Φυσικού Αερίου
Συνοπτικά Στοιχεία Καταλυτικής Πυρόλυσης Αποτελεί τη βασική διεργασία μετατροπής στα περισσότερα σύγχρονα διυλιστήρια. Σχεδόν όλα τα διυλιστήρια που έχουν μονάδες μετατροπής έχουν μονάδα FCC. Μία από τις πιο σημαντικές και σύνθετες συμβολές στην τεχνολογία επεξεργασίας πετρελαίου. Η δυναμικότητά της αντιστοιχεί στο 35 40% της δυναμικότητας ατμοσφαιρικής απόσταξης. Παράγει το σημαντικότερο μέρος των συστατικών που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή βενζίνης. (FCC) Αναμόρφωση Αλκυλίωση 35% κ.ό. 30% κ.ό. 20% κ.ό. Ισομερισμός 15% κ.ό.
Συνοπτικά Στοιχεία Καταλυτικής Πυρόλυσης Δυνατότητα επεξεργασίας gasoil (ατμοσφαιρικό και κενού) με καταλύτη για τη σχάση (πυρόλυση) των δεσμών άνθρακα άνθρακα. Η πυρόλυση μειώνει το μέσο μοριακό βάρος και δίνει μεγαλύτερες αποδόσεις σε αποστάγματα. Βασικές απαιτήσεις τροφοδοσίας. Χαμηλή περιεκτικότητα σε ετεροάτομα. Δηλητηριάζουν τον καταλύτη. Χαμηλή περιεκτικότητα σε βαριά αρωματικά. Πυρολύονται προς σχηματισμό κοκ που αποτίθεται στον καταλύτη. Τα προϊόντα της καταλυτικής πυρόλυσης μπορεί να υποστούν περαιτέρω επεξεργασία. Υδρογονοπυρόλυση. Αλκυλίωση για την αύξηση της παραγωγής συστατικών βενζίνης υψηλού αριθμού οκτανίου.
Βασικό Διάγραμμα Καταλυτικής Πυρόλυσης FCC Αναγεννητής 2 ου Σταδίου Αέρας Αναγεννητής 1 ου Σταδίου Δακτύλιος Αέρα Καύσης Προς Σύστημα Επεξεργασίας Καυσαερίων Προς Στήλη Κλασμάτωσης Ψύξη Αέρας Ανύψωσης Σύστημα Διαχωρισμού Ανυψωτή Εσωτερική Διάταξη Απογυμνωτή Ατμός Απογυμνωτή Ανυψωτής Στόμια Εισαγωγής Τροφοδοσίας
Εξέλιξη της Καταλυτικής Πυρόλυσης Η καταλυτική πυρόλυση σταθερής κλίνης έγινε εμπορικά διαθέσιμη στα τέλη της δεκαετίας του 1930. Διεργασία Houndry, (Houdry Process Corporation και Vacuum Oil Company, 1930) Η πρώτη μονάδα καταλυτικής πυρόλυσης Houdry ξεκίνησε το 1936 (Sun Oil, Paulsboro, New Jersey) Τρεις αντιδραστήρες σταθερής κλίνης δυναμικότητας 2.000 bbl/d. To 1937, ξεκίνησε η λειτουργία μονάδας καταλυτικής πυρόλυσης δυναμικότητας 12.000 bbl/d (Sun Oil, Marcus Hook) Η διεργασία χρησιμοποιήθηκε σύντομα σε πολλά διυλιστήρια άλλων εταιριών (Gulf, Sinclair, Standard Oil of Ohio, The Texas Company) Οι Sun και Houdry Process Corporation ξεκίνησαν την ανάπτυξη μιας διεργασίας κινητής κλίνης το 1936. Η αναγέννηση του καταλύτη στη διεργασία σταθερής κλίνης δε μπορεί να είναι συνεχής Η πιλοτική μονάδα καταλυτικής πυρόλυσης Thermofor ξεκίνησε το 1941 Οι πρώτες προτάσεις δικαιωμάτων χρήσης της τεχνολογίας έγιναν αποδεκτές το 1942, πριν την έναρξη λειτουργίας της πρώτης μονάδας δυναμικότητα 20.000 bbl/d (Διυλιστήριο Magnolia, Beaumont, 1943) Το 1947, οι Socony και Houdry Process Corporation διαχωρίστηκαν και ακολούθησαν παράλληλη ανάπτυξη διεργασίας πνευματικής μεταφοράς του καταλύτη.
Εξέλιξη της Καταλυτικής Πυρόλυσης Η τεχνολογία ρευστοποιημένης κλίνης αναπτύχθηκε από συνεργασία εταιριών. Αρχικά αναπτύχθηκε ως διεργασία αεριοποίησης άνθρακα Winkler. Συμμετείχαν οι εταιρίες Standard doil of New Jersey, Standard doil of Indiana, M.W. Kellogg, Shell, The Texas Company, και άλλοι. Διεργασία ανοδικής ροής πυκνής μάζας στερεών σωματιδίων. Αποδίδεται στον W.K. Lewis του MIT. Η πρώτη μονάδα FCC (Model I) ξεκίνησε το 1942, (Διυλιστήριο Baton Rouge, Standard Oil of New Jersey) Η διεργασία πυκνής μάζας ανάδρομης μίξης (dense phase back mixed, Model II) σχεδιάστηκε πριν τη λειτουργία της πρώτης μονάδας Model I. Κυριάρχησε στην καταλυτική πυρόλυση τα πρώτα χρόνια χρήσης της τεχνολογίας. Τη δεκαετία του 1960, ξεκίνησε η χρήση καταλυτών με βάση τα μοριακά κόσκινα. Σημαντικά υψηλότερη δραστικότητα πυρόλυσης και υψηλότερες αποδόσεις σε βενζίνη σε χαμηλότερους ρυθμούς απόθεσης κοκ στον καταλύτη. Με αυτούς τους καταλύτες έγινε δυνατή η εφαρμογή του συστήματος ανυψωτή αντιδραστήρα. Χρησιμοποιείται διαμόρφωση εμβολικής ροής που επιτρέπει δραστική μείωση των χρόνων παραμονής και βαθμούς μετατροπής της τροφοδοσίας έως 90%.
Τροφοδοσία Καταλυτικής Πυρόλυσης Γενικά χαρακτηριστικά της τροφοδοσίας. Η καταλυτική πυρόλυση δε μπορεί να επεξεργαστεί ικανοποιητικά αρωματικούς δακτυλίους χωρίς την παραγωγή κοκ. Δε χρησιμοποιείται υδρογόνο για τον περιορισμό της συμπύκνωσης των πολυπυρηνικών αρωματικών σε κοκ. Οι καταλύτες είναι ευαίσθητοι στη δηλητηρίαση από ετεροάτομα. Θείο και μέταλλα (νικέλιο, βανάδιο, σίδηρος) Η τροφοδοσία υφίσταται συνήθως υδρογονοκατεργασία. Το εξανθράκωμα της τροφοδοσίας (Conradson Carbon) δεν πρέπει να υπερβαίνει το 7% κ.β. Ως τροφοδοσία χρησιμοποιείται συνήθως ατμοσφαιρικό gasoil και gasoil κενού. Οι ίδιες τροφοδοσίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν και ως τροφοδοσία υδρογονοπυρόλυσης για τη μεγιστοποίηση παραγωγής ντήζελ "ανταγωνιστικές" έ " διεργασίες.
Τροφοδοσία Καταλυτικής Πυρόλυσης Συνήθως αποφεύγεται η χρήση: Gasoil ιξωδόλυσης. Υψηλή περιεκτικότητα σε αρωματικά. Gasoil εξανθράκωσης Υψηλή περιεκτικότητα σε θείο, ολεφίνες και αρωματικά. Υπολείμματα κενού Υψηλή περιεκτικότητα σε αρωματικά. Η ποσότητα του σχηματιζόμενου κοκ σχετίζεται με το εξανθράκωμα της τροφοδοσίας. Σχετίζεται με την αναλογία υδρογόνου/άνθρακα και δείχνει την τάση σχηματισμού κοκ Τρεις κύριες μέθοδοι μέτρησης: Μέθοδος Ramsbottom (ASTM D 524) Μέθοδος Conradson (ASTM D 189) Μέθοδος Microcarbon Residue (ASTM D 4530) Χρήσιμη μέθοδος για προκαταρκτική επιλογή τροφοδοσίας Εξαρτάται από την κατανομή αρωματικών, ναφθενίων και παραφινών στην τροφοδοσία.
