ПРОБЛЕМЫ, ВОЗНИКАЮЩИЕ ПРИ ОСУЩЕСТВЛЕНИИ ПРОЦЕССА ВИСБРЕКИНГА

Существует две основные проблемы, возникающие при осуществлении процесса висбрекинга, - это образование коксовых отложений и коррозия оборудования.

Образование коксовых отложений

Формирование коксового слоя в процессе висбрекинга приводит к забивке труб печи и выносной камеры, перегреву стенок труб, снижению агрегативной устойчивости остатков при повышенных температурах, которое, в свою очередь, ведет к усилению кокосообразования, ухудшению теплопередачи и дальнейшей активации отложения кокса. Осадок образуется за счет выпадения асфальтенов во вторую фазу [20].

Начало образования продуктов уплотнения зависит от состава исходного сырья и жесткости режима висбрекинга. Коксообразование происходит по радикально-цепному механизму через алкильные и бензильные радикалы. Последовательность и тип образующихся продуктов уплотнения показаны на рис. 4.1.

Схема образования коксовых отложений в термодеструктивных процессах

Рисунок 4.1 - Схема образования коксовых отложений в термодеструктивных процессах

Содержание в нефти неорганических соединений напрямую влияет на скорость отложения кокса, так как их кристаллы, высаживаясь на стенках труб печей, играют роль центров активного коксообразования. Поэтому необходимо добиваться стабильного глубокого обессоливания нефти [73].

Также отложение кокса существенно снижает выход продукта и сокращает длительность пробега, приводит к увеличению расхода энергии из-за напряжений, появляющихся при циклических изменениях температуры. Когда науглероживание охватывает от 30 до 50 % толщины стенки, оно становится наиболее частой причиной разрушения труб.

Кокс откладывается в трубах печей неравномерно: коксуется в основном нижняя часть трубы, причем толщина кокса постепенно возрастает по ходу движения сырья. По-видимому, это является следствием нарушения гомогенности сырья при нагреве его в горизонтальных змеевиках.

В результате этого в нижнем слое жидкого потока могут концентрироваться наиболее тяжелые и легкококсующиеся компоненты (карбоиды, асфальтены) и механические примеси.

Практический интерес представляет изучение возможности использования печей с вертикальным расположением труб.

Одним из способов уменьшения отложения кокса в трубах реакционного змеевика является уменьшение давления в них вследствие снижения местных сопротивлений по ходу сырья от печного насоса до реактора.

С этой точки зрения повышение давления в реакторе не желательно, особенно при переработке тяжелого сырья. Для снижения давления на выходе из реакционного змеевика и создания лучших условий для испарения сырья следует увеличить диаметр трансферной линии от печи до реакторов до 150 мм и изменить схему узла распределения сырья по реакторам, в результате чего коксоотложение во всех трубах потолочного экрана уменьшается почти в двое [74].

Снижению коксообразованию также способствует конструкция выносной реакционной камеры (ВРК). Для уменьшения скорости отложения кокса в камерах с восходящим потоком устанавливают различные перегородки (рисунки 4.2-4.3).

Выносная реакционная камера представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат оснащенный перфорированными тарелками.

1 - входной распределитель; 2 -перфорированная тарелка; 3 -выходной распределитель.

Рисунок 4.2 - Схема сокинг-камеры с горизонтальными перегородками.

Из печи продукты реакции с температурой 450^-460 °C 43

1 -корпус; 2-внутренняя труба; 3- прорези; 4-цилиндрическая обечайка; 5-нижняя крышка; 6-патрубок подвода исходного сырья; 7-маточник; 8-верхняя крышка; 9- патрубок отвода продуктов; 10-съемная перегородка; 11-отверстия

Рисунок 5.3 - Схема сокинг-камеры с вертикальными перегородками поступают в нижнюю часть реакционной камеры, где в течение 15-30 минут происходит крекирование до требуемой глубины конверсии. Продукты реакции выводятся через верхний штуцер и далее направляются в колонну фракционирования.

В реакционной камере поток движется снизу вверх. В камере предусмотрены перфорированные пластины для уменьшения обратного перемешивания. Таким образом, исключается широкий разброс времени пребывания, который приводит к снижению степени конверсии для заданного уровня стабильности котельного топлива.

Более эффективной с точки зрения снижения отложений кокса является конструкция сокинг-камеры с вертикальными перегородками. Сырье после нагрева в трубчатой печи подают через патрубок 6 в маточник 7, выполненный в виде усеченного конуса, где жидкая масса формируется в поток и поступает во внутреннюю трубу 2. Сформированный в маточнике 7 сырьевой поток, двигаясь по внутренней трубе 2 снизу вверх, поступает через прорези 3, выполненные по винтовой линии, в межтрубное пространство между внутренней трубой 2 и цилиндрической обечайкой 4. Реакционная масса, поступающая через прорези 3 в межтрубное пространство между внутренней трубы 2 и цилиндрической обечайкой 4, формируется во вращающийся нисходящий спира-левидный поток. Под действием центробежной силы организованный спиралевидный сырьевой поток поступает в межтрубное пространство между цилиндрической обечайкой 4 и корпусом 1 и через отверстия 11, размещенные в съемной перегородке 10, и патрубок 9, размещенный в верхней крышке 8, выводится из реактора.

В случае закоксовывания реактора продуктами термического крекинга снимают верхнюю крышку 8, съемную перегородку 10 и нижнюю крышку 5 и с помощью брандспойта высоконапорными водяными струями сверху вниз производят очистку межтрубного пространства.

Таким образом, размещение между внутренней трубой и корпусом цилиндрической обечайки позволяет регулировать скорость реакционной массы в объеме реактора, ликвидировать застойные зоны, увеличить коэффициент использования объема реактора, эффективно организовать вращающиеся сырьевые потоки, которые, перемещаясь в межтрубных пространствах реактора, создают эффективное центробежное перемещение пристеночных слоев, снижая закоксовывание реактора в период эксплуатации установки висбрекинга.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >