержанию водорода в циркулирующем газе определяется качеством сырья:

- прямогонные фракции очищаются при меньшей концентрации,

- крекинговые - при большей концентрации водорода.

С понижением концентрации водорода в циркуляционном газе несколько уменьшается безрегенерационный цикл работы катализатора.

Кратность циркуляции

В промышленной практике объемное отношение «водород: сырье» (или кратность циркуляции) выражается отношением объема водорода при нормальных условиях к объему сырья. С точки зрения экономичности процесса заданное отношение целесообразно поддерживать циркуляцией водородсодержащего газа. В этом случае большое влияние приобретает концентрация водорода в циркуляционном газе:

Концентрация водорода, % об.	90	80	70
Отношение «Н: С»	220	250	286

Увеличение отношения «циркуляционный газ: сырье» в значительной степени определяет энергетические затраты. Заметное возрастание скорости реакций при увеличении кратности циркуляции происходит только до определенного предела.

Увеличение давления в системе до уровня выше давление начала конденсации, при неизменной температуре реакции способствует образованию жидкой фазы, что приводит к замедлению основных реакций процесса. Сильное увеличение давления ухудшает сепарацию водородсодержащего газа и увеличивает потерю его с сухим газом.

Быстрое понижение давления может привести к повреждению катализатора.

Понижение давления без предшествующего понижения температуры может вызвать образование отложений кокса.

3. Описание технологической схемы установки

Технологическая схема установки включает два одинаковых самостоятельных потока, позволяющих производить очистку одновременно двух различных видов сырья.

Описание технологической схемы приводится для одного потока с указанием в скобках индексов аппаратов и номеров позиций КИП второго потока.

Реакторное отделение

Исходное сырье из резервуарного парка:

- дизельное топливо - резервуары №№374-375; 21-25;

- реактивное топливо - резервуары №№319-322

поступает на прием насосов Н-1, 1а (2, 3) и под давлением до 70 кгс/см² подается в узел смешения сырья и циркуляционного водородсодержащего газа. Постоянство расхода сырья в тройник смешения поддерживается автоматически регулятором расхода поз. FRKCS 41 (FRKCS 40), клапан которого расположен на линии выкида насосов Н-1, 1а (2, 3).

Газо-сырьевая смесь из узла смешения направляется в межтрубное пространство теплообменников Т-1а, 1, 2 (3а, 3, 4), в которых нагревается до температуры 280 - 350 оС за счет тепла газо-продуктовой смеси, выходящей из реакторов и регистрируется поз. ТЕ86 (ТЕ76).

После теплообменников газо-сырьевая смесь двумя потоками проходит конвекционную и радиантную части печи П-1 (П-2), где дополнительно подогревается до температуры не выше 420 оС и регистрируется поз. ТЕ172, ТЕ173 (ТЕ174, ТЕ175).

Температура сырья на выходе из печи П-1 (П-2) поддерживается автоматически регуляторами температуры поз. TRKC 169, TRKC 170 (TRKC 115, TRKC 135), клапаны которых установлены на линиях подачи топливного газа на форсунки печей.

Далее газо-сырьевая смесь в газожидкостной фазе поступает в два последовательно работающих реактора Р-1, Р-2 (Р-3, Р-4).

Температура в зонах реакции контролируется по показаниям двух десятизонных термопар поз. ТЕ-42, ТЕ-40, ТЕ-71, ТЕ-70 (ТЕ-8, ТЕ-14, ТЕ-26, ТЕ-6). Температура стенок реакторов Р-3, 4 контролируется по показаниям регистрирующих приборов поз. ТЕ-7/1-20, ТЕ-25/1-10.

Перепад давления в системе реакторного блока регистрируется приборами поз. 7, 12, 55.

