REALIZAREA INDUSTRIALA A CRACARII CATALITICE

REALIZAREA INDUSTRIALA A CRACARII CATALITICE

1 CLASIFICAREA INSTALATIILOR DE CRACARE CATALITICA

Dupa metoda utilizata pentru punerea in contact a vaporilor de materie prima cu catalizatorul , instalatiile de cracare catalitica se clasifica in patru grupe:

- instalatii de cracare catalitica cu strat fix de catalizator

- instalatii de cracare catalitica cu strat mobil de catalizator

- instalatii de cracare catalitica cu catalizator in suspensie

-cu regeneratorul plasat la un nivel mai ridicat decat reactorul

-cu reactorul plasat la un nivel mai ridicat decat regeneratorul utilizand o conducta de transport ascendant ca prima zona de cracare.

2 APARATURA INSTALATIILOR DE CRACARE CATALITICA

In ceea ce priveste aparatura specifica ea difera in functie de procesul de cracare catalitica utilizat.

La instalatiile de cracare catalitica in strat fluidizat aparatele specifice sunt : ractorul cu strat fluidizat, regeneratorul, bateriile de cicloane, si precipitatoarele electrice.

Reactorul cu strat fluidizat pe catalizator

Este aplicat la instalatiile de cracare si reformare catalitica , de hidrogenare etc. Este un recipient cilindric , din otel, cu diametrul de 2.5-12 metri si cu inaltimea de 10-16 metri, cu doua funduri conice( in unele cazuri semisferice). In interior este captusit cu un strat de caramida refractara iar in exterior este izolat termic. Volumul reactoarelor mai raspandite variaza cu capacitatea de prelucrare a instalatiei si este cuprins intre 60 si 400 metri cubi. S-au construit insa instalatii de cracare catalitica cu reactoare avand un volum de 1000 -1400 metri cubi pentru o capacitate de prelucrare de peste 6000 t/zi.

Vaporii produselor cracate,separati in mare parte de catalizator in zona de depunere mai antreneaza o parte de catalizator spre iesire . Acesti vapori sunt obligati sa treaca prin bateria de separatoare- cicloane , in care se separa 95-98% din pulberile de catalizator antrenate de vapori.

Vaporii separati de catalizator sunt evacuati prin racordul de iesire, iar pulberile de catalizator separate de cicloane se scurg prin conductele de scurgere ,in zona de reactive.

Alt tip de reactor are zona de stripare formata dintro sectiune ingustata , prelungita in partea inferioara a reactorului.

Regeneratorul

Este tot un reactor care serveste la regenerarea catalizatorului uzat. Are forma unui vas vas cilindric cu fundurile conice construit din otel , captusit in interior cu caramida refractara. Are dimensiuni mai mari decat reactorul. In interior este prevazuta cu o placa , construita din site cu ochiurile mai mari decat dimensiunile catalizatorului , montata in dreptul imbinarii dintre partea cilindrica si fundul conic. Placa de site este strabatuta de un preaplin ( striper ) prin care se scurge catalizatorul regenerat spre reactor.

La varful regeneratorului este montata o baterie de cicloane , pentru recuperarea pulberilor de catalizator antrenate de gazelle de ardere. Gazele de ardere sunt obligate sa treaca prin aceste cicloane inainte de a parasi regeneratorul.

Bateriile de cicloane

Servesc pentru separarea catalizatorului antrenat de vaporii din reactor si pentru separarea catalizatorului antrenat in gazele de ardere si regenerator. Ele sunt montate in interiorul reactorului , respectiv al regeneratorului . Sunt construite din table de otel aliat.

Precipitatoarele elctrice de pulberi tip Cottrell

Servesc la separarea pulberilor foarte fine in stare de aerosoli din gaze (suspensie coloidala) Aparatul consta dintr-una sau mai multe camere construite din otel, in care sunt montati alternativi catozi din retele de sarma si anozi formati din table, asezati la distant de 10 mm unii de altii.

3 INSTALATII DE CRACARE CATALITICA CU STRAT FLUIDIZAT DE CATALIZATOR

Instalatiile cu strat fluidizat de catalizator au fost construite pana in present in mai multe variante.

Primul tip de instalatii a fost construit in anul 1942, iar apoi prin perfectionarile in cursul exploatarii, s-au creat noi instalatii, avand reactorul si regeneratorul separate din punct de vedere constructiv si de tipul cu reactorul si regeneratorul unite in acelasi corp numit convertor.

Instalatiile cu strat fluidizat de catalizator s-au extins foarte repede, datorita randamentelor mai bune, pierderile mici de catalizator si flexibilitatii lor. Ele se caracterizeaza prin aceea ca operatiile de cracare catalitica si de regenerare a catalizatorului se executa cu catalizatorul in stare fluidizata, adica masa de pulbere a catalizatoului este mentinuta in stare de suspensie in masa vaporilor si circula impreuna cu un singur mediu fluid; catalizatorul se separa de vapori in zone speciale , largite , in care se micsoreaza viteza vaporilor si se depune cea mai mare parte din catalizator . Pulberile fine de catalizator antrenate de vapori sunt separate in baterii de cicloane.

