Расход водяного пара в реактор

Водяной пар существенно не влияет на протекание химических реакций крекинга, но его применение позволяет создать благоприятные условия для всего процесса в целом. Он способствует практически полному и мгновенному испарению сырья, равномерному его распределению в потоке, отпарке углеводородов из закоксованного катализатора и созданию псевдокипящего слоя последнего внизу реактора. Водяной пар вводят в реактор для достижения трех целей:

– распыления сырья;

– снятия избыточной теплоты с регенерированного катализатора и понижения плотности его слоя в стояке;

– отпарки тяжелых углеводородо в с отработанного катализатора в отпарной зоне.

Количество водяного пара, поступающего в реактор с сырьем через распределительное устройство, составляет ~1% на сырье, что позволяет на выходе из сопел при скорости 20-25 м/с получать сырье в виде мелких капель, имеющих диаметр 80-150 микрон, т.е. соизмеримый с размером частиц катализатора. Поступление в реактор сырья в таком распыленном виде создает большую поверхность тепло- и массопередачи, что обеспечивает его мгновенное испарение, нагрев паров до температуры реакции и предотвращает слипание частиц катализатора. В этих условиях практически не остается обогащенной асфальтосмолистыми веществами жидкой фазы, что способствует снижению коксоотложения и уменьшению скорости падения активности катализатора.

Подача водяного пара для распыления сырья в количествах более 1% нецелесообразна, так как это может привести к повышению давления в реакторе. При расходе водяного пара менее 1% ухудшается работа распределительного устройства и образуются более крупные жидкие капли сырья, интенсивность испарения которых значительно ниже. Это ведет к повышенному коксообразованию, а в результате снижается выход целевых продуктов и активность катализатора.

Расход водяного пара в напорный стояк регенерированного катализатора, поступающего в реакционную зону, составляет около 3% мас. на легкое сырье типа гидроочищенного вакуумного газойля (~0,5% масс. на катализатор) и примерно 5% мас. на тяжелое сырье типа смеси гидроочищенного вакуумного газойля и мазута. Фактически в напорный стояк катализатора подается не водяной пар, а кислая вода из емкости орошения главной фракционирующей колонны, которая в стояке превращается в водяной пар. Здесь водяной пар выполняет следующие функции:

предотвращает зависание катализатора;

регулирует его температуру;

сообщает частицам катализатора повышенную скорость движения;

создает необходимую плотность слоя (120-150 кг/м3).

При указанной плотности слоя появляется свободное пространство между частицами катализатора, что обеспечивает высокую равномерность их распределения в реакционном объеме, свободный подход паров сырья к частицам катализатора и предотвращает слипание последних.

Таким образом, подача водяного пара в напорный стояк регенерированного катализатора создает благоприятные условия для контакта с парами сырья и поддержания его активности, что приводит к увеличению конверсии, снижению коксообразования, повышению выхода и октанового числа бензина.

Для отпарки углеводородов из закоксованного катализатора в отпарную зону реактора также подается водяной пар в количестве 1-2% мас. на сырье (или 1,5-3 кг/т катализатора). Повышенный расход водяного пара в отпарную зону приводит к росту давления в реакторе. При пониженных значениях уменьшается выход целевых продуктов и повышается температура при регенерации катализатора за счет попадания вместе с ним в регенератор и последующего сгорания неотпаренных углеводородов.