Катализдік крекингтің шикізаты
Мазмұны
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
1Процестің теориялық негіздері
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2Технологиялық
бөлім ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ...
2.1 Шикізат, өнімдер және реагенттер
сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.2 Қондырғы схемасын, режимдік параметрлерін таңдау және негіздеу..
2.2.1 (мұнайды алғашқы) айдау қондырғысы ... ... ... ... ... ... . ... ..
2.2.2 қондырғысының атмосфералық торабы схемасын таңдау
2.2.3 қондырғысының технологиялық жүйесі ... ... ... ... ... ... ... . ..
2.3 Қондырғының технологиялық схемасының сипаттамасы ... ... ... ... ...
3. Технологиялық
есептеулер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ...
3.1 Қондырғының материалдық
балансы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
3.2 Негізгі аппараттарды
есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.3 Қосымша аппараттарды
есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
3.4 Негізгі аппараттың механикалық
есептелуі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.5 Негізгі және қосымша аппараттарды таңдау және негіздеу ... ... ... ... .
4. Процесті автоматтандыру және бақылау-өлшеу
аспаптары ... ... ... ... ... ...
4.1 Автоматтандыру функционалдық сызбанұсқасының сипаттамасы ...
4.2 Бақылау-өлшеу аспаптары мен автоматтандыру құралдарының жұмыс
принциптері және
құрылысы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
4.3 Бақылау, өлшеу, реттеу және сигналдандыру параметрлерін
таңдау және негіздеу
кестесі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
4.4 Автоматтандыру аспаптары мен құралдарының тапсырыстық
спецификациясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ...
5. Қоршаған ортаны қорғау – өндірістің қалдықтары, ағынды сулар және ауаның
ластануы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
... ... ... ... .
6. Қауіпсіздік техника
негіздері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ...
7. Құрылыс
бөлімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ...
8. Экономикалық
бөлім ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... Қорытынды
Қолданылған әдебиеттер
Кіріспе
Катализдік крекинг процесі мұнайды терең өңдеудегі аса бір кең
таралған ірі тоннажды процесс болып табылады және де қазіргі жанармай
профилді процесінің маңызды технико экономикалық көрсеткіштерін анықтайды.
Катализдік крекингтің негізгі мақсаты – жоғарыоктандық бензин мен
құнды сұйытылған газдардың максимальды жоғары шығуын 50 % дейін және одан
да аса - жоғарыоктандық изомерлік құрылымды бензиннің құрамыншикізатты
келесі өндірудегі: алкилат және метилтретбутил эфирі және де химиялықмұнай
өндірісіне арналған шикізаттарды. Процессте пайда болған жеңіл газойл,
дизельді жанармайдың құрамы болып қолданылады, ал құрамында полициклді
ароматты ауыр газойль болса – техникалық сутегіні немесе жоғарысапалы
электродтық коксты өндіруге арналған шикізат ретінде қолданылады.
Катализдік крекингті қондыруда, әрі қарай жетілдірудегі және
интенсификациялаушешуші мәніне цеолитқұрамды алюмосиликат катализаторларды
өндіріске ендірудегі 1962ж. жасап шығарылған құрылғы себеп болды.
Алюмосиликат катализаторлардың аса жоғары белсенділігі, талғамды және
термотұрақтылығы бензиннің көбірек шығуына себебін тигізді. Сондай ақ
(1971 ж.) Катализдік крекингтің жоғары белсенді технологияларынтурағысты
реактормен, микросферикалық катализатордыңшығар ағысына атаулы лифт
-реакторда жасап шығарып, ендіруге себебін тигізді(отандық қондырғы Г-43-
107 және КТ-1).
1. Процестің теориялық негізі
Крекинг 420-550 С температурада жүзеге асырылады және де шикізаттың
сапалы өзгеруіндегі атап айтқанда өзінің бастапқыдағы физика-химиялық
қасиетінен ерекшеленетін қосылымдардың пайда болуының процесі. Крекингте
щикізат пен процестің жағдайына байланысты бензиннің шығуы 7-50 салмақ %
құрайды ( әр шикізатқа). Бензин мен қатар басқада – газтүрінде, сұйық
және қатты (кокс) өнімдер пайда болады.Шикізат ретінде көбіне ауыр
дистиллятты атмосферлік немесе вакуумдік мұнай айдаудығы, және де
деасфальтизаттар мен басқа да өнімдерді қолданады.
Катализдік крекингте ауыр мұнай фракциялары 500º с та көбіне,
бензиннің қайнау температурасы шегінен асап кететін құрамдарға және
жоғарыоктандық бензиннің құрамын өндіруге қолданылатын газтүріндегі
өнімдерге немесе химиялық синтезге арналған шикізатқа айналады.
Термиялық крекингке қарағанда Катализдік крекинг арнайы құрылғыда
арнайы жабдықтармен және катализаторлардың қатысуымен жүргізіледі.
Катализдік крекингтің,Термиялық крекингтің алдындағы басты басымдылығы
алынған өнімдерінің аса құндылығы болып табылады: және
көміртектері (әсіресе изобутанның) ароматты көміртектердің, тармақты цепті
олефиндердің және изопарафиндердің аса көп шығуына қарамастан метан, этан
мен диеннің аз шығуы.
Катализдік крекингті негізінде жоғары октандық құрамдыавтомобиль мен
авиация бензиндерін өндіруде пайдаланады. Автомобиль бензинің алуда шикізат
ретінде алғашқы мұнай өндірудегі вакуумдық дистиляты пайдаланылады,
авиабензин-керосин өндіруде алғашқы айдаудағы солярлы фракция
пайдаланылады.
Катализдік крекинг ағынсыз және жылу бермейтін жүйеде бу фазасында
пайда болады, сондықтан оны адиабатикалық процеске жатқызады.
Адибатикалық процесте сырттағы жұмыстар толықтай жүйенің ішкі қуатының
өзгерілуіне жұмсалады.
Катализдік крекингте алкилдеу, изомеризациялау, ароматтандыру,
полимерлеу, гидрогенезациялау деалкилирлеужәне ерітетін реакциялары өтеді.
Кейбірі бастапқы болып, бірақ кейбіріекінші қайтара болып келеді.
Қалыпты түрдегі парафинді көміртегіні крекингілеуде ыдырауреакциясы
басымдылық көрсетеді. Крекинг өнімдері негізінде молекулярлы салмағы
төмендеу парафинді көмірсутегіден және олефинен тұрады. Олефиндер
шығуының ұлғаюы шикізаттың молекуларлық салмағының артуына байланысты.
Молекулярлық салмақтың ұлғаюы парафинді көміртегілердің
Термиялықтұрақтылығын төмендетеді. Мұнай өнімдерінің ауыр фракциясы
тұрақсыз, жеңіл фракцияға қарағанда әлдеқайда жеңілдірек крекирленеді.
Молекулардың жиі үзілуі оның ортаңғы бөлігінде пайда болады.
Катализдік крекинг механизмі – ионды - карбоний. Осы механизмге
байланысты парафин молекулаларының бір бөлігі Термиялық ыдырауға ұшырайды,
ал пайда болған олефиндер катализатордағы протонды қосып, ионды -
карбонийға айналады. Ионды - карбоний ілеспе реакцияны таратушы агент
болып табылады. Қорытындысында алғашқыдан басқа, көптеген бірқатар
айналудан соң молекуларлық салмағы кіші парафинді көміртегілер және
соңынан ыдырайтын жаңа үлкен ионды-карбоний пайда болады.
Жоғарымолекулярлық парафинді крекингілеуде реакция аз роль атқарады.
Бірақ төменмолекулярлық парафинді дегидрогенизациялау процесінің, азбағалы
газ түріндегі өнімдерді бағалы –олефиндерге айналдыруда практикалық мәні
зор.
Ароматты көмірсутегілер мен кокстардың пайда болуының екінші реттік
реакциялары жүреді. Көптеген ароматты қалыпты түрдегі парафинді
көмірсутегілер крекингте,Катализдікароматтандыруде парафиннен пайда болып,
құрылымы бензолды шығыршықтың пайда болуына алып келеді.
Изопарафинді көміртегілер жеңіл крекирленеді.Қалыпты парафинді
крекирлеуден қарағанда сутегі мен метан көп шығып көміртегі пен
газдар азырақ шығады. , және фракциялары олефинді
аз құрайды, соның арқасында тармақталмағанкөміртегілерден қарағанда,
белгісіз тармақталған молекулаларды қанықтыруға алып келу жеңілдірек.
Нафтендерді крекингілеу. Нафтендерді крекинглеуде біруақытта
бұғаудың жаны ыдырау мүмкін. Алғашқы сатымен салыстырғанда ұзын алькильді
бұғаулы нафтенді көміртегілер, жаны қысқа шынжырлы алкилароматты
көміртегілерге айналады. Қысқа алкильді шынжырлар әсіресе этильді және
метильді радикалдары,Термиялық тұрақты және де өндірістік жағдайда
Катализдік крекингке ыдырамайды. Алкильнафтенді көміртегілердің алкильді
бокты бұғаулары парафин мен олефиндерді пайда қыла ыдырайды,
оларкрекингті төменмолекулярлық миноциклді нафтенді көміртегілердің және
диалкилді ароматты көміртегілердің соңғы өнімдерін құрайды.
Ароматты көміртегілерді крекингтеуде конденсаттау мен деалкилерлеумен
бірге жүреді. Алкилароматты көміртегілерденбүйірдегі бұғауы қысқарақ
деалкилерленгенпарфиндер, олефиндер пайда болады. Көміртек пен көміртек
байланысының үзілуі тікелей шығыршықта жүреді, егер де алкильді
шынжырда үштен аз сутегі атомдары болса ,бұлай деалкилерленубелсендірек
ақпайды.
Көмірсутегілердің реакциялық мүмкіндігі молекулярлық салмақтың
көбеюімен байланысты өседі бірақ, изомерлі моноалкилбензолға қарағанда
едәуір азырақ болып келеді. Алкилароматты көміртегілердің
Катализдіккрекингтердебелгіленуі және де катализатор протонының қосылуы
арқасында парафинді көміртегі - ионды- карбонийдің пайда болуы басталады.
Ароматты көміртегілердің және олефиндер молекулаларының арасында
конденсация жүреді. Қорытындысында асфальт пен коксқа дейін полициклді
ароматты көміртегі пайда болады, сондықтан құрамында моноциклді ароматты
көміртегілері бар шикізатты өндіруге қарағанда , құрамында полициклді
көміртегірлері едәуір көп шикізатты өндіруде бірдей айналу жағдайы
маңызды.Көбіне кокс пайда болады.
Олефиндер крекингі, парафинді, нафтенді және ароматты көміртегілердің
ыдырауынан пайда болған екінші реакция болып табылады. Крекинг реакциясының
белгіленуіжәне де басқа да олефиндер ионды-карбонийдің пайда болуы
нәтиежесінде жүзеге асады. Егер де осы ион қажетті түрде үлкен болса ( С6
немесе одан да үлкен) ол жағдай да β ыдырауы мүмкін олефиндерді және де
кіші ионды – карбонийді жасай тұра , пайда болған ион мүмкін болса
екінші немесе үшінші қайтара изомерленеді. Егер де ионды – карбоний
үлкен болмаса ол парафинге немесе олефинге айналады (бейтарап
молекулалардан гидрид – ион молекулаларынан қоса отыра ).
Олефиндер изомерациясы. Олефиндер изомерациясы кезінде екі
байланыстың қаңқалы және геометриялы V изомериациясының миграциясы
жүзегеасуы мүмкін. Термиялықтың алдында изомерациялау мүмкіндігі бар
Катализдік крекингтің басымдылығы маңызды болып келеді: изомерация
нәтиежесінде бензин фракциясының октандық саны артып ,алкилирленуге
арналған бағалы шикізат ретінде изобутанның шығуы көбейеді.
Олифендерполимеризациясымаңызды реакция болып табылады. Келесі
крекингілеуде сай келудегі полимеризация олефиндер мен парафиндердің
түзілуіне алып келеді. Бірақ көгілдір полимеризация катализаторда
сорыладыжәне кокспен газға ыдырайтын ауыр өнімдердің пайда болуына алып
келеді. Жоғары температурада (600°С) және төмен қысымда деполимеризация
ағуы мүмкін.
Циклизациялау және ароматтандыру. Процестің кеш жүретін сатысындағы
олефиндердің екінші рет реакциясы жүреді, олардың бір бөлігі
сутексіздендіру болып табылады. Нәтижесінде диендер немесе олефиндер пайда
болады да, олефиндер диендер мен парафиндерге ыдырайды.
Олефиндер мен диеналардың арасындағы екінші реакциясы циклопарафиндердің
пайда болуына алып келуі мүмкін. Сатының алғашқы барысында пайда болған
ароматты көміртегілер циклофиндерді немесе нафтенді көміртегілерді
дигидроциклдеу нәтиежесінде пайда болады.
Басқа да реакциялар. Катализдік крекинг жағдайындағы реакция ароматты
көміртегілерді алкилдендіру болып табылады. Ол қажетті емес себебі, пайда
болған ауыр өнімдер әрі қарай алкилдендіруге дайын немесе кокстың пайда
болуымен конденсанцияланадыда бензиннің шығуы азаяды.
Қиын көміртегілерді крекингілеудеоның басқа да бөлігіне қарамастан
молекулардың қандай да бір бөлігіне тиюі мүмкін..Мысалы, нафтенді және
ароматты көміртегілердің ұзын парафинді бұғаулары саны сондай атомдар мен
сутегі молекулалар парафинді көміртегілері дәл осылай ыдырайды. Нафтенді
немесе ароматты көміртегілердің бұғауларыдеалкилирленупроцесінде және
парафиндердің бүйірлі бұғауларының ажыратылуы өзгермейді. Нафтенді
шығыршықтың дигидрогенизациясы көбіне жарым -жартыдеалкирленуболып жатады.
1.1Шикізаттың, катализатордың және дайын өнімнің сипаттамасы
Катализдік крекингтің шикізаты. Катализдік крекинг процессінде шикізат
ретінде көптеген жылдар бойы дәстүрлі кең фракционды құрамды вакуумды
дистиллятты(газойль) қолданылып келген. (350-500ºС). Бірқатар жағдайларда
крекинг шикізатына термодеструктивтіпроцесіне газойлды фракциясы,
гидрокрекинг, деасфальтизация мазут үрдісінің рафинады және гудрондар, май
өнімдерінің жартылай өнімдері және басқа да қосылады. Шикізатты кокстеу
жоғары болса, катализаторға коксты көбірек шығады.