Газо-продуктовая смесь из последнего реактора Р-2 (Р-4) направляется в трубное пространство теплообменников Т-2, 1, 1а (4, 3, 3а), где охлаждается до температуры не выше 190 оС и регистрируется поз. ТЕ064 (ТЕ129). Далее газо-продуктовая смесь поступает в холодильники типа АВЗ - Х-14, Х-1 (Х-15, 2), охлаждается до температуры не выше 50 оС и направляется в сепаратор высокого давления С-1 (С-2) и регистрируется поз. ТЕ027 (ТЕ043).

В сепараторе С-1 (С-2) при давлении не выше 45 кгс/см2 происходит разделение гидрогенизата и водородсодержащего газа.

Жидкий гидрогенизат выводится с низа сепаратора С-1 (С-2) и поступает в сепаратор низкого давления С-3 (С-4), где происходит отделение углеводородных газов за счет снижения давления до 7 кгс/см².

Постоянство уровня в сепараторе С-1 (С-2) поддерживается автоматически регулятором уровня поз. LRKC 106 (LRKC 105), клапан которого расположен на линии выхода гидрогенизата из С-1 (С-2).

Реакция гидроочистки протекает в атмосфере избыточного водородсодержащего газа, который постоянно циркулирует в системе.

Система циркуляционного газа

Поступающий на установку ВСГ подается в сепаратор высокого давления С-1 (С-2) или в линию выхода очищенного газа из К-3 (К-4) в сепаратор С-5 (С-6).

Из сепаратора С-1 (С-2) неочищенный циркуляционный газ под давлением не выше 45 кгс/см² и с температурой не выше 50 ^оС поступает в абсорбер К-3 (К-4).

В абсорбер подается 10-15%-ный водный раствор моноэтаноламина, который поглощает сероводород из водородсодержащего газа. Из абсорбера К-3 (К-4) очищенный водородсодержащий газ поступает в приемный сепаратор С-5 (С-6). Из сепаратора С-5 (С-6) водородсодержащий газ поступает на прием компрессоров ПК-1, 2 (3, 2). С выкида компрессоров под давлением до 60 кгс/см² газ подается в тройник смешения с сырьем.

Отделение стабилизации

С низа сепаратора низкого давления С-3 (С-4) нестабильное дизельное топливо проходит межтрубное пространство теплообменников Т-9, 10, 11, 12, 12а (Т-16а, Т-13, 14, 15, 16), где нагревается до 250 ^оС за счет тепла стабильного диз. топлива и поступает на 8, 12 тарелки колонны стабилизации К-1 (К-2). Температура входа в К-1 (К-2) регистрируется поз. ТЕ2 (ТЕ1б).

Уровень в С-3 (С-4) поддерживается автоматически регулятором уровня поз. LRKC 136 (LRKC 16), клапан которого расположен на линии выхода нестабильного гидрогенизата из С-3 (С-4) в Т-9, 10, 11, 12, 12а (Т-16а, Т-13, 14, 15, 16). Температура на выходе нестабильного гидрогенизата из С-3 (С-4) регистрируется поз. ТЕ016 (ТЕ011).

Давление в сепараторе С-3 (С-4) поддерживается постоянным регулятором давления поз. PRKC 117 (PRKC 107), клапан которого расположен на линии выхода углеводородного газа из С-3 (С-4) в абсорбер К-5.

С низа К-1 (К-2) стабильный гидрогенизат с температурой не выше 280 ^оС поступает на прием насосов Н-4, 5 (6, 6а), регистрируется поз. ТЕ139 (ТЕ109), прокачивается через змеевик П-3 (П-4) и в качестве теплоносителя с температурой не выше 340 ^оС, регистрируется поз. ТЕ98 (ТЕ108), возвращается в колонну стабилизации. Балансовый избыток с выкида Н-4, 5 (6, 6а) проходит через трубное пространство теплообменников Т-12а, 12, 11, 10, 9 (Т-16, 15, 14, 13, 16а), где отдает свое тепло нестабильному гидрогенизату, захолаживается в холодильнике Х-7 (Х-8) и с температурой не выше 60 ^оС поступает в парк. Температура регистрируется поз. ТЕ133 (ТЕ134).

