Установка каталитического крекинга бензиновой фракции-Машины и аппараты нефтехимических производств-Дипломная работа

Установка каталитического крекинга бензиновой фракции-Машины и аппараты нефтехимических производств-Дипломная работа
Дипломный проект 166 с. машинописного текста, 23 иллюстраций, 64 таблицы, 31 использованных источников.
Ключевые слова: КАТАЛИТИЧЕСКИЙ КРЕКИНГ, БЕНЗИНОВАЯ ФРАКЦИЯ КАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА, ЦЕОЛИТОСОДЕРЖАЩИЙ КАТАЛИЗАТОР.
В данной работе приведены технологические расчеты основного оборудования процесса каталитического крекинга. Технико-экономические расчёты показали высокую рентабельность строительства аналогичных установок.
Актуальной проблемой нефтепереработки в России является углубление переработки нефти. По данным Минэнерго, глубина переработки нефти в 2013 году составила 71,5%, в то время как, в странах Западной Европы данный показатель достигает 80-95 %. Основным процессом углубления переработки нефти, по имеющимся оценкам и прогнозам, безусловно, является каталитический крекинг.
В России нет ни одного НПЗ глубокой и безостаточной переработки нефти, они находятся на стадии неглубокой и частично углубленной переработки нефти. Разумеется, что для глубокой и особенно безостаточной переработки нефтей требуется более высокая степень насыщения НПЗ вторичными процессами (в частности каталитическим крекингом). По мере увеличения глубины переработки нефти будут возрастать капитальные и эксплуатационные затраты. Однако завышенные затраты на глубокую переработку должны окупиться за счет выпуска дополнительного количества более ценных, чем нефтяные остатки, нефтепродуктов, прежде всего моторных топлив.
Увеличение глубины переработки нефти происходит за счёт вовлечения в переработку тяжёлого сырья, а в качестве сырья каталитического крекинга можно использовать нефтяные остатки (мазут, асфальтит).
Отечественной нефтепереработке предстоит решить ряд сложных насущных проблем, требующих достаточно больших капитальных затрат. Наряду с углублением нефтепереработки острейшей проблемой на российских НПЗ является обновление и модернизация процессов каталитического крекинга, оборудования и машин с доведением их до современного уровня. Необходимы новые наукоемкие авангардные технологии и новая техника, активные и селективные отечественные катализаторы, комбинированные, вы-

сокопроизводительные, экологически чистые и безотходные процессы глубокой и рациональной переработки нефтяного сырья. С нынешним, сильно отсталым и запущенным, уровнем нефтепереработки нельзя рассчитывать на успех в предстоящей рыночной конкурентной борьбе внутри и за пределами страны.

2 Технологический раздел

2.1 Описание схемы технологического процесса
В качестве прототипа рассчитываемой установки выбираем установ-ку каталитического крекинга с лифт-реактором типа Г-43-107М/1 (рисунок 2.1), катализатор - микросферический. Установки данного типа имеют бо-лее высокий выход целевых продуктов, являются наиболее совершенными, по сравнению с другими схемами установок применяемых в отечественной переработке.
2.1.1 Реакторный блок
Гидроочищенный вакуумный дистиллят (фракция 350-500 °С) из секции 100 насосом подается в прямоточный реактор Р-1 через распыли-тельные форсунки, расположенные на высоте 6 метров от начала прямо-точного реактора. Для распыла сырья в форсунки подается перегретый пар с температурой не ниже 220 °С.
Для транспортировки регенерированного катализатора, поступаю-щего из регенератора Р-2, в низ прямоточного реактора Р-1 подается пе-регретый пар с температурой до 320°С на 6 разгонных форсунок, распо-ложенных на высоте 4 метра от начала прямоточного реактора.
В нижний маточник прямоточного реактора Р-1 для шевеления ка-тализатора подается перегретый пар. Также в нижнюю часть прямоточно-го реактора подается инертный газ для шевеления катализатора. В прямо-точный реактор на высоте 8 метров через три распылительные форсунки подается шлам (фракция выше 420°С с низа К-1) насосом Н-3. Возврат шлама в количестве до 5 % масс, от расхода сырья позволяет достигать возврат катализатора, унесенного потоком из Р-1 в К-1, и замыкание теп-лового баланса реакторного блока, поддержание необходимой темпера-туры регенерации катали¬затора в регенераторе Р-2 при переработке сы-рья с высоким содержанием легкокипящих фракций.

В прямоточном реакторе происходит процесс каталитического кре-кинга в восходящем потоке регенерированного катализатора, поступаю-щего из регенератора Р-2 с температурой 640-690°С. При контакте ката-лизатора с парожидкостной смесью сырья, шламом, водяным паром жид-кая фаза испаряется, снижая температуру катализатора до 490-540°С.
Прямоточный реактор заканчивается Т-образным баллистическим сепаратором с четырьмя выходами - высокоэффективное оконечное устройство, где продукты реакции отделяются от катализатора и поступа-ют в отстойную зону реактора Р-1.
В отстойной зоне реактора Р-1 происходит отделение катализатора от парогазовой смеси. Парогазовая смесь проходит через четыре односту-пенчатых циклона со спиральным вводом и поступает в сборную камеру реактора Р-1 и затем в ректификационную колонну К-1.
Уловленный в циклонах катализатор поступает в кипящий слой ка-тализатора реактора Р-1. Для нормальной работы циклонов, в стояке цик-лона постоянно поддерживается определенный уровень (по высоте) ката-лизатора, обусловленный весом плиты затвора.
Катализатор, с адсорбированными на его поверхности продуктами реакции, поступает в зону десорбции реактора. В зоне десорбции проис-ходит отпарка углеводородов с поверхности закоксованного катализатора перегретым водяным паром температурой до 320°С, подаваемым в паро-распределительные устройства (барботеры).
Отпаренный от углеводородов закоксованный катализатор из зоны десорбции реактора Р-1 самотеком поступает по наклонному катализато-ропроводу в зону кипящего слоя регенератора Р-2.
Регенерированный катализатор с низа регенератора Р-2 по катализа-торопроводу с температурой 640-690 °С поступает в прямоточный реак-тор Р-1.
Технологический воздух в Р-2 для регенерации катализатора подает-ся компрессорами ЦК-1/1,2. Воздух из атмосферы поступает на всас ком-прессоров ЦК-1/1,2 и подается через топку под давлением П-1 в воздухо-распределитель регенератора Р-2. Топка под давлением П-1 используется при пуске




Р-1 - реактор сквознопоточный; Р-2 - регенератор с кипящим слоем; Сеп - сепарационная зона реактора; Ц-1, -2 - циклонные группы; КУ -котел-утилизатор; ЭФ - электрофильтр; БК - бункер для катализатора; ПВ - подогреватель воздуха; П-1 - трубчатая печь; РК -ректификационная колонна;
ОК - отпарная колонна; ГБ - газовый блок; ОЗ - отпарная зона;
Потоки: /- сырье; // - продукты реакции; /// - углеводородный газ; IV - бензин; V - керосиновая фракция; VI - сырье для технического углерода (фракция 350-420 °С); VII - остаточная фракция выше 420 °С; VIII - шлам; IX - водный конденсат; X - перегретый водяной пар; XI -воздушное дутье; XII- топливо на нагрев воздуха; XIII- дымовые газы; XIV- очищенные и охлажденные дымовые газы; XV- свежий катализатор на догрузку системы; XVI- уловленная катализаторная пыль; XVII- закоксованный катализатор; XVIII - регенерированный катализатор

Рисунок 2.1 - Принципиальная технологическая схема установки каталитического крекинга Г-43-107

и остановке реакторного бло¬ка для разогрева системы трубопроводов и аппаратов, катализатора во время загрузки и наладки горячей циркуля-ции. Технологический воздух в топке П-1 нагревается до температуры не выше 550 0С, поэтому для защиты корпуса от перегрева выполнена футе-ровка из огнеупорного шамотного кирпича.
В регенераторе Р-2 происходит выжиг кокса с поверхности катали-затора при избыточном содержании кислорода 3-5% об. и температуре 640-700°С.
Для улавливания катализатора, уносимого с дымовыми газами из регенератора, смонтированы шесть двухступенчатых циклонов. Дымовые газы после второй ступени циклонов поступают в сборную камеру реге-нератора Р-2 и поступают в Е-2 - аппарат для подготовки газов к рекупе-рации.
Регенерированный катализатор с нижней зоны кипящего слоя реге-нератора Р-2 по наклонному катализаторопроводу, диаметром 1,0 м са-мотеком поступает в прямоточный реактор.
Дымовые газы в Е-2 проходят через мультициклоны, где происходит отделение катализаторной пыли из дымовых газов. Дымовые газы из Е-2 через двухшиберную задвижку поступают в аппарат снижения давления Д-1 и направляются в котлы-утилизаторы.
Уловленная катализаторная пыль с дымовыми газами снизу Е-2 по-ступает в бункер-классификатор Б-4. Бункер-классификатор представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат, разделенный внутри кони-ческой перегородкой. В верхней части бункера смонтированы двенадцать одноступенчатых циклонов. Дымовые газы проходят через циклоны Б-4 и по двум трубопроводам сбрасываются в газоход перед дымовой трубой блока утилизации тепла.
Уловленная катализаторная пыль по стоякам циклонов Б-4 поступает в нижнюю часть бункера, которая с низа идет в бункеры уловленного ка-тализатора Б-3/1,2, работающие периодически, по мере наполнения. Из Б-3/1,2 катализаторная пыль техническим воздухом транспортируется в бункер-накопитель Б-1 (Б-1А). Уловленная катализаторная пыль из бунке-ра-накопителя Б-1 по мере наполнения выгружается в цементовоз или в порожнюю тару и направляется на захоронение.
Аппарат снижения давления Д-1 предназначен для постепенного уменьшения давления за счет четырех тарелок (диафрагмовых устройств) – разной площади проходного сечения:
тарелка № 1 – 25 отверстий диаметром 140 мм;
тарелка № 2 – 29 отверстий диаметром 140 мм;
тарелка № 3 – 33 отверстия диаметром 140 мм;
тарелка № 4 – 32 отверстия диаметром 140 мм.
В связи с высокими температурами процесса и высокими эрозион-ными свойствами циркулирующего микросферического цеолитсодержа-щего катализатора внутренние поверхности корпусов аппаратов и по-верхности внутренних устройств, газопроводы и катализаторопроводы футеруются теплоизоляционными жаростойким и износостойким торкрет-бетоном.


В данном дипломном проекте рассмотрена установка каталитическо-го крекинга производительностью по сырью 2400 тыс.т/год., которая включает в себя реактор, регенератор, теплообменник и насос.
Приведены технологические и механические расчёты реактора, теп-лообменника и насоса, а также представлено технико-экономическое обос-нование.
Прочностные параметры элементов реактора, теплообменника и насоса отвечают выполнению требуемых условий эксплуатации.
Разработаны сборочные единицы ректора, теплообменника и насоса, а также рабочие чертежи их деталей.
В процессе расчета и конструирования аппаратуры были изучены ГОСТы, ОСТы, ТУ, РТМ и другие нормативно-технические материалы. При этом результаты расчета во многом определяются конструктивными решениями и материальным оформлением аппарата.
Полученные технико-экономические показатели при производстве в составе продуктов установки Г-43-107 антисептика типа ЖТК позволяют за-ключить, что по результатам расчета показателей экономической эф-фективности разработанная технология может быть реализована в про-мышленном масштабе, поскольку выполняются условия для реализации проекта:
- ЧДД за 5 лет составляет 820668 тыс. руб.;
- внутренняя норма доходности составляет 30%.