Крекинг катализаторлары. Катализаторларда қазіргі ірі тоннажды
Катализдіккрекингтің 500°С температурасындағы құрылғыда белсенді массалы
және жылу алмасу псевдокүйдіру катализаторы қабатында тек қана жоғары
белсенділік, іріктемелі термотұрақты болуы ғана қажет емес регенерациялық,
механикалық және де басқа да эксплуатациялық қасиетіне және де оларға
қойылған жоғары талапты қанағаттандыруы да жатады. Крекингтің өндірістік
катализаторлары осыған байланысты қиын моно компонентті жүйелерден тұрады,
құрамы: 1) матрицалар (көтеруші); 2) белсенді компонент – цеолит; 3)
көмекші белсенді және белсенді емес қоспалар.
Крекинг катализаторларыныңматрицасы жоғары жағының көтеруші
функциясын атқарады, артынан негізгі белсенді компонентті цеолит пен
көмекші қоспаларды диспергирлейді.
Цеолиттер (грек сөзінен аударғанда цео – қайнаған, литос - тас) үштілі
кристалды құрылымды алюмокірпіштерден тұрады.Цеолит құрылымы саны көп
сызбалы терезелері өзара біріккен немесе сезінушімолекулаларының
өлшемдерімен салыстырғандағы микроканалдармен мінезделеді.
Цеолиттердің кемшілігі олардың таза түріндегі өте жоғары емес
механикалық бекемділігі,сол себепті олар өндіріс катализаторы ретінде
қолданылмайды. Көбіне олар диспергирлі түрінде катализатор матрицасына 10
– 20 % масс. енгізіледі.
Крекингтің цеолиті бар алюмосиликат катализаторларының спецификалық
физико-химиялық қасиетін, механикалық көмекші қоспалар жақсартады:
1.Жоғары белсенділік және термобулы тұрақтылық;
2.Жоғары механикалық бекемділік және төзімділік;
3.Бензиннің көп шығуы октандық санда (92 87 қарсы) және де аз
мөлшердегікокстың шығуы;
4.Аз шығын (0,27 кг г 0,34 кгг қарсы)
Өнімдердің мінездемесі.Катализдік крекингтің көміртекті газдары 75-
80% аз емес пропан – пропилендер, бутан-бутилендер, және пентан -
амилендерден тұрады. Изомерлі қоспалардың мазмұны 25- 40 % дейін жетеді.
Бензиннің 0,72 -0,77, Тығыздығы бар, октанды саны зерттеу әдісі
бойынша 87ден -91- ге дейін. Оның құрамында 8 – 15% шегі жоқ көміртегі
және 20-30% арендер бар. Шегі жоқ көміртегілер және арендер үштен
екісіизомерлі құрылымды көміртегіден тұрады.
Жеңіл газойль (фракция 195-350ºС) 0,89 -0,94 Тығыздығы және 40- 80 %
ареннен тұрады. Цетанды сандар 45тен -24 ке дейін ауытқиды. Жеңіл газойл
жоғары цетанды санмен дизелді отынның құрамы ретінде , төмен цетанды сан –
мазутты бөлуші ретінде қолданылады.
Ауыр газойль ( фракция 195 – 350 ºС жоғары) – Катализдік крекингтен
қалған сұйық өнім - мазуттың құрамы ретінде немесе кокс қондырудағы
шикізат ретінде қолданылады
1.2 Қондырғының орнығуы мен таңдау кестелері, тәртіпті параметрлері.
Қазіргі уақытта мұнайөндіру зауыттарында Катализдік крекинг
қондырғыларының екі түрін пайдаланады:
1.Қондырғылар шикізаттың химиялық айналу үрдісі және катализатор
регенерациясы катализатордың тұтас қабатында жүзеге асады (шар тәрізді
катализатор);
2.Қондырғыларда сол үрдістер псевдокүйдіру немесе катализатордың
қайнау қабатында жүзеге асады (ұнтақ түріндегі).
Айналып тұрған катализаторлы қондырғылардағыпроцесс шахта түріндегі
аппараттарда өтеді, сол арқылы үзілмес ағынмен жоғары төмен диамтерлері 3-
5 мм катализатор дөңгелектерітура ағысты реакторларда катализатор мен
шикізат қарсы токқа қозғала байланысқа түседі . Әрбір қондырғылардың
реакторлы блогы реактордан, регенератор және транспортты катализатор
жүйесінен тұрады.
Катализдік крекингтің реактор блогының домалақты катализатор
конструкциясы, қайнаған қабаттағы каталитистік крекингтің қондырғысымен
салыстырғанда аса үлкен және бірқатар кемшіліктері бар. Мысалы
регенерация жүйесінде (ауатаратужәне газжинау қондырғысы)
аппараттыңқимасы алаңының тек 40 % газды сепарацияға қолданады. Сондықтан
оның жылдамдығын катализатордың ауып кетуін болдырмау үшін жасанды түрде
төмендетеді. Тағы бір кемшілігі реактордың қимасы бойынша ауаның бірдей
таралмауы; элементтердің қажетті герметикалық бекітілуіне қол жеткізу
қиын, ол катализатордың толықтай қалпына келмеуіне алып келеді.
Сол себепті соңғы уақытта ұнтақ түріндегі немесе микросфералық
катализаторларлы қондырғылар көптеп таралуда. Қайнау қабаты режимін жасау
мүмкіндігі, кертартпа аппараттын және транспортты катализатор жүйесінің
конструкциясын жеңілдетеді.
Реакторлы блоктың сызбасы реактор мен регенератордың өзара орналасуы
мен және де катализаторда беру (көлік) жүйесімен анықтайды.
Таңдап алған сызбаға байланысты бұл аппараттағы қысымға байланысты.
Реакторлы блоктың басты төрт схема айқындайды.
1.Регенератор реактордан жоғары орналасқан екінші рет
катализатор сұйылтылған түрінде тасымалданады. Регенаторды реакторға
қатынасты биіктікте орналастырады. Барлық катализаторлар түсетін тұрақ
қысымды өткізу реакторында . Катализатор үзбей тасымалданады;
2.Екінші рет көтерілетін катализатор сызбасымен,реактор мен
регенератор бір деңгейде орналасады. Реакторлы блок екі аппаратта бірдей
қысымда жұмыс істейді, ауа қысымы қуаттың жұмсалуын көбейтеді.
3.Регенератор мен реактордың бір деңгейде орналасқан сызбасы.
Катализатор тығыз қабатта төменгі және жоғарғы бұтақтарының әртүрлі
салмақтағы әсерінен тасымалданады, бірақ катализатор бөренесі аппарат
ішінде есепке алынады. Айналып тұрған катализатор санын жоғары тіректе,
оның тығыздығын реттейді,тірекке беріліп отырған су буымен ауа мөлшері
ауытқып отырады.
4.Реактор мен генераторлардың орналасу сызбасы мен бір реттік
көтермелі сұйытылған фазадағы катализатор. Бұл сызба бойынша реактор
генератордың астында және үстінде орналасуы мүмкін.
Катализдік крекинг қайнама қабатпен шаңтүріндегі немесе
микросферикалық катализаторда жасанды және қарапайым белсенді өлшемі 20
-80ммалюмосиликат катализаторда жұмыс істейді.
Аталған крекингтің домалақ катализаторды қолданатылатын крекингпен
салыстырғандағы басымдылығы:
1.Кең деңгейде шикізатты айналдыру және айналып
тұрғанкатализатордықарапайым реттеу мүмкіндігі;
2.Реактор мен регенераторларда белсенді айналдыру жергілікті қызуды
болдырмау және жылуберудегі жоғары коэффиценттерді қамтамасыз ету;
3.Катализаторды тасымалдауда аз қуатты шығындау.
4.Негізгі аппараттардың қарапайым конструкциясы.
Жоғарыда аталған Катализдік крекингтің сызбаларының ең өзектілігі және
артықшылығы үшінші сызба, ұнтақ түрдегі катализатор.
Катализдік крекинг шикізатын дайындау мақсаты металл құрамын азайту
және шикізаттағы коксегенді компонеттерін оның келесі Катализдік қайта
өңдеуде үнемдірек болуы үшін, регенератордың аз көлемі және қымбат тұратын
катализаторға шығынды азайтуды жүзеге асыру.
Катализдік крекинг шикізатын дайындау үрдісінде қазіргі уақытта
Катализдік гидротазарту кеңінен қолданылады, вакуумды газойль мен одан
да ауыр, құрамында металы шектеулі шикізаттан басымды болып келеді.
Алдын ала крекинг шикізатын гидротазарту қиыстырылған
Катализдік қайта өңдеудің жетістігі:
1.Катализдік крекинг барлық сұйық өнімдерінің күкіртті және азотты
қосылымдары және регенерация газдарында тотық күкірттің құрамы
айтарлықтай төмендейді , нәтиежесінде оларды дайындауды қажет етпейді,
атмосфераға лақтырылатын қауіпті газдар азаяды;
2.Полициклді ароматты көміртегілер және шикізат смоласы
гидротазартуда жартылай гидрокрекингке ұшырайды шығыршықтың саны аз
алкилароматикалық көміртегілер пайда болуымен қатар нәтиежесінде
Катализдік крекинг үрдісінде кокстың пайда болу төмендетіледі;
3.Гидротазартылған шикізатта металл құрамы айтарлықтай азаяды,
крекинг катализаторының шығыны төмендетіледі;
4.Катализдік крекингте гидро тазартылған шикізатта тұтас өнімдер
(сапасы жоғары) шығуы көбейеді және газойл мен кокстардың шығуы азаяды.
Қиыстырылған өңдеудегі кемшіліктерге капиталды және эксплуатациялық
шығындарды жатқызуға болады және құрамында шектеулі металы бар шикізатты
өңдеу мүмкіндігін де.
Шикізатты дайындаудағы Катализдік емес процесстерр Катализдік крекинг
құрамында металға ешбір шектеу қоймайды сондықтан қалған шикізат түрін
қолдану арқылы қорын кеңейтуге мүмкіндік береді бірақ капиталды және
қолданбалы шығындармен мінезделеді. Сондықтан оларды қазіргі мұнайөндіруде
кеңінен қолдануды тежеп отыр.
Алғашқы да қондырғыларға француз мұнай институты жасап шығарған
шикізат форсункаларын қолданылған. Соңынан біздің жоба бойынша олар алдын
ала шикізатта диспергирлеу құрылғысымен қайта жабдықталды, ол бензинді
фракцияның 0,5 % масс. көбірек шығуына мүмкіндік береді.
Регенераторды қолдану процесінде трубкалыауатаратқышта айтарлықтай
кемшіліктер табылды: жырық пайда болу, таратқыш құбырдың үзілуі және
олардың ниппел эрозиялы тозуы. Осыған байланысты регенераторда
конструкциясы жетілдірілген жоғары механикалық бекемділігімен ерекшеленетін
және эрозиялық тозуға төзімді трубкалы ауа таратқыш қондырылды.
Ауа таратқыш қондырғы төмен бағытталған 45 бұрышында
каналыжабдықталған, бу таратқышсопл конструкциясымен бірдей. Конструкцияны
жетілдірілгеннен кейін ол катализатордағы қалдық кокстың құрамын
төмендететті0,05% (масс):
Сондықтаналдын ала гидротазартылған шикізатты Катализдік крекингті
жүргізуде Г -43-107М1 қондырғысының сызбасы таңдалды, шикізат ретінде
Оңтүстік Батыстағы Камышты жер өңірініңвакуумды газойль мұнайы болып
келеді. Қондырғыдағы шикізаттың айналу үрдістері жалған күйдірілген
немесе катализатордың қайнатылған қабатында жүзеге асырады.
Катализдік крекингті келесі жағдайларда жүргізіледі:
Температура, С
крекинг ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...450- 525
катализатор регенерациясы ... ... ... 540 -680
Қысым
реакторда ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..0,6 – 1,4
регенераторда ... ... ... ... ... .. ... ... 0,3 – 2,1
3. Технологиялық сызбаның сипаттамасы
Қожасайжерөңіріндегімұнайдың вакуумды газойлын өндіруге Катализдік
крекингтің шикізатты алдын ала гидротазарту, лифт –рекаторы(Г43-107)
қондырғысы таңдалды.
Қондырғының жұмысы келесі де тұжырымдалады:
Шикізат гидротазарту блогын өткенде тұрақталған соң пеш жылуалмасуда
(4) жылытылады және гидротазарту кезінде пайда болған жеңіл фракцияны
айдайтын колоннаға (5) түседі. Айдаудан қалған қалдық -200 °С –бар, пеш
арқылы (4) сорғымен (19) көтергіштің негізіне түседі (реактор - лифт)
(11). Реактордағы температура 515 -545 °С, байланыс уақыты – бірнеше
секунд. Осында регенератордан (10) регенерлік катализаторы себіледі де
төменге су буы беріледі.
Катализатор шикізат бу қоспаларымен өлшенген және су буымен, тор
арқылы қөтергіштің соңындағы реакторға түседі(11). Крекинг өнімдердің
булары катализатордан бөлініп отырады, буланған секцияға себіледі.
Еңкейтілген булы катализатор бойынша катализатор өткізгіші
арқылырегенераторғасебіледі (10). Регеннерацияға арналған ауа, ауа
үрлеуге түседі (18). Регенерация температурасы 700° С, қысым 2,5 МПа,
коксты белсендікүйдіруші80 кг(т.с.), қабаттың үстіндегі газ жылдамдығы
0,9 – 10 мс. Регенераторда артық жылуды бұруға бу жылан түтігі жоқ.
Реакторлы блоктың жылу балансын реттейді, СО :
арақатынасынөзгерте отыра. Реактордағы крекинг өнімінің буы (11)
қондырғының бөлінетін секциясына түседі.
1,15 – сораптар; 2 – жылуалмастырғыш; 3 – салқындатқыш; 4 – пеш; 5 –
тұрақтандыру колоннасы; 6 – электрофильтр; 7,9 – катализатор сыйымдылығы; 8
– утилизатор қазаны; 10 – регенератор; 11 – лифт-реактор; 13,14 – буландыру
колоннасы; 16,19 – сорап; 17 – топка; 18 – желдеткіш; 20 – компрессор; I –
вакуумдық газойль; II – отын; III – ауа; IV – түтін газдар; V –
гидротазалау бензині; VI – су буы; VII – газ,бензин,су буы; VIII – жеңіл
газойль; IX – ауыр газойль; X – циркуляционды қалдық; XI – 420º С жоғары
қалдық; XII – жоғарғы циркуляциялы суландыру
3 Технологиялық есептеулер
3.1Катализдік крекинг реакторының есебі
Г 43-107 каталитикалық крекингті орнатуға негізгі аппарат
көміртегілердің химиялық айналуы жүреді, ол лифт-реактор болып табылады.
