तेल रिफाइनरी में रिएक्टर क्या होता हैः उद्देश्य, प्रकार और यह कैसे काम करता है

तेल रिफाइनरी में रिएक्टर क्या होता हैः उद्देश्य, प्रकार और यह कैसे काम करता है

मूल प्रश्न का उत्तरःएक तेल शोधन संयंत्र में एक रिएक्टर क्या है?एक रिएक्टर वह दबावयुक्त पात्र है जिसमें रसायन होता है, एक रिफाइनरी में एक स्थान जहां अणुओं को केवल क्रमबद्ध करने के बजाय जानबूझकर अलग-अलग या फिर से बनाया जाता है।संयंत्र में बाकी सब कुछ अलग हो जाता है, सामग्री को गर्म करता है, ठंडा करता है या स्थानांतरित करता है; रिएक्टर बदलता है कि सामग्री क्या है। एक हाइड्रोट्रीटर 300-400 डिग्री सेल्सियस और 30-100 बार पर चलता है,एक कोबाल्ट-मोलिब्डेनम उत्प्रेरक पर हाइड्रोजन के साथ एक आसुत धारा को पारित करना जो सल्फर को हटा देता हैएक हाइड्रोक्रैकर 350-450 डिग्री सेल्सियस और 100-200 बार पर चलता है और भारी गैस तेल को डीजल और जेट ईंधन में क्रैकिंग करता है।एक उत्प्रेरक सुधारक 480-525°C पर प्लैटिनम पर चलता है ताकि उच्च ऑक्टेन वाले रिफॉर्मेट में नाफ्टा का रूपांतरण हो सकेएक द्रव उत्प्रेरक क्रैकिंग राइजर केवल 2-5 सेकंड के संपर्क समय के साथ 500-540 डिग्री सेल्सियस पर काम करता है। ये पात्र संयंत्र में सबसे बड़े और सबसे भारी आइटम हैं,की दीवार मोटाई के साथ 100-300 मिमी और वजन तक पहुँचने 1200 टन, और वे भी सबसे बारीकी से निगरानी कर रहे हैं, क्योंकि एक रिफाइनरी की लाभप्रदता उनमें तय की जाती है।

1एक रिफाइनरी रिएक्टर के अंदर वास्तव में क्या होता है

प्रत्येक रिएक्टर में चार चीजें होती हैं, और उन्हें समझना पूरे डिजाइन की व्याख्या करता हैः

• फ़ीड एक उत्प्रेरक से मिलता हैःलगभग सभी रिफाइनरी रिएक्टरों में एक ठोस उत्प्रेरक होता है, जो एक विशाल आंतरिक सतह क्षेत्र के साथ एक छिद्रपूर्ण सामग्री होती है, जो अक्सर प्रति ग्राम 150-400 वर्ग मीटर होती है, जिस पर प्रतिक्रिया होती है।फ़ीड पंप और प्रतिक्रिया तापमान के लिए गर्म किया जाता है और फिर उत्प्रेरक गोली के पैक बिस्तर के माध्यम से बहती है, आम तौर पर व्यास 1-3 मिमी है। दर एक अंतरिक्ष गति के रूप में व्यक्त की जाती है, आमतौर पर 0.5-5 h-1, जिसका अर्थ है कि फ़ीड 0.5 से 5 बार प्रति घंटे उत्प्रेरक मात्रा के माध्यम से गुजरता है,और यह संख्या प्राप्त रूपांतरण सेट करता हैचूंकि उत्प्रेरक वह है जहां मूल्य बनाया जाता है, रिएक्टर में बाकी सब कुछ इसकी सेवा करने के लिए मौजूद हैः फ़ीड को समान रूप से फैलाने के लिए वितरक, इसे पकड़ने के लिए समर्थन ग्रिड,इसके तापमान को पढ़ने के लिए थर्मोकपल्स और इसे नियंत्रित करने के लिए शमन प्रणाली.
• गर्मी या तो उत्सर्जित होती है या अवशोषित होती हैःयह वह कारक है जो यांत्रिक डिजाइन को सबसे अधिक आकार देता है। हाइड्रोट्रेटिंग और हाइड्रोक्रैकिंग गर्मी जारी करते हैं,तो रिएक्टर कई अलग उत्प्रेरक बिस्तरों के साथ बनाया गया है और ठंड हाइड्रोजन तापमान वापस नीचे लाने के लिए उनके बीच इंजेक्ट किया जाता है, प्रत्येक बिस्तर पर वृद्धि को 20-40°C तक सीमित करता है। उत्प्रेरक सुधार विपरीत हैः अरोमाटिक बनाने वाली प्रतिक्रियाएं गर्मी को अवशोषित करती हैं,तो रिएक्टरों को तीन या चार adiabatic चरणों में व्यवस्थित कर रहे हैं प्रत्येक के बीच एक भट्ठी के साथ गर्मी वापस डाल करने के लिएतरल पदार्थ उत्प्रेरक क्रैकिंग समस्या को अलग तरीके से हल करती है, रिएक्टर और एक पुनर्योजक के बीच उत्प्रेरक को लगातार घुमाकर,जहां क्रैकिंग के दौरान जमा कोक्स 650-730°C पर जलाया जाता है, और गर्म पुनर्योजी उत्प्रेरक उस गर्मी को क्रैकिंग प्रतिक्रिया को आपूर्ति करने के लिए रिएक्टर में वापस ले जाता है।
• उत्प्रेरक धीरे-धीरे मर जाता है:हर उत्प्रेरक समय के साथ गतिविधि खो देता है, और तंत्र प्रक्रिया पर निर्भर करता है। क्रैकिंग में, कोक जमा सेकंड के भीतर। हाइड्रोट्रीटिंग में,कोक प्लस धातु जैसे निकल और वैनेडियम धीरे-धीरे छिद्रों को बंद कर देते हैंउत्प्रेरक सुधार में, कोक छह से चौबीस महीनों तक बनता है। ऑपरेटर अभियान के दौरान धीरे-धीरे तापमान बढ़ाकर क्षतिपूर्ति करता है, और यह एक से पांच वर्षों के बाद समाप्त होता है।जो दर को बहाल करता है लेकिन निष्क्रियता को भी तेज करता है, इसलिए अधिकतम अनुमेय तापमान, बिस्तर के माध्यम से दबाव की गिरावट, या उत्पाद विनिर्देश तक पहुंचने पर रन समाप्त होता है।फिर उत्प्रेरक के पुनर्जनन या प्रतिस्थापन के लिए रिएक्टर बंद कर दिया जाता है, जो कि रिफाइनरी में बदलाव का सबसे बड़ा कारण है।
• दबाव, धातुकर्म और रोकथाम:एक रिफाइनरी रिएक्टर असाधारण कार्य के लिए एक दबाव पोत है। कम मिश्र धातु क्रोमियम-मोलिब्डेनम स्टील में दीवार मोटाई 100-300 मिमी सामान्य है,और इसका कारण अकेले दबाव नहीं है बल्कि हाइड्रोजन का संयोजन हैउच्च आंशिक दबाव पर परमाणु हाइड्रोजन साधारण स्टील में कार्बन पर हमला करता है और धातु में मीथेन का निर्माण करता है।एक विफलता मोड उच्च तापमान हाइड्रोजन हमले कहा जाता है, यही कारण है कि सामग्री एपीआई 941 नेल्सन वक्र के खिलाफ चुना जाता है। कंटेनर सभी गीला सतहों पर एक स्टेनलेस वेल्ड ओवरले के साथ ASME VIII डिवीजन 2 के लिए बनाया गया है,और यह एक न्यूनतम दबाव तापमान के साथ सुसज्जित है, आमतौर पर 90-150°C, जिसके नीचे इसे कभी भी दबाव में नहीं रखा जाना चाहिए क्योंकि लंबे समय तक सेवा के बाद स्टील भंगुर हो जाता है।

2मुख्य रिएक्टर जो आपको रिफाइनरी में मिलेंगे

एक आधुनिक रिफाइनरी में पांच से पंद्रह रिएक्टर होते हैं, और प्रत्येक का प्रवाह योजना में एक विशिष्ट कार्य होता हैः

• हाइड्रोट्रेटर:किसी भी रिफाइनरी में सबसे आम रिएक्टर और जो आधुनिक ईंधन विनिर्देशों संभव बनाता है। यह सल्फर, नाइट्रोजन, ऑक्सीजन,धातुओं और ओलेफिनों को कोबाल्ट-मोलिब्डेनम या निकेल-मोलिब्डेनम उत्प्रेरक पर हाइड्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करके 300-400°C और 30-100 बार परइसका उत्पादन हाइड्रोजन सल्फाइड और अमोनिया है, जिन्हें अलग किया जाता है और सल्फर संयंत्र में भेजा जाता है, और एक स्वच्छ उत्पाद जो अल्ट्रा-लो-सल्फर डीजल के लिए 10 पीपीएम सल्फर सीमा को पूरा करता है।एक रिफाइनरी में लगभग हर धारा एक से होकर गुजरती है: रिफॉर्मर से पहले नाफ्टा, क्योंकि सल्फर प्लैटिनम को जहर देता है; जेट ईंधन के मिश्रण से पहले केरोसिन; बिक्री से पहले डीजल; एफसीसी या हाइड्रोक्रैकर से पहले गैस तेल; और रूपांतरण से पहले वैक्यूम गैस तेल।
• हाइड्रोक्रैकर:सबसे गंभीर और सबसे मूल्यवान रूपांतरण रिएक्टर यह 350-450 डिग्री सेल्सियस और 100-200 बार पर काम करता है और एक साथ दो काम करता हैःयह एक अम्लीय जीओलाइट घटक का उपयोग करके भारी अणुओं को डीजल और जेट ईंधन रेंज अणुओं में क्रैक करता हैक्योंकि क्रैकिंग हाइड्रोजन से भरपूर वातावरण में होती है, उत्पाद संतृप्त होते हैं और सल्फर और ओलेफिन में कम होते हैं,इसलिए हाइड्रोक्रैकर डीजल और जेट उपलब्ध उच्चतम गुणवत्ता वाले मिश्रण घटकों में से हैंरिएक्टर चार से छह उत्प्रेरक बिस्तरों के साथ एक विशाल मोटी दीवारों वाला कंटेनर है, उनके बीच ठंडे हाइड्रोजन बुझाने,और नाइट्रोजन और सल्फर से क्रैकिंग उत्प्रेरक की रक्षा के लिए क्रैकिंग चरण से पहले एक अलग हाइड्रोट्रेटिंग चरण.
• द्रव उत्प्रेरक क्रैकिंग रिएक्टर और पुनरुत्पादक:अधिकांश रिफाइनरियों में मुख्य गैसोलीन उत्पादक, और एकमात्र प्रमुख इकाई जहां उत्प्रेरक लगातार घूमता है।तेल को एक ऊर्ध्वाधर राइज़र के नीचे इंजेक्ट किया जाता है जहां यह 500-540°C पर पुनर्योजी उत्प्रेरक से मिलता है और 2-5 सेकंड में दरारें पड़ता हैउत्प्रेरक और वाष्प को चक्रवातों में अलग किया जाता है, उत्प्रेरक को भाप के साथ हाइड्रोकार्बन से मुक्त किया जाता है, और फिर पुनर्योजक में बहता है जहां हवा कोक्स को 650-730 डिग्री सेल्सियस पर जलाती है,गतिविधि को बहाल करने और गर्मी का उत्पादन जो क्रैकिंग को चलाता हैपुनर्योजी उत्प्रेरक, अब गर्म और साफ, राइजर में लौटता है।और उपकरण स्टील के बजाय कटाव प्रतिरोधी अग्निरोधक के साथ अस्तर है, क्योंकि उत्प्रेरक अत्यधिक घर्षण है।
• उत्प्रेरक सुधारक और छोटे रिएक्टर:एक उत्प्रेरक सुधारक 40-60 ऑक्टेन के साथ भारी नाफ्टा लेता है और इसे 95-105 तक बढ़ाता है नाफ्टेन को अरोमाटिक और पैराफिन को शाखाबद्ध आइसोमर्स में परिवर्तित करके,एक प्लेटिनम-रेनियम उत्प्रेरक पर 480-525°C और 5-35 बार पर, तीन या चार रिएक्टरों में श्रृंखला में उनके बीच भट्टियों के साथ। यह रिफाइनरी का हाइड्रोजन का मुख्य स्रोत भी है। इनके साथ कई छोटे रिएक्टर हैंःएक आइसोमेराइजेशन रिएक्टर जो 120-250°C पर हल्के नाफ्टा पैराफिन को उच्च ऑक्टेन वाले आइसोमर्स में परिवर्तित करता है; एक अल्काइलेशन रिएक्टर जो सल्फरिक या हाइड्रोफ्लोरिक एसिड का उपयोग करके 5-20°C पर ओलेफिन और आइसोबुटेन को जोड़ता है;एक हाइड्रोडेसल्फ्यूराइजेशन या चुनिंदा हाइड्रोजनीकरण रिएक्टर जो क्रैक किए गए नाफ्टा से डायोलेफिन को हटाता हैऔर सल्फर संयंत्र में, एक क्लाउस थर्मल रिएक्टर 1,000-1,300°C पर और उसके बाद दो या तीन उत्प्रेरक रिएक्टर 200-320°C पर हाइड्रोजन सल्फाइड को तत्व सल्फर में परिवर्तित करते हैं।

मुख्य रिफाइनरी रिएक्टर तुलना मैट्रिक्स

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (FAQ)

प्रश्न: रिएक्टर और आसवन स्तंभ में क्या अंतर है?

उत्तर: एक आसवन स्तंभ जो पहले से मौजूद है उसे अलग करता है; एक रिएक्टर जो नहीं था उसे बनाता है। एक स्तंभ में, अणु वाष्प और तरल के बीच चलते हैं जब तक कि वे अपने आप को उबलने के बिंदु से क्रमबद्ध नहीं करते हैं,और कोई रासायनिक बंधन नहीं टूटता या बनता हैएक रिएक्टर में, बंधन टूट जाते हैं और फिर से तैयार होते हैं, इसलिए सामग्री से बाहर निकलने वाली सामग्री रासायनिक रूप से प्रवेश करने वाली सामग्री से अलग होती है। यह अंतर डिजाइन में दिखाया गया हैःएक स्तंभ ट्रे या पैकिंग से भरा है और नीचे से ऊपर तक तापमान ढाल पर काम करता है, जबकि एक रिएक्टर उत्प्रेरक से भरा होता है और एक सावधानीपूर्वक नियंत्रित तापमान पर काम करता है जो लगभग समान या जानबूझकर कदम है। यह भी दिखाता है कि वे क्या खपत करते हैंःएक स्तंभ गर्मी और शीतलन का उपभोग करता है, एक रिएक्टर उत्प्रेरक, हाइड्रोजन और, क्रैकिंग में, उत्प्रेरक पर बनने वाले कोक्स का उपभोग करता है।

प्रश्न: रिफाइनरी रिएक्टर इतने बड़े और भारी क्यों हैं?

उत्तरः तीन कारणों से मिश्रित। दबाव और तापमानः 200 बार और 450 डिग्री सेल्सियस पर एक हाइड्रोक्रैकर को कम मिश्र धातु वाले स्टील में 150-300 मिमी की खोल की दीवार की आवश्यकता होती है,जो अकेले ही खाली जहाज को कई सौ टन पर डालता हैमात्राः उत्प्रेरक सूची इतनी बड़ी होनी चाहिए कि फ़ीड उसके संपर्क में उचित समय बिताए,और 1 h-1 की अंतरिक्ष गति पर 300 m3 प्रति घंटे की आवश्यकता है 300 m3 उत्प्रेरकऔर आंतरिक संरचनाएं: वितरक, समर्थन ग्रिड, शमन प्रणाली, थर्मोवेल और आउटलेट कलेक्टर आंतरिक जटिलता और ऊंचाई जोड़ते हैं।सबसे बड़े हाइड्रोक्रैकर रिएक्टर 1 से अधिक हैं,200 टन, जो अधिकांश परिवहन मार्गों की क्षमता से अधिक है और अक्सर निर्माण कार्यशाला क्रेन की क्षमता से अधिक है,तो वे एक जलमार्ग के पास बनाया जाता है या खंडों में ले जाया जाता है और साइट पर समाप्त हो जाता है.

