Диссертационная работа на соискание ученой степени магистра по специальности 5А5321302 - Химическая технология переработки нефти и газа «Исследования термокаталитического процесса по переработке нефтяных фракцией в ферганском нефтеперерабатывающем заводе», Ташкент - 2013 (стр. 7 )

Объемная скорость обычно составляет от 1,5 для шарикового и до 3 для микросферического цеолитсодержащего катализатора. Кратность циркуляции изменяется в более широких пределах: от 2,5—4 на шариковом до 7,5—10 на микросферическом цеолитсодержащем катализаторе, На более легком сырье кратность циркуляции выше, чем па тяжелом сырье. Качество продуктов каталитического крекинга. Углеводородные газы каталитического крекинг ; в нее 75—80% (масс.) смеси пропан пропиленов, бутан-бутилена п нем-тан-амиленов. Содержание изомерных соединений достигает 25— 40% (масс). Это делает газы каталитического крекинга ценным сырьем для нефтехимических процессов.

Бензин имеет плотность 0,72—0,77, октановое число по довательскому методу от 87 до 91. По химическому составу бензин каталитического крекинга отличается от прямогонных бензинов и бензинов термических процессов. В нем содержится 9— 10% (масс.) непредельных углеводородов и от 20 до 40% (масс.) ароматических углеводородов. Непредельные и парафиновые углеводороды не менее, чем на две трети состоят из углеводородов изомерного строения.

Легкий газойль (фракция 195—3500С) имеет плотность 0,89—0,94 и состоит на 40—80% из ароматических соединений. Цетановое число колеблется от 45 до 24. Легкий газойль с высоким цетанным числом используется как компонент дизельного топлива, с низким цетановым числом—как разбавитель мазута. Бензин, и легкий газойль, полученные из сернистого сырья, нуждаются в очистке от серы.

Тяжелый газойль (фракция выше 3500С) — остаточный жидкий продукт каталитического крекинга — используется как компонент топочного мазута или в качестве сырья установок коксования. Содержание серы в нем выше, чем в исходном сырье.

Высокое содержание ароматических углеводородов полициклического строения (40—60%) делает газойли каталитического крекинга цепным источником получения индивидуальных ароматических углеводородов (нафталина, фенантрена), одновременно фракцию 280—420 °С применяют для выделения нч пес пыеокоаро-матнзированного концентрата — сырья для производства сажи.

1.8. Установка каталитического крекинга с шариковым катализатором.

Установки каталитического крекинга с алюмосиликатным катализатором можно разделить на три типа:

1) со стационарным слоем таблетировашюго катализатора и реакторами периодического действия;

2) с плотным слоем циркулирующего шарикового катализатора, реактором и регенератором непрерывного действия;

3) с кипящим слоем циркулирующего микросферического или пылевидного катализатора, реактором и регенератором непрерывного действия.

Установка первого типа предназначена для периодического процесса. В пей имеется несколько реакторов, в каждом из которых за 30 мин происходит весь рабочий цикл; реакция крекинга, удаление нефтяных паров, регенерация катализатора, удаление воздуха и продуктов сгорания.[62]

Установки каталитического крекинга со стационарным катализатором не получили большого распространения. Установки с две  катализатором, наоборот, имеются повсеместно. Вначале был разработан процесс с шариковым катализатором, по в настоящее время гораздо шире применяют более прогрессивный процесс каталитического крекинга с кипящим слоем пылевидного или микросферического катализатора. Технологическая схема установки каталитического крекинга с движущимся шариковым катализатором приведена. Установка с плотным слоем циркулирующего шарикового катализатора имеет два основных аппарата: реактор для непрерывного каталитического крекирования сырья и регенератор для непрерывного удаления кокса с поверхности катализатора.

В верхнюю часть реактора через штуцеры вводятся пары сырья, Они равномерно контактируют с катализатором, двигаясь сверху вниз через реакционную зону. Под реакционной зоной находится сепарационное устройство для вывода продуктов реакции—гирлянда патрубков с прорезями, защищенными колпачками от попадания катализатора. Все патрубки нижним открыты концом соединяются со сборной камерой из которой через штуцеры пары продукт; удаляются из реактора. Ниже имеется отпарки адсорбированных на катализа торе паров углеводородов водяным паром подаваемым через специальный штуцер.

Регенератор — аппарат квадратного сечения 3x3 м, высотой 27 м, выполнен из углеродистой стали, с внутренней обмуровкой огнеупорным кирпичом. Регенератор имеет 8 зон, в каждой зоне находятся устройства для подвода воздуха, вывода дымовых газов и змеевики для отвода теплоты. В змеевиках циркулирует вода, которая частично превращается в пар. Все змеевики соединены с общим котлом-утилизатором. Максимальная температура выжига 720 0С наблюдается в средней части аппарата. Для установок с шариковым катализатором эта величина равна 12—14 кг/(ч-1). Из реактора в регенератор катализатор перемещается при помощи дымового газа, а из регенератора в реактор — при помощи горячего воздуха. Нижняя часть пневмо - подъемника, называемая дозатором, служит для попадания катализатора в поток газа. Из дозатора поток газа с катализатором поднимается по стояку, верхняя часть которого входит в бункер-сепаратор. Резкое увеличение поперечного сечения ведет к выпаданию частиц катализатора из потока.

