Классификация и конструкция теплообменного, реакторного, колонного и ёмкостного оборудования (стр. 8 )

Вопросы к размышлению:

1.  Как движется закоксованный катализатор?

2.2.7. Реакторы каталитического риформинга и гидроочистки

Реакторы для указанных процессов представляют собой цилиндрические вертикальные аппараты с эллиптическими или полушаровыми днищами, заполненные катализатором. Внутренний диаметр аппаратов достигает 4,5 м, высота слоя катализатора составляет от одного до трех диаметров аппарата. Реакторы каталитического риформинга работают при температуре до 550о и давлении до 5 МПа, реакторы гидроочистки—при температуре до 450 °С и давлении до 7 МПа. Их изготавливают либо с внутренней футеровкой торкрет - бетоном, либо без нее. В первом случае температура стенки корпуса не превышает обычно 200 о С, во втором случае она равна температуре процесса.

По схеме движения сырья через реакционную зону различают реакторы с аксиальным и радиальным направлениями движения. Реакторы с радиальным направлением движения применяют для однофазного сырья. В этом случае уменьшается сопротивление прохождению сырья через слой катализатора.

Реактор каталитического риформинга с радиальным движением сырья (рис. 35) изолирован изнутри слоем торкрет-бетона толщиной 100 мм. Бетонное покрытие защищено стаканом от прямого воздействия потока сырья.

Реактор каталитического риформинга

Рис. 35

I - ввод сырья; II - ввод продуктов реакции; III - вывод продуктов реакции; 1 - распределитель сырья; 2 - корпус; 3 - стакан защитный; 4 - короба; 5 - сборник продуктов реакции; 6 - термопары

По окружности стакана размещены вертикальные короба, стенки которых, обращенные к катализатору, перфорированы. Через короба сырье вводится в слой катализатора.

По оси аппарата установлена перфорированная труба, служащая сборником продуктов реакции. Для предотвращения уноса катализатора в сборник продуктов реакции последний снаружи имеет слой мелкой и крупной сетки. Сырье вводится через распределитель сверху и распределяется по коробам. Из коробов сырье поступает в слой катализатора и, двигаясь в радиальном направлении через слой катализатора, претерпевает химические превращения. Продукты реакции поступают в сборник и выводятся снизу. Снизу к распределительной тарелке прикреплен цилиндрический стакан, который в случае оседания слоя катализатора предотвращает проскок паров в сборник, минуя слой катализатора.

Для контроля температуры процесса служат три многозонные термопары, а для контроля температуры стенки предусмотрены 22 наружные поверхностные термопары.

Реактор гидроочистки дизельного топлива (рис. 36) представляет собой цилиндрический сосуд внутренним диаметром около 3,5 м с двумя полушаровыми днищами. Высота аппарата 12 м. Корпус аппарата имеет внешнюю тепловую изоляцию.

Внутри аппарата находится слой катализатора, разделенный на две секции: верхнюю высотой 2,6 м и нижнюю высотой 4,7 м. Каждая секция катализатора имеет внизу слой фарфоровых шаров диаметром 12 мм, обеспечивающих равномерное распределение паров по сечению реактора. Сверху каждая секция катализатора защищена от динамического воздействия паров слоем фарфоровых шаров диаметром 24 мм. Верхний слой катализатора поддерживается колосниковой решеткой, на которую уложены два слоя сетки и слой фарфоровых шаров.

Реактор гидроочистки

Рис. 36

I - ввод сырья; II - ввод паров; III - вывод продуктов реакции; IV - разгрузка катализатора; 1 - распределительная тарелка; 2 - фильтрующее устройство; 3 - корпус; 4 - опорная решетка; 5 - коллектор для ввода паров; 6 - слой фарфоровых шаров; 7 - сборник; 8 - термопары

Сырье проходит через аппарат сверху вниз, продукты реакции выводятся через нижний штуцер. В пространстве между верхней и нижней секциями катализатора размещен коллектор для ввода паров.

Над верхней секцией катализатора установлена распределительная тарелка, под которой размещено фильтрующее устройство (рис. 37).

Узел распределительного и фильтрующего устройства

Рис. 37

1 - отражатель; 2 - патрубок; 3 - тарелка; 4 - фарфоровые шары; 5 - корзина; 6 - катализатор; 7 - жидкая фаза; 8 - парогазовой поток

Оно представляет собой систему цилиндрических корзин из прутка, обтянутых сбоку и снизу сеткой. Корзины погружены в слой катализатора. Опорой для корзин служит слой катализатора. В корзинах и в верхней части слоя катализатора около них задерживаются механические примеси и продукты коррозии.

Слой фарфоровых шаров, засыпанных на нижнее днище реактора, обеспечивает равномерный вывод продуктов реакции в сборник. Сборник состоит из обечайки, имеющей прорези и вогнутую перфорированную решетку, которые обтянуты сеткой. Катализатор выгружают через наклонные штуцера в стенке корпуса и в нижнем днище. Для контроля температуры в аппарате на верхнем днище установлены три многозонных термопары, проходящие по всей высоте реактора, и термопара с верхней части нижней секции слоя катализатора.

Вопросы к размышлению:

1.  Для чего по всей высоте реактора установлены термопары?

2.2.8. Реактор гидрокрекинга

Реактор гидрокрекинга (рис. 38) служит для переработки тяжелых нефтяных дистиллятов в стационарном слое катализатора в присутствии водорода. Давление в режиме реакции 15 МПа и температура 450 °С, в режиме регенерации катализатора давление 4 МПа и температура 560 °С.

Реактор гидрокрекинга

Рис. 38

1 - фильтрующее устройство; 2 - трубы для подвода водорода; 3 - труба для перетока катализатора; 4 - корпус; 5 - колосниковая решетка; 6 - контактно-распределительное устройство; 7 - стакан; 8 - торкет-бетон; 9 - контрольная система; 10 - контрольная термопара; 11 - патрубок для выгрузки катализатора

Реактор представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат внутренним диаметром 3 м и высотой около 38 м, по высоте он имеет шесть зон: верхнюю фильтрующую и пять реакционных.

Смесь сырья с водородсодержащим газом поступает через верхний штуцер в зону фильтрации, где задерживаются механические примеси и продукты коррозии. Узел фильтрации (рис. 39) представляет собой систему патрубков с прорезями, снаружи которых имеется слой сетки.

Узел фильтрации

Рис. 39

1 - колосниковая решетка; 2 - стакан; 3 - сетка; 4 - стакан погружной; 5 - фарфоровые шары; 6 - катализатор

Патрубки опираются на колосниковую решетку, на которую сверху уложен слой сетки. На сетку засыпан слой фарфоровых шаров, затем слой отработанного катализатора и сверху снова слой фарфоровых шаров. Такая конструкция фильтрующего устройства обеспечивает движение паров и жидкости в горизонтальном и вертикальном направлениях. После зоны фильтрации реакционная смесь проходит последовательно пять реакционных зон и выводится через нижний штуцер.

В верхней части каждой реакционной зоны установлено контактно-распределительное устройство, которое обеспечивает контакт парогазовой и жидкой фаз и их равномерное распределение по поперечному сечению аппарата. Контактно-распределительное устройство (рис. 40) состоит из двух тарелок - сливной и распределительной, имеющих систему патрубков.

Слой катализатора в реакционной зоне поддерживается колосниковой решеткой. На колосниковой решетке уложена сетка и на нее засыпан слой фарфоровых шаров. Сверху слоя катализатора также имеется слой фарфоровых шаров.

Узел контактно-распределительного устройства

Рис. 40

1 - катализатор; 2 - фарфоровые шары; 3 - тарелка распределительная; 4 - тарелка сливная; 5 - смеситель диафрагмовый; 6 - колосниковая решетка; 7 - труба переточная для выгрузки катализатора

В каждую реакционную зону подается холодный водород через штуцера в верхнем и нижнем днищах и вертикальные трубы, проходящие сквозь слои катализатора. Для выгрузки катализатора служат переточные трубы, расположенные по оси аппарата в каждой реакционной зоне. Внутри корпуса аппарата находится стакан, в котором размещены внутренние устройства и катализатор. Корпус аппарата многослойный - рулонированный. В пространство между корпусом и стаканом снизу подается холодный водород. Корпус может иметь внутреннюю гильзу из стали 1Х18Н10Т. С целью контроля и продувки пространства между гильзой и стенкой корпуса имеется контрольная система. Температура в реакционных зонах контролируется тремя многозонными термопарами, а стенки корпуса - наружными термопарами.

Вопросы к размышлению:

1.  Какие продукты перерабатывают в реакторах гидрокрекинга?

2.2.9. Реакторы сернокислотного алкилирования

Реакторы этого типа предназначены для проведения реакции алкилирования изобутана в присутствии серной кислоты. Реакторы сернокислотного алкилирования выполняют вертикальными, горизонтальными и каскадными.

Реактор сернокислотного алкилирования

Рис. 41

I - ввод хладагента; II - вывод хладагента; III - ввод сырья; IV - ввод кислоты; V - ввод продуктов реакции; 1 - корпус; 2 - циркуляционный кожух; 3 - трубный пучок; 4 - пропеллерный насос

Вертикальный и горизонтальный реакторы аналогичны по конструкции; их выполняют односекционными; для отвода тепла реакции служат трубные пучки, по которым циркулирует хладогент - испаряющиеся аммиак или очищенные от серной кислоты продукты реакции. Трубные пучки сделаны в виде коаксиальных труб (труб Филда) или в виде U-образных труб, которые проще по конструкции.

Вертикальный реактор сернокислотного алкилирования (рис. 41) представляет собой цилиндрический аппарат, в корпусе которого установлены циркуляционный кожух, пропеллерный насос, трубный пучок холодильника. Пропеллерный насос приводится во вращение от паровой турбины через редуктор с угловой скоростью 500 об/мин. Вывод вала из корпуса имеет двойное торцевое уплотнение. Корпус аппарата имеет внутренний диаметр 2100 мм, а циркуляционный кожух-1600 мм.