یک راکتور پردازش نفت چیست: وظایف پالایشگاه، امور داخلی و پوشش عملیاتی

جواب دادن به سوال اصلي:رآکتور پردازش نفت چیست؟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 purified. این در جریان فرکانس و در جریان پردازش محصول قرار دارد و پالایشگاه به طور معمول شامل پنج تا پانزده مورد از آنها است.نیتروژن و فلزاتهیدروکرکر ها در ۳۵۰ تا ۴۵۰ درجه سانتیگراد و ۱۰۰ تا ۲۰۰ بار برای تبدیل روغن گاز به ترشی ها کار می کنند. اصلاح کننده های کاتالیز در ۴۸۰ تا ۵۲۵ درجه سانتیگراد و ۵ تا ۳۵ بار برای افزایش اکتان کار می کنند.یک FCC riser در 500-540 °C با کاتالیزور گردش مداوم کار می کندعمر کاتالیزور از چند ثانیه در ترکیدن تا پنج سال در هیدروتراکتینگ، و کل طراحی مکانیکی، از توزیع کننده ورودی تا کلکتور خروجی،وجود دارد تا آن کاتالیزور را در دسترس قرار دهد.، به طور مساوی رطوبت و کنترل حرارتی در طول کل چرخه.

1جایی که راکتورها در طرح جریان پالایشگاه قرار دارند

پالایشگاه یک دنباله ای از مراحل جداسازی و تبدیل است و هر راکتور در آن دنباله موقعیت خاصی را اشغال می کند:

• آماده سازی و هیدروتراکتینگ خوراک:نفت خام ابتدا با ترشی اتمسفر و خلاء به نفت، کروزین، دیزل، گاز و باقیمانده جدا می شود. اولین راکتور هر یک از این جریان ها معمولاً یک هیدروتراکتور است.که از هر واحد پايين رودخانه محافظت ميکنه. هیدروتراکتینگ نفتا سولفر و نیتروژن را به کمتر از 0.5-1 ppm قبل از اینکه جریان به یک اصلاح کننده کاتالیز کننده برود حذف می کند، زیرا هر دو برای کاتالیزور پلاتین سمی هستند.در 300 تا 340 درجه سانتیگراد و 20 تا 40 بار روی کاتالیزور کبالت مولیبدن حرکت می کند.هیدروتراکتینگ دیزل، محور اصلی تولید دیزل بسیار کم گوگرد است، که گوگرد را از ۵۰۰۰ تا ۱۵۰۰۰ ppm به کمتر از ۱۰ ppm در ۳۳۰ تا ۳۸۰ درجه سانتیگراد و ۴۰ تا ۸۰ بار کاهش می دهد.با شدت تعیین شده توسط محتوای خوشمزه مواد غذایی، زیرا دیبنزوتیوفن های با مانع استریکی نیاز به یک کاتالیزور نیکل مولیبدن با فعالیت بالا یا فلز نجیب در مرحله دوم دارند..
• تبدیل: شکستن و اصلاح:جریان های سنگین تر که ارزش کمتری نسبت به محصولاتی که می توانند تبدیل شوند، به تبدیل تبدیل می شوند. یک هیدروکرکر ترکیبی از هیدروتراکتینگ و ترک در یک حلقه با فشار بالا،تبدیل ۳۰ تا ۹۰ درصد روغن گاز خلاء به دیزل، سوخت جت و نفت در درجه حرارت 350 تا 450 درجه سانتیگراد و 100 تا 200 بار، با exotherm مدیریت شده توسط خنک کردن هیدروژن سرد بین بستر.یک کریکر کاتالیز مایع روغن گاز و باقیمانده را در 500-540 درجه سانتیگراد با تماس 2-5 ثانیه در یک ریزر ترک می کندیک اصلاح کننده کاتالیزمی اکتان نفت سنگین را از حدود 40-60 به 95-105 افزایش می دهد با تبدیل نفتن ها و پارافین ها به مواد خوشمزه در 480-525 درجه سانتیگراد.کوکس کردن به تاخیر باقی مانده های خلاء را به محصولات سبک تر و کوکس نفتی در 480-510 °C در بشکه های کوکس جفت شده که در چرخه 12-24 ساعت کار می کنند، تبدیل می کند.
• راکتورهای تصفیه و تکمیل:پس از تبدیل، محصولات نیاز به درمان نهایی دارند. جریان های نفتا و بنزین ممکن است از یک واحد هیدروژن سازی انتخابی برای تبدیل دیولفین ها به اولفین ها در ۸۰ تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد و ۲۰ تا ۴۰ بار عبور کنند.جلوگیری از تشکیل لثه در پایین رودخانهکروزین و سوخت جت برای سولفر و حذف مرکپتان هیدروتراکت می شوند. LPG از یک درمانگر آمین و یک درمانگر کاستیک عبور می کند.و در برخی از پیکربندی ها از طریق یک رآکتور مروکس یا کوبالت-مولیبدنوم برای حذف گوگردواحد کلاوس سولفايد هیدروژن را از تمام ژنراتورهای آمين به سولفر عنصر تبدیل می کند، با استفاده از یک راکتور حرارتی در 1000-1۳۰۰ درجه سانتیگراد و سپس راکتورهای کاتالیستی در ۲۰۰ تا ۳۲۰ درجه سانتیگراد بر روی آلومینیوم یا تیتانیوماین ها راکتورهای هیدروکربنی نیستند، اما همان رشته طراحی مکانیکی و آتش شکن را دارند.
• نیروگاه های هیدروژنی و راکتورهای عمومی:هر واحد هیدروترتیتیشن و هیدروکرکینگ به هیدروژن وابسته است.که در یک اصلاح کننده متان بخار تولید می شود که لوله های اصلاح کننده اصلی در 800 تا 900 درجه سانتیگراد و 20 تا 35 بار بر روی یک کاتالیزور نیکل کار می کنند، پس از آن تغییر دمای بالا در 320-450 °C در مورد آهن کرومیوم و تغییر دمای پایین در 200-250 °C در مورد مس زنک آلومینیوم،و در نهایت متاناسیون در ۲۸۰ تا ۳۵۰ درجه سانتیگراد یا جذب سوئیچ تحت فشاررفرمر یک راکتور لوله ای است نه یک ظرف و لوله های آن از نزدیک ترین موارد در پالایشگاه نظارت می شوند زیرا شکستن خزیدن مکانیزم پایان عمر استبا دمای فلز لوله و با لیزر دوره ای یا اندازه گیری سیلاب فوق صوتی پیگیری می شود.

