Главная -> Словарь

Мелкодисперсной составляющей

Рис. 4.13. Принципиальная схема реактора H-OU: А — реактор первой модификации , Б — реактор второй модификации . / — бункер со свежим катализатором; 2 — шлюзовая камера; 3 — внутренняя труба для циркуляции реакционной смеси; 4- циркуляционный насос; 5 — гидравлический привод насоса; б — шлюзовая камера; 7 — узел отделения катализатора от продуктов реакции.

Одновременно с разработкой процесса каталитического крекинга керо-синогазойлевых фракций проводились исследования, направленные на получение в промышленном масштабе синтетического алюмосиликатного микросферического катализатора для этого процесса. Предварительно были изучены свойства природных алюмосиликатов и методы их активации. Выявлен наиболее эффективный из природных катализаторов — хаиларит, предложен метод его активации j освоено его получение на опытно-промышленной установке. При этом использовался опыт приготовления стекловидного шарикового алгомосиликатпоп) катализатора, применявшегося на промышленной установке каталитического крекинга типа Термофор в г. Грозном. Однако получение мелкодисперсных сферических частиц потребовало создания специальной технологической схемы и аппаратурного оформления смесителя-распылителя, колонны для формовки катализатора, емкостей для мокрой обработки последнего, а также режимов синерезиса, активации, промывки, сушки и прокалки. Предложенный метод обеспечивал приготовление высокоактивного, стабильного, прочного катализатора. Катализаторная фабрика для получения микросферичдского катализатора была введена в строй одновременно с пуском установка каталитического крекинга. К началу 1953 г. разработка процесса каталитического крекинга в кипящем слое микросферического алюмосиликатного катализатора завершилась вводом в эксплуатацию первой в Советском Сошло промышленной установки на Новобакинском нефтеперерабатывающем за юде им. Владимира Ильича. Ныло начато проектирование аналогичных установок для других городов страны. Освоение процесса каталитического крекинга с мелкодисперсным катализатором оказало существенное влияние на развитие нефтеперерабатывающей промышленности в пашей стране.

В условиях однократного цикла крекирования очищенного газойля в жидкой фазе выход бензина с минимальным йодным числом порядка 30 % на сырье достигается при расходе катализатора 50 % на сырье, т. е. примерно в 15 раз меньше, чем при парофазном процессе. Иначе говоря, соблюдение основных условий жидкофазпого крекинга, отличающих его от парофазного , увеличивает контактно-каталитический эффект крекирования в 15 раз. Вероятно,, при осуществлении каталитического крекинга в технологическом оформлении Гудри , но обязательно под давлением порядка 4,0—5,0 МГ1а, можно также значительно повысить эффективность катализатора, продлив время однократного цикла крекинга в одной каталитической камере высокого давления от 10— 15 мин, как в промышленных установках Гудри, до 2 ч и более. Это позволит ограничиться только двумя каталитическими камерами и значительно упростит технологическое оформление установки и управление процессом со всей его сложной автоматикой и высокой чувствительностью к возможным отклонениям основных параметров технологического режима.

Указанные нефти крекировали на непрерывно действующих установках каталитического крекинга с циркулирующим мелкодисперсным катализатором, в качестве которого исследован стандартный алюМосиликатный катализатор с индексом активности 32.

Процесс дегидрирования бутана протекает в цилиндрических реакторах при температуре 560—580°С над мелкодисперсным катализатором К-5. Реактор имеет газораспределительные решетки и циклоны для улавливания катализаторной пыли, уносимой потоком контактного газа.

а — первая модификация ; б — вторая модификация ; 1 — бункер со свежим катализатором; 2 — шлюзовая камера; 3 — внутренняя труба для циркуляции реакционной смеси; 4 — циркуляционный насос; 5 — гидравлический привод насоса; 6 — шлюзовая камера; 7 — узел отделения катализатора от продуктов реакции; J — свежий катализатор; И — сырье; Ш — водород; IV — газообразные продукты реакции; V — жидкие продукты реакции; V/— отработанный катализатор

Стадия окислительной регенерации обычно является наиболее узким местом каталитического крекинга с мелкодисперсным катализатором . Развитие технологии окислительной регенерации в псевдоожи-женном слое идет по пути увеличения линейных скоростей газового потока и повышения температуры процесса. Все это предъявляет дополнительные требования к разработке математических моделей выжига кокса в псевдоожиженном слое катализатора.

Эти достоинства установок с мелкодисперсным катализатором обеспечили их преимущественное развитие. В последние годы ни в нашей стране, ни за рубежом установки с шариковым катализатором практически не строят.

Несмотря на различные принципы организации процесса каталитического крекинга и большое число модификаций технологических установок, с мелкодисперсным катализатором, наличие у них ряда общих свойств позволяет рассматривать их все как объекты управления, принадлежащие к одному классу.

Проводимые в последующих разделах анализ установки крекинга с мелкодисперсным катализатором как объекта управления, обсуждение математических моделей процессов и принципов построения автоматизированных систем контроля, регулирования и управления в большей или меньшей степени относятся ко всем модификациям установок каталитического крекинга.

с мелкодисперсным катализатором 18

Образование мелкодисперсной составляющей эмульсии ........ 77

При дальнейшем исследовании с помощью трассерной техники эти же авторы 155 ))) показали, что концентрационный слой служит фильтрующим элементом для мелкодисперсной составляющей эмульсии. Замедляя скорость выноса мелких капель, этот слой увеличивает вероятность их коалесценции с более крупными каплями. Следует отметить, что если в сплошную или дисперсную фазу попадает даже незначительное количество загрязнений, межкапельная коалесценция в промежуточном слое резко сокращается 153))).

Сравнивая предельные значения остаточных солей в нефти, приводимых на графиках, с данными работы реальных обессоливающих установок , видим, что предельные величины во много раз меньше фактических остаточных солей, получаемых на установках. Поскольку при выводе предельных соотношений было использовано единственное предположение о полном смешении, получаем следующий вывод. Расхождение между теоретическими и фактическими данными объясняется только плохим качеством смешения пластовой и промывочной воды. Часть мелкодисперсной составляющей несмешавшейся соленой воды проходит через аппарат и обусловливает высокую среднюю концентрацию солей в остаточной воде.

Величина А, как отмечалось раньше, определяется мелкодисперсной составляющей пластовой воды в сырой нефти, которая не смешивается с промывочной водой перед первой ступенью установки. При постоянном режиме перемешивания эта величина будет определяться количеством мелкодисперсной составляющей пластовой воды, поступающей на смесительное устройство, т. е. А=A . Поскольку с ростом обводненности эмульсии доля мелкодисперсной составляющей в ней уменьшается за счет смещения динамического равновесия в системе в сторону более крупных частиц, в первом приближении можно воспользоваться для некоторого интервала изменений WBX линейной аппроксимацией зависимости A

Наибольший интерес для практики представляют закономерности поведения мелкодисперсной составляющей водонефтяной эмульсии. При этом понятие «мелкодисперсная составляющая эмульсии» относится к частицам максимальных размеров, порядка 10 мкм. Если учесть, что минимальные размеры частиц в водонефтяной эмульсии 184, 85))) могут составлять доли микрона, то очевидно, что абсолютные размеры частиц в мелкодисперсной составляющей могут различаться в десятки и даже сотни раз. Поэтому при рассмотрении закономерностей разрушения бронирующих оболочек на каплях дисперсной фазы необходимо выяснить их зависимости от размеров капель, а также от температуры, вязкости, гидродинамики потока, концентрации деэмульгатора и др.

ОБРАЗОВАНИЕ МЕЛКОДИСПЕРСНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ЭМУЛЬСИИ

Промысловые эмульсии являются полидисперсными системами с размерами капель от долей микрона "и более. Основные трудности при подготовке нефтей обусловлены мелкодисперсной составляющей эмульсии, которая может образовываться при дроблении капель в турбулентном потоке, при коалесценции капель за счет образования мелкодисперсных сателлитов, при дроблении капель в электрическом поле.

До сих пор мы рассматривали процессы дробления капель, которые приводят к образованию мелкодисперсной составляющей водонефтя-ной эмульсии. Однако мелкие капли могут образовываться не только при дроблении капель, но и при их коалесценции. Было экспериментально установлено, что одиночная капля может коалесцировать на плоской поверхности межфазного раздела в несколько этапов, на каждом из которых образуется более мелкая капелька-сателлит. В работе 196))) наблюдалось до восьми последовательных этапов коалесценции. В работе 197))) авторы описывают экспериментальные наблюдения, доказывающие образование мелкодисперсных сателлитов при коалесценции отдельных капель дисперсной фазы. Если коалесценция идет в электрическом поле с напряженностью несколько десятков вольт на 1 см и более, мелкодисперсные сателлиты не образуются. Этот интересный факт подробно исследовался в работах .

Как было показано в гл. 3, процесс смешения состоит из многократно повторяющихся актов коалесценции и последующего дробления капель промывочной и пластовой воды. Поскольку наиболее медленно коалесцируют, а следовательно, и смешиваются мелкие капли, процесс смешения идет на стадии коалесценции мелкодисперсной составляющей пластовой воды.

Полученные результаты можно объяснить следующим образом. На начальном участке смешения, примерно до 2 — 3 мин на первой кривой и до 5 — 7 мин на второй кривой, процесс коалесценции идет на транспортной стадии. Уменьшение количества солей, вымываемых в единицу времени на этом участке, обусловливается уменьшением общего количества мелкодисперсной составляющей пластовой воды в нефти. При дальнейшем смешении процесс коалесценции мелкодисперсной составляющей переходит на кинетическую стадию, что обусловливает малую, но почти постоянную производную на этом участке кривой. Разница между количеством солей в исходных пробах, определяемом по методике ГОСТ, и количеством солей, вымытых из нефти в рассматриваемых опытах, определяется количеством мелкодисперсной составляющей пластовой воды с неразрушенными бронирующими оболочками. Если проведенное рассуждение верно и процесс смешения

действительно идет на кинетической стадии коалесценции мелкодисперсной составляющей, то разрушение бронирующих оболочек должно произойти за то же время, что и в рассмотренных опытах, и вымыть из пробы все соли.