химическая и пищевая промышленность
(CHEMICAL AND FooD INDusTRY)
УДК 665.63.048; 665.733.5; 66 (091, 092)
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И АППАРАТУРНОГО ОФОРМЛЕНИЯ РЕАКЦИОННЫХ СИСТЕМ ПРОЦЕССА ТЕРМИЧЕСКОГО КРЕКИНГА
Ахмадова Х.Х., Сыркин А.М., Идрисова Э.У.
В статье сформулированы основные закономерности развития процесса термического крекинга. Показано, что в первые годы становления процесса термокрекинга разрабатывалось чрезвычайно большое количество различных вариантов его аппаратурного оформления, которые в основном были представлены двумя системами крекирования: с реакционной камерой и с трубчатой печью. Рассмотрено развитие реакционных систем крекинга, начиная от применения обогреваемой реакционной камеры, трубчатых печей, печей с сокинг-камерой до современных комбинированных систем с выносной необогреваемойреакционной камерой. Рассмотрены отечественные установки крекинга: системы Винклер-Коха советские, системы Не-фтезаводпроекта, Гипронефтезавода.
Ключевые слова: крекинг, закономерности развития, установки, технология, конструкция, совершенствование, комбинирование, реакционные системы, аппаратурное оформление, трубчатые печи, сокинг-камера, выносная камера, обогреваемая камера, отечественные системы крекинга.
IMPROVEMENT OF TECHNOLOGY AND HARDWARE REGISTRATION OF REACTIONARY SYSTEMS OF PROCESS OF THERMAL CRACKING
Akhmadova H.Kh., Syrkin A.M., Idrisova E.U.
The article defines the basic laws of a thermal cracking process. It is shown that in the early years of the thermal cracking process developed an extremely large number of different options for hardware design, which were mainly represented by two cracking systems: the reaction chamber and a tube furnace. We consider the development of the cracking reaction systems, ranging from the use of the heated reaction chamber kilns, furnaces soaker camera systems to modern combined with external unheated reaction chamber. Considered domestic cracker: system Winkler-Koch Soviet systems, systems of the Neftezavodproekt and Giproneftezavod.
Keywords: cracking patterns of development, installation, engineering, construction, improvement, combination, reaction systems, hardware design, kilns, soaker camera, domestic system cracking.
Крупный прогресс в углублении переработки нефти всегда имел место после появления принципиально новых научных идей и достижений, реализация которых, как правило, невозможна в рамках старых технических приемов, что требовало разработки новых оригинальных инженерных решений и конструкций, обеспечивающих реализацию эффекта, заложенного в новых идеях. Широкомасштабное внедрение новых процессов и технологий практически всегда обусловлено потребностями экономики в номенклатуре и качестве получаемых продуктов [16].
Приведенные закономерности особенно хорошо прослеживаются при анализе основных этапов развития отечественного процесса термического крекинга.
Анализ технологий, технологических схем, состояния промышленной реализации и совершенствования процессов термического крекинга позволил сформулировать следующие основные закономерности его развития:
■ во-первых, прогресс в развитие термокрекинга был связан со становлением и быстрым развитием автомобилестроения, для которого требовался высококачественный бензин;
■ во-вторых, производство бензина невозможно было организовать в рамках существующих технологий, что привело к промышленной разработке первого деструктивного процесса нефтепереработки - термического крекинга, основанного на применении новых оригинальных инженерных решений и конструкций;
■ в третьих, постоянно возрастающие требования к качеству бензинов термокрекинга и расширение используемых видов сырья соответственно вызывало необходимость со-
вершенствования технологии и аппаратурного оформления процесса термического крекинга;
■ в четвертых, широкое внедрение различных технологий термокрекинга было обусловлено увеличением потребностей народного хозяйства в номенклатуре и качестве получаемых продуктов, что способствовало расширению направлений применения продуктов термического крекинга;
■ и наконец, развитие технического уровня в области аппаратурного оформления других процессов нефтепереработки соответственно вызывало синхронное развитие и совершенствование аппаратуры и оборудования процессов термического крекинга.
В первые годы становления процесса термокрекинга разрабатывалось чрезвычайно большое количество различных вариантов аппаратурного оформления процесса термокрекинга, казалось, что процесс можно вести различными путями в различных аппаратах. Однако вскоре выяснились те немногие здоровые пути, по которым этот процесс должен был развиваться [2].
Анализ практического опыта эксплуатации установок термокрекинга и их аппаратурного и технологического оформления показывает, что огромное разнообразие вариантов осуществления процесса термического крекинга, применяемых в нефтепереработке, в основном представлено двумя системами крекирования: с реакционной камерой и с трубчатой печью.
Различие между этими системами заключалось, главным образом, в конструкции реакционных аппаратов и в условиях, при которых проводился крекинг.
Первоначально крекинг-установка представляла собой обогреваемую реакционную камеру. Таковы были установки Бар-тона, Флеминга, Кларка и другие установки жидкофазного крекинга.
Осуществление крекинг-процесса в жидкой фазе оказалось более выгодным, чем в паровой фазе, и поэтому жидкофазным процессам крекинга было отдано предпочтение перед парофаз-ными. В первых жидкофазных системах крекинга (Бартона, Флеминга, Кларка) реакционная камера представляла собой обычный цилиндрический горизонтальный куб, в котором под давлением до 4-5 ат происходил одновременно нагрев сырья и реакция крекинга. В этом случае крекинг сопровождался коксованием. Значительное образование кокса в кубовых установках, и тот факт, что необходим некоторый интервал между моментом подачи тепла и окончанием реакции крекинга, привели технологов - проектировщиков процесса крекинга в 1914-1916 гг. к принципу отделения нагревательной части установки от реакционной [3,4].
Нагревание в процессе крекинга стали проводить в более безопасных и эффективных трубчатых системах. В зону реакции тепло не подводилось, или если и подводилось, то лишь в количестве, необходимом для компенсации теплопотерь от излучения. Таковы были установки Даббса, Кросса, Холмса - Манли, Тюб энд Тэнка и т.д.
В дальнейшем усовершенствование процесса крекинга в жидкой фазе заключалось в выводе образовавшегося бензина крекинга в зону с низкой температурой для устранения его дальнейшего расщепления, что способствовало повышению выхода легких жидких фракций и уменьшению выхода газа и кокса.
В более поздних способах крекинга в жидкой фазе продолжилось дальнейшее обособление процесса нагревания от процесса разложения, т.е. нагревательные трубы совершенно отделялись от реакционного куба или реакционной камеры [3,4, 14, 15, 18].
К этим установкам относились более поздние установки Дженкинса, Кросса. Изома, Виккерса и др.
В системе Кросса, и близкой к ней системе Виккерса, операции нагрева и крекинга были разделены и полностью применялся принцип повторного крекирования [3-4].
Введение отдельной реакционной камеры в системе Кросса явилось большим прогрессом в технике крекинга. Однако реакционная камера установки системы Кросса имела недостатки в связи со значительным коксообразованием. По мере проведения крекинга камера заполнялась коксом и время пребывания в ней сырья уменьшалось в четыре раза по сравнению с продолжительностью пребывания сырья в камере непосредственно после очистки камеры от кокса. Это обстоятельство, наряду с периодическими остановками установки на чистку от кокса, не позволяло точно установить режим реакционной камеры с определением оптимальных условий процесса.
Дальнейшее развитие реакционной системы крекинга заключалось в разработке трубчатых реакционных камер, в которых применялся турбулентный режим движения нефтепродуктов, способствующий выносу образовавшегося кокса вместе с крекинг-остатком. Применение таких камер увеличивало продолжительность безостановочной работы установки.
Для повышения эффективности процесса термокрекинга разными фирмами предлагались свои конструкции реакционной камеры.
Так, на установках крекинга, работающих по усовершенствованному способу Даббса, нагревание и реакция крекинга были изолированы: нагревание происходило в трубчатом змеевике, крекинг осуществлялся в изолированной камере большого размера, которая, как показал опыт ее эксплуатации, имела серьезные недостатки. Вследствие большого размера реакционной камеры продолжительность крекинга возрастала, и образование кокса на установках Даббса было значительное. Поэтому установки Даб-бса на основе опыта их эксплуатации подвергались постоянным конструктивным изменениям.
На установках крекинга по способу Холмса-Манли и Тюб энд Тэнка применялся нагрев в трубчатых нагревателях с дальнейшим проведением реакции крекинга в четырех кубах: по способу Холмса-Манли применялись вертикальные куба, а по способу Тюб энд Тэнка - горизонтальные.
Раздельное проведение процессов нагревания сырья и крекинга было положено в основу процесса крекинга фирмы «Вик-керс». Предварительный нагрев сырья до температуры крекинга осуществлялся в трубчатой печи, а крекинг в реакционной камере с восходящим потоком. Реакционная камера представляла собой громоздкий стальной выкованный аппарат, расположенный вертикально и покрытый снаружи слоем изоляционного материала для предохранения от потерь тепла. Время пребывания сырья в реакционной камере 15-20 мин. Недостатком установки крекинга фирмы «Виккерс» являлся непродолжительный рабочий цикл работы - 10-15 дней из-за значительного коксоотложения в реакционной камере.
Реакционные необогреваемые камеры, применявшиеся на установках крекинга в 1920-е годы, были весьма громоздкими и сложными в изготовлении, и представляли большую опасность при эксплуатации. Вопросы улучшения технологии и подбора соответствующих материалов для их изготовления являлись весьма про
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.