Προϊόντα Καταλυτικής Πυρόλυσης Κύριος στόχος της διεργασίας είναι η παραγωγή βενζίνης και εν συνεχεία μέσων κλασμάτων. Ελαχιστοποίηση η της παραγωγής γήςμαζούτ. Αύξηση της διαθεσιμότητας συστατικών παραγωγής βενζίνης. Λιγότερο δαπανηρή διεργασία από την υδρογονοπυρόλυση. Η παραγωγή κοκ είναι μικρή αλλά σημαντική. Το κοκ καίγεται στον αναγεννητή και παρέχει τη θερμότητα που απαιτεί η διεργασία. Τα ελαφρά κλάσματα έχουν μεγάλη περιεκτικότητα σε ολεφίνες. Κατάλληλα για τροφοδοσία πετροχημικής βιομηχανίας. Μπορεί να παραχθεί καλής ποιότητας προπυλένιο και αιθυλένιο. Προπυλένιο, βουτυλένια και πεντένια μπορούν να υποστούν αλκυλίωση προς υψηλού αριθμού οκτανίου συστατικά βενζίνης. Η βενζίνη καταλυτικής πυρόλυσης αποτελεί το συστατικό ανάμιξης για την παραγωγή βενζίνης με τη μεγαλύτερη διαθεσιμότητα. Το ελαφρύ κλάσμα έχει υψηλή περιεκτικότητα σε ολεφίνες και θείο. Το βαρύ κλάσμα έχει υψηλή περιεκτικότητα σε αρωματικά και θείο, και λίγες ολεφίνες. Δεν περιέχει σε σημαντική ποσότητα C 6 και C 7 ολεφίνες. Είναι πολύ δραστικές και σχηματίζουν μικρότερου μοριακού βάρους ολεφίνες και αρωματικά.
Προϊόντα Καταλυτικής Πυρόλυσης Μικρή ποσότητα κηροζίνης καταλυτικής πυρόλυσης. Υψηλή περιεκτικότητα σε θείο. Gasoil καταλυτικής πυρόλυσης (light cycle oil, LCO). Χαμηλός αριθμός κετανίου λόγω υψηλής περιεκτικότητας σε αρωματικά. Κακής ποιότητας συστατικό για παραγωγή ντήζελ λόγω χαμηλού αριθμού κετανίου και υψηλής περιεκτικότητας σε θείο. Προϊόν πυθμένα (heavy cycle oil, HCO) Περιέχει θείο, μονο και πολυπυρηνικά αρωματικά, σωματίδια καταλύτη και συνήθως έχει υψηλό ιξώδες. Επεξεργασία Χρήσεις cycle oil. Γενικά υφίστανται υδρογονοπυρόλυση προς παραγωγή κηροζίνης, και ντήζελ. Χρησιμοποιούνται ως έχουν για την παραγωγή μαζούτ.
Απόδοση σε Προϊόντα Η διεργασία έχει υψηλές αποδόσεις σε υγρά προϊόντα και χαμηλές σε αέρια και κοκ. Η κατά βάρος απόδοση σε υγρά προϊόντα είναι συνήθως 90 93%. Η κατ' όγκο απόδοση σε υγρά προϊόντα είναι συχνά πάνω από 100%. Το υπόλοιπο της κατά βάρος απόδοσης (7 10%) μοιράζεται σε αέρια και κοκ. Το προφίλ της απόδοσης προσδιορίζεται από πολύπλοκες αλληλεπιδράσεις μεταξύ των χαρακτηριστικών της τροφοδοσίας και τις συνθήκες της αντίδρασης που προσδιορίζουν την ένταση (severity) της λειτουργίας. Συνήθως χρησιμοποιούνται απλές συσχετίσεις για προσεγγιστικό υπολογισμό αποδόσεων σε προϊόντα.
Τυπικές Αποδόσεις Καταλυτικής Πυρόλυσης Προϊόν Περιοχή Βρασμού Απόδοση (% Χρήσεις ( C) κ.ό.) Αέρια C 1 C 4 30 Τροφοδοσία Πολυμερισμού, μ, Αλκυλίωσης, Αέριο Καύσιμο Νάφθα C 5 220 56 Βενζίνη Light Cycle Oil 220 340 20 Πετρέλαιο Θέρμανσης, Μαζούτ Heavy Cycle Oil 340 450 0 Ανακύκλωση, Θερμική Πυρόλυση Υπόλειμμα 450+ 7 Θερμική Πυρόλυση Κοκ 5 (% κ.β.) Καίγεται στον Αναγεννητή
Σύγκριση Αποδόσεων Θερμικής και Καταλυτικής Πυρόλυσης 140 C 16 moles ανά 100 moles πυρολυμ μένου n-c 120 100 80 60 40 20 Θερμική Πυρόλυση 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Αριθμός Ατόμων Άνθρακα
Διάγραμμα Ροής Καταλυτικής Πυρόλυσης FCC
Διαχωρισμός Ελαφρών Κλασμάτων Καταλυτικής Πυρόλυσης FCC
Καταλύτες Καταλυτικής Πυρόλυσης Καταλύτες. Οι μονάδες FCC χρησιμοποιούσαν αρχικά ως καταλύτες σκόνη σίλικα αλούμινα (SiO 2, Al 2 O 3 ). Συνεχής αντικατάσταση για να διατηρηθεί η ενεργότητα στο επιθυμητό επίπεδο. Μείωση ενεργότητας λόγω συσσώρευσης μετάλλων στα ενεργά κέντρα και εναπόθεσης κοκ. Τώρα, χρησιμοποιούνται ως καταλύτες ζεόλιθοι. Υψηλή ενεργότητα, καλές ιδιότητες ρευστοποίησης, υψηλή απόδοση σε βενζίνη και χαμηλή απόδοση σε κοκ. Αργιλοπυριτικές ενώσεις με μικροπορώδη δομή. Φυσικοί και Τεχνητοί. Διάκενο 0.8 nm Βάση Σοδαλίτη Σοδαλίτης Ζεόλιθος Y Ζεόλιθος A
Σύγκριση Καταλυτών Καταλυτικής Πυρόλυσης Απόδο οση (% κ.β..) 100 80 60 40 20 Κοκ Heavy Cycle Oil/Slurry Light Cycle Oil Νάφθα LPG Αέρια 0 1940 1950 1960 1970 1980 1990 Άμορφος Δεκαετία Ζεόλιθος Χαμηλού Al Υψηλού Al REY USY
Αντιδράσεις Καταλυτικής Πυρόλυσης Οι βασικές αντιδράσεις είναι όξινα καταλυόμενη πυρόλυση και μεταφορά υδρογόνου μέσω μηχανισμού καρβονίου. Βασική αντίδραση: σχάση δεσμών άνθρακα άνθρακα παραφινών, ναφθενίων και αρωματικών προς μικρότερου μοριακού βάρους ολεφίνες, παραφίνες, ναφθένια και αρωματικά. Παραφίνη Παραφίνη + Ολεφίνη Αλκυλο Ναφθένιο Ναφθένιο + Ολεφίνη Αλκυλο Αρωματικό Αρωματικό + Ολεφίνη Οι ολεφίνες ισομερίζονται με αλκυλο παραφίνες προς διακλαδωμένες παραφίνες. Τα ναφθένια αφυδρογονώνονται (συμπυκνώνονται) προς αρωματικά. Μικρό μέρος αρωματικών και ολεφινών συμπυκνώνονται προς σχηματισμό κοκ. Το κοκ καίγεται κατά την αναγέννηση του καταλύτη. Η παραγωγή ολεφινών, αρωματικών και κοκ αποτελούν χαρακτηριστικό γνώρισμα της καταλυτικής πυρόλυσης FCC. Συνεχής έρευνα για βελτίωση των καταλυτών καταλυτικής πυρόλυσης. Συμβολή της δυνατότητας πυρόλυσης της τροφοδοσίας και της έντασης της διεργασίας. Χρήση καταλυτών ζεολιθικής βάσης. Η ανάπτυξη θεωρητικού μοντέλου περιγραφής των αντιδράσεων πυρόλυσης βοηθά στην καλύτερη κατανόηση η των φαινομένων. Οι καταλύτες μπορούν να παρασκευαστούν με στόχο τη μεγιστοποίηση της παραγωγής βενζίνης ή ελαφρών ολεφινών (τροφοδοσία πετροχημικών).
Μηχανισμός Ιόντων Καρβονίου Βήμα 1: Αντίδραση εκκίνησης, ήπια θερμική πυρόλυση. C 8 H 18 CH 4 + R CH CH 2 Βήμα 2: Μετακίνηση η πρωτονίου. Βήμα 3: Σχάση σε β θέση. O R CH CH 2 + H 2 O + Al O Si O R CH + CH 3 + HO Al O Si R CH + + CH 3 CH 3 CH CH 2 + CH CH2 2 CH 2 CH 3 Βήμα 4: Αναδιάταξη προς πιο σταθερή δομή. Η κατάταξη της σταθερότητας του ιόντος καρβονίου είναι τριτοταγές > δευτεροταγές > πρωτοταγές. CH 2 + CH2 CH 2 CH 3 CH 3 CH + CH 2 CH 3 Βήμα 5: Μεταφορά ιόντος υδρογόνου. CH 3 CH 3 + + CH 3 CH CH 2 + CH 3 CH 3 C + CH 3 + C 8 H 18 i C 4 H 10 + CH 3 CH + CH 2 R _ CH 3 C + CH 3
Σχήματα Διεργασιών Καταλυτικής Πυρόλυσης Ρευστοστερεάς Κλίνης με Αντιδραστήρα Ανυψωτή
Μεταβλητές Λειτουργίας Καταλυτικής Πυρόλυσης Η εκτίμηση της απόδοσης ξεκινά με την εκτίμηση της μετατροπής προς βενζίνη και gasoil. Τα βαριά κλάσματα (heavy cycle oil, υπόλειμμα) δεν υπολογίζονται στη μετατροπή. Εξαρτάται από τη δυνατότητα πυρόλυσης της τροφοδοσίας και της έντασης της λειτουργίας. Δυνατότητα Πυρόλυσης Τροφοδοσίας. Η δυνατότητα πυρόλυσης εξαρτάται από τη σύσταση της τροφοδοσίας. Οι παραφίνες πυρολύονται εύκολα. Τα ναφθένια έχουν ενδιάμεση συμπεριφορά. Τα αρωματικά πυρολύονται δύσκολα χωρίς σχηματισμό κοκ.
Ένταση Λειτουργίας Ένταση λειτουργίας (Severity): ένταση δριμύτητα των παραμέτρων λειτουργίας. Η ένταση επηρεάζεται από: Θερμοκρασία Αναλογία καταλύτη/τροφοδοσίας Δραστικότητα ενεργότητα καταλύτη Πίεση Ταχύτητα χώρου αντιδραστήρα Αύξηση της θερμοκρασίας αντίδρασης αυξάνει τη μετατροπή. Ενδόθερμες αντιδράσεις πυρόλυσης. Η θερμοκρασία μετριέται εύκολα αλλά ρυθμίζεται μόνο μέχρι ένα σημείο. Οι θερμότητα του αντιδραστήρα ελέγχεται από: ρυθμό ανακυκλοφορίας καταλύτη, θερμοκρασία αναγέννησης καταλύτη, προθέρμανση τροφοδοσίας. Αύξηση της προθέρμανσης της τροφοδοσίας μειώνει τις απαιτήσεις ανακυκλοφορίας καταλύτη για ίδια θερμοκρασία αντιδραστήρα. Όμως, έτσι μειώνεται η αναλογία καταλύτη/τροφοδοσίας και μειώνεται η μετατροπή.
Ένταση Λειτουργίας Η αναλογία καταλύτη/τροφοδοσίας είναι μία βασική παράμετρος που ελέγχεται μέσω του ρυθμού ανακυκλοφορίας καταλύτη. Αύξηση η της αναλογίας καταλύτη/τροφοδοσίας αυξάνει τη μετατροπή. Αύξηση της ανακυκλοφορίας καταλύτη αυξάνει επίσης τη δραστικότητα πυρόλυσης και αυξάνει τη θερμοκρασία του αντιδραστήρα. Αφού οι αντιδράσεις πυρόλυσης είναι ενδόθερμες, η επιπλέον πυρόλυση περιορίζει την αύξηση της θερμοκρασίας λόγω της αυξημένης ανακυκλοφορίας καταλύτη. Αύξηση της δραστικότητας του καταλύτη αυξάνει τη μετατροπή. Η δραστικότητα μειώνεται από την εναπόθεση κοκ και βαρέων μετάλλων. Επιπλέον, τα βαριά μέταλλα ευνοούν το σχηματισμό κοκ. Η επίδραση του άνθρακα στον καταλύτη μπορεί να προσδιοριστεί και να επιτρέψει τον προσδιορισμό της δραστικότητας του αναγεννημένου καταλύτη. Ο άνθρακας στον αναγεννημένο καταλύτη γίνεται ένας χρήσιμος δείκτης για τους υπολογισμούς της δραστικότητας και της αποτελεσματικότητας αναγέννησης του καταλύτη. Οι υψηλές πιέσεις γενικά δεν επηρεάζουν τη μετατροπή, αλλά αυξάνουν την παραγωγή κοκ. Αύξηση της ταχύτητας χώρου αντιδραστήρα μειώνει τη δραστικότητα και τη μετατροπή.
Συνθήκες Σχεδιασμού Λειτουργίας Οι μονάδες καταλυτικής πυρόλυσης FCC σχεδιάζονται προσεκτικά ώστε να παρέχουν ισορροπία μεταξύ των δυνατοτήτων του αντιδραστήρα και του αναγεννητή. Μετά την κατασκευή, οι μεταβολές μπορούν να μεταβάλουν την ισορροπία και να οδηγήσουν σε περιορισμούς δυναμικότητας. Οι χειριστές μπορούν να εκμεταλλευτούν αυτές τις δυνατότητες μέχρι να φτάσουν στα όρια του μηχανολογικού σχεδιασμού της μονάδας. Ένας συνήθης περιορισμός είναι η δυναμικότητα καύσης του κοκ. Εάν ο περιορισμός προέρχεται από τη δυναμικότητα του συμπιεστή αέρα, η δυναμικότητα μπορεί να αυξηθεί χωρίς υψηλό κόστος. Εάν ο περιορισμός είναι τα υλικά κατασκευής του αναγεννητή, οι αλλαγές μπορεί να είναι πολύ δαπανηρές.
Αντιδραστήρας Λειτουργία στους 510 540 C (950 1000 F) Η τάση είναι αύξηση της θερμοκρασίας του αντιδραστήρα για αύξηση της έντασης και της μετατροπής. Η τάση μπορεί να αντιστραφεί: η υψηλή περιεκτικότητα της βενζίνης καταλυτικής πυρόλυσης μπορεί να αποτελέσει πρόβλημα (αυστηρότερα όρια ολεφινών στη βενζίνη). Η πίεση του αντιδραστήρα ελέγχεται από το συμπιεστή αερίων του προϊόντος κορυφής της στήλης κλασμάτωσης. Συνήθως είναι στην περιοχή 170 310 kpa (10 30 psig) Μπορεί να χρησιμοποιηθεί εκτονωτής των απαερίων του αναγεννητή σε υψηλότερη πίεση. Η ανακτώμενη ισχύς χρησιμοποιείται για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας ή κίνηση του ανεμιστήρα αέρα. Τα συστήματα εκτόνωσης μπορεί να περιλαμβάνουν εκτονωτή, ανεμιστήρα αέρα και ατμοστρόβιλο σε έναν κοινό συρμό. Γίνεται κάθε φορά αξιολόγηση των οικονομικών μεταξύ χρήσης ατμού και ηλεκτροπαραγωγής, κλπ. Όταν ητιμή της ηλεκτρικής ενέργειας είναι χαμηλή, η διαθέσιμη ισχύς χρησιμοποιείται για κίνηση του συμπιεστή, και ο ατμοστρόβιλος μένει εκτός λειτουργίας. Όταν η τιμή της ηλεκτρικής ενέργειας είναι υψηλή, τίθεται σε λειτουργία ο ατμοστρόβιλος, και η διαθέσιμη ισχύς χρησιμοποιείται για ηλεκτροπαραγωγή.
Αναγεννητής Λειτουργία στους 650 815 C (1200 1500 F). Περιορίζεται από τα μέταλλα κατασκευής ή τα όρια αντοχής του καταλύτη. Η θερμοκρασία του αναγεννητή καθορίζει κατά πόσο η καύση θα προχωρήσει προς CO ή CO 2. Κάτω από τους 700 C (1300 F) συνήθως χρησιμοποιούνται λέβητες ανάκτησης θερμότητας (ατμοπαραγωγή) από το CO (καύση CO). Σε υψηλότερες θερμοκρασίες υπάρχει λίγο CO απλούστερα συστήματα ανάκτησης θερμότητας. Εντονότερη πυρόλυση δημιουργεί περισσότερο κοκ που θα πρέπει να καεί στον ααε αναγεννητή. ηή Εκλύεται περισσότερη θερμότητα στον αναγεννητή και ο αναγεννημένος καταλύτης εξέρχεται σε υψηλότερη θερμοκρασία. Επιφέρει υψηλότερες θερμοκρασίες ρ αντιδραστήρα.
Περιγραφή Διεργασίας Η διεργασία καταλυτικής πυρόλυσης ρευστοστερεάς κλίνης αποτελεί ένα από τα μεγαλύτερα επιτεύγματα της χημικής μηχανικής. Εφαρμογή της τεχνολογίας της ρευστοποιημένης κλίνης. Δημιουργία ενός άμεσα αντιδρώντος μίγματος καταλύτη ατμών υδρογονανθράκων. Συνεχή απομάκρυνση καταλύτη για επανενεργοποίηση σε μια δεύτερη ρευστοποιημένη κλίνη. Η πυρόλυση δημιουργεί ελαφρύτερα κλάσματα με υψηλότερη αναλογία υδρογόνου/άνθρακα και με χαμηλότερα μοριακά βάρη από την τροφοδοσία. Οι αντιδράσεις πυρόλυσης παράγουν άνθρακα α που εναποτίθεται α στον καταλύτη αλύ ως κοκ. Ο καταλύτης πρέπει να διαχωριστεί από τα προϊόντα της αντίδρασης. Το κοκ πρέπει να απομακρυνθεί από τον καταλύτη. Φράσσει τα ενεργά κέντρα και προκαλεί μείωση της δραστικότητας του καταλύτη. Οι ανερχόμενοι ατμοί ρευστοποιούν τα σωματίδια του καταλύτη και δημιουργούν μια κλίνη σωματιδίων.
Περιγραφή Διεργασίας Διαδικασία καύσης στον αναγεννητή. Η πυκνή κλίνη του καταλύτη με το εναποτεθειμένο κοκ έρχεται σε επαφή με αέρα στη θερμοκρασία καύσης. Ο αντιδραστήρας και ο αναγεννητής λειτουργούν σε ισορροπία πιέσεων, με διαφορά 200 350 kpa (30 50 psig). Η ροή του καταλύτη ελέγχεται με βάνες και με αλλάζοντας την πίεση στον ανυψωτή με ατμό. Ο καταλύτης διαχωρίζεται από τους ατμούς υδρογονανθράκων. Οι ατμοί των προϊόντων της αντίδρασης διαχωρίζονται από τον καταλύτη στο επάνω μέρος της κλίνης. Διέρχονται μέσω συστήματος πολυβάθμιων κυκλώνων για να διαχωριστούν τα παρασυρθέντα σωματίδια. Ο καταλύτης με το εναποτεθειμένο κοκ "πέφτει" στον αναγεννητή. Καύση του κοκ. Ο αναγεννημένος καταλύτης επανέρχεται στον αντιδραστήρα για άλλον έναν κύκλο αντίδρασης. Οι ατμοί υδρογονανθράκων οδηγούνται στη στήλη κλασμάτωσης. Υγρά προϊόντα: νάφθα, gasoil, cycle oil. Μέρος των cycle oil επιστρέφει στον αντιδραστήρα. Τα ελαφρά κλάσματα αποστέλλονται σε μονάδα διαχωρισμού ελαφρών κλασμάτων.
