Was ist ein Reaktor in einer Ölraffinerie: Zweck, Arten und Funktionsweise

Was ist ein Reaktor in einer Ölraffinerie: Zweck, Arten und Funktionsweise

Die Antwort auf die Kernfrage:Was ist ein Reaktor in einer Ölraffinerie?Ein Reaktor ist das Druckgefäß, in dem die Chemie stattfindet, der einzige Ort in einer Raffinerie, an dem Moleküle absichtlich zerbrochen oder neu aufgebaut werden, anstatt nur sortiert zu werden.Alles andere in der Pflanze trennt sich, erwärmt, kühlt oder bewegt Material; der Reaktor ändert das Material.Durchführen eines Destillatstroms mit Wasserstoff über einen Kobalt-Molybdän-Katalysator, der Schwefel entferntEin Hydrokracker arbeitet bei 350 bis 450 °C und 100 bis 200 bar und geht noch weiter, indem er Schwergasöl in Diesel und Jetbrennstoff zerknackt.Ein katalytischer Reformer läuft bei 480-525 °C über Platin, um Naphtha in Hochoktan-Reformat umzuwandelnEin Flüssigkeitskatalysator für das Cracken arbeitet bei 500-540°C mit einer Kontaktzeit von nur 2-5 Sekunden.mit einer Wandstärke von 100-300 mm und einem Gewicht von 1Sie sind auch die am stärksten beobachteten, weil in ihnen die Rentabilität einer Raffinerie entschieden wird.

1Was wirklich in einem Raffineriereaktor passiert

Vier Dinge passieren in jedem Reaktor, und ihr Verständnis erklärt das ganze Design:

• Das Futter trifft einen Katalysator:Fast alle Raffineriereaktoren enthalten einen festen Katalysator, ein poröses Material mit einer enormen Innenfläche, oft 150-400 m2 pro Gramm, auf dem die Reaktion stattfindet.Der Futter wird auf die Reaktionstemperatur gepumpt und erhitzt und fließt dann durch das verpackte Lager der KatalysatorpelletsDie Geschwindigkeit wird in einer Raumgeschwindigkeit, gewöhnlich 0,5-5 h-1, ausgedrückt, was bedeutet, dass die Zufuhr zwischen 0,5 und 5 Mal pro Stunde durch das Katalysatorvolumen geht.und diese Zahl gibt die erreichte Umrechnung anDa der Katalysator der Ort ist, an dem der Wert erzeugt wird, existiert alles andere im Reaktor, um ihm zu dienen: Verteiler, um die Zufuhr gleichmäßig zu verteilen, Stütznetze, um sie zu halten,Thermoelemente zum Ablesen der Temperatur und Löschsysteme zur Steuerung.
• Wärme wird entweder freigesetzt oder absorbiert:Dies ist der Faktor, der das mechanische Design am meisten beeinflusst.Der Reaktor besteht aus mehreren separaten Katalysatorbetten und kalter Wasserstoff wird zwischen sie injiziert, um die Temperatur wieder runterzubringen., wodurch der Anstieg über jedes Lager auf 20-40°C begrenzt wird.Also sind die Reaktoren in drei oder vier adiabatischen Stufen angeordnet, mit einem Ofen zwischen jedem, um die Hitze zurückzugeben.Das Fluid-Katalysator-Cracking löst das Problem anders, indem der Katalysator kontinuierlich zwischen dem Reaktor und einem Regenerator zirkuliert.bei dem der beim Cracken abgelagerte Koks bei 650-730 °C abgebrannt wird, und der heiße regenerierte Katalysator trägt diese Wärme zurück in den Reaktor, um die Kreierreaktion zu versorgen.
• Der Katalysator stirbt langsam ab:Jeder Katalysator verliert im Laufe der Zeit seine Aktivität, und der Mechanismus hängt vom Prozess ab.Kok plus Metalle wie Nickel und Vanadium blockieren allmählich die PorenBei der Katalysatorreformierung wird der Koks über einen Zeitraum von sechs bis 24 Monaten aufgebaut.Das stellt die Geschwindigkeit wieder her, beschleunigt aber auch die Deaktivierung, also endet der Lauf, wenn die maximal zulässige Temperatur, der Druckabfall über das Bett oder die Produktspezifikation erreicht sind.Der Reaktor wird dann für die Katalysatorregeneration oder Ersatz abgeschaltet., was der größte Grund für eine Umstellung der Raffinerie ist.
• Druck, Metallurgie und Containment:Ein Raffineriereaktor ist ein Druckbehälter für außergewöhnliche Zwecke.und der Grund ist nicht der Druck allein, sondern die Kombination von WasserstoffWasserstoff unter hohem Teildruck greift den Kohlenstoff im gewöhnlichen Stahl an und bildet Methan im Metall.ein Ausfallmodus, der als Hochtemperaturwasserstoffangriff bezeichnet wird, weshalb das Material anhand der API 941 Nelson-Kurve ausgewählt wird. Das Gefäß ist nach ASME VIII Division 2 mit einer rostfreien Schweißüberfläche auf allen benetzten Flächen gebaut,und mit einer Mindestdrucktemperatur ausgestattet istDer Stahl wird nach langem Gebrauch zerbrechlich.