Есепке арналған бастапқы көрсеткіштер:
Шикізат – фракция 400 450º С
Тығыздығы = 0,907
Шикізат бойынша өндіру – L = 650 тг,
Рециркуляцияның коэффиценті - = 1,1
Реактордағы қысым = 180 кПа
Температура:
Лифт –реакторға = 510 C
Қайнап тұрған форсирленген қабаттың аумағы =500 C
Десорбация аймағы =480C
Сепарация аймағы = 490C
Катализатор – микросферикалық цеолитті 44% белсенді.
Шикізатты беру массалық жылдамдығы лифт - реактордан тұрады =
130 жалпы g = 22
3.2Жылу мен материалды балансты жасау
Материалды есептің мақсаты – шикізат және көмекші материалдардың
шығындарының анықтау, шикізат шығынына қарап мақсатты және жағымсыз
өнімдердің шығуын анықтау.
Материалдық баланстың көрсеткіштері негізгі технологиялық
параметрлердің технико –экономикалық үрдіс көрсеткіштеріне әсерімен
өзгеруіне талдама жасауға мүмкіндік береді.
Катализдік крекинг өнімдерінің шығуын, эмпиристік формула арқылы
анықтауға болады.
Жеңіл газойль шығуы
(1)
Бензин шығуы:
= [ (1-X) – (1-X)] + [(1-X)- (1-X)] (2)
Кокс шығуы:
= 0,115 (3)
Х шикізат айналуы тереңдігі; =1,25, = 0,60 – макрокенетикалық
коэффиценттер:
= [ (1-0,65)- (1-0,65)] = 0,328 (4)
Бензин
= + [(1-0,65)-(1-0,65)]=0,25
Кокс: = 0,115 *0,65 = 0,032
Газ: = 0,65 – 0,328 – 0,250 -0,032 = 0,04
Крекинг өнімдерінің шығуын кестеге жазамыз 4.1
Кесте 4.1
Реактордың материалдық балансы
Бе МолекулСаны
лг а
і массасы
Материалдықағым
әр
шикізатқскг кмольс
а
%(масс)
Кіріс:
Шикізат L 0,907 350 100 122549 350,14
Рециркулят R 0,937 360 10 12254,9 34,04
Барлығы: - - 110 134803,9 384,84
Шығын: Г
Газ фракция ( - Б - 32 4,0 4902,0 153,2
Л 0,735 112 25,0 30637,0 273,54
Бензин фракция Т 0,898 240 32,8 40196,0 167,48
-195°С К 0,938 360 35,0 42892,0 119,2
Жеңіл газойль - - - 3,2 3922,0 -
Ауыр газойль R - - - -
Кокс 0,937 360 10 12254,9 34,04
Шығындар
Рециркулят
Барлығы: - - 110 134803,9 747,5
Шикізат реакторға сұйық түрінде түседі температурасы t = 300 °C. Осы
температурадасалыстырмалыэнтальпия = 694,9 кДжкг
Реактордың жылулық балансы 4.2 кестесінде көрсетілген
Реакторға жылудың түсуі: = 77435+ 0,6647* , МДжс
Реакторда жылу шығыны: = 177933 + 0,5329* , МДжс
Теңестіру, табамыз = 762503 кгс
Айналып тұрған катализатор қысқалығы: = = = 5,6
Регенирлік катализатордағы кокстың құрамын қабылдаймыз
жәнеөңделгенкатализаторда кокс құрамын анықтаймыз [11]
0,8% масс. (5)
мәні рұқсат етілген белгіден аспайды (0,8 -1,8%).
Кесте 4.2
Реактордың жылулық балансы
t ,°CкДж I, G, кгс Q, МДжс
Атауы (кг*КкДжкг
)
Жылу кірісі:
Шикізатпен сұйық 0,907 300 - 694,9 122549 85159,3
Рециркулятормен сұйық 0,937 340 - 794,5 12254,9 9736,52
Катализатормен регенир - 600 1,1 660,0 762503 503252
Су буымен - 470 2,0 940,0 3812,5 3583
Барлығы: - - - - - 601730,8
Жылу шығыны:
Газ фракциясы (М =32) - 480 - 1795,0 4902,0 8799,1
Бензин буымен 0,735 480 - 1502,9 30637,0 46044,3
Жеңіл газойль буымен 0,898 480 - 1368,7 40196,0 55016,3
Ауыр газойль буымен 0,938 480 - 1250,3 42892,0 53627,8
Рециркулят буымен 0,937 480 - 1250,3 12254,9 15322,3
Су буымен - 470 2,0 940,0 3812,5 3583
Катализатормен - 480 1,1 518,0 762503 394976,5
Кокспен - 470 2,0 960,0 3922,0 3765,1
Реакция жылуы - - - 210 85000 17850,0
Жылу шығыны - - - - 2746,4
Барлығы: - - - - - 601730,8
3.3Реактордың конструктивті есебі
а) реакциялы аумақ 1 (лифт- реактор).
1 Реакциялы аумақтың көлеміндегі катализатор санын формула арқылы
анықтауға болады:
= (6)
L – вакуумды газойль шығыны, кг с; R– рециркулят шығыны, кг с;
g – шикізат берудегі массалық жылдамдық, .
= = =1037 кг (7)
Реактор көлемін формула бойынша анықтайды:
(8)
катализатор шоғыры, кгм
Катализатор шоғырынөлшенген түріндеқабылдау үшін=60кг
Катализатордын лифт –реакторда болған орташауакытынформула
бойыншаанықтаймыз:
= с
(9)
= = = 4,89 с
Көміртекті булар ағысының шығын көлемін формуланы пайдалана отырып
анықтайды:
V= M · 22, 4 · ·с (10)
Крекинг нәтиежесінде реакциялық массасының саны 384,84 тен 747,5
кмольс дейін өседі. Негізгі конверсия лифт – реактор аумағында жүретінін
ескере отыра, аумақтағы көміртекті булардың ағысыныңорташа көлемді шығынын
есептейміз.
= · 22,4 · = 20008,8 с
(11)
Орташа алдамшы уақыт реакционды қоспа буларының аппаратта болуы келесі
формула арқылы есептеуге болады:
= (12)
Сол кезде орташаалдамшыуақыт реакционды қоспа буларының
1 аумағындағы болуы (толық көлемді есептегенде ) құрайды:
= = = 3,1 с
(13)
Лифт- реактордағы орташа алдамшы жылдамдықты ала отырып = 14мс,
сол кезде қима және лифт -реактор диаметрін формула арқылы анықтаймыз:
S = (14)
D = (15)
Сандық белгіні қойып, аламыз:
= = = 0,397
(16)
D = 0,71м (17)
Лифт – реактор ұзындығын формула бойынша анықтайды:
= м (18)
Аумақ 1 ұзындығы құрайды:
= = = 43,5немесебасқаша:
= · =14 · 3,1 =43,4м
(19)
б) 2 реакционды аумақ (жылдамдатылған қайнаған қабат).
Барлық катализатор санын 1 және 2 керітартпа аумақтар шегіндегі
бүкіл массалық беру жылдамдығы арқылы қосамыз g = 22 кг (кг.с.) есепке
(4.6)формуланы қолданамыз:
= = 6127 кг (20)
2. аумақ шегінде катализатор массасы құрайтыны айқын:
= - = 6127 - 1037=5090кг (21)
2 аумақтағы көміртегі булардың көлемді шығыны атап айтқанда =500°C,
p = 0,18 МПа формуланы пайдаланғанда (4.9) құрайды:
=745,5 ·22,4 · = 26654 с (22)
2 аумаққа көміртегі буларының алдамшы жылдамдығын қолданамыз
W = 0,75мс және тиісіншеөлшенген қабаттағы катализатордың төмен
концентрациясы = 250 кг. Осы формула бойынша реакционды аумақтың
көлеміне тең келеді:
= = = 20,36
(23)
(4.10) формуласы бойынша көміртегі буаларының 2 аумақта болуының
алдамшы уақыты:
= = = 2,75 c (24)
(4.8) формуласын пайдалана отырып катализатордағы кокстың қалуы
есебінен айналып жүруші катализатордың санының өзгеруін елемей 2 аумақта
болған орташа уақытын есептейміз:
= = = 24,0 c (25)
(4.11) және (4.12) формулалары бойынша форсирленген псевдокүйдіру қабатының
қимасы мен диаметрін анықтаймыз:
= = = 9,87 (26)
= 3,5 м (27)
Бұл аумақтың биіктігін (4.13) формуласы бойынша құрайды:
= = = 2,1 м. (28)
= ·= 0,75 · 2,75 = 2,1 (29)
в) 3 реактордың қыздыру секциясы: қыздыру аумағында
катализатордың болу уақытын аламыз = 2 мин және катализатор концентрациясы
өлшенген түріндегі= 350 кг, осы аумақтағы катализатор санын
есептеуге болады:
=·= ·762503 =25416,7 кг (30)
Және (4.7) формуласы бойынша қыздыру аумағындағы жұмыс көлемі тең келеді:
= = = 72,62. (31)
Егерде қыздыру секциясына айналып жүруші катализатор толық
қимасынасалыстырмалыжүктеме түсетін болса а 30кг ( ·с) онда
формула бойынша қажетті қыздыру секциясын толық қимасын анықтаймыз:
= (32)
= = = 7,06 (33)
Қыздыру секциясының қалқаларында дербес қимасы қарағанда 2
есеге аз.
(4.13) Формула бойынша десорбция аумағының биіктігі:
= = = 10,3м (34)
Қыздыруға арналған су буы шығының келесі формула бойынша анықтаймыз:
Z = 0,005 · кгс (35)
Z = 0,005 ·= 0,005 · 762503 = 3850 кгс = 213,9 кмольс (36)
(4.9) формуласыбойыншақыздыру аумағы жағдайында субуының ағыс
көлемі:
= 213,9 22,4· = 7405,5. (37)
(4.16) формуласы бойынша осы аумақтағы су буының алдамшы желілік
жылдамдықты табамыз:
= = = 0,29мс (38)
3 қыздыру секциясы сақиналы кеңістігіболып келеді.Лифт -реактор
қабырғасының қалыңдығына қарамастан қыздыру секциясының толық қимасын
есептейміз:
+ = 7,06 +0,397 =6,663 (39)
(4.12) формуласы бойынша қыздыру секциясы корпусының диаметрі:
= 2,9м (40)
г) 4 сепарацияаумағының корпусы, сепарацияға арналған алаң қимасы
корпусы сомасынан кем болмауы керек егер де 20% -ды қорды алар
болсақ:
= 1,2 · (+ ) = 1,2 · (9,87+7,06)= 20,3
(41)
(4.12) Формуласыбойынша сепарация аумағы корпусының диаметрі:
= 5,0м (42)
(3.9) формуласын қолдана отырып көміртегі мен су буының реактордан шығатын
қоспалар ағысының көлемді шығындарын анықтаймыз.
= (747,5 + 213,9) · 22,4 · = 33646,8с
(43)
Булардың алдамшы желілік жылдамдығы, сепарация аумағындағы (4.16)
формуласы бойынша тең келеді:
= = = 0,46мс (44)
осы аумаққа ұсынылған мәнінен аспайды.
сепарациялық аумақтың биіктігі (форсирленген алдамшы
күйдірілген қабаттың деңгейінен) 4,5 м жағдайында қабылданады.
д) 5 реактордың шлемдік құбыры. Бу ағысының жылдамдығын қабылдаймыз w
= 30мс,сол кезде реактордың шлемдік құбырының диаметрі мен қимасы (4.11)
және (4.12) формулалары бойынша құралады.
= = 0,3 (45)
= 0,63м (46)
е) 6 тірек өңделген катализатор реакторынан шығару . Өңделген айналып
тұратын катализатор саны: өңделген
= + К =762503+3922,0 = 766425 кгс (47)
Тіректегі катализатор концентрациясында с 550 кг ағыстың
көлемді шығыныөлшеніпайналып тұрған (4.7) формуласы бойынша тең келеді:
= · = 1393,5 (48)
Тіректегіөлшенгенағыс жылдамдығын қабылдаймыз 0,8 мс , өңделген
катализаторды шығуына тіректің қимасы мен диаметрі формулалар бойынша
(4.11) және (4.12) тиісінше тең:
= = = 0,48 (49)
= 0,80м (50)
Жүргізілген есептер бойынша лифт реактордың негізгі геометриялық
өлшемдері анықталды:
а) 1 аумақ – (лифт реактор): Диаметр= 1,0 м; Биіктігі =43,5;
б) 2 аумақ – (форсирленген қайнатылған қабат): =3,5 м; = 2,1м;
в ) 3 аумақ – қыздыру аумағы: Диаметр = 3,0 м; Биіктігі =
10,3 м;
г ) 4 аумақ – сепарация аумағы: Диаметр = 5,0 м; Биіктігі
=8,0 м;
д ) Реактордың шлемді құбыры және тиісінше өңделген катализаторды
шығаруға тірек: Диаметр = 1,0 м; = 1,0м.
Барлық құбыр сымдарының диаметрлері жақын белгіге стандарт
бойынша дөңгелектенген.
4. Катализдік крекинг реакторының таңдауы
Катализдік крекингтің реакторлы блогы дистилляты сералық мұнай
вакуумды өңдеуге және де жоғарыоктанды АИ -93 бензинді алуға арналған.
Технологиялық және конструктивтік шешім бойынша бұл реакторлы блок
қазіргі,бар модельдермен салыстырғандамодификациялы тиімді.Айрықша
ерекшеленуі: тура нақты лифт - реакторды пайдалану қайнаған қабаттағы
форсирленген аумақтың бітуі, реакция өнімін реактор катализаторынан бөлуге
мүмкіндік береді. Вертикальды секционды жетілдірілген регенераторды
пайдалану регенерация белсенділігі катализаторда бір сағатта 80 кгт,
транспорт желісінің қарапайымды жүйесі және де ағымды реттеу
мүмкіндігі. Осындай жетілдіру блок жұмысының сенімділігін және тиімділігін
арттырды.
Реактор вертикальды цилиндрлі аппараттыңқұбылмалы қимасы.Шикізаттың
сұйық булы қоспасы және су буы аппаратқа шикізат енгізетін буын арқылы
беріледі,тіректіңнегізіне (лифт реактор) катализатор мен регенератордан
түсетінылдидағы катализаторөткізгіштеараластырылады .