Количество теплоносителя, подаваемого через печь П-3 (П-4) поддерживается постоянным регулятором расхода поз. FRKC 73 (FRKC 71), клапан которого расположен на линии подачи рециркулята в П-3 (П-4).

Температура дымовых газов над перевалами печи П-3 (П-4) поддерживается автоматически регулятором температуры поз. TRKC 146 (TRKC 176), клапан которого расположен на линии подачи топливного газа к форсункам печей, регистрируется поз. ТЕ90, ТЕ89 (ТЕ91, ТЕ92).

Постоянство уровня в колонне К-1 (К-2) поддерживается автоматически регулятором уровня поз. LRKC 137 (LRKC 39), клапан которого расположен на линии откачки стабильного гидрогенизата.

С верха К-1 (К-2) газ и пары бензина с температурой до 150 ^оС поступают в конденсатор-холодильник ХК-1 (ХК-2), где конденсируются, охлаждаются до температуры не выше 40 ^оС и поступают в сепаратор С-7 (С-8)., регистрируется поз. ТЕ77 (ТЕ69).

Газ из С-7 (С-8) поступает в сепаратор С-8а, где улавливается бензин, уносимый из сепаратора С-7 (С-8). Углеводородный газ с верха сепаратора С-8а, направляется на очистку от сероводорода в абсорбер К-6.

Бензин с низа сепаратора С-7 (С-8) насосами Н-7, 8 (9) подается частично на орошение верха колонны К-1 (К-2), а балансовый избыток через клапан регулятора уровня в сепараторе С-7 (С-8) поз. LRKC 138 (LRKC 140) поступает в отстойник Е-3 (С-13) для удаления воды из отгона.

Температура верха стабилизационной колонны К-1 (К-2) поддерживается постоянной с помощью регулятора температуры поз. TRKC 126 (TRKC 116), клапан которого расположен на линии подачи орошения в К-1 (К-2).

Сверху Е-3 отгон поступает на отдув сероводорода из бензина по линии 6 дюймов через С-13 на верх К-8. На входе в Е-3 в линию отгона подается отгон с установок Л-24/6, Л-35/5, ЛГ-35/11-300, ЛЧ-35/11-600, Л-24/8 С.

В нижнюю часть К-8 через маточник подается очищенный от сероводорода углеводородный газ из К-5. Давление в К-8 поддерживается автоматически клапаном поз. PRKC 25, расположенным на линии выхода газа из К-8 в С-8а, расход регистрируется поз. FE17.

Бензин с низа К-8 поступает на прием насосов Н-17, 18, 9а и подается на защелачивание. Уровень бензина в К-8 поддерживается автоматически клапаном регулятора поз. LRKC 148, расположенным на выкидном трубопроводе Н-17, 18, 9а.

Насыщенный сероводородом углеводородный газ из К-8 поступает в С-8а и совместно с газом стабилизации низкого давления поступает на очистку в К-6. Расход газа из К-8 регистрируется поз. FE16.

Из К-6 очищенный углеводородный газ поступает в отстойник Е-23, где происходит разделение жидкой и газообразной фазы. С верха Е-23 газ поступает в теплообменник Т-22, где нагревается до температуры 100 ^оС и поступает в топливную сеть установки на печи П-1, П-2, П-3, П-4. Избыток газа через клапан регулятора давления (поз. PRKC 152), который установлен на линии топливного газа с К-6 в Е-23, сбрасывается в факельную линию.

Расход очищенного углеводородного газа контролируется поз. FE10.

С верха К-5, очищенный от сероводорода, углеводородный газ под давлением не выше 5 кгс/см² выводится в К-8 на отдув сероводорода из бензина или выводится в топливную сеть завода.

Давление в К-5 поддерживается автоматически регулятором давления поз. PRKC 119, клапан которого установлен на линии сброса газа из К-5 в К-8.

