Основными реакционными аппаратами блока каталитического риформинга являются:- адиабатические реакторы шахтного типа со стационарным слоем катализатора. На установках раннего поколения применялись реакторы аксиального типа с нисходящим или восходящим потоком реакционной смеси. На современных высокопроизводительных установках применяются реакторы только с радиальным движением потоков преимущественно от периферии к центру. Радиальные реакторы обеспечивают значительно меньшее гидравлическое сопротивление, по сравнению с аксиальным. На рисунке 4.1 показана конструкция радиального реактора, применяемая в секциях риформинга.На рисунке 5.1 показан кожухотрубчатый теплообменник жесткой конструкции который состоит из 1 и приваренных к нему трубных решеток 2 с пучком труб 3. Выступающие из корпуса части решеток являются одновременно фланцами 5, к которым на прокладках и болтах 6 крепятся сферические или плоские днища 4. Теплообменники крепятся на лапах 7.-Трубчатый абсорбер (Представлен на рисунке 6.1). Сходен по устройству с вертикальным кожухотрубчатым теплообменником.-Вертикальные сепарационные аппараты. Представлен на рисунке 7.1, рекомендуют для сепарации газов, содержащих твердые частицы и тяжелые смолистые фракции, так как они имеют лучшие условия очистки и дренажа-Печи типа ВС- узкокамерные секционные с верхним отводом дымовых газов и вертикальными трубами змеевика.П оступающий в реактор газофазный поток сырья и водорода проходит по периферийным перфорированным желобам через слой катализатора к центральной трубе и затем выводится из аппарата. Катализатор расположен в виде одного слоя с равномерной плотностью засыпки. В верхней части расположена тарелка, предотвращающая прямое попадание потока сырья в слой катализатора. В центре установлена перфорированная труба, обтянутая сеткой. Нижняя часть реактора заполнена фарфоровыми шарами. В промышленности эксплуатируются реакторы с корпусами, изготовленными из биметалла типа 12 ХМ+0,8Х 18Н10Т или защитным торкрет-бетонным покрытием.
Рисунок 4.1 - Реактор риформинга: 1- распределитель; 2 - штуцер для термопары; 3 - днище верхнее; 4 - кожух; 5 - корпус; 6 - тарелка; 7 - футеровка; 8 - желоб; 9 - катализатор; 10 - труба центральная; 11 - пояс опорный; 12 - опора; 13 - днище нижнее; 14 - шары фарфоровые; I - ввод сырья; II - вывод продукта; III - вывод катализатора.В кожухотрубчатом теплообменнике один теплоноситель (I) движется внутри труб в трубном пространстве, а второй (II) – в межтрубном, омывая пучок труб снаружи. При этом нагреваемую среду направляют снизу-вверх, а среду, отдающую теплоту, – в противоположном направлении.Трубы в решетках объемно размещены равномерно по периметрам правильных шестиугольников, что обеспечивает компактность расположения.Теплообменник, изображенный на рисунке 5 является одноходовым. Вследствие большого суммарного проходного сечения труб и межтрубного пространства скорости протекания теплоносителей невелики и коэффициенты теплоотдачи в этом теплообменнике сравнительно низки. Для увеличения скорости протекания в трубном и межтрубном пространствах устанавливают перегородки, уменьшая сечение потока жидкости. Рисунок 5.1 – Кожухотрубчатый теплообменник: 1 – корпус; 2 – трубные решетки; 3 – трубы; 4 – днища; 5 – фланцы; 6 – болты; 7 – лапыАбсорбент поступает на верхнюю трубную решетку, распределяется по трубам 2 и стекает по их внутренней поверхности в виде тонкой пленки. В абсорберах с большим числом труб для улучшения распределения абсорбента по трубам применяют специальные распределительные устройства. Газ движется по трубам снизу- вверх навстречу стекающей жидкой пленке. В случае необходимости отвода теплоты абсорбции в межтрубное пространство абсорбера подают охлаждающий агент (обычно воду).Рисунок 6.1 Трубчатый пленочный абсорбер:1 – корпус; 2 - трубки; 3 – перегородкиНа рисунке 6.1 показан двухступенчатый пленочный абсорбер с восходящим движением жидкости, каждая ступень которого работает по принципу прямотока, в то время как в аппарате в целом газ и жидкость движутся противотоком. Применение многоступенчатых абсорберов существенно усложняет их конструкцию.
В аппаратах с восходящим потоком жидкости можно создавать очень высокие скорости газа (порядка десятков метров в секунду, коэффициенты массопередачи при этом существенно возрастают, но одновременно с этим сильно растет их гидравлическое сопротивление. Последнее обстоятельство затрудняет широкое применение этих аппаратов для проведения процессов абсорбции при невысоких давлениях в системе.В гравитационном газосепараторе (рисунок 7.1) отделение твердых и жидких частиц от газа происходит в результате резкого снижения скорости движения струи газа и повороте ее на 180°.Рисунок 7.1 Гравитационный односекционный сепаратор (а) и схема движения газов в циклоне (б)В этом сепараторе газ из скважины поступает по входной трубе 1 (скорость газа в нем достигает 15 20 м/с) и при выходе из нее поворачивает вверх по выкидной трубе 2. При этом сокращается скорость струи и твердые частицы и капли жидкости оседают на дно сосуда. Скопившиеся примеси удаляются из сепаратора через штуцер 3.Печи типа ВС - рисунок 8.1. Производительность каждой секции 10-17 МВт. Вертикальные трубы радиантного змеевика расположены у всех четырех стен камеры. Газомазутные горелки расположены в поду камеры, обслуживание горелок с двух сторон. Предусмотрены четыре типоразмера этих печей, каждый типоразмер отличается количеством одинаковых камер радиации.Над камерой радиации расположена камера конвекции прямоугольного сечения с горизонтальными гладкими трубами.У многосекционных трубчатых печей камеры радиации отдельных секций объединены в общем корпусе. Смежные секции отделены одна от другой двумя рядами труб радиантного змеевика двустороннего облучения. В крайних секциях у стен радиантные трубы размещены в один ряд.Печи типа ВС установлены на установках ЛК-6-У, на атмосферно-трубчатых установках, установках вторичной переработки и т.д.Рисунок 8.1 Трубчатая печь типа ВС1 - камера конвекции; 2 - змеевик радиантных труб; 3 - взрывное окно; 4, 7 – смотровое окно; 5 - футеровка; 6 - каркас; 8 - горелка; 9 - лестничная площадка; 10 – дымовая.
Процесс риформирования является пожароопасным и взрывоопасным, так как связан с переработкой взрывопожароопасных сред при повышенных температурах и давлениях.Продуктами, определяющими взрывоопасность установки каталитического риформинга, являются водородсодержащий и углеводородный газы, пары углеводородов, которые с кислородом воздуха образуют смеси, взрывающиеся при наличии огня или искры.Процессы на установке проводятся при температуре до 525С и давлении до 38,0 кгс/см2 в среде водородсодержащего газа.Все емкостное оборудование размещено на открытой площадке. Класс взрывоопасных зон – 1, 2.Наличие аппаратов, работающих при высоких давлениях и температурах, содержащих большие количества продуктов в газообразном и парообразном состояниях, может создавать опасность загазованности территории.Категория по взрывопожарной и пожарной опасности для наружных установок – А.Установка каталитического риформинга ЛГ-35-11/300-95 относится к вредному для здоровья обслуживающего персонала производству, так как процесс связан с переработкой и получением продуктов, обладающих токсическим действием на организм человека.На установке применяются вещества II, III и IV классов опасности по ГОСТ 12.1.005-88.Для нейтрализации оксидов серы и углерода, выделяющегося при регенерации катализаторов S-120 и R-86 вместе, используется от 2 до 10% масс, водный раствор щелочи NaОН – вещество III класса опасности.Наиболее опасными местами на установке ЛГ-35-11/300-95 являются:- газовая компрессорная;- реакторный блок;- блок технологических печей П-1, П-3, П-4;- постаменты воздушных холодильников и насосная сырья и стабилизации;- места отбора газообразных проб для лабораторных анализов;- все колодцы промканализации, где возможны скопления паров углеводородов и углеводородных газов.Наиболее опасными операциями, выполняемыми на установке, являются:-пуск горячих насосов;- загрузка и выгрузка катализатора;
- аварийное освобождение системы.Перечень основного технологического оборудования и агрегатов, идентифицированных как опасный фактор:- трубчатые печи с огневым нагревом и использованием в качестве топлива взрывоопасного топливного газа (опасность пожара и взрыва при прогаре змеевиков печи);- компрессорное оборудование (опасность выброса значительного количества взрывоопасного газа при нарушении герметичности);- электрооборудование (опасность поражения обслуживающего персонала электрическим током в случае выхода из строя заземления токоведущих частей, пробоя изоляции);- аппараты и оборудование, работающие при повышенном давлении – до 38 кгс/см2 и высокой температуре – до 525 0С (до 515 0С при регенерации катализаторов), содержащих большое количество пожароопасных и взрывоопасных продуктов (опасность залпового выброса взрывоопасных и токсичных веществ при разгерметизации технологической системы);- оборудование с движущимися частями машин и механизмов (опасность травмирования обслуживающего персонала);Кроме вышеизложенного опасность представляют:- нефтепродукты, обладающие способностью накапливать заряды статического электричества при их транспортировке;- нефтепродукты с высокой температурой (опасность ожогов при касании неизолированных участков горячих трубопроводов и аппаратов);- производительность, принятая в расчёт, 450,7 тысяч тонн в год;- сырье – бензиновая фракция (85 - 180⁰C);- число рабочих суток в году 330.Для фракции 85 – 180 ⁰C и ОЧ 80ММ выход катализата составит 88%.Выход водорода ( ) от 0,8 до 1,8, принимаем 1,5%.Выход углеводородного газа принимаем 10,5%Рисунок 1.2 - График Обрядчикова - Смидовича для построения линии однократного испаренияТаблица 1.2 - Материальный баланс блокакаталитического риформинга