راکتور در پالایشگاه نفت چیست: هدف، انواع و نحوه کارکرد آن

یک راکتور در پالایشگاه نفت چیست: هدف، انواع و نحوه کار آن

جواب دادن به سوال اصلي:راکتور در پالایشگاه نفتی چیست؟راکتور ظرف فشاری است که در آن شیمی اتفاق می افتد، تنها جایی در پالایشگاه که مولکول ها عمداً از هم جدا می شوند یا بازسازی می شوند نه فقط مرتب می شوند.همه چيز ديگر در گياه جدا مي شود، مواد را گرم می کند، خنک می کند یا حرکت می دهد؛ راکتور مواد را تغییر می دهد.عبور یک جریان تقطیر با هیدروژن از یک کاتالیزور کوبالت-مولیبدن که گوگرد را از بین می بردیک هیدروکرکر در ۳۵۰ تا ۴۵۰ درجه سانتیگراد و ۱۰۰ تا ۲۰۰ بار کار می کند و بیشتر می رود و روغن گاز سنگین را به دیزل و سوخت جت تبدیل می کند.یک اصلاح کننده کاتالیتیک در ۴۸۰ تا ۵۲۵ درجه سانتیگراد روی پلاتین کار می کند تا نفت را به رفرمت آکتانی بالا تبدیل کند. یک مایع کاتالیتیک کریکنگ رزر در ۵۰۰ تا ۵۴۰ درجه سانتیگراد با زمان تماس تنها ۲ تا ۵ ثانیه کار می کند. این ظرف ها بزرگترین و سنگین ترین اقلام در کارخانه هستند.با ضخامت دیواره 100 تا 300 میلی متر و وزنه ای تا 1200 تن، و آنها همچنین از نزدیک ترین نظارت هستند، زیرا سودآوری پالایشگاه در آنها تصمیم گرفته شده است.

1آنچه در واقع در داخل یک راکتور پالایشگاه اتفاق می افتد

چهار چیز در هر راکتور اتفاق می افتد، و درک آنها کل طراحی را توضیح می دهد:

• خوراک با کاتالیزور روبرو می شود:تقریبا تمام راکتورهای پالایشگاه حاوی یک کاتالیزور جامد، یک ماده متخلخل با یک سطح داخلی عظیم، اغلب 150-400 متر مربع در هر گرم است، که در آن واکنش رخ می دهد.تغذیه پمپ و گرم تا دمای واکنش و سپس جریان از طریق بستر بسته بندی شده از گلوله کاتالیزور، به طور معمول 1-3 میلی متر قطر. نرخ به عنوان سرعت فضایی بیان می شود، معمولا 0.5-5 h-1، به این معنی که تغذیه از طریق حجم کاتالیزور بین 0.5 تا 5 بار در ساعت عبور می کند،و این عدد تبدیل به دست آمده را تعیین می کنداز آنجا که کاتالیزور جایی است که ارزش ایجاد می شود، همه چیز دیگر در راکتور وجود دارد برای خدمت به آن: توزیع کنندگان برای توزیع تغذیه به طور مساوی، شبکه های پشتیبانی برای نگه داشتن آن،ترموکوپل ها برای خواندن دمای آن و سیستم های خاموش کردن برای کنترل آن.
• گرما یا آزاد می شود یا جذب می شود:این عامل است که بیشتر طراحی مکانیکی را شکل می دهد.بنابراین راکتور با چندین بستر کاتالیزور جداگانه ساخته شده است و هیدروژن سرد بین آنها تزریق می شود تا دمای دوباره پایین آورد، محدود کردن افزایش در هر بستر به 20-40 ° C. اصلاح کاتالیتیک برعکس است: واکنش هایی که باعث ایجاد عطر گرمایی را جذب می کنند،پس رآکتورها در سه یا چهار مرحله آدیاباتیک با یک کوره بین هر یک برای قرار دادن گرما به عقب مرتب شده اندکریک کردن کاتالیزاسیون مایع مشکل را به صورت متفاوتی حل می کند، کاتالیزور به طور مداوم بین راکتور و یک ژنراتور گردش می کند.که در آن، کوکسی که در زمان کرکنگ باقی مانده است در درجه حرارت 650-730 درجه سانتیگراد سوزانده می شود.، و کاتالیزور گرم بازسازی شده این گرما را به راکتور بازمی گرداند تا واکنش ترکیدن را تامین کند.
• کاتاليست به آرامي مي ميرههر کاتالیست با گذشت زمان فعالیت خود را از دست می دهد و مکانیسم آن به فرآیند بستگی دارد.کوک و فلزات مانند نیکل و واندیم به تدریج منافذ را مسدود می کنند.در اصلاح کاتالیستی، کوک بیش از شش تا بیست و چهار ماه ایجاد می شود. اپراتور با افزایش آهسته درجه حرارت در طول کمپین، جبران می کند.که نرخ را بازگرداند اما همچنین غیرفعال کردن را تسریع می کند، بنابراین اجرا به پایان می رسد زمانی که حداکثر دمای مجاز، کاهش فشار در بستر، یا مشخصات محصول به دست می آید.سپس راکتور برای بازسازی کاتالیزور یا تعویض خاموش می شود.، که تنها بزرگترین دلیل برای یک تحول پالایشگاه است.
• فشار، فلزکاری و محاصره:یک راکتور پالایشگاه یک ظرف تحت فشار با وظیفه استثنایی است. ضخامت دیواری 100-300 میلی متر در فولاد کم آلیاژ کروم-مولیبدن طبیعی است.و دلیلش تنها فشار نیست بلکه ترکیب هیدروژن استهیدروژن اتمی در فشار جزئی بالا به کربن در فولاد معمولی حمله می کند و متان را در فلز تشکیل می دهد.حالت شکست به نام حمله هیدروژن با دمای بالا، به همین دلیل است که مواد بر اساس API 941 منحنی نلسون انتخاب شده است. ظرف به ASME VIII بخش 2 با یک پوشش جوش ضد زنگ بر روی تمام سطوح مرطوب ساخته شده است،و مجهز به حداقل دمای فشار است، به طور معمول 90-150 ° C، که هرگز نباید تحت فشار قرار گیرد زیرا فولاد پس از استفاده طولانی شکننده می شود.