Отделение очистки и регенерации моноэтаноламина

С низа абсорбера К-3 (К-4) за счет давления в аппарате и из абсорберов К-5, К-6 насосами Н-12, 13 насыщенный сероводородом раствор МЭА направляется в сепаратор С-6а для разделения углеводородов и МЭА. Температура МЭА в С-6а контролируется поз. ТЕ158.

Уровень раствора МЭА в С-6а поддерживается автоматически регулятором уровня поз. 5, клапан которого установлен на линии выдавливания МЭА из С-6а в К-7. Уровень бензина в С-6а поддерживается автоматически регулятором уровня поз. 23, клапан которого установлен на линии выдавливания бензина из С-6а в С-8а. Необходимое давление в С-6а поддерживается регулятором давления поз. PRKC 117, PRKC 107, клапан которого расположен на линии сброса углеводородного газа из С-3, С-4 в К-5.

Насыщенный сероводородом раствор МЭА из сепаратора С-6а под собственным давлением прокачивается через теплообменники Т-9а, Т-17, Т-18, Т-19, где нагревается до 110 ^оС за счет тепла регенерированного раствора МЭА, направляется в колонну К-7 для регенерации. Температура насыщенного раствора МЭА на входе в К-7 регистрируется поз. ТЕ1е.

Уровень раствора МЭА в абсорбере К-3 (К-4) поддерживается автоматически регулятором уровня поз. 45 (145), клапан которого расположен на перетоке из К-3 (К-4) в С-6а.

Уровень раствора МЭА в К-5 поддерживаются автоматически регулятором уровня поз. LRKC 205, клапан которого установлен на линии выхода МЭА из К-5.

Уровень раствора МЭА в К-6 поддерживается автоматически регулятором уровня (поз. LRKC 197), клапан которого установлен на линии выкида насоса ЦН-12, 13.

Уровень бензина из К-6 периодически откачивается насосом Н-16 в С-8а, затем в местную нефтеловушку. В колонне К-7 при температуре низа не выше 130 ^оС проводится регенерация раствора МЭА.

Постоянство температуры низа К-7 поддерживается автоматически регулятором температуры поз. TRKC 102, клапан которого расположен на линии подачи острого пара в трубное пространство подогревателя Т-20.

Сероводород и водяные пары с верха К-7 с температурой до 115 ^оС поступают в конденсатор-холодильник ХК-3, где водяные пары и сероводород конденсируются и охлаждаются до температуры не выше 40 ^оС. Из ХК-3 газожидкостная смесь поступает в сепаратор С-9, где происходит разделение жидкой и газовой фаз. Температура на выходе ХК-3 регистрируется поз. ТЕ153.

Сероводород с верха сепаратора С-9 под давлением не выше 1,5 кг/см² через отбойник Е-27 установки Л-24/6 направляется на установку производства серной кислоты.

Давление в С-9 поддерживается регулятором давления поз. PRKC 132, клапан которого расположен на линии вывода сероводорода из сепаратора. Расход сероводорода с установки регистрируется поз. FE08.

Уровень жидкости в низу С-9 поддерживается автоматически регулятором уровня поз. LRKC 150, клапан которого расположен на линии перетока воды из С-9 в линию приема насосов Н-12, 13.

Регенерированный раствор МЭА из подогревателя Т-20, пройдя последовательно межтрубное пространство теплообменников Т-19, 18, Т-17, Т-9а, холодильники Х-105, Х-10 с температурой не выше 40 ^оС поступает в промежуточную емкость МЭА Е-8, регистрируется поз. ТЕ154.

Уровень МЭА в подогревателе Т-20 поддерживается автоматически регулятором уровня поз. LRKC 49, клапан которого расположен на линии выхода раствора МЭА из Т-20.

Из емкости Е-8 раствор МЭА насосом Н-10 (11) подается в верхнюю часть абсорбера К-3, К-4, насосами Н-22, 23 подается в К-5, К-6. Количество раствора МЭА, подаваемого в абсорберы К-3 (К-4), К-5, К-6 поддерживается постоянным регуляторами расхода поз. FRKC 42, FRKC 142, FRKC 44, FFRKC 43, ЗКЛ, клапаны которых установлены на линиях подачи МЭА в соответствующие аппараты.