Газдыкатализаторлы ағыс крекирлену нәтиежесінде пайда болған тірек
бойынша, жоғарыға қарай форсирленген қайнаған қабаттың аумағына қозғалады.
Бұл аумақ диаметрі 4000 мм және биіктігі 1000мм. цилиндрлі
обечайкіденпайда болады. Жылдамдықтары әртүрлі болғандықтан онда бу фазасы
катализаторынан бөліну жүреді. Соңғы бу фазасы диаметрі 8000 мм, сепарация
аумағына бағытталады, ал катализатор төменге қарай десорбционды аумаққа
қозғалады. Десорберде катализаторды су буымен қыздыру жүреді.Десорбер
биіктігі бойынша жеті каскадты конустар орнатылған, катализатордың тігінен
араласпауына және псевдокүйдіру поршенді режимнің пайда болуынакедергі
болады.
Сепарациялық аумақта 4 топты арнайы енгізу бар диаметрі 1440 мм
екікезеңді циклондары бар. Катализатор шаңынан циклонда тазартылған
крекинг өнімдері жинақ камерасынан өтіп, аппараттан әрі қарай өңдеуге
шығады, ал ұсталған катализатор десобердің қайнаған қабатына қайтып келеді.
Түсетің құбырдың шетінде мигалкілер кері клапандар қондырылған.
Суреттелген конструкция реакторында шикізат бөлігінің қайнаған
қабаты арқылы көпіршіктер түрінде секіру жойылған. Бұл әсіресе үлкен
диаметрлі ірітоннажды реакторларда маңызды, кейде осы себептен шикізат
конверсиясының тереңдігі және катализаторды пайдалану тиімділігі
айтарлықтай төменделеді. Катализатордың қайнаған қабатта болу ұзақтығы да
қысқартылған.
1 – жинақтау камерасы; 2 – стояк; 3 – жабын; 4 – циклон; 5 – циклон құбыры;
6,8 – реттеуші решетка; 7 – мигалка; 9 – тірек; 10 – конустар; 11 – лифт
реактор; 12 – сопло; А – шикізат кірісі; Б – катализатор кірісі; В1,2 – су
буы кірісі; Г – өнім шығысы; Д – катализатор шығысы; Е – люк; Ж1,2 –
манометр гильзасы; И – термопара гильзасы; Л – шлам шығысы
3.5 Қосымша аппарат - ауамен салқындатылатын тоңазытқышты есептеу
Десорбердің жоғарғы бөлігінен шығып жатқан моноэтаноламин ерітіндісін
салқындатуға арналған тоңазытқышты есептейміз.
Бастапқы мәліметтер : тоңазытқыштың өнімілігі 886142,12кгсағ.,
тығыздығы 0,7624кгм3. Қоспаның бастапқы температурасы 780С, соңғысы 400С.
Ауаның бастапқы температурасы 250С, ал соңғысы 600 С.
Есептелуі
1.Тоңазытқыштың жылулық жүктелімі. Жылулық жүктелім келесі
формуламамен анықталады:
, (51)
мұнда - тоңазытқышта фракциядан алынатын жылу мөлшері, кДжсағ.,
- фракцияның бастапқы және соңғы температураларындағы сәйкес
энтальпиялары, кДжкг.
кДж. (52)
2. Ауаның массалық және көлемдік шығындары. Тоңазытқыштың жылулық
баланс теңдеуінен
(53)
Табамыз:
, (54)
мұнда - ауа мөлшері, кгсағ., ср – ауаның соңғы және бастапқы
температураларына сәйкес жылу сыйымдылықтары, кДж(кг К).
Сонда
(55)
Берілген температурадағы ауаның тығыздығы:
кгм3. (56)
Нәтижені пайдаланып, ауаның көлемдік шығынын есептейміз.
м3сек. (57)
3. Құбыр сипаттамасы. Тоңазытқыш үшін жез материалынан жасалған тегіс
құбырларды таңдаймыз. Құбыр ұзындығын 4м деп қабылдаймыз. Құбыр материалы
– ЛО 70-1.
4. мұнай-сілті қоспасы жағынан жылу беру коэффициенті. Фракцияның
тоңазытқыштағы орташа температурасындағы физикалық параметрлерін
анықтаймыз.
К. (58)
Жылу өткізу коэффициенті:
Втм К. (59)
Жылусыйымдылығы:
кДжкг К (60)
Салыстырмалы тығыздығы
кгм3. (61)
мұнда - 1К температуралық түзету.
Қоспаның 332 К температурадағы кинематикалық тұтқырлығы 0,68
10-6м2 сек.
Енді тоңазытқыш құбырларындағы қоспа қозғалысының сызықтық жылдамдығын
анықтаймыз, ол үшін тұрақты турбулентті ағын сақталады деп қабылдаймыз,
.
(62)
Бұдан
мсек. (63)
Әдетте жылуалмастырғышты есептегенде құбыр ішіндегі сұйық жылдамдығын
0,5-тен 2,5мсек. аралығында қабылдайды. Жобаланатын тоңазытқыш үшін
жылдамдық 1,5мсек деп аламыз.
Сонда Рейнольдс критериінің мәні:
(64)
Дамыған турбулентті режимдегі жылу беру коэффициентін анықтау үшін
төмендегі формуланы қолданамыз:
(65)
мұнда - орташа температурадағы Прандтль критериі; - қабырға
температурасындағы Прандтль критериі; - құбыр ұзындығының диаметріне
қатынасын ескеретін түзету коэффициенті, біздің жағдайымызда бірге тең.
Орташа температурадағы Прандтль критериін табамыз:
(66)
Қабырға температурасы 330К болған жағдайда жылу сыйымдылық 0,75кДжкг
К, кинематикалық тұтқырлық 0,7 10-6, тығыздығы 670кгм3, жылу өткізу
коэффициенті 0,5Вт м К.
Сонымен қабырға температурасындағы Прандтль критериі:
(67)
Сонда фракцияның жылу беру коэффициенті:
Вт м2К (68)
5. Ауаның жылу беру коэффициентін анықтау. Тегіс құбырлардан өтетін
ауа қозғалысының режимін анықтау үшін ауа ағынына фронтальды аппарат
қимасын м2 деп қабылдаймыз. Шоғырдың ені бойынша құбыр қадамы 0,052м.
Тереңдігі бойынша құбыр қадамын45мм деп таңдаймыз. Бір горизонталь
қатардағы құбырлар саны
(69)
Әрі қарай бұл санды шоғырдың жеке секцияларына есептеу арқылы
нақтылаймыз. Бір секцияның вертикаль бойынша құбыр қабатының санын 6 деп
қабылдаймыз. Ауа өтетін қима ауданы
м2
Қысылған қимадағы ауа ағынының жылдамдығы:
мс. (70)
Мұндағы V- ауаның нақты секундтықшығыны, м3сек..
Ауаның орташа температурасы:
К (71)
Бұл температурадағы ауаның кинематикалық тұтқырлығы 17,26 10-6м2сек. Енді
Рейнольдс критериін табамыз:
(72)
ауаның жылу беру коэффициентін келесідей есептейміз.
(73)
Сонда
Втм2К (74)
мұнда - атака бұрышын ескеретін түзету коэффициенті;
6. Жылу өту коэффициентін практикалық мәліметтер бойынша 90Втм2К деп
қабылдаймыз.
7. Орташа температуралық қарқын. Тоңазытқыштың құбырлы кеңістігінде
жылутасымалдағыш көп жүрісті, ал құбыр аралық кеңістікте ауа бір жүрісті
болатын жағдайда орташа температуралық қарқын былай анықталады:
t1 = 780С ыстық ағын t2 = 400С
t3 = 600С салқын ағын t4 = 250С
ΔtГ = 180С ΔtМ = 150С
егерболса, температуралардыңорташаайырмасыорта ша
арифметикалықөлшемретіндеесептеледі :
(75)
8. Тоңазытқыштыңжылуалмасубетіжәнеонда құбырлардыорналастыру:
м2
Құбырлар саны:
4 Автоматтандыру бөлімі
4.1 Басқару объектінің сипаттамасы
Технологиялық процесс идеалды түрде жүруі үшін теория жүзінде, алдын-
ала, математикалық және аналитикалық есептеулерге сүйеніп жасалған,
регламентке сәйкес, одан ешқандай ауытқымай жүруі тиісті. Бірақ іс
жүзінде, процесс жүру барысына іштей немесе сырттай әсер ететін факторлар
борлады, және олар процесс параметрлерін өзгертеді. САР автоматты реттеу
жүйесі көмегімен шешілетін технологиялық процесстер тәртібін қалпына
келтіру міндеті туындайды. САР жұмыс жасауы нәтижесінде технологиялық
параметрлер адам араласпай – ақ белгілі бір мәнде ұстап тұрылады.
Бақыланатын параметрлерін шикізаттық шығынын, реакторлардағы
температура, қысым деңгейлердің, газ, ауа және бу берілетін құбырларды,
колонналардағы, сыйымдылықтардағы шамалардың мөлшері технологиялық режимнің
талаптарына сай болу керек.
Жергілікті аспаптар бастапқы біріншілік түрлендіргіштермен компонентті
түрде жасап оператор тақтасына объект жайында сигналдар жеткізіп тұрады.
Оператор тақтасында орналасқан көрсетіп, жазып, тіркеп, реттеп тұратын
аспаптар арқылы процессті толықтай бақылап және басқарып отыруға болады.
Процессті бақылау, реттеу, сигналдандыру параметрлерін таңдау және
негіздеу 4.1 кестеге түсіріледі. Автоматтандыру функционалды схема
бойынша әрбір позицияларды орналасқан аспаптармен автоматты құрылыстардың
өлшеп жатқан параметрлерді, аспаптардың түрін, маркасын, техникалық
сипаттамасын және санын тапсырыстық спецификацияда толық көрсетеміз.
Сонымен, баяу кокстеу қондырғысында бақылау мен реттеуге жататын
параметрлер келесідей.
Шикізаттың шығынын айнымалы қысым құламасы әдісімен ДК4 камералық диафрагма
және шығын өлшегіш дифманометр ДСП арқылы тұрақтандырылады.
Камерадағы температураны өлшеуші өлшеу шектері 0- 1300°С та жатқан
хромельалюмельді термоқосақтарды таңдаймыз, олар сигналды Ш78
түрлендіргішке жеткізіп екіншілік аспап пен ПВ10.1 және ПР 3.31
реттегіштермен жасайды. Технологиялық процесстің өрт және жарылыс
қауіптілігімен байланысты пневматикалық мембраналы орындаушы механизм МИМ
қондырылады.
Қысымның жергілікті бақылауын өлшеу шегі 0,1 – 1,5 МПа арасындағы
МТН манометрін, ал оператор тақтасынан бақылауын қамтамасыз еткен жағдайда
13ДН қысым түрлендіргіштерін таңдаймыз. Колонналардағы және
сыйымдылықтардағы деңгейді өлшеу үшін қалтқылы деңгей өлшегіш қондырылады.
Қондырғыдағы төмендеу температурасымен колоннада сипатталатын
аппараттарда : колонналарда, буландырғыш колоннада, кейбір құбырлардың
аралығында температураны өлшеу шектері -50+250°С аралығында өлшейтін мысты
кедергі термометрі ТСМ қолданылады.
Сонымен баяу кокстеу қондырғысын автоматтандыру нәтижесінде процесс
қауіпті және қауіпсіз жұмысын қамтамсыз етіп технологиялық режимін
оптималды деңгейде ұстап тұруға, автоматты құрылыстармен аспаптарды
жеткілікті таңдауға мүмкіндік жасалады.
Бақылау өлшегіш аспаптардың және автоматтандыру құралдарының жұмыс
принциптері мен құрылысы .
Термоэлектрлік түрлендіргіштердің металдық электродтармен автоматты
потенциометрлер мен комплектте температураны өлшеуге арналған. ТХК типті
термоэлетрлік түрлендіргіш таңдалды. Хромель копельді (56% Cu -44%Ni) ТЭТ
барлық стандартты ТЭТ дің ішінен үлкен термо ЭҚК тудырады, ол аз диапазонды
температуралық шкаласы, мысалы 0-300°С термоэлектрлі термометрлерді
дайыдауға мүмкіндік береді. ТХК типті ТЭТ ті 0,7- 3,2 мм диаметрі бар
сымдардан дайындап керамикалық моншақпен изоляциялайды. Сезгіштік элемент
екі термоэлектродтан тұрады. Изоляцияланған сезгіштік элемент қорғаушы
арматураға орналастырылады. Оның комплектісіне судан қозғалған насадка
зажимдерімен голвка кіреді. Термоэлектрлік түрлендіргіштің бос ұштарының
температурасы өндірістік шарттарға әдетте номиналды статикалық
сипаттамалары кестесі құрылған температурадан ерекшеленеді, сондықтан аспап
көрсеткіштеріне түзетулер енгізу керек.
Мысты кедегі термометрлері -50+180°С температураны өлшеуге арналған.
Бұл термометрдің сезгіштік элементі фторопластты қабықшамен қапталған
диаметрі 0,08 мм мыс сымдардың каркасты емес индукциясыз орам түрінде
болады. Орамға екі вывод пісірілген. Вибро тұрақтылықты қамтамасыз ету үшін
сезгіштік элемент керамикалық ұнтақпен толтырылған және
саңылаусыздандырылған. Кедергілері Ro = 53 Oм және Ro = 100 Ом мыс кедергі
термометрлері шығарылады.
Бір каналды ДИСК – 250 типті аспаптың схемасы келесі түрде құрылған :
оның кіру сигналы қалыптандырылады, сосын күшейтіліп, теңестіріледі. Аспап
конструкциясы біріншілік түрлендіргіштердің кез келген түріне негізделген.
Микроэлектроника түзілетін боғандықтан шығу құрылғылары аз орын алады және
шығу сигналында күшейтілген кіру сингалын түзеді.
ЭПТ түрлендіргішінің жұмысы күш компенсациясына негізделген. Полярлы
электромагнит катушкалары бойынша электрлік кіру сигналы өткен кезде магнит
өткізгіште туындайтын магниттік ағын якорда ток күшіне тура прапорционал.
Электрлік кіру сигналы өзгерген кезде рынокқа бекітілген сопломен заслонка
арасындағы саңылау өзгереді. Осылайша пневматикалық релеге түседі. Сопло
сызығындағы қысым өзгереді, онда ол ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
1Процестің теориялық негіздері
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2Технологиялық
бөлім ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ...
