НЕФТЕПЕРЕРАБОТКА

Типовая аппаратура реакторного блока риформинга

Рассмотрим наиболее распространенную конструкцию реактора риформинга:

Реактор каталитического риформинга: 1 - корпус; 2 - днище; 3 - буферное кольцо; 4 - футеровка; 5 - распределитель; 6 - регулирующая решетка; 7 - вход для парогазовой смеси; 8 - выход для парогазовой смеси; 9 - многозонный (трехзонный) патрубок термопары; 10 - контактная термопара; 11 - люк; 12 - люк выгрузки катализатора; 13 - патрубок выхода газа; 14, 16, 17, 18 - фарфоровые шарики (диаметр 20, 6, 13, 13, 20 мм соответственно); 15 - катализатор; 17 - шарики 0,13 мм; 19 - легкоогнеупорная глина.

Реакционный сосуд изготовлен из углеродистой стали и облицован торкрет-бетоном. Катализатор подается в реактор в виде непрерывного слоя. Над и под слоем катализатора размещаются фарфоровые сферы для улучшения распределения паров в поперечном сечении слоя катализатора и для предотвращения переноса катализатора. После прохождения через слой катализатора сырье удаляется из центральной трубы через соединитель 8. Температура слоя катализатора измеряется трехзонной термопарой (насадка 9).

Состояние изоляционного слоя контролируется спринклерными термопарами 10, расположенными на наружной поверхности реактора. Для выгрузки катализатора предусмотрен люк 12. При регенерации катализатора через штуцер 7 вводится кислородсодержащий газ, а под действием эжекторной установки продукты сгорания отводятся через штуцер 13.

Тип реактора, показанный на рисунке ниже, рассчитан на производство 600 000 т/год (около 1800 т/сутки).

Реактор с радиальным вводом: 1 - корпус; 2- днища; 3 - опорное кольцо; 4 - футеровка; 5 - распределитель; 6 - перфорированный сборный стакан с сеткой; 7 - перфорированная труба с сеткой; 8 - штуцер для входа продукта; 9 - штуцер для выхода продукта; 10 - штуцер для термопары; 11 - наружные термопары; 12 - шарики фарфоровые диаметром 20 мм; 13 - катализатор; 14 - шарики фарфоровые диаметром 6,13 и 20 мм, 15 - люк для выгрузки катализатора; 16 - штуцер для эжекции газов; 17 - заполнитель; 18 - легкий шамот

Корпус изготовлен из углеродистой стали. Футеровка корпуса (толщиной 150 мм) выполнена из жаропрочного торкрет-бетона. В отличие от реакторов, где пар течет снизу вверх (предыдцщий рисунок), в данной конструкции реактора пар течет радиально. По этой причине в нижней части осевой трубы для отбора пара просверлены отверстия, а концы заглушены. Реактор имеет перфорированную оболочку из легированной стали, внутренняя поверхность которой покрыта двумя слоями легированной сетки.

Эта сетка также покрывает внешнюю поверхность полой части осевой трубы. Катализатор помещен в стакан и покрыт слоем фарфоровых шариков. Пар входит через разветвительную трубку 8, проходит через кольцевой зазор между стенкой реактора и стаканом, движется радиально через отверстия по высоте осевой трубы, удаляясь от слоя катализатора, и выходит через разветвительную трубку 9. Дно реактора заполнено фарфоровыми шариками.

Особый интерес представляет сферическая конструкция активной зоны, используемая на зарубежных заводах (рисунок ниже). Сферическая форма корпуса высокого давления очень выгодна с точки зрения его механической прочности, а использование бетонной изоляции позволяет значительно уменьшить толщину металла стенки.

Сферический реактор каталитического риформинга: 1 – корпус; 2 – футеровка; 3 – опорное кольцо; 4 – распределитель; 5 – опорная решетка с сеткой для катализатора; 6, 7, 8 – фарфоровые шары диаметром 6, 13 и 20 мм соответственно; 9 – катализатор; 10 – вход продукта; 11 – выход продукта; 12 – штуцер для многозонной термопары (3 шт.); 13 – люк для выгрузки катализатора

Относительно небольшая высота слоя катализатора (около 1700 мм на приведенной схеме) делает поток пара почти постоянным, а перепад давления низким: на установке, перерабатывающей около 2800 тонн сырья в день, используется реактор со сферической сердцевиной диаметром 3,2 м. Сферический корпус изготовлен из бетонной изоляции с внутренним диаметром 3,2 м. Сферический корпус также используется для слоя катализатора.

В некоторых установках размер первого реактора уменьшается или катализатор загружается неоднородно для достижения более равномерной конверсии сырья по всему реакторному отделению. Иногда общая загрузка катализатора распределяется, например, 15% в первом реакторе, 30% во втором реакторе и 55% в третьем реакторе.

При распределении поверхностей нагрева между сырьем, циркулирующим водородсодержащим газом и промежуточными потоками реакционной смеси необходимо учитывать, что процент тепла, передаваемого между ступенями реакторной установки, невелик, но температура этих потоков, поступающих в печь, высока (470-520°С). По этой причине для промежуточного нагрева сырья следует использовать только трубу радиационной печи, а для нагрева сырья и получения пара или перегрева следует отказаться от конвективной секции. На рисунке ниже показана схема типичной вертикальной многокамерной печи Ленгипрогаза.

Смешанный газо-паровой поток из последнего реактора имеет кожухотрубный теплообменник. Высокая концентрация водорода в тепловом потоке препятствует конденсации паров и снижает парциальный коэффициент теплопередачи от паров к стенкам трубы, но это в некоторой степени компенсируется повышенным давлением в аппарате. Практическое значение коэффициента теплопередачи теплообменника установки каталитического риформинга составляет 120-150 ккал/(м²ч - °С), что не ниже теплообменников других установок, использующих светлые нефтепродукты. Теплообменник риформинга характеризуется тем, что сырье проходит через межтрубное пространство, а острый агрессивный пар - через трубки.

Основным оборудованием риформера является вихревой компрессор для циркулирующего газа. Используются мощные центробежные компрессоры, приводимые в действие электродвигателями или паровыми турбинами. Например, в риформере с суточной производительностью около 2 000 тонн, работающем при давлении 40 бар, используется компрессор, приводимый в действие паровой турбиной мощностью 3 200 л.с., 6 500 об/мин.

Для подачи продукта риформинга используется центробежный насос высокого давления.