ما هو مفاعل معالجة البترول: واجبات المصفاة والغلاف الداخلي والتشغيلي

الإجابة على السؤال الأساسي:ما هو مفاعل معالجة البترول؟A petroleum processing reactor is a thick-walled pressure vessel containing a solid catalyst bed through which a refinery stream passes at controlled temperature and pressure to be converted or purifiedيقع أسفل مجرى تحليل الكتلة وفي أعلى مجرى معالجة المنتجات، وتحتوي مصفاة عادة على خمسة إلى خمسة عشر منها. تعمل معالجات المياه في 300-400 درجة مئوية و 30-100 بار لإزالة الكبريت،النيتروجين والمعادنتعمل الهيدروكراكرز عند 350-450 درجة مئوية و 100-200 بار لتحويل زيت الغاز إلى مقطرات. تعمل المصلحات التحفيزية عند 480-525 درجة مئوية و 5-35 بار لرفع الأوكتان.يعمل FCC riser عند 500-540 °C مع تدور المحفز بشكل مستمرعمر المحفز يتراوح من ثواني في التشقق إلى خمس سنوات في معالجة الهيدرو ، والتصميم الميكانيكي بأكمله ، من موزع المدخل إلى مجمع المخرج ،موجودة لجعل هذا المحفز متاحا، رطبة بشكل متساو ومسيطر على الحرارة طوال الدورة.

1حيث تقع المفاعلات في مخطط تدفق المصفاة

مصفاة هي تسلسل من مراحل الفصل والتحويل، وكل مفاعل يحتل موقعا محددا في هذا التسلسل:

• تحضير العلف والمعالجة الهيدرولية:يتم فصل النفط الخام أولاً عن طريق التقطير الجوي والفراغ إلى النفتا والكروسين والديزل وزيت الغاز والبقايا. أول مفاعل يلتقي به كل من هذه التدفقات هو عادةً معالج هيدرو ،الذي يحمي كل وحدة أسفل التيار- معالجة النفتا الهيدروتريكية تزيل الكبريت والنيتروجين إلى أقل من 0.5-1 ppm قبل أن يذهب التيار إلى محول تحفيزي ، لأن كلاهما يعد سمًا لمحفز البلاتين.يعمل عند 300-340 درجة مئوية و 20-40 بار فوق محفز الكوبالت الموليبدينومالمعالجة الهيدروكربونية للديزل هي الحصان العامل لإنتاج الديزل منخفض الكبريت للغاية ، مما يؤدي إلى خفض الكبريت من 5000-15000 جزء في المئة إلى أقل من 10 جزء في المئة عند 330-380 درجة مئوية و 40-80 بار ،مع شدة محددة بمحتوى المواد العطرية في العلف لأن الديبنزوتيوفينات المعوقة بشكل مستيري تتطلب مكثف نيكل موليبدينوم عالي النشاط أو محفز معدن نبيل في المرحلة الثانية.
• التحويل: التكسير والإصلاح:التيارات الثقيلة التي قيمتها أقل من المنتجات التي يمكن أن تصبح يتم توجيهها إلى التحويل.تحويل 30-90٪ من زيت الغاز الفراغ إلى الديزل، وقود الطائرات والنفثا في 350-450 درجة مئوية و 100-200 بار ، مع الحرارة الخارجية التي تدار عن طريق إطفاء الهيدروجين البارد بين الأسرة.كراكر تحفيزي سائل يكسر زيت الغاز والبقايا في رايزر عند 500-540 درجة مئوية مع 2-5 ثانية من الاتصال، وهو المنتج الرئيسي للبنزين في مصفاة النفط. يرفع محول تحفيزي أوكتان النفتا الثقيلة من حوالي 40-60 إلى 95-105 من خلال تحويل النفتينات والبارافينات إلى مواد عطرية عند 480-525 درجة مئوية.الكوكس المتأخر يحول بقايا الفراغ حراريا إلى منتجات أخف وزنا وكوكس البترول عند 480-510 درجة مئوية في براميل الكوكس المزدوجة التي تعمل على دورة 12-24 ساعة.
• المفاعلات المعالجة والإنهاء:بعد التحويل، تتطلب المنتجات معالجة نهائية. يمكن أن تمر تيارات النفتا والبنزين عبر وحدة هيدروجينية انتقائية لتحويل الديولفينات إلى أولفينات عند 80-200 درجة مئوية و 20-40 بار.منع تكوين اللثة أسفل النهريتم معالجة الكيروسين ووقود الطائرات من أجل الكبريت وإزالة ميركبتان. يمر الغاز المسال من خلال معالجة الأمين ومعالجة كاستيكية.وفي بعض التكوينات من خلال مفاعل ميروكس أو كوبالت موليبدينوم لإزالة الكبريتوحدة (كلاوس) تحوّل كبريتيد الهيدروجين من جميع مولدات الأمين إلى كبريتات أولية باستخدام مفاعل حراري عند 1000-1،300 درجة مئوية تليها مفاعلات تحفيزية عند 200-320 درجة مئوية فوق الألومينا أو التيتانيوم؛ هذه ليست مفاعلات الهيدروكربون ولكنها تتشارك نفس الانضباط الميكانيكي والصناعي.
• محطات الهيدروجين ومفاعلات المرافق:كل وحدة معالجة هيدرو و هيدروكراك تعتمد على الهيدروجينالذي يتم إنتاجه في مُعَدّل غاز الميثان بالبخار حيث تعمل أنابيب المُعَدّل الأساسي عند 800-900 درجة مئوية و 20-35 بار فوق محفّز النيكل، تليها تحول درجة الحرارة العالية عند 320-450 درجة مئوية على الحديد والكروم وتحول درجة الحرارة المنخفضة عند 200-250 درجة مئوية على النحاس والزنك والألومنيوم ،وأخيراً الميثان في درجة الحرارة 280-350 درجة مئوية أو امتصاص التأرجح تحت الضغطالمصلح هو مفاعل أنبوبي محترق بدلا من وعاء، وأنابيبها هي أكثر العناصر المراقبة عن كثب في مصفاة لأن كسر الزحف هو آلية نهاية الحياة،تتبع عن طريق درجة حرارة المعدن في الأنابيب و عن طريق قياس الزحف بالليزر الدوري أو بالموجات فوق الصوتية.

