Τι είναι ένας αντιδραστήρας επεξεργασίας πετρελαίου: καθήκοντα διυλιστηρίου, εσωτερικά και λειτουργικό φάκελο

Απαντώντας στην βασική ερώτηση:Τι είναι ένας αντιδραστήρας επεξεργασίας πετρελαίου;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 purifiedΟι υδροεπεξεργαστές λειτουργούν σε θερμοκρασίες 300-400 °C και 30-100 bar για την αφαίρεση του θείου, ενώ οι υδροεπεξεργαστές λειτουργούν σε θερμοκρασίες 300-400 °C και 30-100 bar για την αφαίρεση του θείου.άζωτο και μέταλλαΟι υδροκατασκευαστές λειτουργούν σε θερμοκρασία 350-450 °C και 100-200 bar για τη μετατροπή πετρελαίου αερίου σε απόσταγματα.Ένα FCC riser λειτουργεί στους 500-540°C με τον καταλύτη να κυκλοφορεί συνεχώςΗ διάρκεια ζωής του καταλύτη κυμαίνεται από δευτερόλεπτα κατά τη διάσπαση έως πέντε χρόνια κατά την επεξεργασία με υδροξείδιο και ολόκληρη η μηχανική κατασκευή, από τον διανομέα εισόδου μέχρι τον συλλέκτη εξόδου,υπάρχει για να κάνει τον καταλύτη προσβάσιμο., ομοιόμορφα υγροποιημένα και θερμικά ελεγχόμενα καθ' όλη τη διάρκεια του κύκλου.

1Που βρίσκονται οι αντιδραστήρες στο σύστημα ροής διυλιστηρίων

Ένα διυλιστήριο είναι μια σειρά από στάδια διαχωρισμού και μετατροπής και κάθε αντιδραστήρας καταλαμβάνει μια συγκεκριμένη θέση σε αυτή τη σειρά:

• Προετοιμασία ζωοτροφών και υδροποίηση:Το ακατέργαστο πετρέλαιο διαχωρίζεται πρώτα από ατμοσφαιρική και κενό απόσταξη σε ναφθα, κηροζίνη, ντίζελ, πετρέλαιο αερίου και υπολείμματα.που προστατεύει κάθε μονάδα κατάντηΗ υδρομετρίαση με ναφθα απομακρύνει το θείο και το άζωτο κάτω από 0,5-1 ppm πριν το ρεύμα πάει σε καταλυτικό μεταρρυθμιστή, επειδή και τα δύο είναι δηλητηριώδη για τον καταλύτη πλατίνης.λειτουργεί σε θερμοκρασία 300-340 °C και 20-40 bar πάνω από καταλύτη κοβαλτού-μολυβδενίουΗ υδροεπεξεργασία του ντίζελ είναι το βασικό εργαλείο παραγωγής ντίζελ με εξαιρετικά χαμηλή περιεκτικότητα σε θείο, οδηγώντας το θείο από 5.000-15.000 ppm κάτω από 10 ppm σε 330-380 °C και 40-80 bar,με τη σοβαρότητα που καθορίζεται από την αρωματική περιεκτικότητα της ζωοτροφής, επειδή τα στερογενώς εμποδισμένα διβενζοθιοφαινίδια απαιτούν έναν υψηλής δραστικότητας νικελιομολυβδένιο ή έναν καταλύτη ευγενών μετάλλων σε δεύτερο στάδιο.
• Μετατροπή: Σπάσιμο και αναμόρφωση:Τα βαρύτερα ρεύματα που αξίζουν λιγότερο από τα προϊόντα που μπορούν να γίνουν, κατευθύνονται προς μετατροπή.μετατροπή 30-90% του πετρελαίου αερίου κενού σε ντίζελ, καύσιμα αεριωθούμενων και νάφθα σε θερμοκρασία 350-450 °C και 100-200 bar, με την εξωθερμία να διαχειρίζεταιται με ψύξη με κρύο υδρογόνο μεταξύ των στρωμάτων.Ένα υγρό καταλυτικό σπάσιμο σπάει το πετρέλαιο αερίου και τα υπολείμματα σε ανυψωτή σε θερμοκρασία 500-540 °C με 2-5 δευτερόλεπτα επαφήςΟ καταλυτικός αναδιαμορφωτής αυξάνει το οκτάνο της βαριάς νάφθας από περίπου 40-60 σε 95-105 μετατρέποντας τις ναφθένες και τις παραφίνες σε αρωματικές ουσίες στους 480-525 °C.Η καθυστερημένη κοξίστρωση μετατρέπει θερμικά υπολείμματα κενού σε ελαφρύτερα προϊόντα και πετρελαϊκή κοξίστρωση στους 480-510 °C σε ζευγαρωμένα βαρέλια κοξίστρωσης που λειτουργούν σε κύκλο 12-24 ωρών.
• Επεξεργαστικοί και τελικοί αντιδραστήρες:Μετά την μετατροπή, τα προϊόντα απαιτούν τελική επεξεργασία.πρόληψη του σχηματισμού ούλων κατωτέρω του ποταμούΗ κηροζίνη και το καύσιμο αεριωθούμενων αεροσκαφών υποβάλλονται σε υδροθεραπεία για θείο και απομάκρυνση της μερκαπτάνης.και σε ορισμένες διαμορφώσεις μέσω αντιδραστήρα merox ή αντιδραστήρα κοβάλτου-μολυβδενίου για την αφαίρεση θείουΜια μονάδα Claus μετατρέπει θειικό υδρογόνο από όλους τους αναπαραγωγούς αμινών σε στοιχειώδες θείο, χρησιμοποιώντας έναν θερμικό αντιδραστήρα σε 1000-1,300 °C και κατόπιν καταλυτικοί αντιδραστήρες στους 200-320 °C πάνω από αλουμίνη ή τιτάνιο· δεν πρόκειται για αντιδραστήρες υδρογονανθράκων, αλλά έχουν την ίδια μηχανική και ανθεκτική δομή.
• Αντιδραστήρες μονάδων υδρογόνου και κοινής ωφέλειαςΚάθε μονάδα επεξεργασίας υδρογόνου και υδροκράκινγκ εξαρτάται από το υδρογόνο.που παράγεται σε μεταρρυθμιστή μεθανίου με ατμό, όπου οι σωλήνες του πρωτογενούς μεταρρυθμιστή λειτουργούν σε θερμοκρασία 800-900 °C και 20-35 bar πάνω σε καταλύτη νικελίου, ακολουθούμενη από μετατόπιση υψηλής θερμοκρασίας σε 320-450 °C σε σίδηρο-χρώμιο και μετατόπιση χαμηλής θερμοκρασίας σε 200-250 °C σε χαλκό-ζινκ-αλουμίνιο,και τέλος μεθανοποίηση στους 280-350 °C ή προσρόφηση υπό πίεσηΟ αναδιαμορφωτής είναι ένας σωληνωτός αντιδραστήρας και όχι ένα δοχείο, και οι σωλήνες του είναι τα πιο στενά ελεγχόμενα αντικείμενα στο διυλιστήριο, επειδή η ρήξη είναι ο μηχανισμός του τέλους ζωής.μετρούνται με τη θερμοκρασία του μεταλλικού σωλήνα και με περιοδική μέτρηση με λέιζερ ή υπερήχων.

2Εσωτερικές υπηρεσίες, μεταλλουργία και λειτουργικό πλαίσιο

Το κέλυφος του δοχείου τραβάει την προσοχή, αλλά τα εσωτερικά και η μεταλλουργία καθορίζουν πόσο καιρό πραγματικά λειτουργεί η μονάδα:

• Διανομέας εισόδου και υποστήριξη κρεβατιού:Κάθε πρόβλημα απόδοσης σε έναν αντιδραστήρα σταθερής βάθους οδηγεί τελικά στη διανομή.επειδή μια κακοδιανεμημένη τροφοδοσία δημιουργεί κανάλωσηΤα σύγχρονα σχέδια χρησιμοποιούν ένα δίσκο ανύψωσης ατμού,ένα δίσκο με φούσκα ή διάτρητο διανομέα καμινάδας με βάθος υγρού 50-150 mm πάνω από το κατάστρωμα του δίσκου, μεγέθους ώστε να παραμένουν σταθερές στο ελάχιστο στροφή. παγίδες κλίμακας και ένα βαθμιαίο κρεβάτι μεγαλύτερων αδρανών δακτυλίων στην κορυφή συλλαμβάνουν σκουριά και κλίμακα από τη γραμμή τροφοδοσίας,η οποία είναι η μεγαλύτερη αιτία της πρόωρης πτώσης της πίεσηςΤο στήριγμα του καταλύτη αποτελείται από ένα πλέγμα ή από μια οθόνη συρματόσχοινου τύπου Johnson που καλύπτεται από βαθμιαία στρώματα κεραμικών σφαιρών,και η υποστήριξη πρέπει να μεταφέρει το πλήρες βάρος του καταλύτη συν το διαχωρισμό πίεσης στο τέλος της διαδρομής χωρίς να εκτρέπεται.
• Συστήματα σβήσεως και μέτρηση θερμοκρασίας:Επειδή η υδροεπεξεργασία είναι εξωθερμική,Η θερμοκρασία του αντιδραστήρα ελέγχεται με ένεση κρύου υδρογόνου ή κρύου υγρού ανακύκλωσης μεταξύ των στρωμάτων μέσω ενός διανομέα σβήσματος που αναδιανέμει και αναμιγνύει το ρεύμα πριν από το επόμενο στρώμα.Κάθε κρεβάτι επιτρέπεται να αυξηθεί κατά 20-40°C και ολόκληρος ο αντιδραστήρας παρακολουθείται με δύο παράγωγους αριθμούς: τη μέση θερμοκρασία κρεβάτι κατά βάρος,ο οποίος είναι ο σταθμισμένος μέσος όρος όλων των θερμοκρασιών στρώματος και είναι ο μοναδικός καλύτερος δείκτης δραστηριότητας του καταλύτηΠολλαπλά θερμοσύνθετα ανά κρεβάτι, συχνά έξι έως δώδεκα, τα οποία διατίθενται σε ένα σχέδιο με αρκετές ακτινοβολιακές θέσεις σε κάθε επίπεδο,ανίχνευση λανθασμένης κατανομής ως διάχυσης ακτινικής θερμοκρασίας• μια διαφορά άνω των 10-20°C υποδηλώνει ότι ο διανομέας δεν λειτουργεί σωστά, ενώ μια αυξανόμενη τάση είναι η πρώτη προειδοποίηση για πρόβλημα.
• Μεταλλουργία και μηχανισμοί υποβάθμισης:Οι αντιδραστήρες υδροπεξεργασίας λειτουργούν όπου εφαρμόζονται η επίθεση υδρογόνου, η εύθραυσση της υγρασίας και η διάβρωση από θειικό οξύ.επιλέγεται σύμφωνα με την καμπύλη API 941 Nelson για την κατασκευαστική μερική πίεση και θερμοκρασία υδρογόνου, με αυστενιτική επικάλυψη από ανοξείδωτο χάλυβα 347 ή 309/308L σε όλες τις υγρές επιφάνειες για αντοχή στη διάβρωση από θειικό υδρογόνο.Η εύθραυσση θερμοκρασίας του χρωμίου-μολυβδενίου σε εύρος 350-575 °C ελέγχεται με καθορισμό χαμηλού συντελεστή J και χαμηλού πυριτίου, με δοκιμές ψύξης σταδίου των θερμοκρασιών παραγωγής και λειτουργικά με μη πιέζοντας ποτέ το δοχείο κάτω από την ελάχιστη θερμοκρασία πίεσης, συνήθως 90-150 °C μετά από περίοδο λειτουργίας.Το υγρό θειικό υδρογόνο απαιτεί συμμόρφωση με την NACE MR0175 / ISO 15156, συμπεριλαμβανομένων των ορίων σκληρότητας και της θερμικής επεξεργασίας μετά τη συγκόλληση.
• Διαχείριση κύκλου, εκκίνηση και διακοπή:Ο κύκλος υδροεπεξεργασίας λήγει όταν πέσει η πίεση, επιτευχθεί η μέγιστη θερμοκρασία του κρεβατιού ή οι προδιαγραφές του προϊόντος, όποιο από τα δύο προκύπτει πρώτα.ο καταλύτης είτε αναγεννιέται οξειδωτικά με ελεγχόμενο οξυγόνο και ατμόΗ εκκίνηση διέπεται από την ελάχιστη θερμοκρασία πίεσης: το δοχείο πρέπει να θερμαίνεται πάνω από αυτό το κατώτατο όριο πριν αυξηθεί η πίεση.,Το καταλύτη μετατρέπει τα οξείδια των μετάλλων σε ενεργό θειικό,είτε in situ με διμεθυλιδησουλφίδιο είτε ex situ πριν από τη φόρτωσηΤο ίδιο το φορτίο καταλύτη είναι μια ειδικότητα: το πυκνό φορτίο αυξάνει την ποσότητα καταλύτη στον ίδιο όγκο κατά 10-20% και βελτιώνει τη διανομή, αλλά απαιτεί εξοπλισμό και δεξιότητες,Ενώ το φορτίο με τις κάλτσες είναι φθηνότερο και πιο συγχωρητικό.Οι επιθεωρήσεις αναζήτησης αναζητούν στρέβλωση του δικτύου υποστήριξης, μόλυνση του συλλέκτη εξόδου, αποσύνδεση της επικάλυψης και ρωγμές στην επικάλυψη συγκόλλησης και τους ακροφύλλους.

