Проектування реакторного блоку ізомеризації Інтенсифікація процесу (стр. 6 из 10)
Рис. 2.10 Процес утворення коксу на алюмоплатиновому каталізаторі
У ряді робіт отруєння каталізатора коксом зв'язується з дією його на металеві центри.
Дані [2] указують на можливість зміни питомої активності металу в процесі завуглеводнення. Істотний вплив на зміну активності й селективності каталізатора робить структура коксових відкладень. Утворюючий неупорядкований вуглезмістний шар на поверхні металу токсичний для реакції дегідрування й не придушує реакції гідрогенолізу. Ступінь упорядкованості коксу визначається типом кристалічної грані металу й температурою реакції.
Контакт алюмоплатинових каталізаторів з вуглецевим середовищем приводить до зменшення поверхні металу внаслідок блокування його вуглеводневими відкладеннями, а також за рахунок його кристалізації й утворення шпінелі при взаємодії з носієм.
Однієї з важливих проблем, пов'язаних з дезактивацією алюмоплатинових каталізаторів під дією коксу, є розподіл вуглецю, що утвориться, між металом і носієм.
Показано [2], що кокс може блокувати й металеві, і кислотні центри каталізатора. За даними, у процесі ізомеризації кокс блокує в першу чергу платину й потім, у невеликому ступені, кислотні центри носія. Деякі автори використали методику виборчого отруєння різних активних центрів сірчистими й азотистими сполуками. Після отруєння каталізатор випробовували в реакції дегідрування циклогексану. У результаті прийшли до висновку, що завуглеводненню піддається й металеві, і кислотні центри каталізатора.
Таблиця 1. Характеристика вихідної сировини, напівфабрикатів і виготовляємої продукції
| Найменування сировини, матеріалів, реагентів, каталізаторів, напівфабрикатів, виготовленої продукції | Міждержавний, державний або галузевий стандарт, технічні умови, або методика | Показники якості, обов'язкові для перевірки (найменування й одиниця виміру) | Норма (припустимі межі) по нормативній документації | Область використання (застосування) |
| Сировина | ||||
| Пентан-гексанова фракція із блоку ректифікації установки каталітичного риформінгуЛГ-35-11/300-95 | СТП ПР 11-2004 | 1. Густина при 20 оС, кг/м3 | 677 | Сировина блоку ізомеризації |
| 2. Вуглеводневий склад, %мас.: | ||||
| ізобутан | 0,04 | |||
| н-бутан | 0,67 | |||
| неопентан | 0,48 | |||
| ізопентан | 9,6 | |||
| н-пентан | 16,74 | |||
| 2-метилпентан | 14,2 | |||
| 3-метилпентан | 9,98 | |||
| н-гексан | 21,32 | |||
| метилциклопентан | 11,26 | |||
| циклогексан | 9,09 | |||
| бензол | 3,52 | |||
| 2-метилгексан | 0,6 | |||
| 3-метилгексан | 0,39 | |||
| н-гептан | 0,01 | |||
| димелпентан | 0,71 | |||
| триметилбутан | 0,9 | |||
| диметилциклопентан | 0,49 | |||
| 3. Загальна сірка, ppm мас., не більше | 0,5 | |||
| 4. Загальний азот, ppm мас., не більше | 0,1 | |||
| 5. Кисневмісні речовини, ppm мас., не більше | 0,5 | |||
| 6. Вода, ppm мас., не більше | - | |||
| 7. Мідь, ppm мас., не більше | 20 | |||
| 8. Свинець, ppm мас., не більше | 10 | |||
| 9. Миш'як, ppm мас., не більше | 1 | |||
| Найменування сировини, матеріалів, реагентів, каталізаторів, напівфабрикатів, виготовленої продукції | Міждержавний, державний або галузевий стандарт, технічні умови, або методика | Показники якості, обов'язкові для перевірки (найменування й одиниця виміру) | Норма (припустимі межі) по нормативній документації | Область використання (застосування) |
| 10. Фториди, ppm мас., не більше | - | |||
| 11. Бромне число, не більше | 4 | |||
| 12. HCl, ppm мас., не більше | 0,5 | |||
| Водневмістний газ каталітичного риформінгуЛГ - 35-11/300-95 | СТП ПР 12-2004 | 1. Вуглеводневий склад., % про.: | Сировина блоку ізомеризації | ||
| водень | 77,9 | ||||
| метан | 11,3 | ||||
| этан | 5,6 | ||||
| пропан | 3,8 | ||||
| ізобутан | 0,7 | ||||
| н-пентан | 0,7 | ||||
| ізопентан | - | ||||
| н-пентан | - | ||||
| 2. H2S, ppm про., не більше | 1 | ||||
| 3. NH 3, ppm про., не більше | 1 | ||||
| 4. СО2, ppm про., не більше | 9 | ||||
| 5. СО, ppm про., не більше | 1 | ||||
| 6. HCl, ppm про., не більше | 5 | ||||
| Виготовлена продукція | |||||
| Ізомеризат | СТП ПР 13-2004 | 1. Густина при 20 оС, кг/м3 | 662 | ||
| 2. Вуглеводневий склад, % мас.: | |||||
| ізобутан | 0,06 | ||||
| н-бутан | 0,09 | ||||
| ізопентан | 25,99 | ||||
| н-пентан | 10,49 | ||||
| 2,2 – диметилбутан | 29,09 | ||||
| 2,3 – диметилбутан | 5,26 | ||||
| 2 – метилпентан | 8,02 | ||||
| 3 – метилпентан | 1,15 | ||||
| н-гексан | 0,21 | ||||
| метилциклопентан | 0,44 | ||||
| циклогексан | 1,52 | ||||
| 2 – метилгексан | 0,23 | ||||