2- امور داخلی، متالورژی و پوشش عملیاتی

پوسته ظرف توجه را به خود جلب می کند، اما قسمت های داخلی و فلزات سازی تعیین می کنند که چقدر واحد در واقع کار می کند:

• توزیع کننده ورودی و بستر پشتیبانی:هر مشکل عملکردی در یک راکتور ثابت در نهایت به توزیع باز می گردد. توزیع کننده ورودی باید گاز دو فاز و جریان مایع را به طور مساوی در سراسر بخش متقابل توزیع کند.چرا که یک تغذیه نادرست ایجاد کانال، نقاط داغ محلی و بخشی از کاتالیزور که هرگز تغذیه نمی شود. طرح های مدرن از یک سینی بلند کننده بخار استفاده می کنند،یک سینی با کف حباب یا یک توزیع کننده دودخانه سوراخ شده با عمق مایع 50-150 میلی متر بالای سینی سینی، اندازه گیری شده برای پایدار ماندن در حداقل تبدیل شدن. تله های مقیاس و یک بستر درجه بندی شده از حلقه های بی اثر بزرگتر در بالا گیرنده زنگ و مقیاس از خط تغذیه،که تنها بزرگترین علت کاهش زودرس فشار خون است.. حمایت کاتالیزور شامل یک شبکه یا یک صفحه سیم کوهنوردی نوع جانسون است که توسط لایه های درجه بندی شده از توپ های سرامیکی پوشانده شده استو پشتیبانی باید وزن کامل کاتالیزور به علاوه تفاوت فشار در پایان اجرا را بدون انحراف تحمل کند..
• سیستم های خاموش کردن و اندازه گیری دمای:از آنجایی که هیدروپروسیسینگ exothermic است،دمای راکتور با تزریق هیدروژن سرد یا مایع بازیافت سرد بین بستر ها از طریق توزیع کننده خاموشی که جریان را قبل از بستر بعدی توزیع و دوباره مخلوط می کند، کنترل می شود.هر بستر مجاز به افزایش 20-40 °C است و کل راکتور با دو عدد مشتق ردیابی می شود: متوسط وزن دمای بستر،که میانگین وزن شده تمام دمای بستر است و بهترین شاخص فعالیت کاتالیزور است.، و حداکثر دمای بستر یا پوست، که حد ایمنی است. چند ترموپول در هر بستر، اغلب شش تا دوازده ترتیب داده شده در یک الگوی با چندین موقعیت شعاعی در هر سطحتشخیص سوء توزیع به عنوان گسترش درجه حرارت شعاعیدر حالی که افزایش بیش از ۱۰ تا ۲۰ درجه سانتیگراد نشان می دهد که کانال یا توزیع کننده دچار نقص شده است و روند رو به افزایش، اولین هشدار برای مشکل است.
• مکانیسم های فلز سازی و تخریب:راکتورهای هیدروپروسیسینگ در مکان هایی کار می کنند که حمله هیدروژن، شکنندگی و خوردگی سولفید مورد استفاده قرار می گیرند. فلز پایه معمولا 2.25Cr-1Mo یا 3Cr-1Mo به ASME VIII Division 2 است.بر اساس منحنی API 941 نلسون برای فشار و دمای جزئی هیدروژن طراحی انتخاب شده است، با پوشش جوش استنیتیک ضد زنگ 347 یا 309/308L در تمام سطوح مرطوب شده برای مقاومت در برابر خوردگی سولفید هیدروژن.