На время ремонта установки раствор МЭА из системы очистки газов насосами Н-10, Н - 11, Н - 12, Н - 13 откачивается в емкость Е-6.

4. Назначение, устройство, принцип работы реактора Р-3

Реактором называется аппарат, в котором осуществляются химические процессы, сочетающие химические реакции с массопереносом (диффузией).

Каталитическую гидроочистку дизельных топлив применяют для уменьшения содержания в них серы до 0,2% мас. и ниже, для повышения их термической стабильности и улучшения других свойств. Процесс гидроочистки сопровождается реакциями насыщения олефиновых углеводородов и деструктивной гидрогенизации сернистых, кислородных и азотных соединений с образованием парафиновых углеводородов, сероводорода, воды и аммиака. Гидроочистка осуществляется в присутствии водородсодержащего газа при температуре 360 - 425°С и давлении 2…5 МПа: Степень обессеривания и глубина гидрирования непредельных соединений повышаются с ростом температуры и давления процесса, а также с увеличением кратности циркуляции водородсодержащего газа. Для ускорения процесса применяют различные катализаторы, однако особенно часто - алюмокобальтомолибденовый таблетированный катализатор.

Реакции гидрирования протекают с выделением тепла, избыток которого отводят с помощью хладоагентов (холодного циркуляционного газа, сырья или гидрогенизата).

На рис. 1 показан политропический (многослойный, многосекцион-ный) реактор установки гидроочистки дизельных топлив. Он представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат диаметром 1400 мм и высотой 14 000 мм с эллиптическими днищами. Корпус реактора изготовлен из двухслойной стали 12ХМ + ОХ18Н10Т толщиной 40 мм, штуцеры - из стали Х5М. Изнутри корпус футеруют жаропрочным торкретбетоном толщиной обычно 125…200 мм.

Футеровка должна быть монолитной и состоять из двух слоев: термоизоляционного - непосредственно у корпуса и эрозионностойкого внутреннего. Состояние футеровки проверяют путем измерения температуры стенок корпуса аппарата поверхностными термопарами.



Политропический реактор установки гидроочистки дизельных топлив: 1 - корпус; 2 - футеровка; 3 - катализатор; 4 - опорное кольцо; 5 - штуцеры для термопары; 6 - вывод газосырьевой смеси; 7 - днище; 8 - нижний штуцер; 9 - муфта для манометра; 10 - ввод охлаждающего газа; 11 - опора; 12 - штуцер для предохранительного клапана; 13 - воздушник; 14 - люк; 15 - штуцер ввода газосырьевой смеси; 16 - съемная колосниковая решетка; 17 - опорный перфорированный лист

Превышение допустимой температуры (200°С) свидетельствует о нарушении герметичности футеровки на данном участке. Внутри аппарата имеется шесть съемных колосниковых решеток, на которые насыпан таблетированый алюмокобальтомолибденовый катализатор. Колосники устанавливают на кольцевые опоры, приваренные к корпусу реактора.

Все внутренние устройства аппарата выполнены из стали ОХ18Н10Т. Над каждым слоем катализатора расположен маточник из хромоникелевых труб для подачи охлаждающего циркуляционного газа. Это позволяет поддерживать в каждой секции необходимую температуру с постепенным повышением ее по ходу парогазовой смеси. Таким образом, в любой секции протекает адиабатический процесс, а в реакторе в целом - политропический.

Таблетированный катализатор в количестве 12 м загружают в аппарат через верхний люк диаметром 450 мм, на крышке которого имеется воздушник для отвода продувочных газов. Над блоком реакторов сооружают специальные площадки. С них катализатор по гибкому рукаву засыпают в соответствующую секцию (снизу вверх), где рабочий, находящийся внутри аппарата, соблюдая требования техники безопасности для работы в закрытых сосудах выравнивает вручную слой катализатора. Газо-сырьевая смесь поступает в верхнюю секцию по штуцеру в верхней части аппарата, последовательно проходит через слой катализатора во всех секциях и по штуцеру под нижней секцией выводится из реактора.

