Классификация и конструкция теплообменного, реакторного, колонного и ёмкостного оборудования (стр. 7 )

Устройства для ввода воздуха и вывода дымовых газов выполнены разборными и состоят из центрального коллектора и отходящих от него коробов. Короба для ввода воздуха имеют треугольные прорези по нижним кромкам для обеспечения более равномерного распределения воздуха. Охлаждающие змеевики размещены под устройствами для ввода воздуха. Через охлаждающие змеевики циркулирует пароводяная смесь.

Температурный режим регенератора можно регулировать, изменяя подачу воды в змеевики водяного охлаждения и воздуха на сжигание кокса.

На современных установках, работающих с высокой кратностью циркуляции катализатора по отношению к сырью (до 6:1), применяют регенераторы с меньшим числом зон (две-три).

Вопросы к размышлению:

1.  Для чего футеруются регенераторы установки каталитического крекинга?

2.2.4. Совмещенный реактор - регенератор

На установках каталитического крекинга с однократным подъемом катализатора реактор и регенератор выполняют в виде одного аппарата (рис. 31).

Реакционная часть диаметром 4,5 м размещена вверху. Катализатор поступает в шлюзовую камеру, находящуюся в верхней части аппарата. Отсюда катализатор перетекает по трубам на периферию и по кольцевому каналу в центре— в реакционную зону. Для распределения парожидкостного сырья предусмотрен центробежный завихритель.

Сепарационное устройство состоит из трех рядов горизонтальных коробов, которые соединены между собой вертикальными трубами. В трубах под коробами имеются отверстия для прохода паров. Пары собираются в нижнем ряду коробов и поступают в кольцевое пространство, откуда выводятся из аппарата.

Совмещенный реактор-регенератор каталитического крекинга

Рис. 31

I - ввод сырья; II - ввод катализатора; III - вывод продуктов реакции; IV - ввод воздуха; V - вывод дымовых газов; VI - вывод катализатора; VII - ввод водяного пара;

1 - реактор; 2 - реакционная зона; 3 - сепарационная зона; 4 - зона отпарки; 5 - регенератор; 6,7,8 - зоны выжига; 9 - охлаждающие змеевики; 10 - сборно-выравнивающее устройство

Пройдя между коробами сепарационного устройства, катализатор поступает в зону отпарки, в которую подается водяной пар. Водяной пар направляется вверх и вниз по переточным трубам, обеспечивая гидрозатвор между реактором и регенератором и отпарку катализатора. Через систему переточных труб катализатор поступает в регенератор. Регенератор состоит из трех зон: верхней и нижней, в которых катализатор и воздух движутся противотоком, и средней, где осуществляется прямоточное движение. Воздух вводится в соответствующую зону и распределяется по поперечному сечению аппарата через систему патрубков, закрепленных в промежуточных днищах.

Сборно-выравнивающее устройство для катализатора состоит из системы переточных труб, по которым катализатор поступает в коаксиальные воронки, расположенные над выводным штуцером. Трубы газосборных, воздухораспределительных и сборно-выравнивающего устройства имеют защитные сетки, которые предохраняют их от забивки спекшимися кусками катализатора. Для отвода тепла в нижней зоне регенератора установлены два трехрядных змеевика.

Корпус аппарата изнутри облицован слоем торкрет - бетона толщиной от 100 до 200 мм, который обеспечивает температуру стенки аппарата около 150 оС.

Рабочее давление в аппарате определяется с учетом сопротивления слоя катализатора потоку паров сырья и газов. В реакторе давление равно 0,07 МПа, в регенераторе 0,05 МПа.

Вопросы к размышлению:

1.  В каких случаях применяют совмещенный реактор-регенератор?

2.2.5. Реактор каталитического крекинга с псевдосжиженным слоем катализатора

В зависимости от схемы установки реактор может быть выполнен в виде отдельного аппарата или заодно с регенератором. На рис. 32 приведены два варианта выполнения реактора.

Реактор имеет цилиндрический корпус с верхним полушаровым и нижним коническим днищами. В зависимости от производительности диаметр аппарата может достигать 12 м при высоте цилиндрической части корпуса 10-16 м. Изнутри в ряде случаев корпус покрывают теплозащитной футеровкой. Реактор имеет следующие основные зоны: зону ввода и распределения сырья и катализатора, реакционную зону, зону размещения, циклонов и зону отпарки.

Схемы реакторов с псевдоожиженным слоем катализатора

Рис. 32

I - ввод сырья и катализатора; II-вывод продуктов реакции; III - вывод катализатора; IV - ввод водяного пара; 1 - циклоны; 2 - отстойная зона; 3 - реакционная зона; 4 - зона распределения сырья и катализатора; 5 - зона отпарки

Смесь сырья и катализатора поступает в реактор под распределительное устройство - решетку с отверстиями диаметром до 50 мм, равномерно распределенными по ее, площади. Относительная площадь отверстий обычно равна 2-5% площади решетки.