شکنندگی دمایی فولاد کرومیوم-مولیبدنوم در محدوده 350-575 °C با مشخص کردن یک عامل J پایین و سیلیکون پایین کنترل می شود، با آزمایش خنک کننده مرحله ای از گرماهای تولید، و از نظر عملیاتی هرگز تحت فشار قرار ندهید ظرف را زیر حداقل دمای فشار، به طور معمول 90-150 °C پس از یک دوره خدمات.سولفید هیدروژن مرطوب نیاز به مطابقت با NACE MR0175 / ISO 15156 دارد، از جمله محدودیت های سختی و درمان حرارتی پس از جوش.
• مدیریت چرخه، راه اندازی و خاموش کردن:یک چرخه هیدروپروسیسنگ زمانی که کاهش فشار، حداکثر دمای بستر یا مشخصات محصول به دست می آید، هر کدام از این موارد زودتر اتفاق می افتد، به پایان می رسد.کاتالیزور یا به صورت اکسیداتیو با اکسیژن کنترل شده و بخار بازسازی می شود.، یا راکتور برای جایگزینی کاتالیزور خنک و خنک می شود. شروع کار با حداقل دمای فشار کنترل می شود: ظرف باید قبل از افزایش فشار بیش از این آستانه گرم شود.,یا شکستگی شکننده در یک ظرف شکننده ممکن است. کاتالیست presulphiding تبدیل اکسید فلز به شکل سولفید فعال،یا در محل با دی متیل دی سولفید یا ex situ قبل از بارگیریبارگذاری کاتالیزور خود یک تخصص است: بارگذاری متراکم مقدار کاتالیزور را در همان حجم 10 تا 20 درصد افزایش می دهد و توزیع را بهبود می بخشد، اما نیاز به تجهیزات و مهارت دارد.در حالی که بارگذاری جوراب ارزان تر و بخشنده تر است. بازرسی های برگشت به دنبال تحریف شبکه پشتیبانی ، آلودگی کلکتور خروجی ، جدا شدن پوشش و ترک در پوشش جوش و نوزل ها است.

وظایف راکتور پالایشگاه ماتریس مقایسه

سوالات متداول (FAQ)

سوال: تفاوت یک راکتور پردازش نفت با یک ظرف تحت فشار معمولی چیست؟

A: از نظر قانونی و مکانیکی یک راکتور یک ظرف تحت فشار است که با ASME VIII Division 1 یا Division 2 ساخته شده و مطابق با آن تمبر شده است.یک راکتور حاوی یک موجود شیمیایی فعال است که در طول زمان تغییر می کند.یک جداکننده یا یک درام یک موجوداتی استاتیک را در شرایط ثابت نگه می دارد، در حالی که یک راکتور یک کاتالیزور را نگه می دارد که فعالیت آن از بین می رود، گرما تولید می کند،و باعث افزایش درجه حرارت در طول چرخه می شود.این تفاوت همه چیز را هدایت می کند: توزیع کنندگان داخلی و جمع کننده ها به جای نوزل های ساده، چند ترموپول در چندین موقعیت شعاعی به جای یک،یک سیستم خاموش کننده که مایع سرد را بین تخت ها تزریق می کند، یک متالورژی انتخاب شده بر اساس API 941 منحنی نلسون برای حمله هیدروژن به جای فشار تنها،و یک پوشش عملیاتی که شامل حداقل دمای فشار است که زیر آن ظرف نمی تواند تحت فشار باشد.فواصل بازرسی و ارزیابی عمر باقیمانده به همین ترتیب سخت تر است.