2راکتورهای اصلی که در پالایشگاه پیدا می کنید

یک پالایشگاه مدرن شامل پنج تا پانزده راکتور است و هر یک از آنها یک کار خاص در طرح جریان دارند:

• هیدروتراکتور:رایج ترین راکتور در هر پالایشگاه و آن را که مشخصات سوخت مدرن را ممکن می کند.فلزات و اولفین ها با واکنش آنها با هیدروژن بر روی کاتالیزور کوبالت-مولیبدن یا نیکل-مولیبدن در 300 تا 400 درجه سانتیگراد و 30 تا 100 بارتولید آن هیدروژن سولفید و آمونیاک است که جدا شده و به کارخانه گوگرد ارسال می شود و یک محصول تمیز است که حد 10 ppm گوگرد را برای دیزل بسیار کم گوگرد برآورده می کند.تقریباً هر رودخانه ای در یک پالایشگاه از یک رودخانه عبور می کند: نفت قبل از اصلاح کننده، زیرا گوگرد پلاتین را مسموم می کند؛ کروزین قبل از مخلوط سوخت جت؛ دیزل قبل از فروش؛ روغن گاز قبل از FCC یا هیدروکرکر؛ و روغن گاز خلاء قبل از تبدیل.
• هيدروکراکرسخت ترین و ارزشمندترین رآکتور تبدیل کار می کند در ۳۵۰ تا ۴۵۰ درجه سانتیگراد و ۱۰۰ تا ۲۰۰ بار و دو کار را همزمان انجام می دهد:مولکول های سنگین را به مولکول های دیزل و سوخت جت با استفاده از یک جزء اسیدی زئولیت شکاف می دهد.از آنجا که ترکیدن در یک محیط غنی از هیدروژن اتفاق می افتد، محصولات اشباع شده و کم گوگرد و اولفین هستند،بنابراین هیدروکرکر دیزل و جت در میان بالاترین کیفیت مخلوط اجزای موجود استرآکتور یک ظرف ضخیم با دیوارهای ضخیم با چهار تا شش بستر کاتالیزور است، خنک کردن هیدروژن سرد بین آنها،و یک مرحله هیدروتراکتینگ جداگانه قبل از مرحله کراکنگ برای محافظت از کاتالیزور کراکنگ از نیتروژن و گوگرد.
• رآکتور و ژنراتور کریکنگ کاتالیستی مایع:تولید کننده اصلی بنزین در اکثر پالایشگاه ها و تنها واحد اصلی که کاتالیزور به طور مداوم گردش می کند.روغن به پایین یک ارتفاع عمودی تزریق می شود که در آن با کاتالیزور بازسازی شده در 500-540 °C روبرو می شود و در 2-5 ثانیه ترک می کندکاتالیزور و بخار در سیکلون ها جدا می شوند، کاتالیزور با بخار از هیدروکربن جدا می شود و سپس به رژنیراتور جریان می یابد که در آن هوا در 650-730 °C از کوکس می سوزاند،فعاليت را برطرف مي كند و گرمايي را تولید مي كند كه باعث ترکيدن مي شود.کاتالیزور بازسازی شده، اکنون گرم و تمیز، به ريزر باز می گردد. کل گردش می تواند بیش از 20-50 تن در دقیقه در یک واحد بزرگ باشد.و تجهیزات با مواد مقاوم در برابر فرسایش پوشش داده شده است نه با فولاد پوشش داده شده است، چون کاتالیزور بسیار خیس کننده است.
