Αντιδραστήρας επεξεργασίας αργού πετρελαίου: σχεδιασμός απολύτη, υδροεπεξεργαστή και προεπεξεργασίας FCC

Αντιδραστήρας Επεξεργασίας Ακατέργαστου Πετρελαίου: Σχεδιασμός Προεπεξεργασίας Αφαλατωτή, Υδροθεραπευτής και FCC

Τι είναι ένας αντιδραστήρας επεξεργασίας αργού πετρελαίου;Ένας αντιδραστήρας επεξεργασίας αργού πετρελαίου είναι ένα δοχείο σε ένα διυλιστήριο όπου το αργό ή τα κλάσματά του μετασχηματίζονται χημικά πριν ή κατά τη διάρκεια της αναβάθμισης και εμφανίζεται σε τέσσερα κρίσιμα σημεία: τον ηλεκτρικό αφαλατωτή, ο οποίος αφαιρεί το αλάτι και το νερό στους 120-150°C. ο υδροεπεξεργαστής, ο οποίος αντιδρά το λάδι με υδρογόνο στους 300-450°C και 30-150 bar για την αφαίρεση θείου, αζώτου και μετάλλων, επιτυγχάνοντας αποθείωση 90-99%. ο ρευστός προεπεξεργαστής τροφοδοσίας καταλυτικής πυρόλυσης, ο οποίος προστατεύει το κράκερ γάτας από μέταλλα και κοκ. και υδρομετατροπή οπτάνθρακα ή υπολειμμάτων, η οποία μετατρέπει τον πυθμένα του βαρελιού στους 480-540°C. Οι κυρίαρχες μηχανικές προκλήσεις είναι η ρύπανση από ασφαλτένια και άλατα, προσβολή υδρογόνου υψηλής θερμοκρασίας στον υδροεπεξεργαστή και οπτάνθρακα στο εσωτερικό του σκάφους, επομένως οι αντιδραστήρες είναι κατασκευασμένοι από χάλυβες Cr-Mo ανά API 941 και είναι επενδεδυμένοι ή σχεδιασμένοι για να αντιστέκονται στη συγκεκριμένη επίθεση, επειδή μια αστοχία αντιδραστήρα διυλιστηρίου είναι και ασφάλεια και διαρροή.

1. Τα καθήκοντα του αντιδραστήρα του διυλιστηρίου και η χημεία τους

Κάθε καθήκον προστατεύει μια κατάντη μονάδα ή αναβαθμίζει ένα κλάσμα:

• Ηλεκτρική αφαλάτωση στο μπροστινό μέρος:Πριν από οτιδήποτε άλλο, το ακατέργαστο πετρέλαιο αφαλατώνεται για να αφαιρεθούν τα χλωριούχα άλατα και το αιωρούμενο νερό που διαφορετικά θα διαβρώσει και θα βρωμίσει τη στήλη απόσταξης και τους κλιβάνους. Το ακατέργαστο αναμειγνύεται με 4-10% νερό πλύσης, θερμαίνεται στους 120-150°C για να βελτιωθεί η διαλυτότητα των αλάτων και να μειωθεί το ιξώδες και διέρχεται από ένα ηλεκτροστατικό πεδίο που συνενώνει τα σταγονίδια νερού ώστε να καθιζάνουν. Το δοχείο αφαλάτωσης είναι ένα μεγάλο οριζόντιο τύμπανο χαμηλής πίεσης και η αξιοπιστία του έχει σημασία επειδή κάθε μονάδα κατάντη κληρονομεί το αλάτι και το νερό της. ένα φτωχό αφαλατωτή σημαίνει διάβρωση χλωρίου στο εναέριο σύστημα και σχηματισμό οπτάνθρακα στον κλίβανο. Αν και χημικά απλός, είναι ο πρώτος αντιδραστήρας στο τρένο και το θεμέλιο της αξιοπιστίας του διυλιστηρίου, και η ποιότητα του νερού και το ηλεκτρικό του πεδίο είναι συντονισμένα με την ιδιαίτερη συμπεριφορά του ακατέργαστου άλατος και γαλακτώματος.
• Υδροκατεργασία και υδροαποθείωση:Ο υδροεπεξεργαστής είναι η δύναμη της σύγχρονης διύλισης, που αντιδρά το λάδι με υδρογόνο στους 300-450°C και 30-150 bar πάνω από έναν καταλύτη για την αφαίρεση θείου, αζώτου, μετάλλων και οξυγόνου και κορεσμού ολεφινών, επιτυγχάνοντας 90-99% αποθείωση των προδιαγραφών του προϊόντος. Ο αντιδραστήρας είναι ένα δοχείο υψηλής πίεσης με παχύ τοίχωμα με σταθερή καταλυτική κλίνη, τροφοδοτείται με υδρογόνο σε μερική πίεση που καθορίζει τόσο τον ρυθμό αντίδρασης όσο και τον κίνδυνο διάβρωσης και πρέπει να κατανέμει ομοιόμορφα τη ροή αερίου-υγρού ώστε να μην υπερθερμανθεί κανένα κανάλι. Η χημεία του είναι καλοήθης στο σχεδιασμό, αλλά βάναυση για τα υλικά, επειδή ο συνδυασμός υψηλής θερμοκρασίας και υψηλής μερικής πίεσης υδρογόνου προκαλεί προσβολή υδρογόνου υψηλής θερμοκρασίας και ευθραυστότητα υδρογόνου, και τα μέταλλα και ο οπτάνθρακας της τροφοδοσίας απενεργοποιούν σταδιακά τον καταλύτη σε διάρκεια ζωής 1-5 ετών. Ο υδροεπεξεργαστής είναι ο λόγος που τα διυλιστήρια μπορούν να πωλούν καύσιμα χαμηλής περιεκτικότητας σε θείο.
• Προεπεξεργασία τροφοδοσίας FCC και μετατροπή κάτω από το βαρέλι:Η ρευστή καταλυτική πυρόλυση είναι ο κύριος παραγωγός βενζίνης και ολεφίνης του διυλιστηρίου, αλλά ο καταλύτης του είναι δηλητηριασμένος από μέταλλα, νικέλιο και βανάδιο και από πρόδρομες ουσίες οπτάνθρακα στο υπόλειμμα. Ένας υδροεπεξεργαστής μπροστά από τη μονάδα FCC τα αφαιρεί, προστατεύοντας το cracker cat και αυξάνοντας την απόδοσή του, γι' αυτό το FCC pre-treat είναι συχνά το μεγαλύτερο υδροεπεξεργαστή στη μονάδα. Για τα βαρύτερα κλάσματα, η οπτάνθρακα στους 480-540°C ή η υδρομετατροπή υπολειμμάτων διασπά τα μακριά, βρώμικα μόρια σε ελαφρύτερα προϊόντα. Η οπτανθρακοποίηση χρησιμοποιεί ένα τύμπανο οπτάνθρακα που γεμίζει και αποκοκκώνεται, ενώ η υδρομετατροπή υπολειμμάτων χρησιμοποιεί μια φουσκωμένη ή σταθερή κλίνη υπό υδρογόνο. Αυτοί είναι οι πιο αυστηροί δασμοί, η υψηλότερη θερμοκρασία, η πιο βρώμικη τροφή, η πιο ρύπανση και καθορίζουν πόσο από το βαρέλι γίνεται εμπορεύσιμο προϊόν αντί για καύσιμο οπτάνθρακα.

2. Υλικά, ρύπανση και αξιοπιστία

Οι αντιδραστήρες διυλιστηρίων ζουν στην πιο σκληρή υπηρεσία στην επεξεργασία, επομένως είναι κατασκευασμένοι γύρω από τρόπους αστοχίας:

• Χάλυβες υψηλής θερμοκρασίας υδρογόνου και Cr-Mo:Στην υδρογονοκατεργασία και την υδρομετατροπή το τοίχωμα του αντιδραστήρα βλέπει ταυτόχρονα υψηλή θερμοκρασία και υψηλή μερική πίεση υδρογόνου, τις ακριβείς συνθήκες που προκαλούν προσβολή υδρογόνου υψηλής θερμοκρασίας, όπου το υδρογόνο διαχέεται στον χάλυβα, αντιδρά με τον άνθρακα στα όρια των κόκκων και προκαλεί φουσκάλες και μόνιμη απώλεια αντοχής. Η άμυνα είναι η χημεία των υλικών: χάλυβες χαμηλού κράματος χρωμίου-μολυβδαινίου, 1,25Cr-0,5Mo έως 2,25Cr-1Mo και πέρα, που πληρούν τα κριτήρια API 941 (οι καμπύλες Nelson), συχνά με εσωτερική ανοξείδωτη επένδυση, ώστε η επιφάνεια που βλέπει προς το υδρογόνο να είναι ωστενιτική. Το δοχείο υποβάλλεται επίσης σε θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση και ψύχεται σταδιακά για να αποφευχθεί η ευθραυστότητα. Ένας αντιδραστήρας υδροεπεξεργαστή είναι επομένως ένα δοχείο πίεσης υψηλής μηχανικής του οποίου η επιλογή υλικού υπαγορεύεται από τη μερική πίεση και θερμοκρασία του υδρογόνου, όχι από τη χημεία του λαδιού, και η κατάταξή του έναντι του HTHA είναι υποχρεωτικό μέρος του σχεδιασμού.
• Ρύπανση, οπτάνθρακας και εσωτερική προστασία:Το ακατέργαστο είναι βρώμικο και τα υπολείμματα είναι τα πιο βρώμικα, επομένως η ρύπανση και η οπτανθρακοποίηση αποτελούν συνεχείς απειλές. Το άλας και το ίζημα εναποτίθενται σε σωλήνες και δίσκους θερμαντήρα, τα ασφαλτένια καθιζάνουν και κωκοποιούν τον αντιδραστήρα ή τον κλίβανο και η πλάκα μετάλλων πάνω στον καταλύτη. Ο αντιδραστήρας και τα εσωτερικά του είναι σχεδιασμένα να αντέχουν και να καθαρίζονται: πλάκες διανομής που παραμένουν ανοιχτές, αποσυναρμολογούμενα εσωτερικά για αλλαγή καταλύτη και πυρίμαχες ή ανθεκτικές στη διάβρωση επενδύσεις όπου η ροή είναι λειαντική ή πολύ ζεστή. Οι αντιδραστήρες οπτανθρακοποίησης διαχειρίζονται σκόπιμα τον οπτάνθρακα, γεμίζοντας ένα τύμπανο και στη συνέχεια αποκολλώντας το, ενώ οι μονάδες σταθερής κλίνης προστατεύονται από αντιδραστήρες προστασίας που πιάνουν τα μέταλλα και τα στερεά πριν φτάσουν στην κύρια κλίνη. Οι ρυθμοί ρύπανσης 0,5-3 mm ετησίως σε εκτεθειμένες επιφάνειες είναι φυσιολογικοί, επομένως ο σχεδιασμός περιλαμβάνει περιθώριο και πρόσβαση, επειδή ένας ρυπασμένος αντιδραστήρας χάνει τη μετατροπή και ένας βουλωμένος διανομέας χάνει την επιλεκτικότητα.
• Αξιοπιστία, επιθεώρηση και ανακύκλωση:Επειδή μια βλάβη του αντιδραστήρα του διυλιστηρίου σταματά μια μονάδα αξίας εκατομμυρίων την ημέρα, τα πλοία είναι κατασκευασμένα για επιθεώρηση και μεγάλη διάρκεια ζωής. Έχουν εκτεταμένη πρόσβαση στα εσωτερικά, είναι σχεδιασμένα για ακτινογραφική και υπερηχητική εξέταση και ελέγχονται σε ανατροπές, συνήθως κάθε 3-5 χρόνια, για λέπτυνση τοίχων, προσβολή υδρογόνου, ερπυσμό και ρωγμές. Ο καταλύτης αλλάζει με τον δικό του κύκλο, 1-5 χρόνια, μέσω μεγάλων διαδρόμων και μερικές φορές γερανού τοποθετημένου στην κορυφή, έτσι ώστε η κεφαλή του σκάφους και τα εσωτερικά μέρη να είναι διατεταγμένα για γρήγορη ανάκαμψη. Η σύγχρονη πρακτική προσθέτει την on-line παρακολούθηση της ροής του υδρογόνου και των θερμοκρασιών μετάλλων για να προλάβει την αποικοδόμηση πριν καταστεί αστοχία. Ο αντιδραστήρας καθορίζεται επομένως ως πλεονέκτημα αξιοπιστίας: το υλικό, η επένδυση και η πρόσβασή του επιλέγονται έτσι ώστε η μονάδα να λειτουργεί με ασφάλεια στην επόμενη προγραμματισμένη αναστροφή αντί να αποτύχει μεταξύ τους.