Προϋποθέσεις αντιδραστήρα διυλιστηρίου Συγκριτική μήτρα

Συχνές ερωτήσεις (FAQ)

Ε: Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ενός αντιδραστήρα επεξεργασίας πετρελαίου και ενός συνηθισμένου δοχείου πίεσης;

Α: Νομικά και μηχανικά ένας αντιδραστήρας είναι ένα δοχείο υπό πίεση, κατασκευασμένο σύμφωνα με το ASME VIII Division 1 ή Division 2 και σφραγισμένο αναλόγως.ένας αντιδραστήρας περιέχει ένα χημικά ενεργό αποθεματικό που αλλάζει με την πάροδο του χρόνουΈνας διαχωριστής ή ένα τύμπανο διατηρεί ένα στατικό αποθεματικό σε σταθερές συνθήκες, ενώ ένας αντιδραστήρας διατηρεί έναν καταλύτη του οποίου η δραστηριότητα αποσυντίθεται, παράγει θερμότητα,και επιβάλλει ένα αυξανόμενο προφίλ θερμοκρασίας κατά τη διάρκεια του κύκλουΑυτή η διαφορά οδηγεί τα πάντα: εσωτερικοί διανομείς και συλλέκτες αντί για απλούς ακροφύλλους, πολλαπλά θερμό ζεύγη σε διάφορες ακτινοβολιακές θέσεις αντί για ένα,ένα σύστημα σβήσεως που εγχύει κρύο υγρό μεταξύ των κρεβατιών, μια μεταλλουργία που επιλέγεται σύμφωνα με την καμπύλη API 941 Nelson για την επίθεση υδρογόνου και όχι μόνο με πίεση,και ένα περιτύλιγμα λειτουργίας που περιλαμβάνει ελάχιστη θερμοκρασία πίεσης κάτω από την οποία δεν επιτρέπεται η πίεση του δοχείουΤα διαστήματα επιθεώρησης και η εκτίμηση της υπολειπόμενης ζωής είναι αντίστοιχα πιο απαιτητικά.

Ε: Πόσο διαρκεί ένας καταλύτης αντιδραστήρα διυλιστηρίου;

