Réacteur d'hydrogénation à lit fixe

Instructions de fonctionnement et description des pièces de l'appareil

Le dispositif de traitement du pétrole comprend six systèmes : système d’alimentation en gaz, système d’alimentation en liquide, système de réaction, système de condensation et de séparation, système de contrôle et de récupération du niveau de liquide, système de décharge et de mesure automatique des gaz résiduaires.

1. Système d'alimentation en gaz

Les deux gaz sont l'hydrogène (H2) et l'azote (N2), la méthode d'alimentation est la suivante :

L'hydrogène (H2) pénètre dans le système par la vanne à bille à deux voies (HV-11), est filtré par le filtre (F-11), puis le gaz filtré est dépressurisé à la pression cible par le détendeur (PCV-11). Son débit est contrôlé et dosé par le régulateur de débit massique (FT/FV-11), puis il entre dans le système de réaction après passage à travers le clapet anti-retour (CK-11). La vanne à bille à deux voies (HV-14) et le robinet à pointeau (HV-15) sont des vannes de dérivation du régulateur de débit massique (FT/FV-11). La pression d'entrée du détendeur (PCV-11) est réglable de 0 à 6 000 psi, et sa pression de sortie de 0 à 1 500 psi. L'entrée et la sortie du détendeur sont équipées de manomètres (PI-11 et PI-12) permettant la mesure de la pression. Le régulateur de débit massique (FT/FV-11) a une plage de régulation de 0 à 500 ml/min et une précision de ± 1 %.

L'azote (N2) pénètre dans le système par la vanne à bille à deux voies (HV-21), est filtré par le filtre (F-21), puis sa pression est réduite à la pression cible par le détendeur (PCV-21). Le débit massique (FT/FV-21) contrôle et dose le gaz avant de pénétrer dans le système de réaction après passage à travers le clapet anti-retour (CK-21). La vanne à bille à deux voies (HV-24) et le robinet à pointeau (HV-25) servent de vannes de dérivation pour le régulateur de débit massique (FT/FV-21). La pression d'entrée du détendeur (PCV-21) est réglable de 0 à 6 000 psi, et sa pression de sortie de 0 à 1 500 psi. L'entrée et la sortie du détendeur sont équipées de manomètres (PI-21 et PI-22) permettant la mesure de la pression. Le régulateur de débit massique (FT/FV-21) offre une plage de régulation de 0 à 500 ml/min et une précision de ±1 %.

L'azote peut également être acheminé vers le réservoir de produit (V-52) et le réservoir de matière première (V-31) via une vanne à bille à deux voies (HV-26), la pression étant réduite par un détendeur (PCV-22), et une vanne à bille à deux voies (HV-27) et une vanne à bille à trois voies (HV-31). Le détendeur (PCV-22) accepte une pression d'entrée de 0 à 3 500 psi et une pression de sortie de 0 à 250 psi (réglable). Des manomètres (PI-23) et (PI-24) permettent de mesurer la pression à l'entrée et à la sortie du détendeur.

2. Système d'alimentation en liquide

Après pesée par la balance électronique (WT-31), la matière liquide est filtrée par le réservoir de matière première (V-31) à travers la vanne à trois voies (HV-32) et le filtre à liquide (F-31), puis injectée dans le système de réaction par la pompe de précision (p-31) avec un débit déterminé via la vanne à trois voies (HV-33) et le clapet anti-retour (CK-31). La balance électronique (WT-31) a une capacité de 30 kg et une précision de 1 g. Le réservoir de matière première (V-31) a un volume de 3 L et une pression admissible de 2,5 MPa.

La pompe doseuse de précision est équipée d'une protection contre les surpressions et d'une soupape de sécurité (PSV-31) à double protection, afin de prévenir tout dommage dû à une surpression anormale en sortie. Son débit est réglable de 0,001 à 12 ml/min, pour une pression de 6 000 psi.

3. Système de réaction

Après dosage des phases gazeuse et liquide dans le réacteur (R-101) pour la réaction catalytique, la température de réaction est maintenue à l'aide du réacteur (FRN-101).

Un transmetteur de pression (PI-101) est installé à l'entrée du réacteur (R-101) afin de mesurer la pression d'entrée. Une soupape de sécurité (PSV101) empêche la pression dans le réacteur de dépasser sa valeur nominale. L'unité est équipée de trois types de réacteurs adaptés à différents volumes de catalyseur. Leurs diamètres intérieurs sont respectivement de 9 mm, 12 mm et 16 mm, avec une longueur utile de 1000 mm pour des volumes de catalyseur de 30 ml, 50 ml et 100 ml. La température de fonctionnement du réacteur est comprise entre la température ambiante et 500 °C, la pression de service est de 10 MPa et la plage de mesure du transmetteur de pression est de 16 MPa, avec une précision de 0,01 MPa.

Le réacteur (FRN-101) est un four de chauffage ouvert doté de cinq sections de régulation de température (TIC101, TIC102, TIC103, TIC104 et TIC105), et sa plage de régulation s'étend de la température ambiante à 500 °C. Une sonde de mesure de température (TI106) est intégrée au réacteur. Le régulateur de température est programmable et intègre une alarme de limite supérieure ainsi qu'une sortie relais statique. Le thermocouple utilisé est de type K.

La sortie du réacteur est conçue avec un port d'échantillonnage, l'échantillonnage passant par la vanne (HV-101), vanne (102), pour assurer l'échantillonnage et l'analyse en temps réel du processus de réaction.

4. Système de séparation par condensation

Après leur passage dans le réacteur, les produits de la réaction sont refroidis par le condenseur (HE-41) puis acheminés vers le séparateur gaz-liquide (V-51) pour séparation. Le produit séparé par le séparateur gaz-liquide (V-51) est divisé en deux phases : une phase gazeuse et une phase liquide.

En fonction des besoins de la réaction, l'entrée d'eau du condenseur (HE-41) peut être ajustée pour contrôler la température finale du produit condensé.

5. Système de contrôle et de récupération du niveau de liquide

Le niveau de liquide dans le séparateur gaz-liquide (V-51) est mesuré par l'indicateur de niveau (LT-51) et ajusté par la vanne de régulation de niveau (LV-51). La phase liquide qui traverse le filtre (F-51) et la vanne de régulation de niveau (LV-51) pénètre dans le réservoir de produit (V-52) et est pesée par la balance électronique (WT-51). La vanne à bille à deux voies (HV-55) et la vanne à pointeau (HV-56) servent de vannes de dérivation pour la vanne de régulation de niveau (LV-51).

La balance électronique (WT-51) a une portée de 30 kg et une précision de 1 g.

6. Système automatique d'évacuation et de dosage des gaz d'échappement

Le gaz incondensable séparé par le séparateur gaz-liquide (V-51) est filtré par le filtre à gaz (F-61), puis sa pression est régulée par la vanne de régulation numérique (PCV-61) afin de garantir la stabilité du système. Le débit de sortie est mesuré par un débitmètre à gaz humide (WTM-61) puis évacué. La vanne d'échantillonnage (HV-65) permet un prélèvement en temps réel. La vanne à bille à deux voies (HV-63) et la vanne à pointeau (HV-64) servent de vannes de dérivation pour la vanne de régulation numérique (PCV-61).

La vanne de contrôle de pression numérique (PCV-61) régule la plage de contrôle de pression : 0-2500 psi.

Le débitmètre à gaz (WTM-61) a une plage de mesure de débit de 0 à 0,2 m3/h.