Модернизация АСУ ректификационной колонны

крекинг автоматизированный управление реакторный

Павлодарский нефтехимический завод является одним из самых современных по технологии предприятий не только в Республике Казахстан, но и в странах СНГ. Уникальный комплекс по переработке мазута КТ-1 мощностью 4 млн. тонн в год был запущен на Павлодарском нефтехимическом заводе в эксплуатацию в 1983 году. Комплекс позволяет обеспечивать увеличение глубины переработки нефти дополнительно на 30%.

Система КТ-1 была специально разработана для конкретных условий ПНХЗ. Уникальность системы заключается в подборе технологических установок в единый мощный комплекс, потому что до системы КТ-1 строились только отдельно стоящие установки по глубокой переработке мазута.

В технологическом формировании комплекса был применен ряд прогрессивных технологических решений: изолированная отпарная зона, воздушное охлаждение, увеличение диаметра печных труб, короткий прямолинейный трансфертный трубопровод и др.

Комбинированная установка КТ-1 предназначена для глубокой переработки мазута по топливному варианту с целью получения следующих основных продуктов:

высококачественного компонента автобензина АИ-93;

пропан-пропиленовой и бутан-бутиленовой фракций;

гудрона — сырья для процесса коксования;

компонентов дизельного и котельного топлив;

сырья для производства технического углерода.

В 1992 году вместо устаревшей системы управления «Центр» был установлен управляющий вычислительный комплекс «Режим-1М», на котором в настоящее время осуществляется контроль и управление процессами на установке КТ-1. В данном проекте предложена автоматизированная система управления, внедрение которой позволит вести более качественное управление технологическими процессами на объекте.

1. Реакторный блок секции каталитического крекинга и ректификации как объект автоматизированного управления

1.1 Технология и оборудование комбинированной установки КТ-1

Описание технологического процесса. В данном проекте автоматизации технологического процесса объектом автоматизированного управления является реакторный блок секции каталитического крекинга и ректификации технологической установки КТ-1 (комплекс топливный 1).

Комбинированная установка глубокой переработки мазута КТ-1 состоит из следующих секций:

— Секция 001. Вакуумная перегонка мазута;

— Секция 100. Гидроочистка сырья;

— Секция 200. Каталитический крекинг и ректификация;

— Секция 300. Абсорбция и газофракционирование;

Секция 400. Утилизация тепла дымовых газов и нефтепродуктовых потоков.

Секция 200, входящая в состав комбинированной установки КТ-1, включает в себя реакторный блок каталитического крекинга, блок ректификации и очистки технологического конденсата, воздушную компрессорную.

Процесс каталитического крекинга гидроочищенного сырья является целевым в наборе процессов установки КТ-1 и позволяет получать следующие продукты:

— жирный газ и нестабильный бензин, используемые в качестве сырья на секции абсорбции и газофракционирования с целью получения пропан-пропиленовой фракции, бутан-бутиленовой фракций, сухого углеводородного газа, высокооктанового компонента автобензина (фр. КК-205°С);

— легкий каталитический газойль (фр. 195−270°С), используемый в качестве компонента дизельного топлива или товарного печного топлива, а также для получения связующего вещества «Универсин-С»;

— (фр. 270−420°С) используемую в качестве сырья для производства технического углерода или компонента котельного топлива;

— фр.> 420 °C, используемую в качестве компонента сырья для производства технического углерода, игольчатого кокса или компонента котельного топлива.

Разделение данных продуктов крекинга осуществляется по традиционной схеме для всех моделей каталитического крекинга и осуществляется в ректификационной колонне К-201.

Реконструированный в составе секции блок очистки технологического конденсата позволяет довести до нормы качественный состав конденсата перед сбросом его на очистные сооружения завода.

Проектная производительность С-200 1924 тыс. т/год по сырью.

Год ввода в число действующих — 1983 г.

Проектная документация по С-200 выполнена институтом «Грозгипронефтехим» по научно-исследовательским данным ГрозНИИ.

Генеральный проектировщик с 1986 г. — ОАО «Омскнефтехимпроект».

Сущность процесса каталитического крекинга. Процесс каталитического крекинга гидроочищенного сырья является целевым в наборе процессов установки и позволяет получать следующие продукты: крекинг-бензин, легкий газойль (дизельное топливо), тяжелый газойль (широкая фракция) и крекинг-газ.

Выход и состав продуктов каталитического крекинга

Выход кокса при каталитическом крекинге составляет 4 — 8%.

Расходные коэффициенты для установки крекинга «КС» (на 1 т сырья): топливо жидкое 6,7 кг, топливо газообразное 9,5 кг, электроэнергия 3,2−10⁵ кДж, катализатор 1,9 кг, водяной пар (потребляемый) 270 кг, водяной пар (вырабатываемый) 685 кг.

Для осуществления процесса каталитического крекинга в составе секции 200 предусмотрены следующие блоки:

— реакторный блок;

— блок ректификации и очистки технологического конденсата;

— воздушная компрессорная.

Сущность процесса каталитического крекирования углеводородов основана на расщеплении высокомолекулярных компонентов сырья на более мелкие молекулы с перераспределением освобождающихся по месту разрыва связи «углерод-углерод» водорода. Перераспределение водорода в процессе каталитического крекинга вызывает отложение кокса на поверхности катализатора и потерю его активности. Вследствие этого появляется необходимость в непрерывной регенерации катализатора, что достигается выжиганием кокса в токе воздуха. Поэтому, работа катализатора при крекинге складывается из двух последовательных стадий: рабочего процесса в реакторе и восстановления активности в регенераторе (регенерация), как показано на рис.

Схема действия катализатора при крекинге Существующие установки каталитического крекинга делятся на три типа:

— периодического действия со стационарным слоем катализатора;

— непрерывного действия с движущимся слоем катализатора;

— непрерывного действия с кипящим слоем микросферического или пылевидного катализатора. Установки этого типа наиболее распространены.

— Сырьем для каталитического крекинга служат нефтепродукты, выкипающие в интервале 200−500°С. К ним относятся:

— широкая фракция прямой гонки мазута;

— соляровая фракция термического крекинга;

— газойль коксования нефтяных остатков.

Сырье должно удовлетворять определенным требованиям по содержанию смол, сернистых и азотистых соединений. Поэтому, перед крекингом его подвергают гидроочистке.