• اصلاح کننده کاتالیتیک و راکتورهای کوچکتر:یک اصلاح کننده کاتالیتیک نفت سنگین را با اکتان 40-60 می گیرد و آن را به 95-105 افزایش می دهد با تبدیل نفتن ها به مواد خوشمزه و پارافین ها به ایزومرهای شاخه دار،بیش از یک کاتالیزور پلاتینوم-رینیم در ۴۸۰ تا ۵۲۵ درجه سانتیگراد و ۵ تا ۳۵ باراین نیروگاه همچنین منبع اصلی هیدروژن پالایشگاه است. در کنار این نیروگاه ها چندین راکتور کوچکتر وجود دارد:یک راکتور ایزومریزه کننده برای تبدیل پارافین های نفتی سبک به ایزومرهای اکتان بالا در 120-250 درجه سانتیگرادیک راکتور آلکیلی که اولفین ها را با ایزوبوتان در دمای 5 تا 20 درجه سانتیگراد با استفاده از اسید سولفوریک یا هیدروفلوئوریک ترکیب می کند.یک رآکتور هیدرو دی سولفوریزاسیون یا هیدروژن سازی انتخابی برای حذف دیولفین ها از نفتا ترک خوردهو در نیروگاه گوگرد، یک راکتور حرارتی کلاوس در ۱۰۰۰­۱۳۰۰ درجه سانتیگراد و سپس دو یا سه راکتور کاتالیتیک در ۲۰۰­۳۲۰ درجه سانتیگراد که سولفید هیدروژن را به گوگرد عنصری تبدیل می کنند.

ماتریس مقایسه رآکتورهای پالایشگاه اصلی

سوالات متداول (FAQ)

سوال: تفاوت یک راکتور با یک ستون تقطیر چیست؟

A: یک ستون تقطیر آنچه را که در حال حاضر وجود دارد جدا می کند؛ یک راکتور آنچه را که وجود ندارد ایجاد می کند. در یک ستون، مولکول ها بین بخار و مایع حرکت می کنند تا زمانی که خود را با نقطه جوش مرتب کنند،و هیچ پیوند شیمیایی شکسته یا شکل نمی گیرددر یک راکتور، پیوندها شکسته و بازسازی می شوند، بنابراین مواد خارج از مواد شیمیایی متفاوت از مواد وارد می شوند. این تفاوت در طراحی نشان می دهد:یک ستون پر از سینی یا بسته بندی است و بر روی گرادیان درجه حرارت از پایین به بالا کار می کند، در حالی که یک راکتور پر از کاتالیزور است و در دمای دقیق کنترل شده که تقریبا یکنواخت است یا عمداً گام برداشته می شود کار می کند.یک ستون مصرف گرما و خنک کننده، یک راکتور کاتالیزور، هیدروژن و در کرک کردن، کوکس که بر روی کاتالیزور شکل می گیرد را مصرف می کند.