2.1 Шикізат, өнімдер және реагенттер
сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.2 Қондырғы схемасын, режимдік параметрлерін таңдау және негіздеу..
2.2.1 (мұнайды алғашқы) айдау қондырғысы ... ... ... ... ... ... . ... ..
2.2.2 қондырғысының атмосфералық торабы схемасын таңдау
2.2.3 қондырғысының технологиялық жүйесі ... ... ... ... ... ... ... . ..
2.3 Қондырғының технологиялық схемасының сипаттамасы ... ... ... ... ...
3. Технологиялық
есептеулер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ...
3.1 Қондырғының материалдық
балансы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
3.2 Негізгі аппараттарды
есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.3 Қосымша аппараттарды
есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
3.4 Негізгі аппараттың механикалық
есептелуі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.5 Негізгі және қосымша аппараттарды таңдау және негіздеу ... ... ... ... .
4. Процесті автоматтандыру және бақылау-өлшеу
аспаптары ... ... ... ... ... ...
4.1 Автоматтандыру функционалдық сызбанұсқасының сипаттамасы ...
4.2 Бақылау-өлшеу аспаптары мен автоматтандыру құралдарының жұмыс
принциптері және
құрылысы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
4.3 Бақылау, өлшеу, реттеу және сигналдандыру параметрлерін
таңдау және негіздеу
кестесі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
4.4 Автоматтандыру аспаптары мен құралдарының тапсырыстық
спецификациясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ...
5. Қоршаған ортаны қорғау – өндірістің қалдықтары, ағынды сулар және ауаның
ластануы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
... ... ... ... .
6. Қауіпсіздік техника
негіздері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ...
7. Құрылыс
бөлімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ...
8. Экономикалық
бөлім ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... Қорытынды
Қолданылған әдебиеттер
Кіріспе
Катализдік крекинг процесі мұнайды терең өңдеудегі аса бір кең
таралған ірі тоннажды процесс болып табылады және де қазіргі жанармай
профилді процесінің маңызды технико экономикалық көрсеткіштерін анықтайды.
Катализдік крекингтің негізгі мақсаты – жоғарыоктандық бензин мен
құнды сұйытылған газдардың максимальды жоғары шығуын 50 % дейін және одан
да аса - жоғарыоктандық изомерлік құрылымды бензиннің құрамыншикізатты
келесі өндірудегі: алкилат және метилтретбутил эфирі және де химиялықмұнай
өндірісіне арналған шикізаттарды. Процессте пайда болған жеңіл газойл,
дизельді жанармайдың құрамы болып қолданылады, ал құрамында полициклді
ароматты ауыр газойль болса – техникалық сутегіні немесе жоғарысапалы
электродтық коксты өндіруге арналған шикізат ретінде қолданылады.
Катализдік крекингті қондыруда, әрі қарай жетілдірудегі және
интенсификациялаушешуші мәніне цеолитқұрамды алюмосиликат катализаторларды
өндіріске ендірудегі 1962ж. жасап шығарылған құрылғы себеп болды.
Алюмосиликат катализаторлардың аса жоғары белсенділігі, талғамды және
термотұрақтылығы бензиннің көбірек шығуына себебін тигізді. Сондай ақ
(1971 ж.) Катализдік крекингтің жоғары белсенді технологияларынтурағысты
реактормен, микросферикалық катализатордыңшығар ағысына атаулы лифт
-реакторда жасап шығарып, ендіруге себебін тигізді(отандық қондырғы Г-43-
107 және КТ-1).
1. Процестің теориялық негізі
Крекинг 420-550 С температурада жүзеге асырылады және де шикізаттың
сапалы өзгеруіндегі атап айтқанда өзінің бастапқыдағы физика-химиялық
қасиетінен ерекшеленетін қосылымдардың пайда болуының процесі. Крекингте
щикізат пен процестің жағдайына байланысты бензиннің шығуы 7-50 салмақ %
құрайды ( әр шикізатқа). Бензин мен қатар басқада – газтүрінде, сұйық
және қатты (кокс) өнімдер пайда болады.Шикізат ретінде көбіне ауыр
дистиллятты атмосферлік немесе вакуумдік мұнай айдаудығы, және де
деасфальтизаттар мен басқа да өнімдерді қолданады.
Катализдік крекингте ауыр мұнай фракциялары 500º с та көбіне,
бензиннің қайнау температурасы шегінен асап кететін құрамдарға және
жоғарыоктандық бензиннің құрамын өндіруге қолданылатын газтүріндегі
өнімдерге немесе химиялық синтезге арналған шикізатқа айналады.
Термиялық крекингке қарағанда Катализдік крекинг арнайы құрылғыда
арнайы жабдықтармен және катализаторлардың қатысуымен жүргізіледі.
Катализдік крекингтің,Термиялық крекингтің алдындағы басты басымдылығы
алынған өнімдерінің аса құндылығы болып табылады: және
көміртектері (әсіресе изобутанның) ароматты көміртектердің, тармақты цепті
олефиндердің және изопарафиндердің аса көп шығуына қарамастан метан, этан
мен диеннің аз шығуы.
Катализдік крекингті негізінде жоғары октандық құрамдыавтомобиль мен
авиация бензиндерін өндіруде пайдаланады. Автомобиль бензинің алуда шикізат
ретінде алғашқы мұнай өндірудегі вакуумдық дистиляты пайдаланылады,
авиабензин-керосин өндіруде алғашқы айдаудағы солярлы фракция
пайдаланылады.
Катализдік крекинг ағынсыз және жылу бермейтін жүйеде бу фазасында
пайда болады, сондықтан оны адиабатикалық процеске жатқызады.
Адибатикалық процесте сырттағы жұмыстар толықтай жүйенің ішкі қуатының
өзгерілуіне жұмсалады.
Катализдік крекингте алкилдеу, изомеризациялау, ароматтандыру,
полимерлеу, гидрогенезациялау деалкилирлеужәне ерітетін реакциялары өтеді.
Кейбірі бастапқы болып, бірақ кейбіріекінші қайтара болып келеді.
Қалыпты түрдегі парафинді көміртегіні крекингілеуде ыдырауреакциясы
басымдылық көрсетеді. Крекинг өнімдері негізінде молекулярлы салмағы
төмендеу парафинді көмірсутегіден және олефинен тұрады. Олефиндер
шығуының ұлғаюы шикізаттың молекуларлық салмағының артуына байланысты.
Молекулярлық салмақтың ұлғаюы парафинді көміртегілердің
Термиялықтұрақтылығын төмендетеді. Мұнай өнімдерінің ауыр фракциясы
тұрақсыз, жеңіл фракцияға қарағанда әлдеқайда жеңілдірек крекирленеді.
Молекулардың жиі үзілуі оның ортаңғы бөлігінде пайда болады.
Катализдік крекинг механизмі – ионды - карбоний. Осы механизмге
байланысты парафин молекулаларының бір бөлігі Термиялық ыдырауға ұшырайды,
ал пайда болған олефиндер катализатордағы протонды қосып, ионды -
карбонийға айналады. Ионды - карбоний ілеспе реакцияны таратушы агент
болып табылады. Қорытындысында алғашқыдан басқа, көптеген бірқатар
айналудан соң молекуларлық салмағы кіші парафинді көміртегілер және
соңынан ыдырайтын жаңа үлкен ионды-карбоний пайда болады.
Жоғарымолекулярлық парафинді крекингілеуде реакция аз роль атқарады.
Бірақ төменмолекулярлық парафинді дегидрогенизациялау процесінің, азбағалы
газ түріндегі өнімдерді бағалы –олефиндерге айналдыруда практикалық мәні
зор.
Ароматты көмірсутегілер мен кокстардың пайда болуының екінші реттік
реакциялары жүреді. Көптеген ароматты қалыпты түрдегі парафинді
көмірсутегілер крекингте,Катализдікароматтандыруде парафиннен пайда болып,
құрылымы бензолды шығыршықтың пайда болуына алып келеді.
Изопарафинді көміртегілер жеңіл крекирленеді.Қалыпты парафинді
крекирлеуден қарағанда сутегі мен метан көп шығып көміртегі пен
газдар азырақ шығады. , және фракциялары олефинді
аз құрайды, соның арқасында тармақталмағанкөміртегілерден қарағанда,
белгісіз тармақталған молекулаларды қанықтыруға алып келу жеңілдірек.
Нафтендерді крекингілеу. Нафтендерді крекинглеуде біруақытта
бұғаудың жаны ыдырау мүмкін. Алғашқы сатымен салыстырғанда ұзын алькильді
бұғаулы нафтенді көміртегілер, жаны қысқа шынжырлы алкилароматты
көміртегілерге айналады. Қысқа алкильді шынжырлар әсіресе этильді және
метильді радикалдары,Термиялық тұрақты және де өндірістік жағдайда
Катализдік крекингке ыдырамайды. Алкильнафтенді көміртегілердің алкильді
бокты бұғаулары парафин мен олефиндерді пайда қыла ыдырайды,
оларкрекингті төменмолекулярлық миноциклді нафтенді көміртегілердің және
диалкилді ароматты көміртегілердің соңғы өнімдерін құрайды.
Ароматты көміртегілерді крекингтеуде конденсаттау мен деалкилерлеумен
бірге жүреді. Алкилароматты көміртегілерденбүйірдегі бұғауы қысқарақ
деалкилерленгенпарфиндер, олефиндер пайда болады. Көміртек пен көміртек
байланысының үзілуі тікелей шығыршықта жүреді, егер де алкильді
шынжырда үштен аз сутегі атомдары болса ,бұлай деалкилерленубелсендірек
ақпайды.
Көмірсутегілердің реакциялық мүмкіндігі молекулярлық салмақтың
көбеюімен байланысты өседі бірақ, изомерлі моноалкилбензолға қарағанда
едәуір азырақ болып келеді. Алкилароматты көміртегілердің
Катализдіккрекингтердебелгіленуі және де катализатор протонының қосылуы
арқасында парафинді көміртегі - ионды- карбонийдің пайда болуы басталады.
Ароматты көміртегілердің және олефиндер молекулаларының арасында
конденсация жүреді. Қорытындысында асфальт пен коксқа дейін полициклді
ароматты көміртегі пайда болады, сондықтан құрамында моноциклді ароматты
көміртегілері бар шикізатты өндіруге қарағанда , құрамында полициклді
көміртегірлері едәуір көп шикізатты өндіруде бірдей айналу жағдайы
маңызды.Көбіне кокс пайда болады.
Олефиндер крекингі, парафинді, нафтенді және ароматты көміртегілердің
ыдырауынан пайда болған екінші реакция болып табылады. Крекинг реакциясының
белгіленуіжәне де басқа да олефиндер ионды-карбонийдің пайда болуы
нәтиежесінде жүзеге асады. Егер де осы ион қажетті түрде үлкен болса ( С6
немесе одан да үлкен) ол жағдай да β ыдырауы мүмкін олефиндерді және де
кіші ионды – карбонийді жасай тұра , пайда болған ион мүмкін болса
екінші немесе үшінші қайтара изомерленеді. Егер де ионды – карбоний
үлкен болмаса ол парафинге немесе олефинге айналады (бейтарап
молекулалардан гидрид – ион молекулаларынан қоса отыра ).
Олефиндер изомерациясы. Олефиндер изомерациясы кезінде екі
байланыстың қаңқалы және геометриялы V изомериациясының миграциясы
жүзегеасуы мүмкін. Термиялықтың алдында изомерациялау мүмкіндігі бар
Катализдік крекингтің басымдылығы маңызды болып келеді: изомерация
нәтиежесінде бензин фракциясының октандық саны артып ,алкилирленуге
арналған бағалы шикізат ретінде изобутанның шығуы көбейеді.
Олифендерполимеризациясымаңызды реакция болып табылады. Келесі
крекингілеуде сай келудегі полимеризация олефиндер мен парафиндердің
түзілуіне алып келеді. Бірақ көгілдір полимеризация катализаторда
сорыладыжәне кокспен газға ыдырайтын ауыр өнімдердің пайда болуына алып
келеді. Жоғары температурада (600°С) және төмен қысымда деполимеризация
ағуы мүмкін.
Циклизациялау және ароматтандыру. Процестің кеш жүретін сатысындағы
олефиндердің екінші рет реакциясы жүреді, олардың бір бөлігі
сутексіздендіру болып табылады. Нәтижесінде диендер немесе олефиндер пайда
болады да, олефиндер диендер мен парафиндерге ыдырайды.
Олефиндер мен диеналардың арасындағы екінші реакциясы циклопарафиндердің
пайда болуына алып келуі мүмкін. Сатының алғашқы барысында пайда болған
ароматты көміртегілер циклофиндерді немесе нафтенді көміртегілерді
дигидроциклдеу нәтиежесінде пайда болады.
Басқа да реакциялар. Катализдік крекинг жағдайындағы реакция ароматты
көміртегілерді алкилдендіру болып табылады. Ол қажетті емес себебі, пайда
болған ауыр өнімдер әрі қарай алкилдендіруге дайын немесе кокстың пайда
болуымен конденсанцияланадыда бензиннің шығуы азаяды.
Қиын көміртегілерді крекингілеудеоның басқа да бөлігіне қарамастан
молекулардың қандай да бір бөлігіне тиюі мүмкін..Мысалы, нафтенді және
ароматты көміртегілердің ұзын парафинді бұғаулары саны сондай атомдар мен
сутегі молекулалар парафинді көміртегілері дәл осылай ыдырайды. Нафтенді
немесе ароматты көміртегілердің бұғауларыдеалкилирленупроцесінде және
парафиндердің бүйірлі бұғауларының ажыратылуы өзгермейді. Нафтенді
шығыршықтың дигидрогенизациясы көбіне жарым -жартыдеалкирленуболып жатады.
1.1Шикізаттың, катализатордың және дайын өнімнің сипаттамасы
Катализдік крекингтің шикізаты. Катализдік крекинг процессінде шикізат
ретінде көптеген жылдар бойы дәстүрлі кең фракционды құрамды вакуумды
дистиллятты(газойль) қолданылып келген. (350-500ºС). Бірқатар жағдайларда
крекинг шикізатына термодеструктивтіпроцесіне газойлды фракциясы,
гидрокрекинг, деасфальтизация мазут үрдісінің рафинады және гудрондар, май
өнімдерінің жартылай өнімдері және басқа да қосылады. Шикізатты кокстеу
жоғары болса, катализаторға коксты көбірек шығады.