Скорость газовой струи с катализатором 14—20 м/с. Кроме того, в систему пновмоиодъема входят воздуходувки и топки, которые служат для подогрева воздуха и получения дымового газа посредством сжигания топлива под дав­лением.

Контроль и регулирование процесса. При установившемся режиме на определенном виде сырья необходимо контролировать и поддерживать постоянными целый ряд технологических параметров: расход сырья на установку, температуру в реакторе и на выходе сырья из печи, степень закоксованности катализатора и др. Температура на выходе паров сырья из печи регулируется подачей топлива в печь, температура в реакторе и степень закоксованности катализатора— кратностью циркуляции катализатора, температура выжига кокса в каждой секции регенератора — подачей поды в змеевики секций и подачей воздуха в каждую секцию. Важное значение имеет контроль уровня катализатора в бункерах реактора регенератора и пневмотранспорта, который основан на измерении диэлектрической постоянной катализатора.

1.9. Установка каталитического крекинга с пылевидным катализатором.

Установки каталитического крекинга в кипящем слое эксплуатируются с начала 1940-х гг. Как и на установках с шариковым катализатором, реакция крекинга осуществляется в реакторе, а выжиг кокса — в регенераторе. Отличительная особенность установок— применение пылевидного или микросферического катализатора, способ его транспортирования и наличие кипящего елся в реакторе л регенераторе. Катализатор изготовляют в виде мелких шариков (20—80 мкм) или частиц неправильной формы размером 10-120мкм.

В последнем случае катализатор получил название пылевидного.[63] Для установок с кипящим слоем используют то же сырье, что и для установок с движущимся шариковым катализатором. Качество получаемых продуктов соответствует качеству продуктов с установок с движущимся слоем катализатора.

Катализатор из кипящего слоя реактора медленно опускается в опарную зону, куда подается водяной пар. Нефтяные пары, адсорбированные поверхностью катализатора, удаляются с помощью водяного пара. Далее катализатор поступает в катализаторопровод.

Аппаратура. Реактор представляет собой цилиндрический аппарат, выполненный из углеродистой стали с внутренней защитной футеровкой. В реакторе можно выделить три основные зоны: реакционную, опарную и отстойную.

Реакционная зона заполнена псев-доожнженлым слоем катализатора высотой 5—6 м н плотностью 400— 450 кг/м3.

Отпорная секция расположена ниже кипящего слоя, имеет меньший диаметр, чем весь реактор, и снабжается перегородками в виде уголков, приваренных в шахматном порядке для улучшении контакта пара и катализатора. Время пребывания катализатора в отпорной секции примерно 3 мин. Опарная секция может быть также выносной.[64-66]

Отстойная зона расположена над кипящим слоем. Здесь происходит отделение паров продукта от унесенного катализатора. В верхней частя отстойной зоны, располагаются циклонные сепараторы. Пары продуктов крекинга, покидая реактор, проходят циклонные сепараторы, окончательно освобождаясь от катализатора. Из циклонов унесенный катализатор возвращается под кипящий слой.

Регенератор — цилиндрический аппарат диаметром 12 м и высотой 30 м, с коническими днищами. Полезный объем 680 м3. Высота кипящего слоя 6 м. Корпус внутри футерован огнеупорным кирпичом, мл каждый килограмм кокса, выжигаемого с поверхности катализатора, в регенераторе расходуется 12—15 кг воздуха. Примерно 20% воздуха подается вместе с катализатором но остальной воздух, необходимый для сжигания кокса, подается непосредственно под решетку кипящего слоя. Сжигание кокса ведут с недостатком воздуха, поэтому в дымовых газах содержится большое количество окиси углерода. Этот прием дает возможность увеличить скорость выжига, сократить подачу воздуха в регенератор, снизить выделение тепла при сгорании кокса, улучшить отвод избыточной теплоты и уменьшить площадь поперечного сечения аппарата. Процесс горения происходит в кипящем слое, и заканчивается за 5—7 мин. Величина коксосъема составляет 20—45 кг кокса в час на 1 т катализатора. Над кипящим слоем расположена отстойная зона с циклонами. Дымовые газы, проходя сквозь циклоны, освобождаются от унесенного катализатора.

Контроль и регулирование процесса. Основные параметры регулируются автоматически. Температура и реакторе зависит от температуры сырья, температуры и количества циркулирующего катализатора. Чтобы стабилизировать работу всей аппаратуры, поддерживают количество сырья, подаваемого на установку,  температуру на выходе сырья из печи, регулируя расход топлива в печь. Температура в кипящем слое катализатора определяется расходом катализатора из регенератора в реактор. Режим в регенераторе зависит от температуры, давления, количества воздуха, подаваемого в регенератор, степени закоксованности катализатора. Повышение температуры в регенераторе может привести к пережогу катализатора, а понижение температуры ниже заданной приведет к неполному выжигу кокса. Температура в регенераторе поддерживается постоянной путем изменения подачи в змеевики регенератора насыщенного водяного пара, из которого получают перегретый пар определенной температуры. Расход воздуха поддерживается постоянным. Давление в реакторе и регенераторе должно быть постоянным, хотя и не одинаковым, иначе нарушается циркуляция катализатора. Давление в регенераторе поддерживается клапаном на линии вывода дымовых газов в котел-утилизатор, давление в реакторе — на линии вывода углеводородных газов реакции из бензинового сепаратора (ректификационном колонны).  [67-68]