24.Методы очистки газа от механических примесей и капельной влаги.
Природный газ, выходящий из скважины, содержит в своем составе капельную жидкость(газовый конденсат и воду), а также мелкие частицы горной породы. Для разделения такой пластовой смеси предназначены установки сепарации, после прохождения которых отсепарированный газ обычно содержит не более 350 мг жидкости на один кубометр газа.
В зависимости от требований по содержанию капельной жидкости и механических примесей, предъявляемых к отсепарированному газу, на установках сепарации пластовой смеси используют различные по конструкции и эффективности сепарационные устройства. По принципу действия эти устройства делятся на гравитационные, инерционные(насадочные), центробежные и фильтрующие, а также комбинированные.
Гравитационные сепараторы - осаждение дисперсных частиц происходит под действием силы тяжести. При осаждении крупных частиц в маловязкой среде наблюдается турбулентный режим, для легких частиц или большой вязкости среды-ламинарный режим. Гравитационные сепараторы бывают горизонтальными, вертикальными, шарообрзными.Общим для них является наличие отстойной зоны. Наиболее широко распространены на установках сепарации пластовой смеси горизонтальные трехфазные сепараторы.Продукты сепаратора-отсепарированный газ, углеводородный газовый конденсат, пластовая вода с механическими примесями. Газовый конденсат направляют на обезвоживание и обессоливание и далее на переработку, а загрязненная пластовая вода подвергается очистки от механических примесей и углеводородов, затем как правило закачивается обратно в пласт. Имеется и входная зона(отбойные пластины) и выходная(улавливающая) зона. В последней устанавливают каплеулавливающий сетчатый пакет или центробежные устройства для отделения унесенных капель жидкости от потока газа. Процесс в гравитационных сепараторах обычно проводят при давлении и температуре пластовой смеси.
1-вход пластовой смеси,2-отбойные пластины,3-выход газового конденсата, 4-выход отсепарированного газа, 5-выход загрязненной воды,6-сетчатый отбойный пакет, 7-встроенный сборник пластовой воды
Инерционные сепараторы-аппараты, заполненные насадками с развитой удельной поверхностью контакта. Улавливание капель из потока газа происходит за счет ударения о поверхность насадки и резких многократных поворотов потока газа в каналах самой насадки.В качестве насадки применяют кольца Рашига, многослойные жалюзи из платин или уголков, сетчатые пакеты из рукавной, чулочно-вязаной сети. Степень улавливания капель -99%.Жалюзийные сепараторы улавливают капли жидкости размером более 20 мкм, а сетчатые 5-10 мкм и выше, сетчатые сепараторы обычно устанавливают на концевых участках ступени очистки газа
Центробежные сепараторы-отделение жидкости от газа за счет центробежных сил, возникающих в предварительно закрученном потоке газа. Существует два типа сепараторв. Различающихся устройством, закручивающим поток-циклонные и прямоточные. Циклонные-поток газа входит в корпус сепаратора тангенциально и завихрояется вокруг центральной трубы, через которую отводится отсепарированный газ. Прямоточные-вращательное движение потоку газа придает специальный завихритель.В обоих сепараторах капли жидкости отбрасываются к стенкам аппарата и стекают в сборник уловленной жидкости.Центробежные сепараторы имеют эффективность до 90-95%, поэтому используются на входных участках для предварительной очистки газа, особенно если газ содержит много механических примесей.
а-циклонный сепаратор, б-прямоточный сепаратор
1-корпус, 2-газоотводная труба,3-завихритель, 4-вход газа в корпус,5-сборники уловленной жидкости,I-пластовая смесь, II-отсепарированный газ,III-уловленная жидкость и механические примеси
Фильтрующие сепараторы -для окончательной тонкой очистки газа от частиц жидкости, не уловленной другими типами сепараторов.Фильтрующие элементы-перфорированный патрубок-каркас, на него уложен фильтрующий слой-тонкое стекловолокно, при прохождении через слой которого капли коалесцируют, укрупняются и стекают в сборник.
1-входная зона(отбойник),2-фильтрующие элементы, 3-каркас, 4-фильтрующий материал, 5-выходной сетчатый отбойник, вход газа, II-отсепарированный газ, III-углеводородная жидкость
25.Процесс каталитического крекинга. Сырье, химизм, параметры, катализаторы, аппаратурное оформление, технологическая схема процесса.
