Chinas Petrochemie SEI „Gegenstrom“-Prozesstechnologie für kontinuierliche Umwandlung

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Dieser Beitrag wurde zuletzt von yinkuilin6868 am 23.11.2015 um 11:08 bearbeitet. Technologie des „Gegenstrom-Reformierungsverfahrens“ bei Sinopec SEI I. Einleitung Das von Sinopec Engineering Construction Co., Ltd. (SEI) innovativ entwickelte „Gegenstrom-Reformierungsverfahren“ konnte im Jahr 2013 erfolgreich in der Industrie eingesetzt werden. Die erste industrielle Anlage mit einer Kapazität von 600.000 Tonnen pro Jahr arbeitet seit ihrem Betriebsbeginn stetig und zuverlässig. Alle Kennzahlen liegen über denen des herkömmlichen „Kontinuierlichen Reformierungsprozesses“. Auf der Grundlage von innovativen Verfahrens- und Ingenieurtechnologien konnte ein erfolgreicher industrieller Betrieb erreicht werden – dabei wurden vollständig eigenständige Urheberrechte erworben. “Das Verfahren der „Rückfluss-Kontinuierlichen Umwandlung“ stellt ein neues Konzept vor, bei dem die Aktivität des Katalysators mit der Schwierigkeit der Reaktion abgestimmt wird. Der Katalysator fließt in entgegengesetzter Richtung zum Reaktionsstrom – das heißt, der wiederverwendete Katalysator durchläuft nacheinander die vierte, dritte, zweite und erste Reaktor, um anschließend wieder in den Regenerator zurückzukehren und dort wiederverwertet zu werden. Dadurch können die am aktivstenen Katalysatoren in den vierten und dritten Reaktoren Reaktionen wie die Alkanzyklisierung und Dehydrierung durchführen, die besonders schwierig sind. Die weniger aktiven Katalysatoren hingegen können in den zweiten und ersten Reaktoren Reaktionen wie die Cycloalkan-Dehydrierung durchführen, die einfacher sind. “Der „Rückfluss“-Prozess der kontinuierlichen Reformierung löst grundsätzlich die Probleme des herkömmlichen „Vorfluss“-Prozesses der kontinuierlichen Reformierung – nämlich die Unpassung zwischen der Schwierigkeit der Reaktionen und der Aktivitätsverteilung der Katalysatoren sowie die unzureichende Organisation des Katalysatorkreislaufs. “Die „Rückfluss“-Kontinuierliche Umwandlung verbessert die Reaktionsbedingungen erheblich und schafft eine neue, einfach anzuwendende Methode für den Kreislauf des Katalysators. Im Vergleich zu den herkömmlichen Technologien weist sie drei wesentliche technische Vorteile auf: 1) Der Katalysator wird im Gegenstrom der Reaktionsflüssigkeit transportiert ； 2) Die komplexen Verschlussschächte sowie deren Steuerungssysteme, die bei herkömmlichen Verfahren unerlässlich sind, wurden entfernt ； 3) Abschaffung des Systems zur Trennung und Sammlung von Partikeln des regenerierten Katalysators. II. Kurzbeschreibung des Verfahrens: Die „Gegenstrom“-Kontinuierliche Reformierungstechnik umfasst in der Regel vier Schritte: die Vorbereitung der Rohstoffe, die Reformierungsreaktion sowie die Trennung der Produkte, die Regeneration des Katalysators und die Destillation des reformierten Öls. 1. Kurzbeschreibung des Prozesses: 1) Reaktionsphase: Das nach der Vorbereitung und Reinigung verfügbare Reformingsmaterial wird mit dem Reforming-Zyklushydrogen gemischt. Anschließend wird es mit den Produkten der Reformingreaktion ausgetauscht und im ersten Reformingheizofen erhitzt. Danach gelangt das Material in den ersten Reformingreaktor, wo es mit einem Katalysator in Reaktion tritt. Die Ausgangsstoffe des ersten Reformingreaktors werden anschließend erneut in den zweiten Reformingheizofen gebracht, um dort weiter erhitzt zu werden. Danach gelangen sie in den zweiten Reformingreaktor – und so weiter, bis zum letzten Reaktor. Die Produkte der Reaktion verlassen den letzten Reaktor und gelangen anschließend in den Einfüllwärmetauscher, wo sie mit dem Einfüllmaterial ausgetauscht werden. Die nach dem Wärmetausch entstandenen Reaktionsprodukte werden nach dem Abkühlen in den Tank zur Trennung der Reformierungsprodukte geleitet, wo eine Trennung in gasförmige und flüssige Phasen stattfindet. 2) Teil der Katalysatorregeneration: a) Zirkulation des Katalysators – Der gereinigte Katalysator wird mit Wasserstoff aus dem Regenerator in den Pufferbehälter im oberen Bereich des vierten Reaktors befördert. Anschließend fließt er durch die Reduktionskammer und gelangt so in den vierten Reaktor. Von dort aus wird er wieder in den oberen Bereich des dritten Reaktors befördert – und so weiter, bis schließlich der erste Reaktor erreicht wird. Der noch nicht regenerierte Katalysator wird anschließend vom Boden des ersten Reaktors mit Stickstoff in den Trennbehälter im oberen Bereich des Regenerators befördert. Dort fällt er aufgrund der Schwerkraft in den Regenerator hinab. Im Regenerator fließt der Katalysator von oben nach unten, gelangt über den Stickstoffabschlussbehälter in den Aufbereitungsantrieb für den Katalysator und bildet so einen Reaktions- und Aufbereitungskreislauf. Bei diesem Verfahren gibt es zwischen dem Reaktions- und dem Regenerierungssystem keine abgeschlossenen Behälter. In den Leitungen zur Zirkulation des Katalysators sind keine Ventile vorhanden, die bei Störungen in der Betriebsabläufe geschlossen werden müssten. Die Zirkulation sowie Regeneration des Katalysators erfolgen somit in einem wahrhaft „ventillosen, kontinuierlichen“ Prozess. b) Katalysatorregeneration: Bei der Regeneration eines verbrannten Katalysators wird ein kühler Kreislaufprozess verwendet. Das in der Verbrannungszone gewonnene Recyclinggas wird nach Entchlorung, Trocknung und Druckerhöhung jeweils in die Verbrannungszone sowie in die Oxychlorationseinheit geleitet. Im unteren Bereich des Regenerators befindet sich eine Kühleinheit. Die zur Kühlung verwendete Luft durchläuft diese Kühleinheit sowie den Trocknungs- und Brennvorgangsbereich. Anschließend mischt sie sich mit dem Gas aus dem Oxidationsbereich, bevor sie weiter nach oben strömt. Die aus dem Bereich der Oxychloration austretenden Gase werden entchloriert und anschließend durch Wasserkühlung abgekühlt, bevor sie an einem sicheren Ort abgelassen werden. 2. Technische Eigenschaften: Reaktionsbereich: 1) Der nach der Regeneration frische Katalysator gelangt zunächst in den hinteren Reaktor, wo er bei schwierig ablaufenden Reaktionen eingesetzt wird, um die Aktivität des Katalysators voll auszuschöpfen und die Reaktionsbedingungen zu optimieren. 2) Der Reaktor ist einzeln in Reihe angeordnet, hat eine einfache Konstruktion, lässt sich leicht herstellen und ist in der Bedienung sowie Wartung unkompliziert. 3) Der Reaktionsdruck entspricht dem aktuellen Spitzenniveau der kontinuierlichen Reformierung, der Druck im Gas- und Flüssigkeitsgetrenner beträgt 0,24 MPag. Katalysator-Zyklusbereich: 1) Die Übertragung des Katalysators von niedrigem auf hohes Druckniveau erfolgt mithilfe eines Systems zur Förderung von dispersiertem Material – es wird kein geschlossenes Silosystem verwendet, wodurch der Transportprozess des Katalysators vereinfacht wird. Eine echte „ventillose kontinuierliche“ Betriebsweise wurde erreicht – dadurch fließt der Katalysator gleichmäßiger. 2) Da der Verschleiß des Katalysators erheblich verringert wird, wird das System zur Aufbereitung und Sammlung von Katalysatorstaub abgeschafft, wodurch der Prozess stark vereinfacht wird. 3) Der unverarbeitete Katalysator wird mit Stickstoff angehoben, der gereinigte Katalysator mit Wasserstoff. Katalysator-Regenerierungsabschnitt 1) Der Druck im Regenerator liegt zwischen dem ersten und vierten Umkehrvorgang – das ist sowohl vorteilhaft für die Regeneration des Katalysators als auch für dessen Transport. 2) Es wird eine zweistufige Bewegungsbett-Zerkleinerung verwendet, wodurch die Temperatur des Bettes schrittweise erhöht wird. Dadurch ist der Zerkleinerungsprozess effizienter und es kann eine Überhitzung vermieden werden. 3) Der Kreislauf des Regenerationsgases erfolgt nach einem Kühlkreisprozess; im unteren Bereich des Regenerators befindet sich eine Kühlzone. III. Kalibrierung der industriellen Anlagen
Die industriellen Anlagen werden unter den geplanten Bedingungen kalibriert. Die Werte für die wichtigsten Leistungsindikatoren wie die Ausbeute an reinem Wasserstoff, die Ausbeute an C5+-Benzin sowie der Anteil an aromatischen Verbindungen im Benzin liegen über den auf Basis der Durchflussbedingungen berechneten Werten. Zudem ist die Menge an Katalysatorstaub deutlich geringer als die geplanten Werte. 　　 Name, Nennwert, Konstruktionswert (in Gegenstromrichtung), Zunahme in %, Reine Wasserstoffausbeute in %: 3,99; 3,54; 12,7. Ausbeute an C5+-Benzin in %: 89,70; 89,14; 0,6. Menge an Katalysatorstaub in kg/Tag: 0,6; 2,85; -78,9. IV. Wirtschaftlichkeit: Die Ausrüstung wird zu 100 % im Inland hergestellt, wodurch die Investitionskosten im Vergleich zu bestehenden Anlagen zur kontinuierlichen Reformierung um mehr als 5 % gesenkt werden können.