Schema de principiu a instalatie de cracare catalitica cu catalizatorul in strat fluidizat este reprezentata schematic in anexa 1. Se disting urmatoarele circuite:

Circuitul materiei prime si al produselor cracate. Materia prima foarmata dintro fractiune lunga de motorina cu limite de distilare 200 - 500^oC este impinsa cu pompa (1) prin schimbatoarele de caldura (2) in cuptorul tubular (3) , unde este incalzita la 360 - 400 ^oC. La iesirea din cuptor , motorina incalzita este introdusa prin conducta de intrare a catalizatorului regenerat (4) in reactorul (5). In conducta (4) motorina intalneste catalizatorul regenerat care se scurge prin preaplinul (6)din regeneratorul (7), cu o temperature de 530 - 550 ^oC si se transforma in vapori. Vaporii de motorina vehiculeaza catalizatorul si in stare fluidizata patrund prin palnia de distributie (8) in spatiul largit al reactorului , unde strabate stratul de catalizator fluidizat cu o temperatura de 440 - 460 ^oC. Vaporii produselor cracate se separa de cea mai mare parte in catalizator , care cade spre fundul reactorlui , trec prin bateria de cicloane(9) si sunt evacuati pe conducta(10) la coloana de fractionare (11). In coloana de fractionare (11), vaporii intalnesc pe sicanele de la fund un reflux recirculat. Acesta retine particulele de catalizator antrenat de vapori si impreuna cu partile grele condensate se scurge la fundul coloanei.

Fractiunile de motorina sunt evacuate prin schimbatoarele de caldura (2) si racitoarele (16) si (17) la rezervoarele de receptie de unde pot fi introduse in circuitul de alimentare.

Circuitul catalizatorului.Catalizatorul regenerat cu o temperature de 500 - 550^oC se scurge din regeneratorul (7) prin preaplinul (6) in conducta de alimentare (4) a reactorului (5). In conducta de alimentare (4) este vehiculat cu motorina de alimentare care se evapora si patrunde in reactorul (5) prin palnia (8) in stare fluidizata.

In reactor catalizatorul se separa de vapori si se scurge prin striperul de catalizator , unde este stripat cu abur de partile uleioase si vaporii adsorbiti. De la fundul striperului catalizatorul se scurge prin cadere naturala prin conducta (18) unde este vehiculat spre regenerator prin conducta de alimentare (19) a regeneratorului cu ajutorul aerului incalzit pentru regenerare .

Circuitul aerului si al gazelor de ardere.Aerul care serveste la vehicularea si regenerarea catalizatorului dezactivat in stare fluidizata este pompat de turbosuflante(23) printr-un cuptor unde este incalzit la 100 - 250 ^o C . Aerul incalzit este introdus in conducta de alimentare cu catalizator (19)a regeneratorului(7) unde intalneste catalizatorul sip e care il vehiculeaza cu stare fluidizata. In regeneratorul (7) oxigenul din aer este consumat pentru arderea cocsului de pe catalizator. Gazeke de ardere se separa de cea mai mare parte de catalizator in spatiul liber al regeneratorului , dupa care trec prin bateria de cicloane (20) apoi prin racitorul de gaze(24) la precipitatorul electric Contrell (21) de unde sunt evacuate in atmosfera.

Circuitul de racire si de producere a aburului.La regenerarea catalizatorului se dezvolta o cantitate importanta de caldura prin arderea a 2-4% cocs depus pe catalizator in operatia de cracare.Aceasta caldura se acumuleaza in gazele de ardere ;in parte, ea este recuperata cu raciea lor cu un circuit inchis de apa sub presiune. Apa incalzita este recirculata la generatorul de abur prin schimbatoarele de caldura cu motorina grea si apoi prin racitorul pentru gazele de ardere (24) , intorcandu-se in generatorul de abur. In generatorul de abur se produce abur cu o presiune de 10-12 kgf/cm2 care serveste la instalatie la actionarea pompelor si turbosuflantelor.

Instaltia de cracare catalitica descrisa avand reactorul montat la un nivel mai coborat decat regeneratorul prezinta prin aceasta amplasare si prin construcita reactorului , unele deficiente , intre care se mentioneaza o flezibilitate limitata in operare si obtinerea unui randament redus de benzina si gaze , in raport cu alte tipuri de instalatii.Materia prima si catalizatorul sunt introduse in reactorul(5) printro conducta terminata cu palnia (8) , deasupra caruia este montat un gratar cu gauri prin care vaporii si catalizatorul patrund in spatiul liber al reactorului .Imediat desupra gratarului se gaseste zona de fluidizare cu faza densa, adica zona in care particulele de catalizator sunt sustinute de curentul de vapori si care ocupa aproximativ jumatate din inaltimea corpului cilindric al reactorului ,marcata de o linie orizontala . In aceasta zona se separa catalizatorul din curentul de gaze in apropierea pertilor reactorului de unde se scurge in conul de la baza,unde este strabatut de aburul pentru antrenarea vaporilor retinuti de particulele de catalizator . Aceasta circulatie introduce vaporii de produse cracate in zona densa ceea ce face ca zona sa fie supraincarcata ,iar catalizatorul este obligat sa vina in contact repetat cu produsele cracate , care vor suferi noi transformari, ceea ce nu este de dorit si care conduce la obtinerea unui randament slab de benzina.

Pentru a evita aceasta au fost construite reactoare la care catalizatorul si materia prima sunt introduse in reactor in partea superioara a zonei de fluidizare cu faza densa. Acest aranjament permite ca produsele de cracare rezultate din primul contact al materiei prime cu catalizatorul pe conducta de transport sa se poata separa, fara sa obligate sa strabata zona-densa de fluidizare .Totodata s-a cautat sa se prelungesca timpulde contact al materiei prime cu catalizatorul pe conducta de transport , lungind aceasta conducta pana la 40 m, prin montarea reactorului la un nivel mai mai inalt decat regeneratorul . Prin aceasta s-a transformat conducta de transport intro zona de cracare, a doua fiind construita din zona cu faza densa din reactor.