2Die wichtigsten Reaktoren, die Sie in einer Raffinerie finden

Eine moderne Raffinerie besteht aus fünf bis fünfzehn Reaktoren, die jeweils eine bestimmte Funktion im Strömungssystem erfüllen:

• Hydrotreater:Der am häufigsten verwendete Reaktor in jeder Raffineriestelle und derjenige, der moderne Brennstoffspezifikationen ermöglicht.Metalle und Olefine durch Reaktion mit Wasserstoff über einem Kobalt-Molybdän- oder Nickel-Molybdän-Katalysator bei 300-400 °C und 30-100 barDie Produktion besteht aus Schwefelwasserstoff und Ammoniak, die getrennt und an die Schwefelanlage weitergeleitet werden, und ein sauberes Produkt, das die Schwefelgrenze von 10 ppm für ultra-niedrigschwefelhaltigen Diesel erreicht.Fast jeder Strom in einer Raffinerie fließt durch eineDieselöl vor dem Verkauf, Gasöl vor dem FCC oder Hydrocracker und Vakuumgasöl vor der Umwandlung.
• Hydrocracker:Der schwerwiegendste und wertvollste Umwandler, der bei 350 bis 450 °C und 100 bis 200 bar arbeitet und zwei Dinge gleichzeitig macht:Es zerkleinert schwere Moleküle in Diesel- und Jetbrennstoffmoleküle mit Hilfe einer sauren Zeolittkomponente.Da das Cracken in einer wasserstoffreichen Umgebung stattfindet, sind die Produkte gesättigt und mit geringem Schwefel- und Olefingehalt.Hydrocracker Diesel und Jet gehören zu den hochwertigsten Mischkomponenten.Der Reaktor ist ein riesiges, dickwandiges Gefäß mit vier bis sechs Katalysatorenbetten, zwischen denen kaltes Wasserstoff gelöscht wird.und eine separate Wasserbehandlungsstufe vor der Crackstufe zum Schutz des Crackkatalysators vor Stickstoff und Schwefel.
• Fluid-Katalysator-Kracker und Regenerator:Der Hauptbenzinproduzent in den meisten Raffinerien und die einzige große Einheit, in der der Katalysator kontinuierlich zirkuliert.Öl wird in den Boden eines vertikalen Aufsteiger injiziert, wo es den regenerierten Katalysator bei 500-540 °C trifft und innerhalb von 2-5 Sekunden knackt.Der Katalysator und der Dampf werden in Zyklonen getrennt, der Katalysator wird mit Dampf von Kohlenwasserstoffen befreit und fließt dann zum Regenerator, wo die Luft den Koks bei 650-730°C abbrennt.Wiederherstellung der Aktivität und Erzeugung der Wärme, die das Cracken antreibtDer regenerierte Katalysator, nun heiß und sauber, kehrt in den Riser zurück, wobei die Gesamtzirkulation in einer großen Einheit 20-50 Tonnen pro Minute übersteigen kann.und die Ausrüstung ist mit erosionsbeständigem Feuerfeststoff statt mit Stahl ausgekleidet, weil der Katalysator sehr abrasiv ist.
• Katalysator und die kleineren Reaktoren:Ein Katalysator nimmt schweres Naphtha mit einem Oktan von 40-60 und erhöht es auf 95-105 durch Umwandlung von Napthenen in Aromate und Paraffine in verzweigte Isomere,über einen Platin-Rhenium-Katalysator bei 480-525 °C und 5-35 barDie Reaktoren werden in drei oder vier Reaktoren in Reihen mit Öfen zwischen ihnen verbaut.ein Isomerisierungsreaktor zur Umwandlung von leichten Naphtha-Paraffinen zu höheroktanen Isomeren bei 120-250 °C­ ein Alkylierungsreaktor, der Olefine mit Isobutan bei 5 bis 20 °C unter Verwendung von Schwefelsäure oder Fluorwasserstoff verbindet;mit einer Leistung von mehr als 50 W und einer Leistung von mehr als 50 W,In der Schwefelanlage wird ein Claus-Wärmeraktor bei 1.000-1.300°C, gefolgt von zwei oder drei Katalysatoren bei 200-320°C, verwendet, um Schwefelwasserstoff in elementares Schwefel umzuwandeln.