Основными параметрами процесса каталитического крекинга являются температура, время контактирования паров сырья с катализатором и кратность циркуляции катализатора. Современные промышленные процессы каталитического крекинга используют непрерывно циркулирующий поток катализатора. Отношение массы катализатора к массе сырья, подаваемых в реактор, называется кратностью циркуляции катализатора (кг/кг):

N = m_K/m_c

где: m_к — масса катализатора, подаваемая в реактор, кг/ч; m_с — масса сырья, подаваемая в реактор, кг/ч.

От кратности циркуляции катализатора зависит время пребывания его в зоне реакции и степень его закоксованности, а также количество теплоты, вносимой с катализатором в реактор как теплоносителем. С увеличением кратности циркуляции возрастает активность катализатора, повышается выход бензина и газа, но увеличиваются размеры регенератора и расход энергии на транспортировку катализатора в установке. Оптимальные значения параметров каталитического крекинга: температура 480−490°С, давление 0,1−0,2 МПа, объемная скорость сырья 1,5−3,0 ч-¹, кратность циркуляции катализатора 2,5−7,0 кг/кг.

Постадийно процесс каталитического крекинга может быть представлен следующим образом:

— поступление сырья к поверхности катализатора (внешняя диффузия);

— химабсорбция на активных центрах катализатора;

— химическая реакция на поверхности катализатора;

— десорбция продуктов крекинга непрореагировавшей части сырья с поверхности катализатора и частично из внутренних пор;

— вывод продуктов крекинга из зоны реакции на последующую их ректификацию.

На рис. 7.9 представлена технологическая схема установки каталитического крекинга с кипящим слоем катализатора 1-А/1-М. Крекируемое сырье через теплообменники 1 подается в печь 2. Нагретое сырье смешивается с рециркулятом (частью тяжелой фракции) и по катализаторопроводу поступает в реактор крекинга 3. В нижнюю отпарную зону реактора вводится водяной пар для отдувки катализатора. Пары продуктов реакции и водяной пар при температуре 450 °C из верхней части реактора 3 поступают в нижнюю часть ректификационной колонны 4. Пары бензина и водяной пар отбираются с верхней части колонны, проходят холодильник-конденсатор 5 и поступают в сепаратор б, в котором разделяются на водяной слой, бензиновый слой и газ. Газ компрессируется и подается на газофракционирование, а бензин поступает на ректификацию. Часть бензина отбирается на орошение колонны.

Дизельное топливо и тяжелая фракция проходят через секции отпарной колонны 7, охлаждаются в теплообменниках 1 и холодильниках 8 и отводятся как товарные продукты. Часть тяжелой фракции в виде рециркулята смешивается с сырьем и подается в реактор 3, а часть направляется на орошение нижней части колонны 4. Смесь тяжелых жидких продуктов крекинга и катализаторной пыли из низа колонны4 поступает в шламоотделитель 9, из которого шлам возвращается в реактор 3, а богатый ароматическими углеводородами декантат отводится с установки.

Дезактивированный в процессе работы катализатор из кипящего слоя реактора опускается в его отпарную зону и катализаторопроводом отводится в узел смешения с воздухом 10. Из него за счет воздушного потока катализатор переносится в регенератор 11, в котором создается кипящий слой. Основная часть воздуха для выжигания катализатора подается непосредственно в регенератор. Газы, образовавшиеся в результате выжигания кокса, проходят котел-утилизатор 12, электрофильтр 13 для улавливания катализаторной пыли и выбрасываются в атмосферу. Регенерированный катализатор из нижней части регенератора 11 поступает в катализаторопровод и вместе с сырьем и рециркулятом возвращается в реактор 3.

Технологическая схема установки крекинга 1-А/1-М:

1 — теплообменники, 2 — трубчатая печь, 3 — реактор «КС», 4 — ректификационная колонна, 5 — холодильник-конденсатор, 6 — газоотделитель, 7 — отпарная колонна, 8 — холодильники, 9 — шламоотделитель, 10 — узел смешения, 11 — регенератор катализатора «КС», 12 — котел-утилизатор, 13 — электрофильтр Наиболее типичными компонентами сырья каталитического крекинга являются парафиновые углеводороды, при крекинге которых доминируют разложения С₁₆Н₃₄ С₈Н₁₈ + С₈Н₁₆.

Наиболее часто разрыв молекулы парафинового углеводорода происходит по средней ее части.

Термическая стабильность парафинов понижается с увеличением молекулярного веса углеводородов.

При крекинге парафиновых углеводородов нормального строения протекают и вторичные реакции с образованием ароматических углеводородов и кокса. Изопарафиновые углеводороды крекируются легче.

Водорода и метана при этом получается больше, чем при крекинге нормальных парафинов, а углеводородов С3 и С4 меньше.

Нафтеновые углеводороды являются идеальными компонентами сырья каталитического крекинга, так как крекинг нафтенов идет с большими скоростями, с более высоким выходом бензина и меньшим газообразованием.

Большой интерес для технологии каталитического крекинга представляет поведение ароматических углеводородов. Крекинг ароматических углеводородов сопровождается их деалкилированием и конденсацией.

1. (CН₂) 5-СН₃ СН₂-СН₃+СН₃-СН₂-СН=СН₂

2. СН₂-СН₂-СН₃ +СН₃-СН₂-СН₂-СН₂-СН₂-СН₃

Между молекулами ароматических углеводородов или между ароматическими и олефиновыми протекают реакции конденсации, в результате которых образуется полициклическая ароматика вплоть до асфальтена и кокса.

Поэтому при переработке сырья со значительным содержанием полициклической ароматики образуется значительно больше кокса, чем при переработке сырья, содержащего моноциклические ароматические углеводороды.

Крекинг олефинов, образующихся в результате расщепления парафиновых, нафтеновых, ароматических, а также самих олефиновых, является вторичной реакцией. Возможность изомеризации олефинов позволяет получать бензин с более высоким октановым числом с одновременным увеличением выхода изобутана.

Полимеризация олефинов также является важной реакцией процесса, поскольку в сочетании с последующим крекингом, приводит к образованию олефинов и парафинов СН₂=СН₂+СН₂=СН₂ СН₃-СН=СН-СН₃.

Однако глубокая полимеризация ведет к образованию тяжелых продуктов, абсорбирующихся и разлагающихся на катализаторе на кокс и газ.

Реакции крекинга углеводородов всех классов, которые могут встречаться в крекируемом сырье, могут быть представлены следующей схемой, где: П — парафины, О — олефины, Н-нафтены, А — ароматические углеводороды, ПО — полимеролефины, ЦО — циклические олефины, Д — диены, КА — конденсированные ароматические углеводороды.

Общая схема реакций крекинга углеводородов:

Обычно одним из лучших критериев интенсивности побочных реакций является отношение выходов бензина и кокса. Высокое отношение указывает на преобладание желательных реакций (при условии сохранения высокого октанового числа бензина). Низкое отношение указывает на интенсивное протекание побочных реакций.

На основании вышеизложенного можно сделать следующие выводы:

— тяжелое сырье дает большой выход бензина и меньший выход газа;

— ароматическое сырье дает наибольший выход кокса и наименьший выход бензина;

— нафтеновое сырье дает лучший выход бензина и наименьший выход кокса в сравнении с ароматическим и парафиновым сырьем;

— низкокипящее сырье позволяет получить высокооктановый бензин, высококипящее — низкооктановый;

— сырье с высоким содержанием серы дает низкооктановый бензин;

— сырье с очень высокой температурой кипения и значительным содержанием кокса по Конрадсону дает высокий выход кокса, ограничивающий мощность секции из-за чрезмерной перегрузки регенератора.

Основными факторами, влияющими на процесс каталитического крекинга, являются: свойства применяемого для крекирования катализатора, температура процесса, кратность циркуляции катализатора, продолжительность контакта сырья и катализатора, качество крекируемого сырья.

Для обеспечения максимального выхода целевых продуктов и минимального количества побочных, а также для достижения высоких технико-экономических показателей процесса, катализатор крекинга должен иметь следующие основные свойства:

— высокую активность, способствующую большей глубине превращения исходного сырья при прочих равных условиях;

— высокую селективность, которая оценивается способностью катализатора ускорять реакции получения бензина и снижать скорость побочных реакций: образования газа и кокса;

— стабильность.

Стабильность активности, селективности и механических свойств катализатора в процессе эксплуатации особенно важна в системах с кипящим слоем катализатора. Катализатор должен быть стойким к истиранию, растрескиванию и давлению вышележащих слоев, а также не должен истирать аппаратуру;

— высокие регенерационные свойства, характеризующиеся способностью быстро и многократно восстанавливать свою активность и селективность при окислительной регенерации без нарушения поровой структуры и разрушения частиц.

Заложенный в проекте микросферический цеолитсодержащий катализатор в значительной степени отвечает всем перечисленным требованиям, предъявляемым к современным катализаторам крекинга.

Химический и фракционный состав сырья крекинга оказывает значительное влияние на процесс каталитического крекинга.

Присутствие в сырье сернистых, азотистых и металлоорганических соединений дезактивирует применяемый катализатор, ухудшает качество продуктов крекинга.

С целью улучшения качества сырья каталитического крекинга в состав комплекса введена предварительная гидроочистка сырья, что позволяет полностью исключить влияние колебаний в изменении качественного состава сырья на результаты процесса крекинга и стабилизировать работу реакторно-регенераторного блока.

Процесс с применением гидроочищенного сырья протекает более глубоко и селективно, в результате чего возрастает абсолютный выход бензина и снижается выход кокса.

Отличительной особенностью продуктов крекинга, полученных при переработке гидроочищенного сырья, является низкое содержание в них серы, это исключает дополнительные затраты по их гидрооблагораживанию.

Влияние оперативных условий на процесс каталитического крекинга.

1. Увеличение объемной скорости подачи сырья в реактор понижает глубину превращения сырья, т.к. уменьшается время контактирования углеводородных фракций с катализатором и приводит к снижению выхода кокса.

2. Температура в реакторе — наиболее общий параметр, влияющий на выход бензина, октановое число и конверсию. Повышение температуры в реакторе увеличивает конверсию, выход кокса и повышает температуру в регенераторе. По результатам исследований установлено, что увеличивая температуру в реакторе на 10 °C можно повысить октановое число (ИОЧ) на 0,7−1,8 п., однако, повышая октановое число бензина, снижается выход бензина и увеличивается выход сухого газа и, при повышении температуры в реакторе до 540 °C значительно возрастает скорость вторичных реакций. Повышение температуры в реакторе в большей степени влияет на увеличение октанового числа тяжелых бензинов, т.к. рост температуры в реакторе способствует в большей мере образованию олефинов в тяжелых бензинах.

3. Кратность циркуляции — соотношение потоков катализатора и сырья влияет на глубину разложения сырья и выход основных продуктов крекинга и, изменяется в пределах от 5:1 до 10:1.

При увеличении кратности циркуляции повышается глубина разложения сырья, растет выход бензина, увеличивается процент отложения кокса на катализаторе но, при чрезмерном увеличении кратности циркуляции резко возрастает разложение целевых продуктов, выход бензина падает, а количество кокса и газа увеличивается. При постоянной производительности по сырью, с увеличением кратности циркуляции катализатора происходит уменьшение температуры в регенераторе, с одновременным увеличением количества кокса, циркулирующего в системе.

4. Температура ввода сырья в реактор определяется из теплового баланса реактора-регенератора и влияет на изменение кратности циркуляции катализатора. С увеличением температуры ввода сырья в реактор, температура в зоне выжига кокса регенератора увеличивается и понижается кратность циркуляции.

Пониженная температура подогрева сырья увеличивает конверсию и снижает температуру регенератора. При пониженной температуре значительно увеличивается выход кокса и повышается циркуляция катализатора.

5. Содержание кислорода в дымовых газах.

Увеличение процента кислорода в дымовых газах регенерации, за счет увеличения подачи воздуха, понизит содержание кокса на регенерированном катализаторе, образование углерода в реакторе и температуру в регенераторе. Однако слишком высокий процент кислорода может привести к догоранию СО в СО₂ в объеме регенератора и послужить причиной аварийной ситуации.

6. Подача шлама в реактор.

Направление шлама в реактор позволяет повысить эффективность процесса крекинга, сделать более гибкой регулировку температурного режима системы реактор-регенератор, за счет увеличения коксовой нагрузки на регенератор. Увеличение подачи шлама в реактор может быть вызвано необходимостью замыкания теплового баланса системы реактор-регенератор при относительно низком выходе кокса.

7. Уровень катализатора в реакторе.