Целевое назначение процесса-получение высокооктанового бензинового газа для синтеза алкилбензола, компонента дизельного топлива, сырья для получения технического углерода..
Сырье-вакуумный дистиллят (газойль)широкого фракционного состава 350-500°С, гудрон.
По фракционному составу к сырью предъявляются требования:
-ограниченная температура конца кипения 500-620°С,что обусловливается концентрированием в высококипящих фракциях коксогенных компонентов сырья(смол и асфальтено) и гетероорганических соединений и металлов
-ограниченное до 10%содержанпе фракций.,выкипающих до 350°С
Групповой состав.Сырье для кат.крекинга парафино-нафтенового основания дает больше выхода бензина и меньше кокса, чем сырье ароматического основания.Содержание смол и коксуемость ограничиваются в сырье не более 1,5% Эти факторы являются косогенными.Олефины в сырье способствуют образованию значительного количества кокса.
Промышленные Катализаторы крекинга представляют собой сложные многокомпанентные системы, состоящие из:
Матрицы(носитель)
Активного компонента-цеолита
Вспомогательных активных и неактивных добавок
Матрица катализатора крекинга выполняет функции как носителя-повенрхности, на которой затем диспергиру.т основной компонент –цеолит и вспомогательные добавки, так и слабого ксилотного катализатора предварительного крекирования высокомолекулярного исходного нефтяногосырья.
В качестве материала матрицы преимущественно применяют синтетический аморфный алюмосиликат с высокой удельной поверхностью и оптимально поровй структурой, обеспечивающей доступ для крупных молекул крекируемого сырья.
Активным компонентом катализатора является цеолит, который осуществляет вторичные каталитические превращения УВ сырья с образование конечных целевых продуктов.Обычно цеолит вводится в диспергированном виде в матрицу в количестве 10-20%масс.
Вспомогательные добавки улучшают или придают некоторые специфические физико-химические и механические свойства катализаторам.С целью улучшения качества целевых продуктов применеют октаноповышающие добавки на основе ZSM-5, повышающие октановое число бензинов на 1-2 пункта.в качестве промоторов, интенсифицирующих регенерацию закоксованного каталиазатора, применяют чаще всего платину, нанесенную в малых концентрациях на окись алюминия.Также для снижения дезактивирующего влияния примесей сырья весьма эффективно применяют технологию каталитического крекинга с подачей в сырье специальных пассиваторов металлов, представляющих собой металлоорганические комплексы сурьмы, висмута, фосфора или олова.
Показатели свойства катализаторов.
Активность –выход бензина в %.
Стабильность-способность сохранять стабильность во времени
Индекс во времени-сохранение активности в течение 6 часов.
Термостабильность-способность сохранять активность при многократном нагреве катализатора.
Парастабильность-способность сохранят активность при воздействии водяного пара.
Химизм крекинга
Основные реакции:
Крекинг парафинов
Крекинг олефинов
Деалкилирование ароматических УВ
Крекинг нафтенов
Вторичные реакции:
Перенос водорода
Изомеризация
Перенос алькильных групп
1.первичные мономолекулярные реакциикрекинга и деалкилирования ВМС исходного сырья с образованием НМС углеводородов
Первичные реакции распада могут осуществляться либо термически по радикально-цепному механизму, или каталитически на льюисовских центрах алюмосиликатной матрицы.
2.Вторичные бимолекулярные реакции УВ на поверхности цеолита с участием карбений оинов, образующихся преимущественно присоединенийм протона к олефину (инициирование цепи).
Третичный карбениевый ион является самым стабильным.именно этим обусловлен высокий выход изопарафиновых УВ, особенно изобутана.
Распад С-С связи карбений иона является обной из наиболее важных целевых реакций, приводящих к образованию низкомолекулярных фракций и С3-С4 углеводородов в газах каталитичнского крекинга.