2المواد الداخلية والمعادن والحزمة التشغيلية

قشرة الوعاء تحصل على الاهتمام، ولكن الداخلية والمعادن تحدد كم من الوقت تعمل الوحدة في الواقع:

• موزع المدخل ودعم السرير:كل مشكلة أداء في المفاعل الثابت في نهاية المطاف تعود إلى التوزيع يجب على موزع المدخل توزيع الغاز والسائل في مرحلتين بشكل متساو على طول المقطع العرضيلأن تغذية غير موزعة بشكل جيد تخلق القنوات، النقاط الساخنة المحلية وجزء من المحفز الذي لا يرى أبدا الغذاء التصاميم الحديثة تستخدم وعاء رفع البخار،وعاء غطاء الفقاعات أو موزع مدخنة مثقوب بعمق السائل 50-150 مم فوق سطح العلبة، مقاسات لتبقى مستقرة في الحد الأدنى من التحول. مصائد الحجم ومطبقة تدريجية من حلقات خاملة أكبر على أعلى التقاط الصدأ والحجم من خط التغذية،الذي هو السبب الوحيد الأكبر في تراكم انخفاض الضغط المبكريتكون دعم المحفز من شبكة أو شاشة سلكية من نوع جونسون فوقها طبقات متدرجة من الكرات السيراميكية ،ويجب أن تحمل الدعم الوزن الكامل للمحفز بالإضافة إلى فرق الضغط في نهاية الجري دون الانحراف.
• أنظمة إطفاء وقياس درجة الحرارة:لأن المعالجة الهيدروليكية هي حرارة خارجيةيتم التحكم في درجة حرارة المفاعل عن طريق حقن الهيدروجين البارد أو سائل إعادة التدوير البارد بين الأسرة من خلال موزع إطفاء يعيد توزيع وتعديل التيار قبل السرير التالييتم السماح لكل سرير بزيادة 20-40 درجة مئوية، ويتم تتبع المفاعل بأكمله بواسطة رقمين مشتقين: متوسط درجة حرارة السرير،وهو المتوسط المرجح لجميع درجات حرارة السرير وهو أفضل مؤشر مفرد لنشاط المحفز، ودرجة حرارة السرير أو الجلد القصوى ، وهي الحد الأقصى للسلامة. عدة ثيرموبار لكل سرير ، غالبًا ما يكون من ستة إلى اثني عشر ترتيبًا في نمط مع عدة مواقع شعاعية في كل مستوى ،اكتشاف سوء التوزيع على شكل انتشار درجة الحرارة الشعاعيةإن الانتشار فوق 10-20 درجة مئوية يشير إلى التوجيهات أو أن الموزع معطوب، وارتفاع الاتجاه هو أول إنذار للمشكلة.
• المعادن وآليات التدهور:تعمل مفاعلات المعالجة المائية حيث يطبق هجوم الهيدروجين ، والإصابة بالهشاشة والتهاب الكبريتيد. عادة ما يكون المعدن الأساسي 2.25Cr-1Mo أو 3Cr-1Mo إلى ASME VIII Division 2 ،تم اختياره بموجب منحنى نيلسون API 941 للضغط الجزئي للهيدروجين ودرجة الحرارة، مع غطاء لحام من الفولاذ المقاوم للصدأ من 347 أو 309/308L على جميع الأسطح المبللة لمقاومة تآكل كبريتيد الهيدروجين.