Крекинг катализаторлары. Катализаторларда қазіргі ірі тоннажды
Катализдіккрекингтің 500°С температурасындағы құрылғыда белсенді массалы
және жылу алмасу псевдокүйдіру катализаторы қабатында тек қана жоғары
белсенділік, іріктемелі термотұрақты болуы ғана қажет емес регенерациялық,
механикалық және де басқа да эксплуатациялық қасиетіне және де оларға
қойылған жоғары талапты қанағаттандыруы да жатады. Крекингтің өндірістік
катализаторлары осыған байланысты қиын моно компонентті жүйелерден тұрады,
құрамы: 1) матрицалар (көтеруші); 2) белсенді компонент – цеолит; 3)
көмекші белсенді және белсенді емес қоспалар.
Крекинг катализаторларыныңматрицасы жоғары жағының көтеруші
функциясын атқарады, артынан негізгі белсенді компонентті цеолит пен
көмекші қоспаларды диспергирлейді.
Цеолиттер (грек сөзінен аударғанда цео – қайнаған, литос - тас) үштілі
кристалды құрылымды алюмокірпіштерден тұрады.Цеолит құрылымы саны көп
сызбалы терезелері өзара біріккен немесе сезінушімолекулаларының
өлшемдерімен салыстырғандағы микроканалдармен мінезделеді.
Цеолиттердің кемшілігі олардың таза түріндегі өте жоғары емес
механикалық бекемділігі,сол себепті олар өндіріс катализаторы ретінде
қолданылмайды. Көбіне олар диспергирлі түрінде катализатор матрицасына 10
– 20 % масс. енгізіледі.
Крекингтің цеолиті бар алюмосиликат катализаторларының спецификалық
физико-химиялық қасиетін, механикалық көмекші қоспалар жақсартады:
1.Жоғары белсенділік және термобулы тұрақтылық;
2.Жоғары механикалық бекемділік және төзімділік;
3.Бензиннің көп шығуы октандық санда (92 87 қарсы) және де аз
мөлшердегікокстың шығуы;
4.Аз шығын (0,27 кг г 0,34 кгг қарсы)
Өнімдердің мінездемесі.Катализдік крекингтің көміртекті газдары 75-
80% аз емес пропан – пропилендер, бутан-бутилендер, және пентан -
амилендерден тұрады. Изомерлі қоспалардың мазмұны 25- 40 % дейін жетеді.
Бензиннің 0,72 -0,77, Тығыздығы бар, октанды саны зерттеу әдісі
бойынша 87ден -91- ге дейін. Оның құрамында 8 – 15% шегі жоқ көміртегі
және 20-30% арендер бар. Шегі жоқ көміртегілер және арендер үштен
екісіизомерлі құрылымды көміртегіден тұрады.
Жеңіл газойль (фракция 195-350ºС) 0,89 -0,94 Тығыздығы және 40- 80 %
ареннен тұрады. Цетанды сандар 45тен -24 ке дейін ауытқиды. Жеңіл газойл
жоғары цетанды санмен дизелді отынның құрамы ретінде , төмен цетанды сан –
мазутты бөлуші ретінде қолданылады.
Ауыр газойль ( фракция 195 – 350 ºС жоғары) – Катализдік крекингтен
қалған сұйық өнім - мазуттың құрамы ретінде немесе кокс қондырудағы
шикізат ретінде қолданылады
1.2 Қондырғының орнығуы мен таңдау кестелері, тәртіпті параметрлері.
Қазіргі уақытта мұнайөндіру зауыттарында Катализдік крекинг
қондырғыларының екі түрін пайдаланады:
1.Қондырғылар шикізаттың химиялық айналу үрдісі және катализатор
регенерациясы катализатордың тұтас қабатында жүзеге асады (шар тәрізді
катализатор);
2.Қондырғыларда сол үрдістер псевдокүйдіру немесе катализатордың
қайнау қабатында жүзеге асады (ұнтақ түріндегі).
Айналып тұрған катализаторлы қондырғылардағыпроцесс шахта түріндегі
аппараттарда өтеді, сол арқылы үзілмес ағынмен жоғары төмен диамтерлері 3-
5 мм катализатор дөңгелектерітура ағысты реакторларда катализатор мен
шикізат қарсы токқа қозғала байланысқа түседі . Әрбір қондырғылардың
реакторлы блогы реактордан, регенератор және транспортты катализатор
жүйесінен тұрады.
Катализдік крекингтің реактор блогының домалақты катализатор
конструкциясы, қайнаған қабаттағы каталитистік крекингтің қондырғысымен
салыстырғанда аса үлкен және бірқатар кемшіліктері бар. Мысалы
регенерация жүйесінде (ауатаратужәне газжинау қондырғысы)
аппараттыңқимасы алаңының тек 40 % газды сепарацияға қолданады. Сондықтан
оның жылдамдығын катализатордың ауып кетуін болдырмау үшін жасанды түрде
төмендетеді. Тағы бір кемшілігі реактордың қимасы бойынша ауаның бірдей
таралмауы; элементтердің қажетті герметикалық бекітілуіне қол жеткізу
қиын, ол катализатордың толықтай қалпына келмеуіне алып келеді.
Сол себепті соңғы уақытта ұнтақ түріндегі немесе микросфералық
катализаторларлы қондырғылар көптеп таралуда. Қайнау қабаты режимін жасау
мүмкіндігі, кертартпа аппараттын және транспортты катализатор жүйесінің
конструкциясын жеңілдетеді.
Реакторлы блоктың сызбасы реактор мен регенератордың өзара орналасуы
мен және де катализаторда беру (көлік) жүйесімен анықтайды.
Таңдап алған сызбаға байланысты бұл аппараттағы қысымға байланысты.
Реакторлы блоктың басты төрт схема айқындайды.
1.Регенератор реактордан жоғары орналасқан екінші рет
катализатор сұйылтылған түрінде тасымалданады. Регенаторды реакторға
қатынасты биіктікте орналастырады. Барлық катализаторлар түсетін тұрақ
қысымды өткізу реакторында . Катализатор үзбей тасымалданады;
2.Екінші рет көтерілетін катализатор сызбасымен,реактор мен
регенератор бір деңгейде орналасады. Реакторлы блок екі аппаратта бірдей
қысымда жұмыс істейді, ауа қысымы қуаттың жұмсалуын көбейтеді.
3.Регенератор мен реактордың бір деңгейде орналасқан сызбасы.
Катализатор тығыз қабатта төменгі және жоғарғы бұтақтарының әртүрлі
салмақтағы әсерінен тасымалданады, бірақ катализатор бөренесі аппарат
ішінде есепке алынады. Айналып тұрған катализатор санын жоғары тіректе,
оның тығыздығын реттейді,тірекке беріліп отырған су буымен ауа мөлшері
ауытқып отырады.
4.Реактор мен генераторлардың орналасу сызбасы мен бір реттік
көтермелі сұйытылған фазадағы катализатор. Бұл сызба бойынша реактор
генератордың астында және үстінде орналасуы мүмкін.
Катализдік крекинг қайнама қабатпен шаңтүріндегі немесе
микросферикалық катализаторда жасанды және қарапайым белсенді өлшемі 20
-80ммалюмосиликат катализаторда жұмыс істейді.
Аталған крекингтің домалақ катализаторды қолданатылатын крекингпен
салыстырғандағы басымдылығы:
1.Кең деңгейде шикізатты айналдыру және айналып
тұрғанкатализатордықарапайым реттеу мүмкіндігі;
2.Реактор мен регенераторларда белсенді айналдыру жергілікті қызуды
болдырмау және жылуберудегі жоғары коэффиценттерді қамтамасыз ету;
3.Катализаторды тасымалдауда аз қуатты шығындау.
4.Негізгі аппараттардың қарапайым конструкциясы.
Жоғарыда аталған Катализдік крекингтің сызбаларының ең өзектілігі және
артықшылығы үшінші сызба, ұнтақ түрдегі катализатор.
Катализдік крекинг шикізатын дайындау мақсаты металл құрамын азайту
және шикізаттағы коксегенді компонеттерін оның келесі Катализдік қайта
өңдеуде үнемдірек болуы үшін, регенератордың аз көлемі және қымбат тұратын
катализаторға шығынды азайтуды жүзеге асыру.
Катализдік крекинг шикізатын дайындау үрдісінде қазіргі уақытта
Катализдік гидротазарту кеңінен қолданылады, вакуумды газойль мен одан
да ауыр, құрамында металы шектеулі шикізаттан басымды болып келеді.
Алдын ала крекинг шикізатын гидротазарту қиыстырылған
Катализдік қайта өңдеудің жетістігі:
1.Катализдік крекинг барлық сұйық өнімдерінің күкіртті және азотты
қосылымдары және регенерация газдарында тотық күкірттің құрамы
айтарлықтай төмендейді , нәтиежесінде оларды дайындауды қажет етпейді,
атмосфераға лақтырылатын қауіпті газдар азаяды;
2.Полициклді ароматты көміртегілер және шикізат смоласы
гидротазартуда жартылай гидрокрекингке ұшырайды шығыршықтың саны аз
алкилароматикалық көміртегілер пайда болуымен қатар нәтиежесінде
Катализдік крекинг үрдісінде кокстың пайда болу төмендетіледі;
3.Гидротазартылған шикізатта металл құрамы айтарлықтай азаяды,
крекинг катализаторының шығыны төмендетіледі;
4.Катализдік крекингте гидро тазартылған шикізатта тұтас өнімдер
(сапасы жоғары) шығуы көбейеді және газойл мен кокстардың шығуы азаяды.
Қиыстырылған өңдеудегі кемшіліктерге капиталды және эксплуатациялық
шығындарды жатқызуға болады және құрамында шектеулі металы бар шикізатты
өңдеу мүмкіндігін де.
Шикізатты дайындаудағы Катализдік емес процесстерр Катализдік крекинг
құрамында металға ешбір шектеу қоймайды сондықтан қалған шикізат түрін
қолдану арқылы қорын кеңейтуге мүмкіндік береді бірақ капиталды және
қолданбалы шығындармен мінезделеді. Сондықтан оларды қазіргі мұнайөндіруде
кеңінен қолдануды тежеп отыр.
Алғашқы да қондырғыларға француз мұнай институты жасап шығарған
шикізат форсункаларын қолданылған. Соңынан біздің жоба бойынша олар алдын
ала шикізатта диспергирлеу құрылғысымен қайта жабдықталды, ол бензинді
фракцияның 0,5 % масс. көбірек шығуына мүмкіндік береді.
Регенераторды қолдану процесінде трубкалыауатаратқышта айтарлықтай
кемшіліктер табылды: жырық пайда болу, таратқыш құбырдың үзілуі және
олардың ниппел эрозиялы тозуы. Осыған байланысты регенераторда
конструкциясы жетілдірілген жоғары механикалық бекемділігімен ерекшеленетін
және эрозиялық тозуға төзімді трубкалы ауа таратқыш қондырылды.
Ауа таратқыш қондырғы төмен бағытталған 45 бұрышында
каналыжабдықталған, бу таратқышсопл конструкциясымен бірдей. Конструкцияны
жетілдірілгеннен кейін ол катализатордағы қалдық кокстың құрамын
төмендететті0,05% (масс):
Сондықтаналдын ала гидротазартылған шикізатты Катализдік крекингті
жүргізуде Г -43-107М1 қондырғысының сызбасы таңдалды, шикізат ретінде
Оңтүстік Батыстағы Камышты жер өңірініңвакуумды газойль мұнайы болып
келеді. Қондырғыдағы шикізаттың айналу үрдістері жалған күйдірілген
немесе катализатордың қайнатылған қабатында жүзеге асырады.
Катализдік крекингті келесі жағдайларда жүргізіледі:
Температура, С
крекинг ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...450- 525
катализатор регенерациясы ... ... ... 540 -680
Қысым
реакторда ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..0,6 – 1,4
регенераторда ... ... ... ... ... .. ... ... 0,3 – 2,1
3. Технологиялық сызбаның сипаттамасы
Қожасайжерөңіріндегімұнайдың вакуумды газойлын өндіруге Катализдік
крекингтің шикізатты алдын ала гидротазарту, лифт –рекаторы(Г43-107)
қондырғысы таңдалды.
Қондырғының жұмысы келесі де тұжырымдалады:
Шикізат гидротазарту блогын өткенде тұрақталған соң пеш жылуалмасуда
(4) жылытылады және гидротазарту кезінде пайда болған жеңіл фракцияны
айдайтын колоннаға (5) түседі. Айдаудан қалған қалдық -200 °С –бар, пеш
арқылы (4) сорғымен (19) көтергіштің негізіне түседі (реактор - лифт)
(11). Реактордағы температура 515 -545 °С, байланыс уақыты – бірнеше
секунд. Осында регенератордан (10) регенерлік катализаторы себіледі де
төменге су буы беріледі.
Катализатор шикізат бу қоспаларымен өлшенген және су буымен, тор
арқылы қөтергіштің соңындағы реакторға түседі(11). Крекинг өнімдердің
булары катализатордан бөлініп отырады, буланған секцияға себіледі.
Еңкейтілген булы катализатор бойынша катализатор өткізгіші
арқылырегенераторғасебіледі (10). Регеннерацияға арналған ауа, ауа
үрлеуге түседі (18). Регенерация температурасы 700° С, қысым 2,5 МПа,
коксты белсендікүйдіруші80 кг(т.с.), қабаттың үстіндегі газ жылдамдығы
0,9 – 10 мс. Регенераторда артық жылуды бұруға бу жылан түтігі жоқ.
Реакторлы блоктың жылу балансын реттейді, СО :
арақатынасынөзгерте отыра. Реактордағы крекинг өнімінің буы (11)
қондырғының бөлінетін секциясына түседі.
1,15 – сораптар; 2 – жылуалмастырғыш; 3 – салқындатқыш; 4 – пеш; 5 –
тұрақтандыру колоннасы; 6 – электрофильтр; 7,9 – катализатор сыйымдылығы; 8
– утилизатор қазаны; 10 – регенератор; 11 – лифт-реактор; 13,14 – буландыру
колоннасы; 16,19 – сорап; 17 – топка; 18 – желдеткіш; 20 – компрессор; I –
вакуумдық газойль; II – отын; III – ауа; IV – түтін газдар; V –
гидротазалау бензині; VI – су буы; VII – газ,бензин,су буы; VIII – жеңіл
газойль; IX – ауыр газойль; X – циркуляционды қалдық; XI – 420º С жоғары
қалдық; XII – жоғарғы циркуляциялы суландыру
3 Технологиялық есептеулер
3.1Катализдік крекинг реакторының есебі
Г 43-107 каталитикалық крекингті орнатуға негізгі аппарат
көміртегілердің химиялық айналуы жүреді, ол лифт-реактор болып табылады.