С увеличением высоты кипящего слоя в реакторе, увеличивается глубина превращения, выход кокса и температура регенерации катализатора. Содержание кислорода в дымовых газах, расход шлама в реактор понижается.

Факторы, ограничивающие гибкость процесса каталитического крекинга.

1. Максимальная температура регенератора.

2. Минимальная и максимальная температура нагрева сырья.

3. Производительность газового компрессора и его характеристики (расчетная плотность газа).

4. Максимальная скорость циркуляции катализатора.

5. Производительность фракционирующего оборудования.

Описание технологической схемы. Реакторный блок.

Сырьем секции 200 является смесь вакуумных дистиллятов фракции (350−500°С) полученных при вакуумной перегонке мазута секции 001 и установки по производству битумов, а также легкого и тяжелого газойлей коксования прошедших процесс гидроочистки и стабилизации на секции 100. Допускается вовлекать в сырь легкий каталитический газойль фр. 195−270°С собственной выработки.

Подача сырья в реактор Р-201 осуществляется основным потоком в узел смешения с катализатором, по линии л. 110/5. Схемой предусмотрена подача сырья в Р-201 через сырьевые форсунки №№ 1−5, в количестве до 30% масс от общей загрузки и расположенных на высоте 8,1 м от низа лифт-реактора. В качестве сырья используется гидроочищенный вакуумный дистиллят (фр. 350−500°С) секции С-100 в смеси с затемненным продуктом фр. 450−500°С секции С-001 или УПБ.

Использование тяжелых фракций в качестве сырья крекинга при неработающем блоке гидроочистки и работа комплекса в целом определяется качеством товарных продуктов.

Подача сырья в реактор Р-201 стабилизирована регулятором расхода поз. 79, клапан (ВО), которого установлен на выкиде насосов Н-102, Н-102 р, Н-102/1.

Расход сырья в Р-201 через форсунки № 1−5 регулируется регулятором расхода поз. 59, клапан (ВО), которого установлен на линии подачи сырья к форсункам.

Общий расход сырья, поступающего в реактор Р-201, контролируется расходомером поз. 72.

Давление в линии сырья, перед подачей в реактор, регистрируется прибором поз. 73, показания выведены на щит оператора.

Для обеспечения оптимальной скорости газокатализаторного потока нижняя часть лифт-реактора выполнена уменьшенного диаметра: диаметр прямоточной части на высоту 8,1 м сужен с диаметра 1400 до 1200 мм путем утолщения слоя торкрет-бетона.

Для обеспечения более качественного смешения сырья с катализатором, подача сырья в реактор (основной поток) выполнена через 7 форсунок тонкого распыла диаметром 90 мм (сопла Вентури). Форсунки такого же типа диаметром 50 мм, смонтированы на высоте 8,1 м-пять штук и по одной за №№ 6,7,8 на высотах 11,2; 18,9 и 23,5 м.

Технологическая схема позволяет осуществлять подачу дистиллятов в каждую из трех форсунок, расположенных на указанных отметках лифт-реактора.

Для обеспечения распыла сырья, подаваемого через 7 форсунок захватного устройства и 5 сырьевых форсунок на высоте 8,1 м, подается водяной пар низкого давления (ПНД). Расход (ПНД) стабилизируется регуляторами расхода поз. 62, поз. 65, клапаны (ВЗ) которых установлены на линиях подачи водяного пара в низ лифт-реактора, на сырьевые форсунки, расположенные на высоте 8,1 м и, в транспортную линию регенерированного катализатора после шиберной задвижки поз. 2−104 из Р-202 в Р-201 (л. 216/2).

Подача тяжелой фракции 450−500°С с установки производства битумов (УПБ) в реактор Р-201 осуществляется через форсунки 6 или 7 по следующей схеме:

Фракция 450−500°С — затемненный продукт с вакуумного блока установки производства битумов — поступает в емкость Е-703. Уровень в емкости стабилизируется регулятором (ВЗ) уровня поз. 7−91.

Подача газойля из емкости Е-703 на секцию С-200 осуществляется насосом Н-708−1, р. Расход его регулируется поз. 81, клапан (ВЗ) установлен на линии нагнетания насосов Н-708−1, р.

Технологической схемой реакторного блока предусмотрена подача фракции 450−500°С с УПБ в линию гидроочищенного сырья после Т-102.

Предусмотрена также подача фракции 195−270°С каталитического крекинга в емкость Е-703, с последующим направлением его на смешение с сырьем, подаваемым в реактор. Схемой предусмотрен возврат фр. 195−270°С в Е-106, в качестве компонента сырья секции С-100, 200.

Схема межцеховых коммуникаций позволяет подавать тяжелый газойль установки замедленного коксования в емкость Е-703 для последующей подачи его в Р-201 (через форсунки № 6,7).

Подача затемненного продукта фр. 450−500°С секции С-001 осуществляется в линию гидроочищенного вакуумного газойля после теплообменника Т-102 по следующей схеме: Фракция 450−500°С забирается с 16 тарелки колонны К-601/1 насосом Н-605,605 р и подается в поток гидроочищенного стабилизированного вакуумного газойля. Количество фракции 450−500°С, выводимой в линию сырья с С-001 на С-200, регулируется поз. 6−114. Диафрагма и клапан (ВО) установлены на линии нагнетания насосов Н-605, Н-605 р.

Для проведения процесса крекинга в жестких условиях и прекращения вторичных реакций, снижения выхода продуктов разложения образовавшихся дистиллятных фракций в конце реакции, а также рационального использования дистиллятов вторичного происхождения, получаемых на заводе (погоны УЗК), выполнена подача холодных орошений «квенча» через форсунки №№ 6−8 по высоте лифт-реактора.

В качестве «квенча» используется бензин УЗК, нестабильный бензин каталитического крекинга и (или) газойль УЗК. В качестве нестабильного бензина каталитического крекинга может подаваться бензин из 0−201 или нестабильный бензин верхнего циркулирующего орошения колонны К-201.

Нестабильный бензин крекинга или бензин УЗК подаются в реактор Р-201 через форсунку N8 насосами Н-202, Н-202 р. Количество бензина регулируется поз. 2−38. Клапан (ВЗ) установлен на линии нагнетания насосов.

Тяжелый газойль УЗК подается при необходимости через форсунки № 6 или № 7 и, учитывается расходомером поз. 6−201−1.

Для аварийного прекращения подачи дистиллятов через форсунки №№ 6,7,8 на линиях подачи дистиллятов перед реактором установлены клапана-отсекатели п.п. 2−13,2−14,2−15. Приведение их в действие осуществляется дистанционно со щита операторной.

Для обеспечения распыла продуктов, подаваемых через форсунки №№ 6−8, предусмотрена подача водяного пара ПНД, расход которого регулируется со щита операторной (клапан (ВЗ)) поз. 74 и, регистрируется прибором поз. 74, установленным на линии подачи водяного пара к форсункам №№ 6,7 и поз. 76, установленным на линии подачи ПНД на форсунку № 8.

На С-200 в технологических целях используется водяной пар с давлением 12 ата и 4 ата (ПНД). Пар 12 ата поступает на секцию из сети пара 12 ата, магистрального трубопровода. Пар 4 ата получают редуцированием пара 12 ата. Постоянство давления пара 4 ата на реакторный блок секции поддерживается регулятором давления поз. 89, клапан (ВЗ) которого установлен на линии подачи пара 12 ата в сеть пара 4 ата. В случае превышения давления в сети пара 4 ата на коллекторе пара 4 ата установлен предохранительный клапан СППК с установочным давлением 5 кгс/см2 и сбрасывающим пар в атмосферу.

С целью обеспечения возврата катализаторной пыли с низа К-201 в реактор Р-201, а также замыкания теплового баланса системы реактор-регенератор предусмотрена подача (возврат) шлама в реактор, через форсунки №№ 6,7 или в узел смешения захватного устройства Р-201.

Расход шлама подаваемого в реактор, измеряется прибором поз. 77, диафрагма установлена на линии нагнетания Н-203/1−4, р.

Распыленное водяным паром сырье смешивается в нижней части лифт-реактора Р-201 с регенерированным катализатором, поступающим из регенератора Р-201 по транспортному трубопроводу катализатора.

Пары нефтепродуктов, образовавшиеся при контактировании парожидкостной смеси сырья с горячим катализатором, двигаясь в прямоточном лифт-реакторе Р-201, подвергаются каталитическому крекированию.

Прокрекированное нефтяное сырье и катализатор поступают в верхнюю часть лифт-реактора, оборудованную баллистическим сепаратором, на выходе из которого, за счет резкого изменения направления потока на 180 °C и большой разницы удельного веса продуктов крекинга и катализатора, происходит быстрое разделение продуктов крекинга (паров) от катализатора.

Парогазовая смесь продуктов крекинга и водяного пара поступает в 4 группы двухступенчатых циклонов со спиральным вводом и после отделения их от увлеченной катализаторной пыли направляется в ректификационную колонну К-201 на разделение.

Для исключения образования застойных зон и предотвращения коксообразования вокруг сборной камеры реактора Р-201 и в районе газовыводных патрубков внутренних циклонов реактора, смонтирован паровой маточник (барботер), через который подается водяной пар ПНД.

Расход ПНД измеряется расходомером поз. 94.

Катализатор с адсорбированными на его поверхности продуктами крекинга поступает в зону десорбции реактора, где осуществляется отпарка продуктов крекинга от катализатора с помощью водяного пара, подаваемого в 2 коллектора зоны десорбции Р-201.

Расходы ПНД в первый и второй коллектора зоны десорбции регулируются поз. 71 и поз. 69. Клапаны (ВЗ) установлены на линиях подачи пара в эти коллектора.

Температура в реакторе поддерживается открытием шиберной задвижки поз. 48, установленной на линии подачи регенерированного катализатора из регенератора в реактор. По высоте лифт-реактора температура контролируется следующими позициями:

— в прямоточном лифт-реакторе поз. 53, 56, 57;

— в зоне десорбции, по сечениям, верх поз. 51, низ поз. 83;

— в отстойной зоне поз. 86;

— в сборной камере поз. 87.

Температура продуктов крекинга на выходе из лифт-реактора измеряется поз. 47 и поз. 60.

Давление в реакторе Р-201 контролируется поз. 84, перепад давления на циклонах реактора поз. 82, перепад давления по высоте лифт-реактора и сепаратора разделения контролируется поз. 54, перепад давления по высоте сепаратора разделения поз. 61.

Плотность (концентрация) потока в прямотоке лифт-реактора контролируется поз. 55.

Плотность кипящего слоя в зоне десорбции контролируется поз. 52, контроль уровня в зоне десорбции реактора осуществляется основным уровнемером поз. 49 и дублирующим уровнемером поз. 85.

При работе РРБ на малой производительности, а также в период пуска или остановки секции предусмотрена подача пара 12 ата в Р-201, для обеспечения проектных скоростей потока при различной подаче сырья в реактор (рис. № 1).

Расход аварийного водяного пара регулируется прибором поз. 66, регулирующий клапан которого поз. 67 установлен на линии подачи пара в Р-201.

В аварийных ситуациях, при срабатывании системы блокировок или включении ключа аварийной остановки, оперативная подача аварийного пара в Р-201 осуществляется открытием эл. задвижки 100, расположенной на байпасной линии клапанной сборки поз. 66.

Перепад давления на шиберных задвижках замеряется:

— поз. 31, на шиберной задвижке 50, расположенной на линии транспорта закоксованного катализатора из Р-201 в Р-202 (л. 216/1);

— поз. 44, на шиберной задвижке 48, расположенной на линии транспорта регенерированного катализатора из Р-202 в Р-201 (л. 216/2).

Для нормальной работы линзовых компенсаторов, расположенных на транспортных линиях л. 216/1 и л. 216/2, а также для предотвращения отложений катализатора и исключения образования застойных зон в районе шиберов, выполнена подача пара ПНД на продувку компенсаторов и корпусов шиберных задвижек.

Регистрация расхода ПНД осуществляется поз. 42 (на л. 216/1) и поз. 43 (л. 216/2).

Закоксованный катализатор за счет разности статических напоров катализатора в реакторе-регенераторе самотеком по наклонному транспортному трубопроводу поступает на регенерацию в зону выжига кокса регенератора Р-202.

Уровень катализатора в реакторе поз. 49, регулируется шиберной задвижкой 50 с коррекцией по перепаду давления поз. 31 на шибере 50.

Регенерация катализатора осуществляется при температуре до 690 °C и давлении 1,7 кгс/см2.