Πίνακας καθηκόντων του αντιδραστήρα επεξεργασίας αργού πετρελαίου

Συχνές Ερωτήσεις (FAQ)

Ε: Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ενός υδροεπεξεργαστή και μιας μονάδας FCC στην επεξεργασία αργού;

Α: Είναι διαφορετικά βήματα με διαφορετική χημεία. Ο υδροεπεξεργαστής είναι ένας αντιδραστήρας υδρογόνου που αντιδρά λάδι με υδρογόνο στους 300-450°C και 30-150 bar για την αφαίρεση θείου, αζώτου, μετάλλων και οξυγόνου και κορεσμού ολεφινών, επιτυγχάνοντας αποθείωση 90-99%. αναβαθμίζει την ποιότητα της ροής. Η καταλυτική πυρόλυση υγρών είναι μια μονάδα καταλυτικής πυρόλυσης, χωρίς υδρογόνο χύμα, που διασπά βαριά μόρια σε βενζίνη και ολεφίνες χρησιμοποιώντας έναν καταλύτη που κυκλοφορεί στους 500-540°C. Το σημαντικότερο είναι ότι το FCC δηλητηριάζεται από μέταλλα και πρόδρομες ουσίες οπτάνθρακα στο υπόλειμμα, επομένως ένα υδροεπεξεργαστή τοποθετείται συχνά μπροστά του για την προεπεξεργασία της τροφής και την προστασία του κράκερ της γάτας. Ο υδροεπεξεργαστής είναι το ποιοτικό βήμα. το FCC είναι το βήμα μετατροπής. και ο προεπεξεργαστής είναι ο υδροθεραπευτής που εξυπηρετεί την FCC.

Ε: Γιατί οι αντιδραστήρες υδροεπεξεργασίας είναι κατασκευασμένοι από χάλυβα Cr-Mo;

Α: Επειδή λειτουργούν με τον ακριβή συνδυασμό υψηλής θερμοκρασίας και υψηλής μερικής πίεσης υδρογόνου που προκαλεί προσβολή υδρογόνου σε υψηλή θερμοκρασία, όπου το υδρογόνο διαχέεται σε ανθρακούχο χάλυβα, αντιδρά με τον άνθρακα στα όρια των κόκκων και προκαλεί φουσκάλες και μόνιμη απώλεια αντοχής. Χάλυβες χαμηλής περιεκτικότητας σε κράμα χρωμίου-μολυβδαινίου, 1,25Cr-0,5Mo έως 2,25Cr-1Mo και άνω, αντιστέκονται σε αυτό και είναι κατάλληλοι έναντι του API 941, των καμπυλών Nelson, συχνά με εσωτερική ωστενιτική ανοξείδωτη επένδυση στην επιφάνεια που βλέπει υδρογόνο. Το υλικό υπαγορεύεται από τη μερική πίεση και τη θερμοκρασία του υδρογόνου, όχι από το λάδι, και η θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση και η βαθμιαία ψύξη αποτρέπουν την ευθραυστότητα της ιδιοσυγκρασίας. Ένας υδροεπεξεργαστής κατασκευασμένος από απλό ανθρακούχο χάλυβα θα αποτύχει από την HTHA, γι' αυτό το Cr-Mo είναι υποχρεωτικό για αυτό το καθήκον.

Ε: Τι προκαλεί τη ρύπανση και την οπτανθρακοποίηση σε αντιδραστήρες ακατέργαστης επεξεργασίας;

Α: Το αργό είναι εγγενώς βρώμικο και τα υπολείμματα είναι τα χειρότερα. Εναπόθεση αλάτων και ιζημάτων σε θερμάστρες και δίσκους. Τα ασφαλτένια, τα βαριά αρωματικά κλάσματα, καθιζάνουν και σχηματίζουν κωκ σε θερμές επιφάνειες και σε αντιδραστήρες. και μέταλλα όπως το νικέλιο και η πλάκα βαναδίου στον καταλύτη, δηλητηριάζοντας τον. Οι ρυθμοί ρύπανσης 0,5-3 mm ετησίως σε εκτεθειμένες επιφάνειες είναι φυσιολογικοί σε μόνιμα σέρβις. Ο αντιδραστήρας έχει σχεδιαστεί ενάντια σε αυτό με πλάκες διανομής που μένουν ανοιχτές, αποσυναρμολογούμενα εσωτερικά για αλλαγή καταλύτη, πυρίμαχες ή ανθεκτικές στη διάβρωση επενδύσεις και στην οπτανθρακοποίηση, έναν σκόπιμο κύκλο πλήρωσης και αποκωκοποίησης τυμπάνου οπτάνθρακα. Οι μονάδες σταθερής κλίνης προσθέτουν προστατευτικούς αντιδραστήρες για τη σύλληψη μετάλλων και στερεών πριν από την κύρια κλίνη. Η διαχείριση της ρύπανσης γίνεται, δεν εξαλείφεται, σχεδιάζοντας το περιθώριο και την πρόσβαση, έτσι ώστε η μετατροπή να ισχύει για την επόμενη ανάκαμψη.

Ε: Πόσο αξιόπιστος πρέπει να είναι ένας αντιδραστήρας επεξεργασίας αργού πετρελαίου;

Α: Εξαιρετικά, επειδή η αστοχία του σταματά μια μονάδα διυλιστηρίου αξίας εκατομμυρίων την ημέρα και μπορεί να είναι ένα σημαντικό γεγονός για την ασφάλεια. Τα δοχεία κατασκευάζονται ως στοιχεία αξιοπιστίας: πιστοποιημένα υλικά Cr-Mo ή επικαλυμμένα υλικά έναντι προσβολής υδρογόνου υψηλής θερμοκρασίας, σχεδιασμένα για ακτινολογική και υπερηχητική εξέταση, με εσωτερικά διαρρυθμισμένα για γρήγορη αλλαγή καταλύτη κάθε 1-5 χρόνια και επιθεώρηση σε ανατροπές κάθε 3-5 χρόνια. Η σύγχρονη πρακτική προσθέτει on-line παρακολούθηση ροής υδρογόνου και θερμοκρασίας μετάλλων για να συλλάβει την υποβάθμιση πριν από την αστοχία. Η προδιαγραφή δέχεται υψηλότερο κόστος υλικού και σχεδιασμού για να εγγυηθεί ότι η μονάδα θα λειτουργεί με ασφάλεια στην επόμενη προγραμματισμένη ανάκαμψη αντί να αποτύχει μεταξύ τους, επειδή μια απρογραμμάτιστη διακοπή του αντιδραστήρα κοστίζει πολύ περισσότερο από το περιθώριο που είναι ενσωματωμένο στο σκάφος.