Есепке арналған бастапқы көрсеткіштер:
Шикізат – фракция 400 450º С
Тығыздығы = 0,907
Шикізат бойынша өндіру – L = 650 тг,
Рециркуляцияның коэффиценті - = 1,1
Реактордағы қысым = 180 кПа
Температура:
Лифт –реакторға = 510 C
Қайнап тұрған форсирленген қабаттың аумағы =500 C
Десорбация аймағы =480C
Сепарация аймағы = 490C
Катализатор – микросферикалық цеолитті 44% белсенді.
Шикізатты беру массалық жылдамдығы лифт - реактордан тұрады =
130 жалпы g = 22
3.2Жылу мен материалды балансты жасау
Материалды есептің мақсаты – шикізат және көмекші материалдардың
шығындарының анықтау, шикізат шығынына қарап мақсатты және жағымсыз
өнімдердің шығуын анықтау.
Материалдық баланстың көрсеткіштері негізгі технологиялық
параметрлердің технико –экономикалық үрдіс көрсеткіштеріне әсерімен
өзгеруіне талдама жасауға мүмкіндік береді.
Катализдік крекинг өнімдерінің шығуын, эмпиристік формула арқылы
анықтауға болады.
Жеңіл газойль шығуы
(1)
Бензин шығуы:
= [ (1-X) – (1-X)] + [(1-X)- (1-X)] (2)
Кокс шығуы:
= 0,115 (3)
Х шикізат айналуы тереңдігі; =1,25, = 0,60 – макрокенетикалық
коэффиценттер:
= [ (1-0,65)- (1-0,65)] = 0,328 (4)
Бензин
= + [(1-0,65)-(1-0,65)]=0,25
Кокс: = 0,115 *0,65 = 0,032
Газ: = 0,65 – 0,328 – 0,250 -0,032 = 0,04
Крекинг өнімдерінің шығуын кестеге жазамыз 4.1
Кесте 4.1
Реактордың материалдық балансы
Бе МолекулСаны
лг а
і массасы
Материалдықағым
әр
шикізатқскг кмольс
а
%(масс)
Кіріс:
Шикізат L 0,907 350 100 122549 350,14
Рециркулят R 0,937 360 10 12254,9 34,04
Барлығы: - - 110 134803,9 384,84
Шығын: Г
Газ фракция ( - Б - 32 4,0 4902,0 153,2
Л 0,735 112 25,0 30637,0 273,54
Бензин фракция Т 0,898 240 32,8 40196,0 167,48
-195°С К 0,938 360 35,0 42892,0 119,2
Жеңіл газойль - - - 3,2 3922,0 -
Ауыр газойль R - - - -
Кокс 0,937 360 10 12254,9 34,04
Шығындар
Рециркулят
Барлығы: - - 110 134803,9 747,5
Шикізат реакторға сұйық түрінде түседі температурасы t = 300 °C. Осы
температурадасалыстырмалыэнтальпия = 694,9 кДжкг
Реактордың жылулық балансы 4.2 кестесінде көрсетілген
Реакторға жылудың түсуі: = 77435+ 0,6647* , МДжс
Реакторда жылу шығыны: = 177933 + 0,5329* , МДжс
Теңестіру, табамыз = 762503 кгс
Айналып тұрған катализатор қысқалығы: = = = 5,6
Регенирлік катализатордағы кокстың құрамын қабылдаймыз
жәнеөңделгенкатализаторда кокс құрамын анықтаймыз [11]
0,8% масс. (5)
мәні рұқсат етілген белгіден аспайды (0,8 -1,8%).
Кесте 4.2
Реактордың жылулық балансы
t ,°CкДж I, G, кгс Q, МДжс
Атауы (кг*КкДжкг
)
Жылу кірісі:
Шикізатпен сұйық 0,907 300 - 694,9 122549 85159,3
Рециркулятормен сұйық 0,937 340 - 794,5 12254,9 9736,52
Катализатормен регенир - 600 1,1 660,0 762503 503252
Су буымен - 470 2,0 940,0 3812,5 3583
Барлығы: - - - - - 601730,8
Жылу шығыны:
Газ фракциясы (М =32) - 480 - 1795,0 4902,0 8799,1
Бензин буымен 0,735 480 - 1502,9 30637,0 46044,3
Жеңіл газойль буымен 0,898 480 - 1368,7 40196,0 55016,3
Ауыр газойль буымен 0,938 480 - 1250,3 42892,0 53627,8
Рециркулят буымен 0,937 480 - 1250,3 12254,9 15322,3
Су буымен - 470 2,0 940,0 3812,5 3583
Катализатормен - 480 1,1 518,0 762503 394976,5
Кокспен - 470 2,0 960,0 3922,0 3765,1
Реакция жылуы - - - 210 85000 17850,0
Жылу шығыны - - - - 2746,4
Барлығы: - - - - - 601730,8
3.3Реактордың конструктивті есебі
а) реакциялы аумақ 1 (лифт- реактор).
1 Реакциялы аумақтың көлеміндегі катализатор санын формула арқылы
анықтауға болады:
= (6)
L – вакуумды газойль шығыны, кг с; R– рециркулят шығыны, кг с;
g – шикізат берудегі массалық жылдамдық, .
= = =1037 кг (7)
Реактор көлемін формула бойынша анықтайды:
(8)
катализатор шоғыры, кгм
Катализатор шоғырынөлшенген түріндеқабылдау үшін=60кг
Катализатордын лифт –реакторда болған орташауакытынформула
бойыншаанықтаймыз:
= с
(9)
= = = 4,89 с
Көміртекті булар ағысының шығын көлемін формуланы пайдалана отырып
анықтайды:
V= M · 22, 4 · ·с (10)
Крекинг нәтиежесінде реакциялық массасының саны 384,84 тен 747,5
кмольс дейін өседі. Негізгі конверсия лифт – реактор аумағында жүретінін
ескере отыра, аумақтағы көміртекті булардың ағысыныңорташа көлемді шығынын
есептейміз.
= · 22,4 · = 20008,8 с
(11)
Орташа алдамшы уақыт реакционды қоспа буларының аппаратта болуы келесі
формула арқылы есептеуге болады:
= (12)
Сол кезде орташаалдамшыуақыт реакционды қоспа буларының
1 аумағындағы болуы (толық көлемді есептегенде ) құрайды:
= = = 3,1 с
(13)
Лифт- реактордағы орташа алдамшы жылдамдықты ала отырып = 14мс,
сол кезде қима және лифт -реактор диаметрін формула арқылы анықтаймыз:
S = (14)
D = (15)
Сандық белгіні қойып, аламыз:
= = = 0,397
(16)
D = 0,71м (17)
Лифт – реактор ұзындығын формула бойынша анықтайды:
= м (18)
Аумақ 1 ұзындығы құрайды:
= = = 43,5немесебасқаша:
= · =14 · 3,1 =43,4м
(19)
б) 2 реакционды аумақ (жылдамдатылған қайнаған қабат).
Барлық катализатор санын 1 және 2 керітартпа аумақтар шегіндегі
бүкіл массалық беру жылдамдығы арқылы қосамыз g = 22 кг (кг.с.) есепке
(4.6)формуланы қолданамыз:
= = 6127 кг (20)
2. аумақ шегінде катализатор массасы құрайтыны айқын:
= - = 6127 - 1037=5090кг (21)
2 аумақтағы көміртегі булардың көлемді шығыны атап айтқанда =500°C,
p = 0,18 МПа формуланы пайдаланғанда (4.9) құрайды:
=745,5 ·22,4 · = 26654 с (22)
2 аумаққа көміртегі буларының алдамшы жылдамдығын қолданамыз
W = 0,75мс және тиісіншеөлшенген қабаттағы катализатордың төмен
концентрациясы = 250 кг. Осы формула бойынша реакционды аумақтың
көлеміне тең келеді:
= = = 20,36
(23)
(4.10) формуласы бойынша көміртегі буаларының 2 аумақта болуының
алдамшы уақыты:
= = = 2,75 c (24)
(4.8) формуласын пайдалана отырып катализатордағы кокстың қалуы
есебінен айналып жүруші катализатордың санының өзгеруін елемей 2 аумақта
болған орташа уақытын есептейміз:
= = = 24,0 c (25)
(4.11) және (4.12) формулалары бойынша форсирленген псевдокүйдіру қабатының
қимасы мен диаметрін анықтаймыз:
= = = 9,87 (26)
= 3,5 м (27)
Бұл аумақтың биіктігін (4.13) формуласы бойынша құрайды:
= = = 2,1 м. (28)
= ·= 0,75 · 2,75 = 2,1 (29)
в) 3 реактордың қыздыру секциясы: қыздыру аумағында
катализатордың болу уақытын аламыз = 2 мин және катализатор концентрациясы
өлшенген түріндегі= 350 кг, осы аумақтағы катализатор санын
есептеуге болады:
=·= ·762503 =25416,7 кг (30)
Және (4.7) формуласы бойынша қыздыру аумағындағы жұмыс көлемі тең келеді:
= = = 72,62. (31)
Егерде қыздыру секциясына айналып жүруші катализатор толық
қимасынасалыстырмалыжүктеме түсетін болса а 30кг ( ·с) онда
формула бойынша қажетті қыздыру секциясын толық қимасын анықтаймыз:
= (32)
= = = 7,06 (33)
Қыздыру секциясының қалқаларында дербес қимасы қарағанда 2
есеге аз.
(4.13) Формула бойынша десорбция аумағының биіктігі:
= = = 10,3м (34)
Қыздыруға арналған су буы шығының келесі формула бойынша анықтаймыз:
Z = 0,005 · кгс (35)
Z = 0,005 ·= 0,005 · 762503 = 3850 кгс = 213,9 кмольс (36)
(4.9) формуласыбойыншақыздыру аумағы жағдайында субуының ағыс
көлемі:
= 213,9 22,4· = 7405,5. (37)
(4.16) формуласы бойынша осы аумақтағы су буының алдамшы желілік
жылдамдықты табамыз:
= = = 0,29мс (38)
3 қыздыру секциясы сақиналы кеңістігіболып келеді.Лифт -реактор
қабырғасының қалыңдығына қарамастан қыздыру секциясының толық қимасын
есептейміз:
+ = 7,06 +0,397 =6,663 (39)
(4.12) формуласы бойынша қыздыру секциясы корпусының диаметрі:
= 2,9м (40)
г) 4 сепарацияаумағының корпусы, сепарацияға арналған алаң қимасы
корпусы сомасынан кем болмауы керек егер де 20% -ды қорды алар
болсақ:
= 1,2 · (+ ) = 1,2 · (9,87+7,06)= 20,3
(41)
(4.12) Формуласыбойынша сепарация аумағы корпусының диаметрі:
= 5,0м (42)
(3.9) формуласын қолдана отырып көміртегі мен су буының реактордан шығатын
қоспалар ағысының көлемді шығындарын анықтаймыз.
= (747,5 + 213,9) · 22,4 · = 33646,8с
(43)
Булардың алдамшы желілік жылдамдығы, сепарация аумағындағы (4.16)
формуласы бойынша тең келеді:
= = = 0,46мс (44)
осы аумаққа ұсынылған мәнінен аспайды.
сепарациялық аумақтың биіктігі (форсирленген алдамшы
күйдірілген қабаттың деңгейінен) 4,5 м жағдайында қабылданады.
д) 5 реактордың шлемдік құбыры. Бу ағысының жылдамдығын қабылдаймыз w
= 30мс,сол кезде реактордың шлемдік құбырының диаметрі мен қимасы (4.11)
және (4.12) формулалары бойынша құралады.
= = 0,3 (45)
= 0,63м (46)
е) 6 тірек өңделген катализатор реакторынан шығару . Өңделген айналып
тұратын катализатор саны: өңделген
= + К =762503+3922,0 = 766425 кгс (47)
Тіректегі катализатор концентрациясында с 550 кг ағыстың
көлемді шығыныөлшеніпайналып тұрған (4.7) формуласы бойынша тең келеді:
= · = 1393,5 (48)
Тіректегіөлшенгенағыс жылдамдығын қабылдаймыз 0,8 мс , өңделген
катализаторды шығуына тіректің қимасы мен диаметрі формулалар бойынша
(4.11) және (4.12) тиісінше тең:
= = = 0,48 (49)
= 0,80м (50)
Жүргізілген есептер бойынша лифт реактордың негізгі геометриялық
өлшемдері анықталды:
а) 1 аумақ – (лифт реактор): Диаметр= 1,0 м; Биіктігі =43,5;
б) 2 аумақ – (форсирленген қайнатылған қабат): =3,5 м; = 2,1м;
в ) 3 аумақ – қыздыру аумағы: Диаметр = 3,0 м; Биіктігі =
10,3 м;
г ) 4 аумақ – сепарация аумағы: Диаметр = 5,0 м; Биіктігі
=8,0 м;
д ) Реактордың шлемді құбыры және тиісінше өңделген катализаторды
шығаруға тірек: Диаметр = 1,0 м; = 1,0м.
Барлық құбыр сымдарының диаметрлері жақын белгіге стандарт
бойынша дөңгелектенген.
4. Катализдік крекинг реакторының таңдауы
Катализдік крекингтің реакторлы блогы дистилляты сералық мұнай
вакуумды өңдеуге және де жоғарыоктанды АИ -93 бензинді алуға арналған.
Технологиялық және конструктивтік шешім бойынша бұл реакторлы блок
қазіргі,бар модельдермен салыстырғандамодификациялы тиімді.Айрықша
ерекшеленуі: тура нақты лифт - реакторды пайдалану қайнаған қабаттағы
форсирленген аумақтың бітуі, реакция өнімін реактор катализаторынан бөлуге
мүмкіндік береді. Вертикальды секционды жетілдірілген регенераторды
пайдалану регенерация белсенділігі катализаторда бір сағатта 80 кгт,
транспорт желісінің қарапайымды жүйесі және де ағымды реттеу
мүмкіндігі. Осындай жетілдіру блок жұмысының сенімділігін және тиімділігін
арттырды.
Реактор вертикальды цилиндрлі аппараттыңқұбылмалы қимасы.Шикізаттың
сұйық булы қоспасы және су буы аппаратқа шикізат енгізетін буын арқылы
беріледі,тіректіңнегізіне (лифт реактор) катализатор мен регенератордан
түсетінылдидағы катализаторөткізгіштеараластырылады .