| Найменування сировини, матеріалів, реагентів, каталізаторів, напівфабрикатів, виготовленої продукції | Міждержавний, державний або галузевий стандарт, технічні умови, або методика | Показники якості, обов'язкові для перевірки (найменування й одиниця виміру) | Норма (припустимі межі) по нормативній документації | Область використання (застосування) | |
| 3 – метилгексан | 0,26 | ||||
| 3 – етилгексан | 0,03 | ||||
| 2,2 -диметилпентан | 0,05 | ||||
| 2,3-диметилпентан | 0,21 | ||||
| 2,4-диметилпентан | 0,03 | ||||
| 3,3-диметилпентан | 0,09 | ||||
| Побічна продукція | н-гексан | 0,16 | |||
| метилциклогексан | 9,51 | ||||
| 1,1-диметилциклогексан | 6,67 | ||||
| н-октан | 0,35 | ||||
| 2,2,3-триметилбутан | 0,02 | ||||
| етилциклогексан | 0,07 | ||||
| 3. Октанове число (дослідницький метод) | 88-89 | ||||
| 4. Випробування на мідній пластині | дотримує | ||||
| Очищений газ стабілізації | |||||
| СТП ПР 10-2004 | СТП ПР 10-2004 | 1. Густина, кг/м3 | 1,18 | На потреби | |
| 2. Зміст водню, % об. | 36 | ||||
| 3. Зміст HCl, ppm об. | - | ||||
3. Опис технологічної схеми
Зрівняльна сировинна ємність C-1 призначена для забезпечення рівномірної безперебійної подачі сировини на реакторний блок. Сировина в ємності C-1 перебуває під захисною подушкою осушеного ВВГ. Суміш фракції НК-85oС і пентан-гексанова фракція із блоку ректифікації установки каталітичного риформінгу з ємності C-1 насосом H-1/A(B) подається в трійник змішання. У трійнику змішання відбувається змішання сировини із водневмістним газом (ВВГ).
Для захисту від механічних домішок на прийомному трубопроводі насоса H-1/A(B) установлений фільтр Ф-1.
Газо-сировинна суміш (ГСС) нагрівається послідовно в теплообміннику холодного об'єднаної сировини T-1, у теплообміннику гарячого об'єднаної сировини T-2 і в теплообміннику T-3.
Схемою передбачена подача перфторетилену (С2F4) у лінію ГСС на виході з теплообмінника T-2. Промотор подається в технологічний потік дозувальним насосом H-2/A(B). Витрата перфторетилена регулюється ходом поршня насоса H-2/A(B). Перфторетилен зберігається в ємності C-2 під захисною азотною подушкою.
Сировина з температурою 380 0С у початку циклу (4200С – наприкінці циклу) надходить у перший по ходу (головний) реактор R-1 або R-2.
На різних етапах роботи блоку ізомеризації кожний реактор може перебуває як у головному так і хвостовому положенні. По висоті кожного реактора встановлені термопари для поточного контролю температури в шарі каталізатора.
Потік ГПС виходячи з головного реактора надходить у теплообмінник T-2, де частково приділяється теплота реакції, що виділилася в першому реакторі.
Необхідна температура ГПС на вході у хвостовий реактор досягається регулюванням витрати ГПС по байпасній лінії теплообмінника T-2.
Охолоджена ГПС із температурою 3500С у початку циклу (4000С – наприкінці циклу) надходить у другий – хвостовий реактор. Вихідний із другого реактора газо-продуктовий потік направляється в трубний простір теплообмінника T-1 і далі надходить у стабілізаційну колони.
Частина газо-продуктової суміші може проходити по байпасній лінії теплообмінника T-1 для забезпечення гнучкості в регулюванні температури. Така схема використається в тих випадках, коли каталізатор свіжий і необхідно більше глибоке проміжне охолодження між головним і хвостовим реакторами.
Реактора оснащені лініями продувки осушеним водневмістним газом, які розташовані на вході в кожний реактор. Продувка водневмістним газом використається для видалення вуглеводнів з реактора, при вивантаженні каталізатора, або для охолодження реактора під час аварійних ситуацій.
Схемою також передбачений відбір проб продукту вихідного з реакторів і теплообмінника T-1. Газо-продуктова суміш надходить у сепаратор-холодильник, де відбувається її охолодження до 400С и стабілізація. Охолодження ГПС у сепараторі-холодильнику відбувається з допомогу оборотної води I-ої системи. Контроль тиску, температури й рівня рідини в сепараторі здійснюється за допомогою приладів установлених по місцю.
4. Технологічний розрахунок промислового реактора ізомеризації
4.1 Матеріальний баланс
Схема традиційного технологічного розрахунку реактора та сама для різних процесів ізомеризації. У розрахунку використають дані про ефективний режим і матеріальний баланс, отримані на укрупненої лабораторній (пілотній) установці. За цим даними визначають потоки, що надходять у блоки поділи й ізомеризації, розміри й товщину стінок реактора, аеродинамічний і тепловий режим, конструкції опор і розподільних пристроїв, а також спосіб теплоізоляції. У цій главі обмежимося прикладом чисто технологічного розрахунку, що має на меті визначити параметри, що характеризують потоки реагуючої суміші.