Нефт-газни қайта ишлаш жиҳозлари, ускуналари ва лойиҳалаш асослари

2.-расм. Ҳаракатчан қатламли реакторлар
1-реактор, 2-регенератор, 3-транспортёр, 4-катализатор билан тўлдирилган труба, 5-азотли затвор.
2.-расмда катализаторлар гранул ҳолида ишлатилади. Узаро вертикал ҳолатда ўрнатилган қурилмаларда регенератор (катализаторни қайта тиклаш қурилмаси) реактордан юқори қисмга ўрнатилади, чунки иситилган катализатор иссиқ ҳолда реакторага берилади. Қурилмаларнинг бу ҳолда ўрнатилишининг юксаклиги шундаки, бу ҳолда катализатор бир транспортёр ёрдамида, бир қурилмадан иккинчисига ўтказилади ва қурилмалар компактли қилиб жойлаштирилган бўлади. Камчилиги шундаки, агар ишлаб чиқариш унумдорлиги катта бўлса, уларнинг баландлиги юқори бўлиб, катта баланд бино бўлиши керак.
Газларни бир қурилмадан иккинчи қурилмага ва катализаторлар билан аралашиб кетмаслиги учун затвор қўйилади. Шунинг учун ҳамма коммуникация учун трубалардан тайёрланиб, катализатор катламнинг гидравлик қаршилиги, қурилмалар орасидаги босимлар фарқидан ошиб кетмаслиги керак.
Бу ҳолда, бу қурилмаларни бирлаштириб турувчи трубаларда азотли затвор қўйилади. Азотли затвор камерадан иборат бўлиб, унда азот босими ҳосил бўлиб, қурилмалардаги босимдан 20-30 мм юқори бўлиши керак. Азотли затвор регенераторга реакцион газларни тушишига йўл қўймайди. Пастдаги катализатор юқорига пневматик ва механик усулда узатилади.

3-расмда ҳаракатчан катализатор катламида ишлайдиган реактор вертикал колоннадан иборат 3-4 та тарелкалардан иборат бўлиб, тарелка-лар вибрацияли перферацион узел ҳолдаги трубалардан иборат бўлади. Бу тарелкалар бири устига иккинчиси қўйилган, юқоридаги тарелкаларнинг тешиги тарелка қанча пастда жойлашган бўлса, пастдаги тарелкаларнинг тешигига тўғри келмайди. Улардаги тешиклар сони шунча кам бўлади. Катализаторнинг ҳаракатланиш тезлиги тарелкаларни сони, тешиклар диаметри ва қаттиқ фазалар оқими махсус регулятор орқали идора қилинади.

Реакторнинг пастки қисмидан хомашё буғлари ва чиқаётган реакцион газларнинг бир хилдаги тақсимланиши махсус тақсимловчи тарелкаларга ўрнатилган калта патрубкалар орқали амалга оширилади. Катализатор патрубкаларда ҳаракат қилиб, улар орасида озод бўшлиқ ҳажм қолиб, улар орқали газ берилиши ёки чиқиб кетиши мумкин. Агар хомашё суюқ ҳолатда бўлса, бу ҳолда сочиб берувчи қурилма форсункалар ишлатилади. Қурилма иккита ускунадан иборат бўлиб, реактор ва регенератордан ташкил топган, яъни бир-бири билан боғланган умумий системадан иборат. Реактор билан регенератор бир хил баландлик оралиғида ёки хар хил миқдордаги баландлик оралиғида бўлиши муикин.
Катализаторнинг мавҳум қайнаш қатламида ишлайдиган реактор.
Бу реакторларда катализатор заррачаларининг ўлчам катталиги 3-6 мм ва чанг ҳолдаги заррачалари 0,01-0,1 мм бўлиши мумкин. Бу реакторларда мавҳум қайнаш қатлами берилаётган газ оқимининг миқдорига қараб амалга оширилади.
Бу реакторларда регенераторда катализаторларни бе- риш учун махсус транспорт воситаларига эхтиёж қол-майди, улар мавҳум қайнаш қатламида газ оқимининг тезлигини ошириш натижасида амалга оширилади.
4-расмда мавҳум қайнаш қатламида ишлайдиган реактор кўрсатилган. Бу қурилма каталитик крекинг ва дегидридлаш жараёнида қўлланилади. Бу қурилма цилиндрсимон идиш, остки ва устки қисми конуссимон шаклда бўлади. Пастки қисми ҳалқасимон секциядан иборат бўлиб, ишлатилган катализатор ва газ тақсимлагичдан иборат бўлади. Қурилманиниг юқори қисмига циклонли сепаратор қўйилган бўлиб, реакцион газлар катализатор чангларидан ажратилади.
Хомашё пастки қисмдан катализатор билан патрубка орқали газ тақсимлагич воситасида реакция зонасига берилади. Реакцион газлар циклон сепаратор орқали катализатор чангларидан ажратилиб чиқариб юборилади. Катализатор чанглари реакторга қайтарилади. Чангларнинг концентрацияси юқори бўлганда ундаги майда заррачалар реактор девори орқали чўкиб, ҳалқасимон секцияда йиғилиб, ўткир буғ воситасида катализаторга ютилган маҳсулотлар ажратиб олинади. Катализатор сўнгра регенерация (қайта тиклаш) га берилади. Регенерация жараёни ҳаво ёрдамида регенераторларда олиб борилади.