प्रश्न: एक रिफाइनरी रिएक्टर बंद होने से पहले कितने समय तक चलता है?

उत्तरः यह पूरी तरह से निर्भर करता है कि उत्प्रेरक कितनी तेजी से निष्क्रिय होता है। द्रव उत्प्रेरक क्रैकिंग उत्प्रेरक सेकंड के भीतर निष्क्रिय हो जाता है और लगातार पुनर्जीवित होता है,तो इकाई तीन से पांच साल के बीच turnarounds चलाता है, उत्प्रेरक के बजाय यांत्रिक और अग्निरोधक स्थिति द्वारा सीमित है। हाइड्रोट्रीटर्स एक से पांच साल तक चल सकते हैं; स्वच्छ फ़ीड पर एक नाफ्टा हाइड्रोट्रीटर छह साल तक पहुंच सकता है,जबकि क्रैक्ड फ़ूड पर एक डीजल हाइड्रोट्रेटर अठारह महीने तक सीमित हो सकता हैहाइड्रोक्रैकर दो से पांच साल तक चलते हैं, अर्ध-पुनर्जीवित उत्प्रेरक सुधारक इन-सिटू पुनरुद्धार से पहले छह से चौबीस महीने तक चलते हैं।जबकि निरंतर उत्प्रेरक पुनर्योजी के साथ इकाइयों को सिद्धांत रूप में अनिश्चित काल के लिए चलाया जाता है और यांत्रिक निरीक्षण अंतराल द्वारा सीमित हैंप्रत्येक मामले में सीमित कारक तीन में से एक हैः बिस्तर पर दबाव में वृद्धि, अधिकतम अनुमेय बिस्तर तापमान तक पहुंचना, या उत्पाद विनिर्देशों को पूरा करने में विफल रहना।

प्रश्न: रिफाइनरी रिएक्टरों को खतरनाक क्या बनाता है?

उत्तर: चार खतरे, सभी अकेले प्रक्रिया के बजाय डिजाइन द्वारा प्रबंधित किए जाते हैं। हाइड्रोकार्बन और हाइड्रोजन इन्वेंट्री में उच्च दबाव और तापमान,जिसका अर्थ है कि एक रिसाव एक बड़ी ज्वलनशील सूची जारी कर सकते हैं औरउच्च तापमान हाइड्रोजन हमला, जहां हाइड्रोजन उच्च आंशिक दबाव में मीथेन बनाने के लिए स्टील में कार्बन के साथ प्रतिक्रिया करता हैआंतरिक दरार का कारण बनता है जो बाहर से नहीं देखा जा सकताइसलिए सामग्री चयन एपीआई 941 नेल्सन वक्र का पालन करता है और निरीक्षण उन्नत अल्ट्रासोनिक तरीकों का उपयोग करता है।जहां प्रवाह का नुकसान या गलत वितरण एक गर्म बिंदु बनाता है जो प्रतिक्रिया को और तेज करता है, शमन प्रणालियों, कई थर्मोकपल्स और एक आपातकालीन दबाव प्रणाली द्वारा प्रबंधित एपीआई 521 के आकार के लिए।जो सल्फर सेवा में कंटेनरों के अंदर बनता है और एक टर्नओवर के दौरान कंटेनर को हवा के लिए खोलने पर स्वतः ही जलता है, नियंत्रित ऑक्सीकरण या उत्प्रेरक को उतारने के दौरान कंटेनर को गीला रखकर प्रबंधित किया जाता है।