يتم التحكم في هشاشة الحرارة من الصلب الكروم الموليبدينوم في نطاق 350-575 درجة مئوية عن طريق تحديد عامل J منخفض والسيليكون منخفض، من خلال اختبار تبريد خطوة من درجات حرارة الإنتاج ، وتشغيليًا من خلال عدم الضغط على الوعاء أقل من درجة حرارة الضغط الأدنى ، عادة 90-150 درجة مئوية بعد فترة الخدمة.يتطلب كبريتيد الهيدروجين الرطب الامتثال لـ NACE MR0175 / ISO 15156، بما في ذلك حدود القسوة والمعالجة الحرارية بعد الحام.
• إدارة الدورة، بدء التشغيل وإيقاف التشغيلتنتهي دورة المعالجة المائية عند انخفاض الضغط، ووصول الحد الأقصى لدرجة حرارة السرير أو مواصفات المنتج، أيهما يأتي أولاً.يتم تجديد المحفز إما بطريقة أكسدة مع الأكسجين المسيطر والبخار، أو يتم تجميد المفاعل وتبريد استبدال المحفز. يتم التحكم في بدء التشغيل من قبل الحد الأدنى لدرجة حرارة الضغط: يجب تسخين الوعاء فوق هذا الحد قبل رفع الضغط,أو يمكن أن يكون هناك كسر هش في وعاء هش. تحويل المحفز قبل الكبريتية أكسيدات المعادن إلى شكل الكبريتيد النشط.إما in situ مع dimethyl disulphide أو ex situ قبل التحميلتحميل المحفز نفسه هو تخصص: الحمل الكثيف يزيد من كمية المحفز في نفس الحجم بنسبة 10-20٪ ويحسن التوزيع ، لكنه يتطلب معدات ومهارات ،بينما تحميل الجوارب أرخص وأكثر تسامح- تفتيشات التحول تبحث عن تشويه شبكة الدعم، التلوث في مجمع المخرجات، تفكيك الارتباطات والشقوق في غطاء اللحام والفوهات.

واجبات مفاعلات المصافي مصفوفة مقارنة

الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: ما هو الفرق بين مفاعل معالجة البترول ووعاء ضغط عادي؟

ج: من الناحية القانونية والميكانيكية، المفاعل هو وعاء ضغط، تم بناؤه وفقًا للقسم 1 أو القسم 2 من ASME VIII وتم طعمه وفقًا لذلك.المفاعل يحتوي على مخزون نشط كيميائيا يتغير بمرور الوقتيحتوي جهاز الفصل أو طبل على مخزون ثابت في ظروف ثابتة، بينما يحتوي المفاعل على محفز يتحلل نشاطه، ويولد الحرارة،ويفرض نموذج ارتفاع درجة الحرارة خلال الدورةهذا الاختلاف يدفع كل شيء: الموزعين الداخليين والجمع بدلا من فوهات بسيطة، عدة ثيرموبال في عدة مواقع شعاعية بدلا من واحدة،نظام إطفاء يقوم بإدخال سائل بارد بين الأسرة، المعادن التي تم اختيارها بناءً على منحنى نيلسون API 941 للهجوم على الهيدروجين بدلاً من الضغط وحده ،و غلاف تشغيل يحتوي على درجة حرارة ضغط أدنى لا يجوز ضغط الوعاء تحتهافترات الفحص وتقييم الحياة المتبقية أكثر تطلبا.