Газдыкатализаторлы ағыс крекирлену нәтиежесінде пайда болған тірек
бойынша, жоғарыға қарай форсирленген қайнаған қабаттың аумағына қозғалады.
Бұл аумақ диаметрі 4000 мм және биіктігі 1000мм. цилиндрлі
обечайкіденпайда болады. Жылдамдықтары әртүрлі болғандықтан онда бу фазасы
катализаторынан бөліну жүреді. Соңғы бу фазасы диаметрі 8000 мм, сепарация
аумағына бағытталады, ал катализатор төменге қарай десорбционды аумаққа
қозғалады. Десорберде катализаторды су буымен қыздыру жүреді.Десорбер
биіктігі бойынша жеті каскадты конустар орнатылған, катализатордың тігінен
араласпауына және псевдокүйдіру поршенді режимнің пайда болуынакедергі
болады.
Сепарациялық аумақта 4 топты арнайы енгізу бар диаметрі 1440 мм
екікезеңді циклондары бар. Катализатор шаңынан циклонда тазартылған
крекинг өнімдері жинақ камерасынан өтіп, аппараттан әрі қарай өңдеуге
шығады, ал ұсталған катализатор десобердің қайнаған қабатына қайтып келеді.
Түсетің құбырдың шетінде мигалкілер кері клапандар қондырылған.
Суреттелген конструкция реакторында шикізат бөлігінің қайнаған
қабаты арқылы көпіршіктер түрінде секіру жойылған. Бұл әсіресе үлкен
диаметрлі ірітоннажды реакторларда маңызды, кейде осы себептен шикізат
конверсиясының тереңдігі және катализаторды пайдалану тиімділігі
айтарлықтай төменделеді. Катализатордың қайнаған қабатта болу ұзақтығы да
қысқартылған.
1 – жинақтау камерасы; 2 – стояк; 3 – жабын; 4 – циклон; 5 – циклон құбыры;
6,8 – реттеуші решетка; 7 – мигалка; 9 – тірек; 10 – конустар; 11 – лифт
реактор; 12 – сопло; А – шикізат кірісі; Б – катализатор кірісі; В1,2 – су
буы кірісі; Г – өнім шығысы; Д – катализатор шығысы; Е – люк; Ж1,2 –
манометр гильзасы; И – термопара гильзасы; Л – шлам шығысы
3.5 Қосымша аппарат - ауамен салқындатылатын тоңазытқышты есептеу
Десорбердің жоғарғы бөлігінен шығып жатқан моноэтаноламин ерітіндісін
салқындатуға арналған тоңазытқышты есептейміз.
Бастапқы мәліметтер : тоңазытқыштың өнімілігі 886142,12кгсағ.,
тығыздығы 0,7624кгм3. Қоспаның бастапқы температурасы 780С, соңғысы 400С.
Ауаның бастапқы температурасы 250С, ал соңғысы 600 С.
Есептелуі
1.Тоңазытқыштың жылулық жүктелімі. Жылулық жүктелім келесі
формуламамен анықталады:
, (51)
мұнда - тоңазытқышта фракциядан алынатын жылу мөлшері, кДжсағ.,
- фракцияның бастапқы және соңғы температураларындағы сәйкес
энтальпиялары, кДжкг.
кДж. (52)
2. Ауаның массалық және көлемдік шығындары. Тоңазытқыштың жылулық
баланс теңдеуінен
(53)
Табамыз:
, (54)
мұнда - ауа мөлшері, кгсағ., ср – ауаның соңғы және бастапқы
температураларына сәйкес жылу сыйымдылықтары, кДж(кг К).
Сонда
(55)
Берілген температурадағы ауаның тығыздығы:
кгм3. (56)
Нәтижені пайдаланып, ауаның көлемдік шығынын есептейміз.
м3сек. (57)
3. Құбыр сипаттамасы. Тоңазытқыш үшін жез материалынан жасалған тегіс
құбырларды таңдаймыз. Құбыр ұзындығын 4м деп қабылдаймыз. Құбыр материалы
– ЛО 70-1.
4. мұнай-сілті қоспасы жағынан жылу беру коэффициенті. Фракцияның
тоңазытқыштағы орташа температурасындағы физикалық параметрлерін
анықтаймыз.
К. (58)
Жылу өткізу коэффициенті:
Втм К. (59)
Жылусыйымдылығы:
кДжкг К (60)
Салыстырмалы тығыздығы
кгм3. (61)
мұнда - 1К температуралық түзету.
Қоспаның 332 К температурадағы кинематикалық тұтқырлығы 0,68
10-6м2 сек.
Енді тоңазытқыш құбырларындағы қоспа қозғалысының сызықтық жылдамдығын
анықтаймыз, ол үшін тұрақты турбулентті ағын сақталады деп қабылдаймыз,
.
(62)
Бұдан
мсек. (63)
Әдетте жылуалмастырғышты есептегенде құбыр ішіндегі сұйық жылдамдығын
0,5-тен 2,5мсек. аралығында қабылдайды. Жобаланатын тоңазытқыш үшін
жылдамдық 1,5мсек деп аламыз.
Сонда Рейнольдс критериінің мәні:
(64)
Дамыған турбулентті режимдегі жылу беру коэффициентін анықтау үшін
төмендегі формуланы қолданамыз:
(65)
мұнда - орташа температурадағы Прандтль критериі; - қабырға
температурасындағы Прандтль критериі; - құбыр ұзындығының диаметріне
қатынасын ескеретін түзету коэффициенті, біздің жағдайымызда бірге тең.
Орташа температурадағы Прандтль критериін табамыз:
(66)
Қабырға температурасы 330К болған жағдайда жылу сыйымдылық 0,75кДжкг
К, кинематикалық тұтқырлық 0,7 10-6, тығыздығы 670кгм3, жылу өткізу
коэффициенті 0,5Вт м К.
Сонымен қабырға температурасындағы Прандтль критериі:
(67)
Сонда фракцияның жылу беру коэффициенті:
Вт м2К (68)
5. Ауаның жылу беру коэффициентін анықтау. Тегіс құбырлардан өтетін
ауа қозғалысының режимін анықтау үшін ауа ағынына фронтальды аппарат
қимасын м2 деп қабылдаймыз. Шоғырдың ені бойынша құбыр қадамы 0,052м.
Тереңдігі бойынша құбыр қадамын45мм деп таңдаймыз. Бір горизонталь
қатардағы құбырлар саны
(69)
Әрі қарай бұл санды шоғырдың жеке секцияларына есептеу арқылы
нақтылаймыз. Бір секцияның вертикаль бойынша құбыр қабатының санын 6 деп
қабылдаймыз. Ауа өтетін қима ауданы
м2
Қысылған қимадағы ауа ағынының жылдамдығы:
мс. (70)
Мұндағы V- ауаның нақты секундтықшығыны, м3сек..
Ауаның орташа температурасы:
К (71)
Бұл температурадағы ауаның кинематикалық тұтқырлығы 17,26 10-6м2сек. Енді
Рейнольдс критериін табамыз:
(72)
ауаның жылу беру коэффициентін келесідей есептейміз.
(73)
Сонда
Втм2К (74)
мұнда - атака бұрышын ескеретін түзету коэффициенті;
6. Жылу өту коэффициентін практикалық мәліметтер бойынша 90Втм2К деп
қабылдаймыз.
7. Орташа температуралық қарқын. Тоңазытқыштың құбырлы кеңістігінде
жылутасымалдағыш көп жүрісті, ал құбыр аралық кеңістікте ауа бір жүрісті
болатын жағдайда орташа температуралық қарқын былай анықталады:
t1 = 780С ыстық ағын t2 = 400С
t3 = 600С салқын ағын t4 = 250С
ΔtГ = 180С ΔtМ = 150С
егерболса, температуралардыңорташаайырмасыорта ша
арифметикалықөлшемретіндеесептеледі :
(75)
8. Тоңазытқыштыңжылуалмасубетіжәнеонда құбырлардыорналастыру:
м2
Құбырлар саны:
4 Автоматтандыру бөлімі
4.1 Басқару объектінің сипаттамасы
Технологиялық процесс идеалды түрде жүруі үшін теория жүзінде, алдын-
ала, математикалық және аналитикалық есептеулерге сүйеніп жасалған,
регламентке сәйкес, одан ешқандай ауытқымай жүруі тиісті. Бірақ іс
жүзінде, процесс жүру барысына іштей немесе сырттай әсер ететін факторлар
борлады, және олар процесс параметрлерін өзгертеді. САР автоматты реттеу
жүйесі көмегімен шешілетін технологиялық процесстер тәртібін қалпына
келтіру міндеті туындайды. САР жұмыс жасауы нәтижесінде технологиялық
параметрлер адам араласпай – ақ белгілі бір мәнде ұстап тұрылады.
Бақыланатын параметрлерін шикізаттық шығынын, реакторлардағы
температура, қысым деңгейлердің, газ, ауа және бу берілетін құбырларды,
колонналардағы, сыйымдылықтардағы шамалардың мөлшері технологиялық режимнің
талаптарына сай болу керек.
Жергілікті аспаптар бастапқы біріншілік түрлендіргіштермен компонентті
түрде жасап оператор тақтасына объект жайында сигналдар жеткізіп тұрады.
Оператор тақтасында орналасқан көрсетіп, жазып, тіркеп, реттеп тұратын
аспаптар арқылы процессті толықтай бақылап және басқарып отыруға болады.
Процессті бақылау, реттеу, сигналдандыру параметрлерін таңдау және
негіздеу 4.1 кестеге түсіріледі. Автоматтандыру функционалды схема
бойынша әрбір позицияларды орналасқан аспаптармен автоматты құрылыстардың
өлшеп жатқан параметрлерді, аспаптардың түрін, маркасын, техникалық
сипаттамасын және санын тапсырыстық спецификацияда толық көрсетеміз.
Сонымен, баяу кокстеу қондырғысында бақылау мен реттеуге жататын
параметрлер келесідей.
Шикізаттың шығынын айнымалы қысым құламасы әдісімен ДК4 камералық диафрагма
және шығын өлшегіш дифманометр ДСП арқылы тұрақтандырылады.
Камерадағы температураны өлшеуші өлшеу шектері 0- 1300°С та жатқан
хромельалюмельді термоқосақтарды таңдаймыз, олар сигналды Ш78
түрлендіргішке жеткізіп екіншілік аспап пен ПВ10.1 және ПР 3.31
реттегіштермен жасайды. Технологиялық процесстің өрт және жарылыс
қауіптілігімен байланысты пневматикалық мембраналы орындаушы механизм МИМ
қондырылады.
Қысымның жергілікті бақылауын өлшеу шегі 0,1 – 1,5 МПа арасындағы
МТН манометрін, ал оператор тақтасынан бақылауын қамтамасыз еткен жағдайда
13ДН қысым түрлендіргіштерін таңдаймыз. Колонналардағы және
сыйымдылықтардағы деңгейді өлшеу үшін қалтқылы деңгей өлшегіш қондырылады.
Қондырғыдағы төмендеу температурасымен колоннада сипатталатын
аппараттарда : колонналарда, буландырғыш колоннада, кейбір құбырлардың
аралығында температураны өлшеу шектері -50+250°С аралығында өлшейтін мысты
кедергі термометрі ТСМ қолданылады.
Сонымен баяу кокстеу қондырғысын автоматтандыру нәтижесінде процесс
қауіпті және қауіпсіз жұмысын қамтамсыз етіп технологиялық режимін
оптималды деңгейде ұстап тұруға, автоматты құрылыстармен аспаптарды
жеткілікті таңдауға мүмкіндік жасалады.
Бақылау өлшегіш аспаптардың және автоматтандыру құралдарының жұмыс
принциптері мен құрылысы .
Термоэлектрлік түрлендіргіштердің металдық электродтармен автоматты
потенциометрлер мен комплектте температураны өлшеуге арналған. ТХК типті
термоэлетрлік түрлендіргіш таңдалды. Хромель копельді (56% Cu -44%Ni) ТЭТ
барлық стандартты ТЭТ дің ішінен үлкен термо ЭҚК тудырады, ол аз диапазонды
температуралық шкаласы, мысалы 0-300°С термоэлектрлі термометрлерді
дайыдауға мүмкіндік береді. ТХК типті ТЭТ ті 0,7- 3,2 мм диаметрі бар
сымдардан дайындап керамикалық моншақпен изоляциялайды. Сезгіштік элемент
екі термоэлектродтан тұрады. Изоляцияланған сезгіштік элемент қорғаушы
арматураға орналастырылады. Оның комплектісіне судан қозғалған насадка
зажимдерімен голвка кіреді. Термоэлектрлік түрлендіргіштің бос ұштарының
температурасы өндірістік шарттарға әдетте номиналды статикалық
сипаттамалары кестесі құрылған температурадан ерекшеленеді, сондықтан аспап
көрсеткіштеріне түзетулер енгізу керек.
Мысты кедегі термометрлері -50+180°С температураны өлшеуге арналған.
Бұл термометрдің сезгіштік элементі фторопластты қабықшамен қапталған
диаметрі 0,08 мм мыс сымдардың каркасты емес индукциясыз орам түрінде
болады. Орамға екі вывод пісірілген. Вибро тұрақтылықты қамтамасыз ету үшін
сезгіштік элемент керамикалық ұнтақпен толтырылған және
саңылаусыздандырылған. Кедергілері Ro = 53 Oм және Ro = 100 Ом мыс кедергі
термометрлері шығарылады.
Бір каналды ДИСК – 250 типті аспаптың схемасы келесі түрде құрылған :
оның кіру сигналы қалыптандырылады, сосын күшейтіліп, теңестіріледі. Аспап
конструкциясы біріншілік түрлендіргіштердің кез келген түріне негізделген.
Микроэлектроника түзілетін боғандықтан шығу құрылғылары аз орын алады және
шығу сигналында күшейтілген кіру сингалын түзеді.
ЭПТ түрлендіргішінің жұмысы күш компенсациясына негізделген. Полярлы
электромагнит катушкалары бойынша электрлік кіру сигналы өткен кезде магнит
өткізгіште туындайтын магниттік ағын якорда ток күшіне тура прапорционал.
Электрлік кіру сигналы өзгерген кезде рынокқа бекітілген сопломен заслонка
арасындағы саңылау өзгереді. Осылайша пневматикалық релеге түседі. Сопло
сызығындағы қысым өзгереді, онда ол ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz