Дипломная (вкр): Автоматизация процесса каталитического риформинга

Сырье риформинга предварительно проходит гидроочистку с целью удаления примесей, являющихся ядами для катализатора. В результате предварительной гидроочистки на алюмо-кобальт-молибденовом или алюмо-никель-молибденовом катализаторе соединения, содержащие серу, азот и кислород, гидрируются до соответствующих углеводородов с выделением сероводорода, аммиака и воды. Металлоорганические соединения при гидроочистке разрушаются, и металлы отлагаются на катализаторе. От гидроочищенного сырья отгоняют затем летучие соединения.

Технологический процесс риформинга протекает следующим образом.

Сырье - прямогонный бензин - подают поступает на предварительную гидроочистку. Гидроочистку бензиновых проводят на алюмо-кобальт-молибденовом или алюмо-никель-молибдено-вом катализаторах.

Стабильный гидрогенизат с низа колонны К-201 проходит теплообменник Т-203, где нагревает нестабильный гидрогенизат, и поступает на прием насоса Н-208. После смешения с водородсодержашим газом от циркуляционного турбокомпрессора ЦК-201 газо-сырьевая смесь проходит теплообменник Т-204, где нагревается встречным потоком газо-про-дуктовой смеси, и поступает в печь П-203/1 (первая ступень). Нагретая в печи П-203/1 до 480-530°С газо-сырьевая смесь направляется в реактор Р-202 первой ступени. Газо-продуктовую смесь из этого реактора направляют в печь П-203/2 второй ступени и подают в реактор Р-203 второй ступени. Затем смесь вновь подают для нагрева в печь П-203/3 третьей ступени, откуда она поступает в реактор Р-204 третьей ступени.

Газо-продуктовая смесь из Р-204 проходит трубное пространство теплообменника Т-204, где отдает тепло газо-сырьевой смеси, охлаждается в воздушном холодильнике Х-203 и водяном доохладителе Х-204 и поступает в сепаратор С-202 высокого давления. В сепараторе водородсодержащий газ отделяется от нестабильного катализата. Водородсодержащий газ с верха сепаратора С-202 поступает в два параллельноработающих адсорбера К-203 и К-204, где на цеолитах происходит осушка циркулирующего водородсодержащего газа. Осушенный газ из адсорберов поступает на прием циркуляционного компрессора ЦК-201, которым его вновь подают в тройник смешения с гидрогенизатом; при этом часть водородсодержащего газа смешивают с сырьем предварительной гидроочистки риформинга.

Нестабильный катализат из сепаратора С-202 перетекает в сепаратор -207 низкого давления, где происходит разделение углеводородного газа и нестабильного катализата. Углеводородный газ выводят в топливную сеть, а нестабильный катализат через теплообменник Т-206, где нагревается до 130°С, поступает в стабилизационную колонну К-202. С верха колонны К-202 газы стабилизации и пары „нестабильной головки" проходят воздушный конденсатор-холодильник ХК-203 и водяной до-охладитель ХК-204, где конденсируются и охлаждаются. Конденсат собирается в рефлюксной емкости Е-202. Часть продукта из Е-202 насосом Н-210 подают в колонну К-202 в качестве острого орошения, а избыток откачивают на газофракционирование или в товарный парк.

Подвод нестабильного количества тепла в низ колонны К-202 обеспечивается циркуляцией стабильного катализата этой колонны насосом Н-212 через печь П-204. Стабильный катализат с низа К-202 проходит теплообменник Т-206, где отдает тепло нестабильному катализату, охлаждается в воздушном холодильнике Х-205, доохладителе Х-206 и выводится с установки в товарный парк высокооктанового бензина.

1.2 Аппаратура технологического процесса

Для полного понимания работы технологического процесса каталитического риформинга требуется подробное описание оборудования. По функциональному назначению это оборудование может быть подразделено на следующие основные группы:

-   реакторное - реакторы;

-           массообменное - колонны, адсорберы;

-           нагревательное - трубчатые печи, теплообменники;

-           охладительное - холодильники и конденсаторы, аппараты воздушного охлаждения;

-           оборудование для хранения жидких продуктов - емкости и резервуары;

-           оборудование для транспортировки жидких и газообразных сред - насосы и компрессоры;

-           оборудование для отключения аппаратов и участков трубопроводов - запорная арматура (задвижки, вентили).

Реактор каталитического риформинга.

Реактор представляет собой цилиндрический аппарат с эллиптическими днищами рисунок 1.2.

В верхнем днище расположены штуцер ввода газо-сырьевой смеси и штуцеры для многозонных термопар, в нижнем днище - штуцеры для вывода газо-продук-товой смеси и для выгрузки катализатора. Стенки реактора покрыты термостойкой торкрет-бетонной футеровкой, толщина которой на цилиндрической части корпуса составляет 100 мм. Корпус выполнен из стали 12ХМ, штуцеры из стали 15ХМ, внутренние устройства из стали Х18Н10Т.

Сырье вводят в реактор через штуцер, через который ведут монтаж всех внутренних устройств реактора, загружают катализатор и керамические шарики. Газо-сырьевая смесь в реакторе проходит распределительное устройство и направляется в специальные желоба, из которых проходит через слой катализатора по направлению к центральной трубе, откуда газо-продуктовая смесь выводится из реактора через нижний штуцер.

Реакторы соединяются между собой последовательно через отдельные секции печи, в которых нагревают газо-сырьевую смесь перед поступлением в следующий по ходу реактор. Высота первого реактора 10,5 м, а диаметр 2,4 м; высота второго „по ходу" реактора 10,6 м, диаметр 3,2 м; для третьего 14 и 4,5 м соответственно.

1 - корпус; 2 - тепловая изоляция; 3 - перфорированный стакан; 4 - внутренняя перфорированная трубка; 5 - катализатор

Рисунок 1.2 - Реактор каталитического риформинга

Колонные аппараты, имеющиеся на установке, - отпарные колонны, стабилизаторы- оборудованы ректификационными элементами, представляющими собой тарелки различной конструкции: колпачковые, желобчатые, с 3-образными элементами, клапанные.

Колонные аппараты представляют собой цилиндрические сосуды вертикального типа. Они оборудуются штуцерами, патрубками, люками-лазами и другими приспособлениями, необходимыми для эксплуатации колонны и проведения ремонтных работ.

Трубчатые печи.

На блоках каталитического риформинга и гидроочистки топлив тоже имеются вертикально-секционные печи, представленной на рисуноке 1.3. Печь П-203 предназначена для трехступенчатого нагрева газо-сырьевой смеси, поступающей на риформинг. Многопоточная печь П-203 состоит из трех отдельных радиантных частей, предназначенных для нагревания смеси перед каждой из трех ступеней риформинга, и общей конвекционной камеры, предназначенной для нагревания газо-сырьевой смеси перед I ступенью. Радиантные секции I и II ступеней имеют по две камеры без разделительной стенки между ними, III ступень состоит из одной камеры. В каждой радиантной камере смонтированы по 7-9 комбинированных газо-мазутных форсунок.

Рисунок 1.3 - Трубчатая печь

Конвекционная камера представляет собой шахту прямоугольного сечения, заполненную горизонтальными ошипованными трубами. Расположена конвекционная камера над радиантной.

Для защиты шипов от воздействия высоких температур и прямой радиации первый ряд по ходу продуктов сгорания конвекционных труб выполнен гладкими или закрыт перекидками из конвекционной камеры в радиантную.

Продукты сгорания из секции удаляются сверху. Диаметр и количество труб           продуктового змеевика, а также число параллельных потоков в разных печах несколько отличаются друг от друга.

Змеевик каждой радиантной камеры состоит из ряда параллельных труб, расположенных так, что каждая труба проходит вдоль пода, свода и двух боковых сторон камеры и присоединена к входному и выходному коллекторам. Змеевики каждой камеры в П-203/I и П-203/II соединены последовательно.

Змеевик конвекционной камеры выполнен из горизонтальных неошипованных труб.

Теплообменные аппараты. Применение теплообменников для нагревания холодного потока за счет тепла отходящего горячего продукта позволяет значительно экономить энергоресурсы.

На блоках каталитического риформинга и гидроочистки применены противоточные одноходовые теплообменники, что позволяет уменьшить в них сопротивление потоку и снизить давление процесса. Для снижения перепада давления в системе газо-продуктовую смесь вводят в теплообменники параллельными потоками, которые затем объединяют. Снижение перепада давления в системе позволяет понизить перепад давления между приемом и нагнетанием циркуляционного компрессора, что обеспечивает наиболее экономичные условия его работы.

Одна секция сырьевого теплообменника каталитического риформинга изображена на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4 -Теплообменник для нагревания газо-сырьевой смеси

Насосы. На установке ЛК-6У применяют центробежные насосы, обеспечивающие равномерную подачу жидкости. На приемном и выкидном трубопроводах установлены задвижки для возможности отключения насоса от трубопроводов, на выкидной линии до задвижки установлены манометр и обратный клапан.

Центробежные насосы обеспечивают равномерную подачу продукта, занимают меньше места, чем поршневые, имеют более доступную конструкцию. На ПНХЗ используются центробежные нефтяные консольные насосы типа НК, выпускаемые по ТУ 26-02-766-77. Номинальная производительность этих насосов составляет 35-560 м3/час, дифференциальный напор колеблется от 26 до 240 метров столба жидкости.

Насос состоит из:

-     станина с крышками подшипников;

-           улитка (корпус спиральный);

-           станок передний и задний;

-           броня передняя и задняя;

-           рабочее колесо;

-           вал с защитной втулкой, подшипниками и гайками;

-           вал конический;

-           сальниковые устройства.

Емкости. Емкостные аппараты используются на заводе ПНХЗ для хранения воздуха, газа и жидкостей на технологических установках. В настоящее время на заводе применяются емкости, выпускаемые по ГОСТу 26-02-1496-76. Этим ГОСТом установлены три типа сосудов и аппаратов:

- горизонтальные для жидкости (42÷0м3);

-           вертикальные для воздуха и газов (1÷25м3);

-           вертикальные для жидких сред (1÷100м3).

Краткая характеристика технологического оборудования представленна в Таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Краткая характеристика технологического оборудования

1.3 Технологические требования по регламенту и аварийным ситуациям

Для стабильной работы установки каталитического риформинга необходимо чтобы выполнялись требования по регламенту; предотвращению аварийных ситуаций для этого важно соблюдать режимные параметры, которые приведены в Таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Характеристика исходного сырья,катализаторов, полуфабрикатов, изготовляемой продукции