5. Способы регулировки основных параметров реактора Р-3

Наиболее ответственным аппаратом установок гидроочистки и является реактор.

На его конструкцию влияет режим процесса: температура, давление, объемная скорость подачи сырья, кратность циркуляции водородсодержащего газа (ВСГ).

Температура.

При повышении температуры в реакторе увеличивается глубина гидрирования сернистых и непредельных соединений. Однако при температуре выше 400 С интенсивность реакции гидрообессеривания и, особенно, гидрирования непредельных углеводородов существенно не увеличивается. Это связано с возрастанием интенсивности реакции деструктивной гидрогенизации - гидрокрекинга и увеличивается отложение кокса на катализаторе. Так же увеличиваются реакции деструкции бициклических нафтенов, и расход водорода на гидроочистку понижается.

Давление.

Повышение общего давления в системе способствует увеличению глубины обессеривания, увеличению межрегенерационного цикла катализатора, но в определенных, пределах рост глубины обессеривания от повышения давления незначителен.

При возрастании общего давления в системе растет парциальное давление водорода, способствующее увеличению глубины гидроочистки. Парциальное давление также зависит от соотношения количества сырья и ВСГ на входе в реактор, от концентрации водорода в водородсодержащем газе.

Объемная скорость подачи сырья.

Объемная скорость - это отношение объема сырья, подаваемого в реактор в час к объему катализатора.

Расход сырья, м / час

Объем катализатора, м

С увеличением объемной скорости уменьшается время пребывания сырья в реакторе, т.е. время контакта сырья с катализатором. При этом уменьшается глубина гидрообессеривания сырья. При уменьшении объемной скорости увеличивается глубина обессеривания, так как увеличивается время контакта сырья с катализатором. При выборе объемной скорости учитывают температуру, давление, состав сырья.

Кратность циркуляции водородсодержащего газа.

Соотношение водород - сырье.

Процесс гидрообессеривания проводится в условиях высокого парциального давления водорода. В качестве источника водорода используется водородсодержащий газ (ВСГ).

Парциальное давление водорода в системе реакторного блока зависит от общего давления и концентрации водорода в циркулирующем ВСГ. Соотношение водород - сырье зависит от количества ВСГ, подаваемого на смешение с сырьем, концентрации водорода в циркулирующем ВСГ и количества загружаемого сырья.

Количество циркулирующего ВСГ зависит от давления на приеме циркуляционных компрессов.

Повышение давления в системе реакторного блока, увеличение концентрации водорода в циркулирующем ВСГ, увеличение подачи циркулирующего ВСГ на смешение с сырьем способствует протеканию реакции гидрообессеривания, увеличивает глубину очистки сырья от серосодержащих соединений, так как повышение их ведет к увеличению соотношения водород - сырье.

Проведение процесса гидроочистки при высоком соотношении водорода к сырью снижает отложение кокса на катализаторе, тем самым увеличивает межрегенерационный пробег установки.

Кратность циркуляции водородсодержащего газа выражается отношением объема газа 250 нм приходящимся на 1 см сырья.

Влияние качества сырья на процесс гидроочистки.

Глубина гидрогенизации уменьшается с увеличением молекулярного веса сырья. Это объясняется увеличением вязкости фракции и увеличением содержания тиофеновой серы, трудноудаляемой в процессе гидроочистки. Изменение содержания серы и непредельных углеводородных соединений влияет на расход водорода и выделение тепла. При переработке сырья вторичного происхождения (каталитического газойля) необходима повышенная концентрация водорода в циркулирующем газе.

Содержание в сырье механических примесей приводит к понижению активности катализатора, создает дополнительное гидравлическое соединение в системе реакторного блока за счет загрязнения теплообменников и катализатора.