Реакционная зона обычно не имеет каких-либо внутренних устройств. В отдельных случаях по высоте слоя устанавливают решетки с большим свободным сечением, которые уменьшают перемешивание катализатора по высоте слоя и обеспечивают более равномерное пребывание реагентов в зоне реакции. В отстойной зоне оседают частицы катализатора, вынесенные из слоя. Высота отстойной зоны обычно составляет 4,5 м.

Реактор каталитического крекинга с пылевидным катализатором

Рис. 33

I - ввод сырья; II - ввод катализатора; III - вывод продуктов реакции; IV - вывод катализатора; V - ввод водяного пара; 1 - корпус; 2 - циклоны; 3 - стояки циклонов; 4 - распределительная решетка; 5 - форсунка для шлама; 6 - десорбер; 7 - ствол

В верхней части аппарата установлены одно - или двухступенчатые циклоны, в которых улавливаются мелкие частицы катализатора. Уловленные в циклонах частицы по стоякам, погруженным в кипящий слой, вновь возвращаются в нижнюю часть кипящего слоя. Нижние концы стояков снабжены клапанами-захлопками, которые открываются под давлением слоя катализатора в стояке и предотвращают прорыв паров в циклон. Внутреннюю поверхность циклонов для защиты от эрозии покрывают слоем износостойкого бетона.

В отпарной зоне устанавливают несколько рядов каскадных тарелок, на которых обеспечивается контакт отработанного катализатора с водяным паром.

Применение высокоактивных цеолитных катализаторов позволило значительно сократить время реакции, что привело и к видоизменению конструкции реактора. Реактор (рис. 33) имеет диаметр верхней части 8,0 м, средней (десорбера) 4,5 м и нижней (ствола) 1,4 м. Общая высота аппарата равна 55 м. Корпус изнутри футерован слоем жаростойкого торкрет-бетона.

Сырье и катализатор поступают в нижнюю часть ствола. Сюда же вводится водяной пар для частичной аэрации катализатора. Смесь катализатора, сырья и водяного пара движется вверх по стволу и поступает под газораспределительную решётку. Отсюда катализатор и частично прореагировавшее сырье попадают в зону форсированного кипящего слоя.

В верхней части аппарата установлены четыре блока двухступенчатых циклонов диаметром 1,4 м. Изнутри циклоны футерованы слоем бетона для защиты от эрозии. Уловленный в циклонах катализатор по стоякам возвращается в псевдосжиженный слой. Из зоны псевдосжиженного слоя катализатор попадает в десорбер, где отпаривается водяным паром. Десорбер имеет семь каскадных перфорированных конусов, обеспечивающих контакт катализатора с водяным паром. В десорбер через форсунки вводится также шлам-остаток из ректификационной колонны, содержащий унесенным вместе с продуктами реакции катализатор.

 

Вопросы к размышлению:

1.  Какие основные зоны имеет реактор?

2.2.6. Регенератор установки каталитического крекинга с пылевидным катализатором

Регенератор представляет собой цилиндрический аппарат с верхним полушаровым и нижним коническим днищами (рис. 34).

Регенератор каталитического крекинга с пылевидным катализатором

Рис. 34

I - ввод закоксованного катализатора; II - вывод регенерированного катализатора; III - ввод воздуха; IV, VI -ввод водяного пара; V - вывод дымовых газов; 1 - корпус; 2 - цилиндрическая перегородка; 3 - переточное окно; 4 - радиальная перегородка; 5 - топливная форсунка; 6 - форсунки для конденсата; 7 - циклоны

Диаметр верхней (сепарационной) зоны равен 11 м, нижней (зоны выжига) 9 м; общая высота аппарата 27 м. Изнутри корпус аппарата имеет тепловую изоляцию из торкрет-бетона толщиной 200 мм. Зона выжига кокса разделена цилиндрической перегородкой на две части: центральную и кольцевую.

Закоксованный катализатор поступает в кольцевую зону регенерации по наклонному трубопроводу диаметром 1 м. Катализатор движется по кольцу и через два переточных окна в верхней части цилиндрической перегородки попадает в центральную зону. Отсюда регенерированный катализатор выводится по наклонному трубопроводу в реактор.

Воздух, необходимый для выжига кокса и создания псевдосжиженного слоя катализатора, вводится по двум коллекторам в центральную и периферийную зоны выжига. Дымовые газы из кипящего слоя поступают в зону сепарации, а затем в циклоны. Циклоны скомпонованы в шесть групп по две ступени в каждой. Циклоны первой ступени имеют диаметр 1,6 м, второй 1,4 м. Внутренняя поверхность циклонов защищена от эрозии слоем бетона.

Для предотвращения догорания оксида углерода на выходе из регенератора предусмотрен впрыск конденсата через форсунки в сепарационную зону и в сборную камеру, а также ввод водяного пара в верхнюю часть сепарационной зоны и в циклоны первой ступени. Для разогрева слоя катализатора при пуске аппарата служат шесть топливных форсунок, расположенных по окружности кольцевой зоны кипящего слоя.