Дымовые газы регенерации отделившись от увлеченной ими катализаторной пыли в отстойной зоне регенератора и в 6-ти группах двухступенчатых циклонов со спиральным вводом продуктов разделения с температурой до 700 °C поступает в выносные пылеулавливающие циклоны Е-201−1-4, где происходит доочистка дымовых газов и возврат уловленного катализатора в Б-203, с последующей перегрузкой уловленного катализатора в бункер Б-201.

Далее дымовые газы поступают в аппарат для снижения давления газов регенерации Д-201.

В целях оптимизации работы выносных пылеулавливающих циклонов Е-201/1−4 и исключения забивки спускных пылевозвратных стояков (из Е-201/1−4 в Б-203) катализаторной пылью, смонтирована газовыводная линия Ду-200 с соплом критической скорости, из бункера Б-203 в газоход П-401, помимо в Д-201.

Вывод дымовых газов в Д-201 осуществляется через двухшиберную задвижку поз. 2−121, поддерживающей перепад давления между реактором Р-201 и регенератором Р-202.

В газоходе Д-201, оборудованном диафрагмовыми тарелками, происходит снижение давления дымовых газов регенерации до атмосферного.

После Д-201 дымовые газы направляются на С-400 для утилизации физического тепла. Из линии вывода дымовых газов (после Д-201) осуществляется автоматический отбор проб дымовых газов для аналитического контроля их состава поз. 19а, на содержание СО и поз. 20а на содержание О₂.

Регенерированный катализатор из регенератора Р-202 самотеком по наклонной транспортной линии (л. 216/2) поступает в реактор Р-201 на смешение с сырьем.

Кратность циркуляции катализатора в системе РРБ поддерживается регулятором — шиберной задвижкой 13а по температуре в реакторе Р-201 (поз. 47 и 60) с коррекцией — по перепаду давления поз. 32а на шибере 13а.

Выжиг кокса с катализатора в регенераторе Р-202 осуществляется посредством воздуха, поступающего от компрессоров ЦК-201/1,2, р по двум самостоятельным линиям через общий распределительный коллектор внутри регенератора Р-202. Определяющим параметром технологического выжига по регулированию количества воздуха, подаваемого в регенератор Р-202, является разность температур по поз. 9 В между плотным слоем катализатора в кипящем слое Р-202 (термопара поз. 9б) и отстойной зоны (термопары поз. 9а), содержание свободного кислорода в дымовых газах, после регенератора поз. 20а, состояние катализатора (содержание кокса на нем) на выходе из Р-201 и Р-202.

Распределение воздуха по коллекторам осуществляется дистанционно с пульта регулирующими заслонками поз. 25д (ВЗ) и 17д (ВЗ), расход воздуха контролируется поз. 25а и 17а.

Расходомер 18а регистрирует количество воздуха, подаваемого на горелки топки П-201.

Для обеспечения глубокой регенерации катализатора вводы (коллекторы) для подачи воздуха в регенератор оборудованы перфорированными лучами (маточниками), обеспечивающими равномерное распределение воздуха в кипящем слое катализатора по всему объему регенератора.

С целью предотвращения повышения температуры регенерации выше допустимой, за счет возможного горения окиси углерода (СО), на регенераторе Р-202 предусмотрен узел загрузки промотора в кипящий слой катализатора.

В качестве промотора применяется оксипром-2, КО-9 или СР-3.

Температурный контроль процесса регенерации катализатора осуществляется по зонам посредством термопар:

— сборная камера, поз. 11а;

— верхняя часть отстойной зоны поз. 10а и 7а;

— зоны разряженного кипящего слоя поз. 5а, 6а;

— верхняя зона плотного кипящего слоя 4а;

— средняя зона плотного кипящего слоя поз. 3а;

— низ зоны плотного кипящего слоя поз. 2а.

Основной выжиг кокса и дожиг СО должны осуществляться в следующих зонах:

— верхняя зона регенерации поз. 4а;

— средняя зона регенерации поз. 3а;

— нижняя зона регенерации поз. 2а.

Контроль за температурой в линии дымовых газов осуществляется поз. 12а, 21а.

Давление в регенераторе контролируется поз. 22а.

Уровень кипящего слоя в регенераторе Р-202 контролируется поз. 34а и дублируется поз. 24а, плотность (концентрация) кипящего слоя в верхней части контролируется поз. 26а, в нижней части кипящего слоя — поз. 27а.

Перепад давления на циклонах контролируется поз. 23а.

Для разогрева системы реактор-регенератор, в момент пуска, и при работе РРБ на малых загрузках, схемой предусмотрена подача жидкого топлива (фр. 350−500°С) в кипящий слой регенератора Р-202 для увеличения коксовой нагрузки на Р-202 и замыкания теплового баланса по системе РРБ.

Давление и расход жидкого топлива к форсункам регенератора поддерживается поз. 35а, 30а. Клапан (ВО) установлен на линии подачи жидкого топлива к форсункам Р-202 от Н-610, Н-610 р.

Также предусмотрена подача жидкого топлива к форсункам Р-202 из схемы питания жидкого топлива печей секции С-001, С-100 от насосов Н-611 и Н-611 р.

Температура нагрева воздуха в П-201 контролируется поз. 15.

Дистанционный розжиг форсунок в топке П-201 осуществляется поз. 2−211−1, 2−211−2.

Давление жидкого топлива к форсункам регенератора стабилизируется поз. 35а, (клапан (ВО)).

Загрузка катализатора (свежего или равновесного) из автоцементовоза в бункера Б-201 и Б-202 производится потоком технического воздуха, подаваемого на пневмотранспорт из заводской сети.

Загрузка катализатора в регенератор Р-202 осуществляется из бункеров Б-201, Б-202. Для поддержания оптимальной активности равновесного катализатора, циркулирующего в системе РРБ, технологической схемой предусмотрена подпитка свежим катализатором системы РРБ из бункера Б-202 через бункер-дозатор Б-205 мерными порциями.

Догрузку свежего катализатора необходимо осуществлять в количестве 0,5−0,7 кг катализатора на тонну крекируемого сырья.

Свежий катализатор из Б-202 периодически загружается в бункер-дозатор Б-205 с помощью пневмотранспорта через заборное устройство (эжектор). Загрузка ведется до уровня соответствующего среднему пробному крану, и составляет ~1,6 тн. Отмеренная таким образом порция свежего катализатора через заборное устройство (эжектор) пневмотранспортом направляется в регенератор Р-202. Сброс сжатого воздуха из бункера Б-205 осуществляется через внутренний пылеулавливающий циклон Б-202 на свечу (в атмосферу).

Заборное устройство (эжектор) выполнено съемным с регулируемым соплом, для подбора пневмотранспорта катализатора.

При расходе свежего катализатора, соответствующем естественным потерям, наблюдается снижение активности равновесного катализатора и, как следствие, снижение выхода целевых продуктов крекинга. С другой стороны, регулярный ввод в систему РРБ свежего катализатора в количестве превышающем естественные потери, неизбежно приведет к росту уровня кипящего слоя катализатора в регенераторе и реакторе выше допустимых пределов. Таким образом, для повышения эффективности процесса крекинга предусмотрена система периодической выгрузки равновесного катализатора из системы РРБ.

Выгрузка катализатора из регенератора Р-202 осуществляется в аварийный бункер Б-201. Основная проблема при этом обусловлена высокой температурой выводимого катализатора (650°С) и, как следствие, чрезмерным нагревом катализаторопровода и арматуры, а также ограничением температуры в бункер Б-201.

Выгрузка и охлаждение катализатора осуществляется естественным путем за счет теплоотдачи через поверхность катализаторопровода в окружающую среду и смешения с техническим воздухом из заводской сети, подаваемым на пневмотранспорт. При этом необходимая температура катализатора (до 300°С), поступающего в бункер Б-201, достигается ограничением расхода выводимого из регенератора катализатора при помощи специального дозировочного устройства. Согласно расчетам, расход катализатора не должен превышать 1,0−1,5 тн/ч.

В период остановки секции на капитальный ремонт, выгрузка катализатора из регенератора Р-202 в аварийный бункер Б-201 производится по выгружным стоякам самостоятельными выводами, расположенными на коническом днище регенератора Р-202.

Давление в бункерах Б-201 и Б-202 контролируется поз. 16а и поз. 15а.

В бункере Б-201 контролируется температура поверхности стенки термопарами 14а, что косвенно позволяет судить о перегрузке уловленного катализатора из бункера Б-203, выносной системы пылеулавливания.

Бункер Б-204 служит для выгрузки остаточного катализатора из регенератора Р-202 в период остановки РРБ. Разряжение в бункере Б-204 создается эжектором ЭЖ-202, при подаче в последний технического воздуха.

Отбор импульсов к приборам КИПА, замеряющим давление и перепады давления в аппаратах реакторного блока осуществляется методом продувки. Давление воздуха КИПиА к приборам секции С-200 контролируется поз. 90.

Вспомогательные схемы. Система технического воздуха.

Технический воздух используется на установке для проведения операций по перегрузке катализатора, загрузке промотора, опрессовке оборудования и других хозяйственных нужд. Технический воздух поступает на комплекс из заводской сети низкого давления во влагомаслоотделитель Е-617/1, давление технического воздуха поступающего на комплекс контролируется поз. 91, а его расход поз. 92. Далее технический воздух, необходимый для операций перегрузки катализатора, подводится к бункерам Б-201, Б-202, Б-203, Б-204, Б-205, Р-202. Технический воздух, используемый на блоке ректификации, поступает на блок из линии воздуха после Е-617/1, проходит очистку во влагомаслоотделителях Е-217/1,2,3 и разводится по стоякам, расположенным вдоль блока теплообменников и постамента N1. После Е-217/1 воздух поступает во влагомаслоотделитель Е-217/2 и подается на стояк технического воздуха, расположенный по всей высоте К-201.

Дренирование нефтепродуктов с технологического оборудования и коммуникаций.

1) Предстоящее дренирование нефтепродукта согласуется с службой ООПиВК и с администрацией цеха № 8, о сбросе нефтепродукта в сточные воды и своевременном переводе сточных вод в резервные амбары очистных сооружений.

2) Освобождение аппаратов, трубопроводов и технологического оборудования от нефтепродукта производится открытым дренированием в промливневую канализацию (ПЛК) под постоянным контролем обслуживающего персонала с соблюдением инструкций по технике безопасности (инстр.III-39, V-1).

Система прокачки, торцевых уплотнений насосов и импульсных линий отборов КИПиА.

Технологической схемой предусмотрена прокачка дизельным топливом отборов КИП: поз. 2−61 и поз. 2−68 (уровень в К-201) и торцевых уплотнений насосов Н-203/1,2,3,4, р, Н-209/1,2, р, от насосов Н-610/1, р, установленных на С-001. Давление в линии прокачки контролируется поз. 6−51, и регулируется поз. 6−51 (ВО). Также предусмотрена возможность подачи дизельного топлива в линию прокачки от Н-602, забирающих дизельную фракцию с 4-й тарелки К-601.

Система воздуха КИП.

Воздух КИП для питания приборов и продувок отборов реакторного блока поступает на установку из ресиверов Е-107/1,2. Постоянство давления воздуха КИП обеспечивается поз. 9−71. Клапан (ВЗ) установлен на трубопроводе из Е-107/1,2 к потребителям.

Давление воздуха КИП на реакторном блоке контролируется прибором поз. 2−124.

Система жидкого топлива.

Жидкое топливо используется на секции С-200 в пусковой период для разогрева реакторного блока и подается к форсункам регенератора Р-202 и форсункам П-201.

В качестве топлива используется дизельное топливо, поступающее в топливное кольцо Р-202 и к форсункам П-201 из линии прокачки торцевых уплотнений и отборов приборов КИП, избыток топлива сбрасывается в емкость Е-106, расположенную на С-100. Постоянство давления в линии жидкого топлива обеспечивается регулятором давления поз. 39 (ВО), количество топлива, подаваемого в Р-202, регулируется поз. 2−221 (ВО), 2−222 (ВО) установленным на 1 и 4 форсунках Р-202, количество топлива, подаваемое на форсунки П-201, регулируется поз. 15 (ВО).

Расход жидкого топлива регистрируется расходомером поз. 40.

Также проектом предусмотрена схема сброса жидкого топливо в НЦО К-201 и в линию фр.> 420 °C с установки.

Есть возможность вовлекать в схему жидкого топлива Р-202, П-201, топливо печей секции С-001, 100 от насосов Н-611, 611 р.

Водоснабжение и канализация.