Αντιδραστήρας Ανυψωτής Ο αντιδραστήρας ανυψωτής εμφανίστηκε τη δεκαετία του 1960, έπειτα από την ανάπτυξη καταλυτών αυξημένης δραστικότητας. Ο ανυψωτής λειτουργεί ως αντιδραστήρας εμβολικής ροής. Επιτυγχάνονται υψηλότερες αποδόσεις με χαμηλότερο ρυθμό απόθεσης κοκ στον καταλύτη. Ο θερμός αναγεννημένος καταλύτης αναμιγνύεται με ατμό και την προθερμασμένη τροφοδοσία και εισάγεται ακριβώς πάνω από τον πυθμένα. Η μικτή φάση ανέρχεται μέσω του ανυψωτή και απελευθερώνει τα θερμά αντιδρώντα στο επάνω μέρος του αντιδραστήρα. Οι ατμοί διαχωρίζονται από τον καταλύτη και αποστέλλονται προς τη στήλη κλασμάτωσης μέσω δύο ή τριών σταδίων κυκλώνων. Το δοχείο διαχωρισμού του αντιδραστήρα ανυψωτή έχει πυκνή κλίνη σωματιδίων σε σχέση με την αραιή του συστήματος αντίδρασης. Η πυκνή ρευστοποιημένη κλίνη παρέχει την απαραίτητη υδροστατική πίεση και φραγή ώστε ο καταλύτης να οδεύσει μέσω του συστήματος απογύμνωσης προς τον αναγεννητή μέσω αγωγού. Η υδραυλική ανακυκλοφορία του καταλύτη αποτελεί ένα από τα σημαντικά επιτεύγματα της διεργασίας. Τα σωματίδια του καταλύτη ανακυκλοφορούν σε συγκεκριμένο ρυθμό με την επίδραση των διαφορών πυκνότητας των φάσεων.
Αντιδραστήρας Ανυψωτής Η ροή της τροφοδοσίας συνήθως μεγιστοποιείται για να περιορίσει το χρόνο παραμονής στους κυκλώνες του αντιδραστήρα και να ελαχιστοποιήσει την υπερβολική πυρόλυση. Τόσο ο σχεδιασμός πυκνής κλίνης και όσο και αντιδραστήρα ανυψωτή πρέπει να αντιπαρέλθουν την υπερβολική θερμική πυρόλυση κατά το διάστημα διαχωρισμού των σωματιδίων από τους ατμούς. Η υπερβολική θερμική πυρόλυση προκαλεί υποβάθμιση των προϊόντων της αντίδρασης. Επιτυγχάνονται πλέον χρόνοι επαφής στον ανυψωτή λιγότερο από 250 millisecond. Σημαντικά σημεία σχεδιασμού: γρήγορη, ομοιόμορφη και πλήρης ανάμιξη της τροφοδοσίας με τον καταλύτη. Κάθε τεχνολογία έχει ιδιαίτερο σχεδιασμό σημείων στομίων εισαγωγής της τροφοδοσίας, ώστε να μπορέσει να επιτύχει αυτούς τους στόχους. Αποτελεί μια από τις σημαντικότερες περιοχές έρευνας για τη βελτίωση της απόδοσης μιας υφιστάμενης μονάδας.
Αναγεννητής Απογύμνωση καταλύτη από ανεπιθύμητα συστατικά. Εναποτιθεμένο κοκ. Υγρά που θα εξανθρακωθούν αν δεν απογυμνωθούν. Μείωση της μερικής πίεσης και επίτευξη συνθηκών τυρβώδους ροής για την απογύμνωση των σωματιδίων. Η απόδοση του απογυμνωτή είναι κρίσιμη παράμετρος για χαμηλή απόθεση κοκ στον καταλύτη άρα και χαμηλή συνολική παραγωγή κοκ. Ο καταλύτης απογυμνώνεται από προσροφημένα υγρά πριν μεταφερθεί στον αναγεννητή. Ο αναγεννητής είναι μια ρευστοποιημένη κλίνη σωματιδίων που έχουν εναποτεθειμένο κοκ που καίγεται με αέρα σε υψηλή θερμοκρασία. Ο ρόλος του είναι η αφαίρεση του κοκ και η ανάκτηση της δραστικότητας του καταλύτη ώστε να προσεγγίσει αυτήν του φρέσκου. Ο μη αναγεννημένος καταλύτης ρέει μέσω αγωγού και ανυψώνεται στην πυκνή κλίνη του αναγεννητή. Ο αναγεννημένος καταλύτης υπερχειλίζει και ρέει προς τα κάτω μέσω αγωγού και ανυψώνεται προς τον αντιδραστήρα με ατμό και τη φρέσκια τροφοδοσία.