س: چرا راکتورهای پالایشگاه اینقدر بزرگ و سنگین هستند؟

ج: سه دلیل ترکیب: فشار و دمای: یک هیدروکرکر در 200 بار و 450 درجه سانتیگراد نیاز به یک دیوار پوسته 150-300 میلی متر از فولاد کم آلیاژ،که تنها باعث می شود ظرف خالی چند صد تن باشد.حجم: موجودیت کاتالیزور باید به اندازه کافی بزرگ باشد تا مواد غذایی مدت زمان مناسب را در تماس با آن بگذرانند.و در سرعت فضایی 1 h-1 300 m3 در ساعت تغذیه نیاز به 300 m3 کاتالیزورو بخش های داخلی: توزیع کنندگان، شبکه های پشتیبانی، سیستم های خاموش کردن، چاه های حرارتی و کلکتورهای خروجی پیچیدگی و ارتفاع داخلی را اضافه می کنند.بزرگترین راکتورهای هیدروکرکر بیش از 1،200 تن، که بیش از ظرفیت اکثر مسیرهای حمل و نقل و اغلب بیش از ظرفیت جرثقیل کارخانه تولید است،بنابراین آنها در نزدیکی یک راه آب ساخته می شوند یا در بخش ها حمل می شوند و در محل تکمیل می شوند.

س: یک راکتور پالایشگاه تا چه مدت قبل از خاموش شدن کار می کند؟

پاسخ: کاملاً به سرعت غیرفعال شدن کاتالیزور بستگی دارد. کاتالیزور فلود کاتالیز در عرض چند ثانیه غیرفعال می شود و به طور مداوم بازسازی می شود.بنابراین واحد بین سه تا پنج سال بین دوره های تغییر می رود.، محدود به شرایط مکانیکی و آتش شکن نه توسط کاتالیزور. هیدروتراکتورها یک تا پنج سال کار می کنند؛ یک هیدروتراکتور نفتا بر روی مواد غذایی تمیز می تواند شش سال را به طول انجامد.در حالی که یک هیدروتراکتور دیزل بر روی خوراک ترک خورده ممکن است به هشتاد ماه محدود شودهیدروکرکر ها دو تا پنج سال کار می کنند، اصلاح کننده های کاتالیستی نیمه بازسازی کننده شش تا 24 ماه قبل از بازسازی در محل کار می کنند.در حالی که واحدهای دارای بازسازی کاتالیزور مداوم در اصل به طور نامحدود کار می کنند و با فواصل بازرسی مکانیکی محدود می شونددر هر مورد، عامل محدود کننده یکی از سه مورد است: افزایش فشار کاهش در بستر، رسیدن به حداکثر دمای مجاز بستر، یا عدم رعایت مشخصات محصول.

س: چه چیزی راکتورهای پالایشگاه را خطرناک می کند؟

پاسخ: چهار خطر، همه توسط طراحی مدیریت می شوند نه تنها توسط روش. فشار و دمای بالا در موجودی هیدروکربن و هیدروژن،که به این معنی است که یک نشت می تواند یک موجودی قابل اشتعال بزرگ را آزاد کند وحمله هیدروژن در دمای بالا، که در آن هیدروژن در فشار جزئی بالا با کربن در فولاد واکنش نشان می دهد تا متان را تشکیل دهد،ایجاد شکاف های داخلی که از بیرون دیده نمی شودبه همین دلیل است که انتخاب مواد از منحنی API 941 نلسون پیروی می کند و چرا بازرسی از روش های پیشرفته فوق صوتی استفاده می کند.جایی که از دست دادن جریان یا توزیع نادرست یک نقطه داغ ایجاد می کند که واکنش را بیشتر تسریع می کند، که توسط سیستم های خنک کننده، چند ترموپول و یک سیستم فشار اضطراری با اندازه API 521 مدیریت می شودکه در داخل ظروف در سرویس گوگرد شکل می گیرد و به طور خود به خود در هنگام باز کردن ظروف به هوا در طول چرخش روشن می شود.، توسط اکسیداسیون کنترل شده یا نگه داشتن ظرف مرطوب در طول تخلیه کاتالیزور مدیریت می شود.