Теплообменник с U-образными трубками

Кратность циркуляции ВСГ  не должна быть ниже 90 нм³/м³ сырья.

Концентрация водорода в циркулирующем газе может колебаться в пределах от 65 до 85% в зависимости от состава сырья и степени обработки катализатора. [1, С.78]

1.5 Устройство и принцип работы основных аппаратов

1.5.1 Реактор гидроочистки.

Реактор гидроочистки, изображенный на рисунке 2, представляет собой цилиндрический вертикальный аппарат с аксиальным движением сырья внутренним диаметром 3560 мм и общей высотой около 12 м. Корпус аппарата изолирован снаружи.

В верхней части реактора установлена распределительная  тарелка с патрубками, под которой размещено фильтрующее устройство, представленное на рисунке 2.

Сборные корзины, выполненные в виде металлического каркаса, обтянутого сеткой, высотой до 600 мм и диаметром до 200 мм, служат фильтрующим устройством для улавливания продуктов коррозии и увеличения поверхности контакта потоков с катализатором, что снижает рост гидравлического сопротивления.

В нижней части реактора размещён слой фарфоровых шаров, служащих опорой для слоя катализатора и обеспечивающий равномерный вывод продукта из аппарата. Над штуцером вывода продукта установлен сборник: он состоит из обечайки, имеющей прорези, и перфорированной вогнутой решетки, которые обтянуты сеткой.

1 - патрубок; 2 - тарелка; 3 - фарфоровые шары; 4 - корзина,             5 - катализатор; а - жидкая фаза; б - парогазовый поток

Рисунок 2 - Узел распределительного и фильтрующего устройств

В верхнем днище имеются  три штуцера установки термопар, контролирующих температурное поле в слое катализатора; кроме того предусмотрена термопара в средней части реактора.

Катализатор выгружается из слоя через дренажную трубу и штуцер в нижнем днище.

Аппарат установлен на конической опоре. В опорном кольце, приваренном к корпусу аппарата, выполнены сигнальные отверстия для контроля перекрываемого кольцом участка продольного сварного шва. В верхней части опора имеет кольцо жёсткости. [10, С.230] 

2. Теплообменник с U-образными трубками

Теплообменники с U-образными трубками имеют одну трубную решетку, в которую завальцованы оба конца U-образных трубок, что обеспечивает свободное удлинение трубок при изменении их температуры. Недостаток таких аппаратов - трудность чистки внутренней поверхности труб, вследствие которой они используются преимущественно для чистых продуктов.

Теплообменный аппарат, представленный на рисунке 3, состоит из кожуха 3 и трубного пучка, имеющего одну трубную решетку 2 и U-образные трубы 4. Трубная решетка вместе с распределительной камерой 1 крепится к кожуху аппарата на фланце.

Теплообменники этого  типа могут быть в горизонтальном и вертикальном исполнении. Их изготовляют диаметром 325-1400 мм с трубами длиной 6-9 м, на условное давление 6,4 МПа и для рабочих температур до 450°С. Масса теплообменников до 30 т.

Для обеспечения раздельного  ввода и вывода теплоносителя  в распределительной камере предусмотрена перегородка 5.

Теплообменники с U-образными трубками являются двухходовыми по трубному пространству и одно- или двухходовыми по межтрубному пространству. В последнем случае в аппарате установлена продольная перегородка, извлекаемая из кожуха вместе с трубным пучком.

В аппаратах обеспечивается свободное температурное удлинение  труб: каждая труба может расширяться независимо от кожуха и соседних труб. Разность температур стенок труб по ходам в этих аппаратах не должна превышать 100°С. В противном случае могут возникнуть опасные температурные напряжения в трубной решетке вследствие температурного скачка на линии стыка двух ее частей.

Преимуществом конструкции  аппарата с U-образными трубками является возможность периодического извлечения трубного пучка для очистки наружной поверхности труб или полной замены пучка. Однако следует отметить, что наружная поверхность труб в этих аппаратах неудобна для механической очистки.

Поскольку механическая очистка внутренней поверхности  труб в аппаратах практически невозможна, ее очищают водой, водяным паром, горячими нефтепродуктами или химическими реагентами. Иногда используют гидромеханический способ (подача в трубное пространство потока жидкости, содержащий абразивный материал, твердые шары и др.).

К недостаткам теплообменных аппаратов  U-образными трубками следует отнести относительно плохое заполнение кожуха трубами из-за ограничений, обусловленных изгибом труб. [13, С.105]

1.6 Описание технологической  схемы

Сырьем секции предварительной  гидроочистки (секции 100) является смесь  прямогонных бензиновых фракций  и бензиновых фракций вторичных процессов.

Бензиновая фракция  насосом Н1 подается двумя потоками в фильтры Ф1 и Ф2, затем направляется в буферную емкость Е1. Отстоявшаяся вода, накапливающаяся в отстойнике буферной емкости Е1, выводится с установки через регулирующий клапан.

Из буферной емкости Е1 бензиновая фракция забирается насосами Н2 и Н3 и двумя потоками подается на смешение с циркулирующим водородсодержащим газом, поступающим от компрессора ЦК1. 

После смешения бензина  с циркулирующим ВСГ, два потока газосырьевой смеси объединяются и  общим потоком направляются последовательно в сдвоенные теплообменники Т1, Т2, Т3, Т4, где нагреваются за счет тепла газопродуктовой смеси из реакторов Р1, Р2, поступающей последовательно в трубный пучок теплообменников.

Далее газосырьевая смесь  поступает в печь П1, где нагревается до температуры 320-350°C.

Из печи П1 газосырьевая смесь поступает двумя параллельными  потоками в реакторы Р1 и Р2, где  она проходит сверху вниз слой катализатора HR-348, на котором при давлении 28-34 кгс/см² и температуре 315-380°С идут реакции гидрогенолиза (очистки от соединений, отравляющих катализатор риформинга: сернистые, азот- и кислород- содержащие соединения, металлы). Газопродуктовая смесь после реакторов Р1 и Р2 последовательно проходит через трубные пучки теплообменников Т4, Т3, Т2, Т1, где охлаждается до температуры 100-120°С.

После теплообменников газопродуктовая  смесь охлаждается в воздушных  холодильниках ХВ1, ХВ2, ХВ3 до температуры 40-60°С, затем в водяном сдвоенном холодильнике Х1 и далее поступает на разделение в сепаратор С1.

В сепараторе С1 происходит разделение циркулирующего водородсодержащего газа (ВСГ) от жидкой фазы - нестабильного гидрогенизата.

Водородсодержащий газ  из сепаратора С1 направляется на очистку  от сероводорода на блок моноэтаноламиновой очистки. Очистка газа осуществляется в абсорбере К3 раствором моноэтаноламина. Очищенный водородсодержащий газ из К3 поступает в сепаратор С2, и далее возвращается на прием циркуляционного компрессора ЦК1. В линию ВСГ на входе в сепаратор С2 предусмотрена подача свежего водородсодержащего газа с блока каталитического риформинга.

Газовый конденсат с  низа сепаратора С2 поступает в трубопровод  нестабильного гидрогенизата направляющегося после сепаратора С1 в колонну К1.

Нестабильный гидрогенизат с низа сепаратора С1, перед входом в колонну К1, предварительно нагревается в теплообменниках Т5,Т6 за счет тепла фракции 80-180°С, уходящей с низа колонны К2. После чего нестабильный гидрогенизат поступает в среднюю часть стабилизационной колонны К1.

В колонне К1 происходит стабилизация бензина и отдув растворенных газов (водорода, сероводорода и аммиака) от гидроочищенного бензина.

Верхний продукт колонны  К1 после конденсации и охлаждения в воздушном холодильнике ХВ4 и водяном холодильнике Х2 поступает в емкость орошения Е2. Жидкая фаза – нестабильная головка (рефлюкс) из емкости Е2 забирается насосом Н3 и подается в колонну К1 в качестве орошения, а избыток сбрасывается по линии откачки нестабильной головки на установку «Сероочистки». Отстоявшаяся вода, накапливающаяся в отстойнике Е2, выводится через клапан-регулятор.

Необходимое для отпарки количество тепла подводится в низ в колонны  К1 циркуляцией стабильного гидрогенизата с низа колонны через трубчатые двухпоточные печи П2, П3 насосами Н4, Н5 двумя параллельными потоками.

Стабильный гидрогенизат (гидроочищенная фракция НК-180°С) с низа колонны К1 поступает под собственным давлением в ректификационную колонну К2.

В ректификационной колонне  К2 происходит разделение широкой фракции  НК-180°С на две узкие фракции НК-80°С и 80-180°С, служащие сырьем блока изомеризации (секция 300) и сырьем блока каталитического риформинга (секции 200, 500), соответственно.

Верхний продукт колонны К2 после охлаждения в воздушном холодильниках ХВ5 поступает в емкость орошения Е3. Жидкая фаза из емкости Е3 забирается насосом Н6 и подается в колонну К2 в качестве орошения. Балансовое количество гидроочищенной фракции НК-80°С с низа емкости Е2 направляется в качестве сырья на блок изомеризации бензина (секцию 300).

Подвод тепла в низ  колонны К2 осуществляется путем циркуляции нижнего продукта насосом Н7 через печь П4 четырьмя потоками

Балансовое количество нижнего продукта колонны К2 (фракции 80-180°С) после охлаждения в теплообменниках Т6, Т5 направляется в качестве сырья на блок каталитического риформинга (секцию 200).

 

 

 

 

1 - распределительная камера; 2- трубная решетка; 3 - кожух; 4 - теплообменная труба; 5 - поперечная перегородка; 6 - крышка кожуха; 7 - опора; 8 - катковая опора трубчатого пучка

Рисунок 3 - Кожухотрубчатый теплообменник с U-образными трубками

 

 

1.8 Аналитический контроль  процесса

Таблица 3 – Аналитический контроль процесса

Наименование стадий процесса, анализируемый продукт	Место отбора пробы (установки  анализатора)	Контролируемые показатели	Нормативные документы  на методы измерений	Норма	Частота контроля
1	2	3	4	5	6
- лабораторный контроль
Бензиновая фракция НК-180 °С	Линия из Е1 на прием насоса Н2	Фракционный состав, °С: НК, не ниже КК, не выше	ГОСТ 2177 ASTM D86	35 180	2 раз в сутки
		Содержание серы, % масс., не более	ГОСТ Р 51947	0,2	1 раз в неделю
		Плотность, при 20 °С, г/см3, в пределах	ГОСТ 3900	0,620 0,730	1 раз в сутки

Продолжение таблицы 3

1	2	3	4	5	6
		Содержание  воды	Визуально	Отсутствует
Гидроочищенная фракция 85-180 °С (сырье секции 200)	Трубопровод от насоса Р-208N/А,В	Фракционный состав, °С - НК, не ниже - 10 %,не ниже - КК, не выше	ГОСТ 2177 ASTM D86	65 87 183	2 раза в сутки
		Содержание  серы, ррm, не более	ГОСТ 13380	0,5	по графику
		Содержание  воды, ppm, не более	ГОСТ 14870	5	по заданию
		Содержание  хлорорганических соединений, ррm, не более	МВИ 6-05766528-2006	1	по заданию
		Плотность, при 20 °С, г/см3, в пределах	ГОСТ 3900	0,620 0,750	1 раз в сутки

 

Продолжение таблицы 3

1	2	3	4	5	6
		Определение содержания непредельных углеводородов, % масс., не более	ГОСТ-2070	0,10	по заданию
		Содержание примесей, ppb, не более: - мышьяка - свинца - железа - никеля	IFP-9312 IFP-9406 UOP-391 IFP-9507	5 5 5 5	по заданию
		Содержание азота, ppm, не более	ASTM D4629	1,0	по заданию
-  автоматический контроль
Дымовые газы из   печи П1, П4	Печь П1, П4	Содержание кислорода,%об.	Поточный анализатор	0 5	Постоянно