Hauptraffinerienreaktoren Vergleichsmatrix

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Was ist der Unterschied zwischen einem Reaktor und einer Destillationskolonne?

Eine Destillationssäule trennt das, was bereits vorhanden ist, ein Reaktor erzeugt das, was nicht vorhanden war.und keine chemische Verbindung gebrochen oder gebildet wirdIn einem Reaktor werden die Bindungen gebrochen und reformiert, so dass sich das Material, das aus dem Reaktor austritt, chemisch von dem Material unterscheidet, das eintritt.eine Spalte ist mit Tabellen oder Verpackungen gefüllt und arbeitet mit einem Temperaturgradienten von unten nach oben, während ein Reaktor mit Katalysator gefüllt ist und bei einer sorgfältig kontrollierten Temperatur arbeitet, die nahezu gleichmäßig oder absichtlich geschritten ist.eine Säule verbraucht Wärme und Kühlung, verbraucht ein Reaktor Katalysator, Wasserstoff und beim Cracken den am Katalysator entstehenden Koks.

F: Warum sind Raffinerienreaktoren so groß und schwer?

A: Drei Gründe: Druck und Temperatur: Ein Hydrokraker bei 200 bar und 450°C benötigt eine 150-300 mm schalenwand aus schwachlegiertem Stahl,Das allein macht das leere Schiff zu mehreren hundert Tonnen.- Volumen: Der Katalysatorbestand muss so groß sein, dass der Futtermittelbestand eine angemessene Zeit mit ihm in Berührung kommt.und bei einer Raumgeschwindigkeit von 1 h-1 benötigt ein 300 m3 pro Stunde fütternder Stoff 300 m3 KatalysatorDie Innenanlagen: Verteiler, Stütznetze, Dämpfungssysteme, Thermowells und Auslasskollektoren erhöhen die innere Komplexität und Höhe.Die größten Hydrocrackerreaktoren übersteigen 1,200 Tonnen, was die Kapazität der meisten Verkehrswege und oft auch die Kapazität der Fertigungskranen übersteigt,so dass sie in der Nähe einer Wasserstraße gebaut oder in Abschnitten transportiert und vor Ort fertiggestellt werden.

F: Wie lange läuft ein Raffineriereaktor, bevor er stillgelegt wird?

A: Es hängt ganz davon ab, wie schnell der Katalysator deaktiviert wird.Also läuft die Einheit drei bis fünf Jahre zwischen den Umstellungen., begrenzt durch mechanische und feuerfeste Bedingungen und nicht durch Katalysatoren.während ein Diesel-Hydrotreater auf geknackten Futtermitteln auf achtzehn Monate beschränkt werden kannHydrocracker laufen zwei bis fünf Jahre, halbregenerative Katalysatoren laufen sechs bis 24 Monate, bevor sie in situ regeneriert werden.während die Einheiten mit kontinuierlicher Katalysatorregeneration grundsätzlich unbegrenzt laufen und durch mechanische Inspektionsintervalle begrenzt sindIn jedem Fall ist der Einschränkungsfaktor einer von dreien: steigender Druckabfall über das Bett, Erreichung der maximal zulässigen Betttemperatur oder Nichterfüllung der Produktspezifikation.

F: Was macht Raffinerienreaktoren gefährlich?

A: Vier Gefahren, die alle durch Design und nicht durch Verfahren allein geregelt werden.was bedeutet, dass ein Leck ein großes brennbares Inventar freisetzen kann undWasserstoffangriff, bei dem Wasserstoff unter hohem Teildruck mit dem Kohlenstoff im Stahl reagiert und Methan bildet,Verursacht innere Spalten, die von außen nicht zu sehen sindAus diesem Grund folgt die Materialauswahl der API 941 Nelson-Kurve und die Inspektion erfolgt mit Hilfe fortschrittlicher Ultraschallmethoden.bei dem ein Flussverlust oder eine Fehlverteilung einen heißen Punkt erzeugt, der die Reaktion weiter beschleunigt, verwaltet durch Löschsysteme, mehrere Thermoelemente und ein Notdrucksystem in der Größe von API 521.die sich im Schwefelbetrieb auf der Innenseite von Behältern bildet und sich bei Öffnung des Behälters für Luft während einer Umdrehung spontan entzündet, die durch kontrollierte Oxidation oder durch Feuchtigkeit des Behälters während des Katalysatorentladens verwaltet wird.