س: کاتالیزور راکتور پالایشگاه تا چه مدت دوام می آورد؟

پاسخ: کاملاً به وظيفه بستگی داره کاتاليست فلوي کاتاليستي در عرض چند ثانيه توسط کوکس غیرفعال ميشه و به طور مستمر از طریق رژينراتور گردش ميکنهبنابراین موجودی آن با اضافه کردن روزانه به جای جایگزینی حفظ می شود• کل موجودی در هفته ها تا ماه ها تغییر می کند. کاتالیزور هیدروتراکتینگ یک تا پنج سال طول می کشد.با یک هیدروتراکتور نفت به طور معمول در 3-6 سال و یک هیدروتراکتور دیزل در 1-3 سال بسته به نقطه پایان تغذیه و شدتکاتالیزور های هیدروکریکینگ 2 تا 5 سال طول می کشد. هیدروپروسیسنگ بقایای با یک بستر جوش داده شده هر روز 0.5 تا 2 درصد از موجودی را به خاطر زندگی کاتالیزور بسیار کوتاه جایگزین می کند.کاتالیزور اصلاح کاتالیز 6 تا 24 ماه در سرویس نیمه بازسازی و به طور موثر به طور نامحدود در واحدهای بازسازی مداوم که گردش مداوم است. پایان اجرا توسط حداکثر دمای بستر، افت فشار در سراسر بستر یا مشخصات محصول تنظیم می شود.

س: شایع ترین علت خاموش شدن زودرس راکتور چیست؟

ج: کاهش فشار، علت اصلی افزایش فشار در هیدروپروسیسنگ است، و تقریبا همیشه در بالای بستر اول شروع می شود. زنگ و مقیاس از خط تغذیه، سولفید آهن از خوردگی در جریان بالا،کوکس از کوره، و در باقیمانده خدمات اسفالتن و جامد معلق همه در فضای خالی جمع می شوند و از آنجا که کاهش فشار به طور معکوس با مربع کسر خالی مقیاس،مقدار ناچیز سپرده به افزایش نامتناسبی منجر می شود.علت دوم محدودیت دمایی است: یک توزیع غلط جریان یا یک توزیع کننده آلوده باعث گسترش دمای شعاعی می شود، کانال گرم غیرفعال شدن را به صورت محلی تسریع می کند.و حداکثر دمای بستر قبل از مصرف کاتالیزور متوسط به دست می آید.هر دو با فیلتر کردن مواد غذایی، یک تله مقیاس به درستی طراحی شده و بستر درجه بندی شده، شروع دقیق برای جلوگیری از شوک حرارتی که کاتالیزور را از بین می برد،و با نظارت بر گسترش شعاعی به عنوان یک هشدار زودهنگام به جای انتظار برای دمای عمده.

س: برای رآکتورهای هیدروپروسیسنگ از چه فلزات استفاده می شود و چرا؟

A: استاندارد است 2.25Cr-1Mo یا 3Cr-1Mo فولاد آلیاژ پایین با یک پوشش جوش فولاد ضد زنگ austenitic است. فلز پایه بر اساس API 941 منحنی نلسون انتخاب می شود،که ترکیبی از فشار جزئی و دمای هیدروژن را تعریف می کند که در آن هیدروژن اتمی با کربن در فولاد واکنش نشان می دهد تا متان را تشکیل دهد، باعث ترک شدن بین دانه ها و decarburization شناخته شده به عنوان حمله هیدروژن در دمای بالا؛ اضافه کردن کروم و مولیبدن کربیدهای پایدار را تشکیل می دهد و حد را افزایش می دهد.3Cr-1Mo با وانیدیوم، یا 2.25Cr-1Mo-0.25V، برای هیدروکریک شدید مورد استفاده قرار گرفته است زیرا دمای بالاتر را امکان پذیر می کند و مقاومت بهتری در برابر شکنندگی را فراهم می کند.معمولا 309L به عنوان یک لایه اول و سپس 347 یا 308L، در برابر خوردگی سولفید هیدروژن مقاومت می کند و از تشکیل سنگ آهن محافظت می کند که در غیر این صورت بستر را مسدود می کند.و در جداکننده های با فشار بالا که در آن بی سولفید آمونیوم و هیدروسولفید آمونیوم متمرکز شده اند، آلیاژ 825 پوشش و یا جامد Inconel داخلی استفاده می شود.