Перенос гидрид-иона
Лучшими гидридными донорами являются нафтены, полициклические нафтены или нафтено-ароматические углеводороды, изоалканы и даже олефины.активными акцепторами гидрид-ионов являются наименее стабильные высокореакционноспособные карбений ионы или УВ, содержащие несколько пи-связей, например диолефины.именно Н-перенос обусловливает повышенные выход топливных фракций и химическую стабильность бензинов каталитического крекинга.По Н-переносу осуществляются следующие реакции каталитического крекинга:
Изомеризация карбениевых ионов является наряду с распадом также важной целевой реакцией, повышающей товарные качества продуктов каталитического крекинга.Изомеризация карбениевых ионов может происходить либо путем передачи протона или метильной группы (скелетная изомеризация) вдоль углеводородной цепи:
Для реакций изомеризации предложен механизм, согласно которому процесс осуществляется через образование промеждуточных циклических структур, например циклопропана, циклобутана и т.д.:
И переносом метильной группы внутри молекулы при изомеризации ди- и полиметилбензолов.Так, ксилолы подвергаются взаиvопревращению:
Циклизация и дециклизация как обратимые реакции с участием карбений ионов протекают через мультиплетную хемосорбцию:
Или через диеновый синтез:
Алкилирование и полимеризация-реакции, противоположные крекингу, протекают по карбений ионному механизму.при темепературах ниже 400°Сони доминируют над крекингом, а при высоких температурах равновесие смещается в сторонй деалкилирования и деполимеризации.
Конденсация ароматических УВ, дающая соединения с более высокой молекулярной массой, сплоть до кокса.При этом ареновый карбений ион вступает в последовательные реакции присоединения к ароматическим УВ и Н-переноса.
Параметры процесса КК:
T=480-490°C/С увеличением T глубина превращения сырья повышается.Повышение T до 510-550°С ведет в значительному газо и коксообразованию и одновременному снижению выхода бензиновой фракции.
Р=0,2-0,3МПа-микросферичекий катализатор
Р=0,07-0,08МПа-шариковый катализатор
Объемная скорость-отношение расхода жидкого сырья к объему катализатора, занимающего реакционную зону.Чем больше объемная скорость, тем больше снижается скорость превращения сырья.Очень низкие объемные скосроти невыгодны с экономической точки зрения, т.к. приходится увеличивать объем реакционной аппаратуры.
Кратность циркуляции катализатора –соотношение количеств сырья и катализатора, подаваемого в реактор.Увеличение кратности циркуляции катализатора сокращается продолжительность катализатора в зоне реакции.Количество кокса на каждой частице увеличивается, увеличивается глубина превращения, увеличивается выход бензина, газа, кокса.
Продукты КК:
1.Газ крекинга от С1-С5.
2.бензиновая фракция
3.Дизельная фракция
4.Кокс
Технологическая
схема КК с прямоточным лифт-реактором.
Гидроочищенное сырье после предварительного подогрева в теплообменниках и печи П смешивается с рециркулятом и ВП и вводится в узел смешения прямоточного лифт-реактора Р-1.Контактируя с регенерированным горячим цеолитсодержащим катализатором, сырье испаряется, подвергается катализу в лифт-реакторе и далее поступает в зону форсированного кипящего слоя Р-1.Продукты реакции отделяются от катализаторной пыли в двухступнчатых циклонах и поступают в нижнюю часть реактификационной колонны К-1 на разделение. Закоксованный катализатор из отпарной колонны Р-1 по наклонному катализатопроводу поступает в зону кипящего слоя регенератора Р-2, где осущствляется выжиг кокса в режиме полного окисления оксида углерода в диоксид. Регенерированный катализатор по нижнему наклонному катализатопроводу далее поступает в узел смешения лифт-реактора.Воздух на регенерацию нагнетается воздуходувкой.При необходимости он может нагреваться в топке под давлением.Дымовые газы через внутренние двухступенчатые циклоны направляются на утилизацию теплоты (на электрофильтры и котел-утилизатор). В К-1 для регулирования температурного режима предусмотрены верхнее острое и промежуточное циркуляционное орошение (в средней и нижней частях)орошения.Отбор легкого и тяжелого газойля осуществляется через отпарные колонны К-2 и К-3.Нижняя часть колонны является отстойником каталитического шлама, который возвращается в отпарную зону Р-1.Часть тяжелого газойля подается в узел смешения лифт-реактора как рециркулят. С верха колонны выводится смесь паров бензина, воды и газов крекинга, которая после охлаждения и конденсации разделяется в сепараторе С-1 на газ, нестабильный бензин, направляемые в блок газофракционирования и стабилизации бензина.Водный конденсат после очистки от сернистых соединений выводится с установки.