4.-расм. Мавҳум қайнаш қатламли реактор

1 – корпус, 2 - айланма буғланиш занжири, 3 - газ тақсимлагич, 4 - кириш трубаси, 5 - катализатор тушадиган труба, 6 - циклонли сепаратор.

Мавҳум қайнаш қатламида ишлайдиган реакторлар қуйидаги камчиликларга эга;

1. Катализаторла майда чанг ҳолатида ишлатилганда қурилма деворларига ишқаланиши натижасида умум механик хусусиятлари ўзгаради.
2. Газлар билан катализатор заррачалари чиқиб кетиши натижасида унга қўшимча заррачаларни ушлаб қолувчи қурилмалар зарур бўлади.
3. Катализаторлар юзасида ютилган маҳсулотлар ҳисобига унумдорлик камаяди.
3. Кимёвий жараёнларни олиб борилишига ва катализаторларниниг қўлланилишига қараб реакторларнинг конструкцияси турли хилда бўлиши мумкин. Бир хил типдаги конструкцияга эга бўлган қурилмалар турли хилдаги жараёнлар учун қўлланиши мумкин (масалан, мавҳум қайнаш қатламли катализаторли реакторлар). Муҳитниниг турига қараб,ъяни газ ва суюқлик фазасида ишлайдиган рекаторлар турли конструкцияга эга бўлиши мумкин. Оддий реактор цилиндрсимон қурилмадан иборат бўлиб, диаметри бир хил ёки ўлчам катталиклари хар хил бўлиб, остки ва устки қисми қопқоқ билан зич қилиб беркитилган бўлади. Корпуснинг ички кисмига катализаторлар учун таянч тўрлари, таксимлагичлар, йўналтирувчи ва йиғувчи қурилмалар, иссиқлик қурилмалари, ажратувчи сепараторлар, аралаштирувчи қурилмалар жойлаштирилган бўлади.
- Кўпинча реакторларни лойиҳалашда уларнинг асосий функцияси ва қайси соҳада қўлланишига қараб, уларни бир неча зонага ажратилади. Реакция олиб бориладиган ва катализаторларни қайта ишлаш учун регенерация қилинадиган қисмига бўлинган вақтда, бу ҳолда узлуксизлик жараёнини катализаторни реактор билан регенерат ўртасида циркуляциясини таъминлаб амалга ошириш мумкин.
Агар битта қурилмада катализаторни циркуляция жараёнини амалга ошириш жараёнини таъминлаб бўлмаса, бу ҳолда бу қурилмада асосий жараён катализаторни қайта ишлаш амалга оширилади, ёки уни алмаштирилади.
Узлуксиз жараённи амалга ошириш учун бир неча қурилма бўлиши мумкин. Контактланаётган муҳитларни яхши аралаштириш учун реакторларга махсус арлаштиргичлар ўрнатилади. Реактор ички қисмига трубали юзага эга бўлган иситкич ўрнатилади ёки ташқи қисмдаги рубашкадан иборат бўлади. Кўп ҳолларда иссиқликни бериш ва ажратиш учун хомашё билан катализатор аралаштирилади ёки инерт иситувчи билан аралаштирилади.
Углеводород хомашёларини қайта ишлашда ишлатиладиган баъзи бир реактор курилмаларини ишлаш принципини ва тузилишини кўрамиз.
Кимёвий технологиянинг асосий жараёнлари реакторларда олиб борилади. Реакторлар қуйидаги талабларга жавоб беришлари керак:

1. 
   Реакция олиб бориладиган маълум ҳажмга эга бўлиши керак.
   
2. 
   Берилган унумдорликни таъминлаш ва ўзаро таъсир қилаётган моддаларнинг гидродинамик харакат режимини таъминлаш, фазаларнинг тўқнашиш юзасини, керакли иситиш юзасини, катализаторларнинг активлик сатҳини таъминлаши керак.
   

Ракторларнинг конструкцияси турли хилдаги омилларни аниқлаб бериши мумкин: ҳарорат, босим, керакли иссиқлик алмашиниш интенсивлиги, материалларнинг агрегат ҳолатини, катализаторларнинг бор йўқлигини, материаллларни қайта ишлашниннг кимёвий характерини, қурилманинг берилган унумдорлигини ва ишлаб чиқариш махсус шароитларини аниқлаш имконини беради.
Реактор ишлаш принципига қараб даврий ва узлуксиз, босимга қараб паст ва юқори босимли, ҳароратга қараб паст ва юқори ҳароратда, иситиш юзасига қараб трубасимон, змеевиксимон, сиртий вертикал, горизонтал, қия ҳолатда аралштиришли ва аралштиришсиз бўлади, корпус девори иситиладиган ва иситилмайдиган бўлади.
Ҳозирги вақтда этилен олиш учун асосий хомашё сифатида тўйинган углеводородлар ишлатилади. Этилен асосан қуюқ ва газ холатидаги углеводородларни пиролиз қилиниб олинади. Бундан ташқари пиролиз қилиш учун нефтнинг қайта ишлашга олинадиган оғир фракциялари (керосин, лигроин, мазут, хом нефт) хомашё сифатида ишлатилади. Табиий углеводородли газларни пиролиз қилишда фақатгина этан ва пропан фракциялари ишлатилади.
Газлардан этилен ва пропилен газ ажратувчи цехларда пиролиз жараёни икки хил усулда олиб борилади: абсорбцион ва паст ҳароратда фракциялаш.
Пиролиз газдан бутан билан -20С да этан, пропан этилен, пропиленни юттирилиб абсорбция жараёни олиб борилади. Тўйинган абсорбентдан этан ва этилен ажратиб олиниб (ректификацион колонна), сўнгра махсус кўп тарелкали ректификацион колоннада улар ажратиб олинади. Сўнгра абсорбентдан пропан, пропилен фракциялари ҳайдалиб, уларни ажратиш учун кўп тарелкали ректификацион колоннага берилади. Пропан-пропилен фракциясидан ажратилган абсорбент яна қайта жараёнга берилади.
Паст ҳароратли фракцялаш усулида пиролиз гази 30-40 атм босими остида совитилади. Совитиш даражасида барча углеводородлар ва водород (метандан ташқари) конденсация ҳолатига келиши керак. Ҳосил бўлган конденсатдан этилен, пропилен, этан, пропан кўп компонентли системаларни бир неча марта ректификация қилиш усули билан ректификацион колонналардан ажратиб олинади.
Турли хилдаги углеводородларни пиролиз қилиш усули 700-1053С ҳароратда олиб борилади. Этиленни полимеризациялаш юқори босим остида автоклав типидаги реакторларда ва трубасимон автоклавларда олиб борилади.