6. Порядок и правила переключения рабочего оборудования на резервное

Оборудование считается резервным, когда оно находится в исправном состоянии, испытано в рабочих условиях, имеется заключение руководителей служб установки (цеха) о готовности его к работе.

- Включение оборудования в работу из резерва и вывод оборудования в резерв производится по письменному распоряжению начальника установки (цеха) за исключением аварийных случаев, когда остановка оборудования и ввод резерва выполняется без согласования.

- Вывод насосного оборудования в резерв, обслуживание, ввод в работу осуществляются в соответствии с «Инструкцией по уходу и эксплуатации центробежных насосов с приводом от электродвигателя и паровой турбины».

- Постановка оборудования в резерв после выполнения ремонтных работ производится после обкатки оборудования в рабочих условиях в присутствии представителей ремонтных служб, о чем делается отметка в вахтовом журнале

- Плановая остановка оборудования на ремонт или в длительный резерв производится на основании приказа (распоряжения) по предприятию. Приказом назначаются ответственные лица за выполнение операций по остановке оборудования и подготовке его к ремонту (отключение, освобождение от продуктов, промывка и продувка системы, чистка аппаратов, взятие анализов)

- После выполнения подготовительных работ производится проверка готовности установки к выполнению ремонтных работ в соответствии с системой ППР, действующей на заводе.



Информационные источники

1. Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа: Учебное пособие для вузов. - Уфа.: Гилём, 2002 г. 669 с.

2. Черножуков Н.И. Очистка и разделение нефтяного сырья, производство товарных нефтепродуктов. - М.: Химия, 1978. - 423 с.

3. Магарил Р.З. Теоретические основы химических процессов переработки нефти. - М.: Химия, 1976. - 311 с.

4. Аспель Н.Б., Демкина Г.Г. Гидроочистка моторных топлив. - М.: Химия, 1977. - 158 с.

5. Танатаров М.А., Ахметшина М.Н. и др. Технологические расчеты установок переработки нефти. - М.: Химия, 1987 г. - 351 с.

6. Багиров И.Т. Современные установки первичной переработки нефти. - М.: Химия, 1974. - 237 с.

7. Ластовкин Г.А. Справочник нефтепереработчика. - М., 1986. - 649 с.

8. Эрих В.Н. Химия и технология нефти и газа. - М.: Химия, 1977. - 424 с.

9. Каминский Э.Ф. Глубокая переработка нефти. - Уфа, 2001. - 385 с

10. Скляренко В.К., Прудников В.М., Акуленко Н.Б., Кучеренко А.И. Экономика предприятия. - М.: ИНФА, 2002 г.

11. Егоров В.И., Злотников А.Г. Нефтеперерабатывающие и нефтехимические предприятия: организация, планирование, управление. - М.: Химия, 1989 г.

12. Инструкция по планированию, учету и калькулированию себестоимости продукции. - М.: Финансы, 1998 г.

13. Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений, РД 34.21.122-87, М., 1988 г.

14. Справочник «Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средств и тушения» под редакцией А.Н. Баратова и А.Я Корольченко, М, «Химия», 1990 г.

15. Белов П.С. «Основы технологии и нефтехимического синтеза» М. Химия. 1982 г.

16. Гуревич И.Л. «Технология переработки нефти и газа» М. Химия 1972 г.

17. Нашев М.Н. «Термодинамические расчеты процессов переработки нефти и газа» М. Изд-во АН СССР 1988 г.

18. Обрядчиков С.Н. «Технология нефти» II М. Гостоптехиздат» 1952 г.

19. Рабинович Г.Г. «Расчеты основных процессов и аппаратов нефтеперера-ботки» М. Химия 1979 г.

20. Смидович Е.В. «Технология переработки нефти и газа» М. Химия 1980 г.

21. Эмирджанов Р.Т. «Основы технологических расчетов в нефтепереработки» М. Химия 1965 г.

22. Сарданашвили А.Т. «Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа» М. Химия 1980 г.

23. Зудин М.Г. «Краткий справочник нефтепереработчика» Л. Химия 1980 г.

Размещено на Allbest.ru

...