Ο καταλυτικός καταλυτικός καταλυτικός καταλυτικός καταλυτικός καταλυτικός καταλυτικός καταλυτικός καταλυτικός καταλυτικός καταλυτικός καταλυτικός καταλυτικόςΈτσι το αποθεματικό του διατηρείται με καθημερινή προσθήκη και όχι με αντικατάσταση.Η υδροπεξεργασία καταλύτη διαρκεί ένα έως πέντε έτη.με υδρολογικό επεξεργαστή νάφθας συνήθως σε 3-6 έτη και με υδρολογικό επεξεργαστή ντίζελ σε 1-3 έτη ανάλογα με το τελικό σημείο τροφοδοσίας και τη σοβαρότηταΟ καταλύτης υδροδιατριβής διαρκεί 2-5 χρόνια. Η υδροεπεξεργασία υπολειμμάτων με ένα βραστό κρεβάτι αντικαθιστά 0,5-2% του αποθέματος κάθε μέρα ακριβώς επειδή η διάρκεια ζωής του καταλύτη είναι τόσο μικρή.Ο καταλυτικός καταλύτης μεταρρύθμισης λειτουργεί 6-24 μήνες σε μισοαναγεννητική λειτουργία και αποτελεσματικά επ' αόριστον σε μονάδες συνεχούς αναγέννησης όπου η κυκλοφορία είναι συνεχήςΤο τέλος της λειτουργίας καθορίζεται από τη μέγιστη θερμοκρασία του κρεβατιού, την πτώση πίεσης στο κρεβάτι ή τις προδιαγραφές του προϊόντος.

Ε: Ποια είναι η πιο κοινή αιτία πρόωρης διακοπής λειτουργίας του αντιδραστήρα;

Απάντηση: Η συσσώρευση πτώσης πίεσης είναι η κύρια αιτία στην υδροεπεξεργασία, και σχεδόν πάντα αρχίζει στην κορυφή του πρώτου στρώματος.Κοξ από φούρνο, και στα υπολείμματα υπηρεσίας οι ασφάλτενοι και τα αιωρούμενα στερεά συσσωρεύονται όλοι στον κενό χώρο, και επειδή η πτώση πίεσης κλιμακώνεται αντίστροφα με το τετράγωνο του κενού κλάσματος,ένα μέτριο ποσό κατάθεσης προκαλεί δυσανάλογη αύξησηΗ δεύτερη αιτία είναι ένα όριο θερμοκρασίας: μια κακή κατανομή ροής ή ένας κατεστραμμένος διανομέας παράγει μια ακτινική διάχυση θερμοκρασίας, το καυτό κανάλι επιταχύνει την απενεργοποίηση τοπικά,και η μέγιστη θερμοκρασία κρεβατιού επιτυγχάνεται πριν από την εξάντληση του μέσου καταλύτηΚαι τα δύο αντιμετωπίζονται με διήθηση τροφής, μια κατάλληλα σχεδιασμένη παγίδα κλίμακας και βαθμολογημένο κρεβάτι, προσεκτική εκκίνηση για να αποφευχθεί θερμικό σοκ που εκλύει τον καταλύτη,και με την παρακολούθηση της ακτινικής εξάπλωσης ως έγκαιρη προειδοποίηση, αντί να περιμένει για την θερμοκρασία χύδην.

Ε: Ποια μεταλλουργία χρησιμοποιείται για τους αντιδραστήρες υδροποίησης και γιατί;

Α: Το πρότυπο είναι 2.25Cr-1Mo ή 3Cr-1Mo χαμηλού κράματος χάλυβα με αυστενιτική επικάλυψη συγκόλλησης από ανοξείδωτο χάλυβα.ο οποίος ορίζει τους συνδυασμούς της μερικής πίεσης και της θερμοκρασίας του υδρογόνου στην οποία το ατομικό υδρογόνο αντιδρά με τον άνθρακα στον χάλυβα για να σχηματίσει μεθάνιοΗ προσθήκη χρωμίου και μολυβδενίου σχηματίζει σταθερά καρβίδια και αυξάνει το όριο.3Cr-1Mo με βανάδιο, ή 2.25Cr-1Mo-0.25V, έχει υιοθετηθεί για σοβαρό υδροκράκερ, επειδή επιτρέπει υψηλότερες θερμοκρασίες και δίνει καλύτερη αντοχή στο θραύσιμο.συνήθως 309L ως πρώτο στρώμα, ακολουθούμενο από 347 ή 308LΤο υδρογλυφικό οξύ, το οποίο αντιστέκεται στη διάβρωση από το θειικό υδρογόνο, προστατεύει από το σίδερο που θα μπορούσε να φράξει το κρεβάτι.και σε διαχωριστές υψηλής πίεσης όπου συγκεντρώνεται βισουλφείδιο του αμμωνίου και υδροσουλφείδιο του αμμωνίουΧρησιμοποιούνται επικάλυψη από κράμα 825 ή στερεά εσωτερικά Inconel.