س: إلى متى يستمر محفز مفاعل مصفاة؟

الجواب: يعتمد تماماً على الوظيفة. يتم إيقاف تشغيل محفز التكسير المتحفز السائل بواسطة الكوكس في غضون ثوانٍلذلك يتم الحفاظ على مخزونها من خلال إضافة يومية بدلا من استبدال· يمر المخزون الإجمالي في أسابيع إلى أشهر.مع معالجة هيدرو نفتا عادةً في 3-6 سنوات ومعالجة هيدرو ديزل في 1-3 سنوات اعتماداً على نقطة نهاية المغذيات وشدةيمتد عمر محفز التكسير المائي من 2 إلى 5 سنوات، وتستبدل معالجة البقايا المائية مع سرير مغلي 0.5-2٪ من المخزون كل يوم، لأن عمر المحفز قصير للغاية.يعمل محفز إعادة التشكيل الحفازي لمدة 6-24 شهرًا في خدمة شبه التجدد وفعالية إلى أجل غير مسمى في وحدات التجدد المستمر حيث الدورة مستمرةيتم تحديد نهاية التشغيل عن طريق الحد الأقصى لدرجة حرارة السرير، وانخفاض الضغط عبر السرير، أو مواصفات المنتج.

س: ما هو السبب الأكثر شيوعًا لإيقاف التشغيل المبكر للمفاعل؟

الجواب: تراكم انخفاض الضغط هو السبب الرئيسي في المعالجة المائية، ويبدأ دائما تقريبا في الجزء العلوي من السرير الأول. الصدأ والحجم من خط التغذية، كبريتات الحديد من التآكلالكوكس من الفرن، وفي بقايا الخدمة الأسفلتينات والمواد الصلبة المتعلقة تجمع جميعها في الفراغ الفراغ، ولأن تراجع الضغط المقاييس عكسيا مع مربع الجزء الفارغ،كمية متواضعة من الودائع تسبب زيادة غير متناسبةالسبب الثاني هو حد درجة الحرارة: سوء توزيع التدفق أو موزع متسخ ينتج انتشار درجة الحرارة الشعاعية ، وتسرع القناة الساخنة إيقاف التشغيل محلياً ،وتبلغ درجة حرارة السرير القصوى قبل أن يتم استهلاك المحفز المتوسطكل منهما يتم معالجته بواسطة تصفية الغذاء، ومكيدة مقياس مصممة بشكل صحيح و سرير تدريجي، بدء بدقة لتجنب الصدمة الحراريةومراقبة الانتشار الشعاعي كتحذير مبكر بدلا من انتظار درجة حرارة الكتلة.

س: ما هي المعادن المستخدمة لمفاعلات المعالجة المائية ولماذا؟

الجواب: المعيار هو 2.25Cr-1Mo أو 3Cr-1Mo الفولاذ سبائك منخفض مع غطاء لحام الفولاذ المقاوم للصدأ austenitic. يتم اختيار المعدن الأساسي بناءً على منحنى نيلسون API 941 ،الذي يحدد مجموعات الضغط الجزئي للهيدروجين ودرجة الحرارة التي يتفاعل فيها الهيدروجين الذري مع الكربون في الفولاذ لتشكيل الميثان، مما يسبب التشقق بين الحبيبات والإزالة من الكربون المعروفة باسم هجوم الهيدروجين عالي درجة الحرارة؛ إضافة الكروم والموليبدينوم تشكل الكربيدات المستقرة وترفع الحد.3Cr-1Mo مع الفاناديوم، أو 2.25Cr-1Mo-0.25V ، تم تبنيها لهيدروكراك شديد لأنها تسمح بدرجات حرارة أعلى وتعطي مقاومة أفضل للكتلة.عادة 309L كطبقة أولى تليها 347 أو 308L، يقاوم التآكل بواسطة كبريتيد الهيدروجين ويحمي من تكوين قشرة الحديد التي من شأنها أن تغلق السرير.وفي فاصلات الضغط العالي حيث يتركز بيسولفيد الأمونيوم و هيدروسولفيد الأمونيوم، يتم استخدام سبيكة 825 أو داخليات Inconel الصلبة.