Производственное водоснабжение установки предусмотрено водой I и II системы. Охлажденная вода I, II системы поступает на установку по двум вводам для каждой системы.

Расход оборотной воды I системы контролируется поз. 9−8, 9−10, а расход воды II системы поз. 9−9, 9−11. Замер давления в трубопроводах оборотного водоснабжения обеспечивается: I система поз. 9−4, 9−6, II система поз. 9−9, 9−7 и манометры по месту.

Потребителями оборотной воды I системы являются:

— маслоохладители компрессоров ЦК-201/1−3;

— насосное оборудование С-200;

— доохладители Х-201/1−3;

— гидравлик Е-208.

Потребители II системы:

— воздухоохладители электродвигателей воздушных компрессоров ЦК-201/1−3.

Для отвода промстоков и ливневых вод на установке предусмотрены самотечные сети производственно-ливневой канализации. Для предупреждения распространения огня в сети канализации предусмотрено на всех подключениях устройство колодцев с гидравлическими затворами.

Отвод промышленных стоков и ливневых вод с секции осуществляется по коллектору диаметром D-200/250/300/400/500 мм через концевой колодец К-681.

Технологический конденсат подвергается локальной очистке на установке и выводится в К-41 и далее в смеситель стоков механической очистки.

Система пожарного водопровода.

На установке предусмотрена сеть производственного противопожарного водопровода (ППВ) высокого давления. На секции С-200 к сети производственно-противопожарного водопровода подключены лафетные стволы N1,5, управление задвижками с ручным приводом вынесенными на перекрытие колодца соответственно 17,18.

Колонны К-201, К-202/1,2 и реактор Р-201 оснащены кольцами орошения. Управление подачей воды на кольца орошения осуществляется из сети пожарного водопровода из колодца ВК-19. По периметру границы секции С-200 установлены гидранты ПГ-125, 132, 402, 495, 496.

Система пароснабжения.

Потребности установки в паре полностью обеспечиваются собственной выработкой пара на блоке утилизации тепла секции С-400 при проектной загрузке по сырью РРБ. В период пуска и остановки блока утилизации тепла подача необходимого количества пара предусмотрена из заводской сети. На секции С-200 потребляется пар и выводится конденсат.

Пар 12 атм с температурой 280 °C поступает на секцию С-200 после редуцирования пара 37 атм и охлаждается на охладительных установках 0У-1/1,2.

Основными потребителями пара являются:

— аварийная подача пара в прямом потоке лифт-реактора при прекращении подачи сырья в Р-201;

— отпарные колонны К-202/1,2;

— пар на топливные форсунки П-201;

— пропарка аппаратов и насосов;

— паровая продувка демпферов и компенсаторов на линии 201/1 (пары крекинга из Р-201 в К-201;

— паровая продувка крышек электрозадвижек поз. 2−1з и поз. 2−2з;

— обогрев приборов КИПиА реакторно-регенераторного блока, блока ректификации и блока очистки технологического конденсата.

Пар 4 ата, Т-158°С получается на установке путем редуцирования пара 12 ата. Постоянство давления в коллекторе пара 4 ата поддерживается регулятором поз. 89, клапан которого установлен на линии пара 12 ата.

Основными потребителями пара 4 ата являются:

— паровая продувка компенсаторов на л. 216/1, л. 216/2 корпусов шиберных задвижек поз. 48, 50, поз. 46;

— пар, подаваемый в узел смешения сырья с катализатором;

— пар, подаваемый в зону десорбции реактора;

— пар, подаваемый в Р-201 на форсунки вторичного сырья;

— пар на топливные форсунки Р-202;

— пар на парораспределитель вокруг сборной камеры Р-201;

— пар используемый в качестве теплоносителя в Т-208.

Система опрессовки торцевых уплотнений насосов.

Для контроля качества ремонта торцевых уплотнений насосов предусмотрена полустационарная система опрессовки торцевых уплотнений насосов. В качестве гидрожидкости используется фр. 195−270°С подаваемая в линию от Н-204, Н-205 р.

Система охлаждения насосов.

На установке используется автономная система охлаждения насосов. Емкость Е-240 заполняется охлаждающей жидкостью. Жидкость поступает на прием Н-240, Н-240 р, далее проходит по межтрубному пространству Х-240 и подается в контуры охлаждения всех насосов, пройдя контур охлаждения насосов возвращается в Е-240. Уровень жидкости в Е-240 контролируется поз. 2−81, давление в линии охлаждения поз. 2−82. В качестве хладоагента на Х-240 используется оборотная вода I системы.

Электроснабжение.

Прием электроэнергии на установку осуществляется по согласованию с диспетчером завода и нач. смены электроснабжения завода в полном соответствии с «Правилами пользования тепловой и электрической системы» и действующими на предприятии инструкциями.

Электроснабжение С-200 осуществляется из РП-030, РП-040, 0,4кВ.

Для отключения насосного оборудования в аварийных случаях, предусмотрено дистанционное отключение насосов от щита аварийного отключения, установленного у РП-040.

1.2 Аппаратура технологического процесса

Основными аппаратами установки каталитического крекинга являются:

Реактор кипящего слоя. Реактор крекинга «КС» представляет цилиндрический стальной аппарат диаметром 4 м и высотой 40 м с верхним штуцером для ввода паров сырья и нижним — для вывода отработанного катализатора. Внутренний объем реактора разделен на три зоны: реакционную, отпарную и отстойную. В отпарную зону подается водяной пар для отделения адсорбированных на катализаторе углеводородов. Реакционная зона реактора заполнена кипящим слоем катализатора, который создается парами сырья высотой 5−6 м и плотностью 400 кг/м³. Производительность реакторов составляет 800 т/сутки.

Регенератор катализатора «КС» выполнен в виде стального цилиндрического аппарата диаметром 12 м и высотой 30 м, футерованного изнутри огнеупорным кирпичом. Регенератор внутри разбит на зоны, в каждой из которых размещены устройства для подвода воздуха, вывода газов регенерации и змеевики для отвода реакционного тепла. Кипящий слой в регенераторе создается током воздуха. Температура выжигания кокса в регенераторе составляет 650−720°С при расходе 12−15 кг воздуха на кг кокса. Производительность регенератора характеризуется массой кокса, выжигаемого в единицу времени с единицы реакционного объема. Для установок с микросферическим катализатором она составляет 12−14 кг/ч*м³.