Войти на сайт

или
Регистрация

Навигация


СОДЕРЖАНИЕ

Введение

3

1 Литературный обзор

4

2 Технико-экономическое обоснование

7

3 Физико-химические основы процесса

8

4 Описание технологической схемы

10

5 Расчетная часть

13

5.1 Материальный баланс установки гидроочистки вакуумного газойля

5.1.1 Выход гидроочищенного сырья

5.1.2 Расход водорода на гидроочистку

5.1.3 Материальный баланс установки

5.1.4 Расчет объема катализатора

5.1.5 Материальный баланс реактора

14

14

14

19

20

21

5.2 Тепловой баланс

23

5.3 Конструктивный расчет основного аппарата

5.3.1 Расчет размеров аппарата

5.3.2 Гидравлический расчет

5.3.3 Подбор крышки и днища

5.3.4 Расчет штуцеров

5.3.5 Механический расчет

5.3.6 Расчет массы аппарата

29

29

30

33

33

33

34

Заключение

36

Список использованных источников

37

ВВЕДЕНИЕ

В связи с необходимостью переработки сернистых и высокосернистых нефтей технология переработки должна включать гидрогенизационные процессы очистки нефтепродуктов от серы и других вредных примесей (в том числе в процессе каталитического крекинга).

Задачей, стоящей перед нефтехимическими предприятиями, является углубление переработки нефти и газа. В соответствии с [1,2] сектор переработки нефти и газа нужно интенсивно развивать за чет создания интегрированного нефтегазохимического комплекса с целью удовлетворения отечественными нефтеперерабатывающими заводами потребности страны в топливе высокого качества.

Возник вопрос, что лучше подвергать очистке: продукты крекинга или исходное сырье. В процессе эксплуатации установок на отечественных и зарубежных предприятиях была показана некоторая экономическая эффективность от предварительной гидроочистки сырья [3]. Поэтому возникла идея создания комбинированных установок, в составе которых наряду с каталитическим крекингом имеется секция гидроочистки сырья.

Комбинирование ряда процессов позволило оптимально использовать тепло технологических потоков.

Актуальность планируемой работы, состоит в том,что в настоящее время ужесточаются требования к содержанию серы в различных видах моторного топлива. Данная курсовая работа нацелен на решение этой задачи с достижением стандартов Евро-4 и евро-5.

Цель нашего проекта заключается в выборе наиболее оптимального катализатора для процесса гидроочистки вакуумного газойля.

В данной курсовой работе предлагаем внести метод гидроочистки вакуумного газойля путем использования модифицированного кобальтникельмолибденового катализатора процессов гидрообессеривания с заявленной глубиной гидроочистки 99%.

Предлагаемое нами новшество позволяет снизить содержание серы в сырье с 1,6 до 0,016% мас. и, следовательно, улучшить качество продуктов каталитического крекинга.

Практическая значимость вводимого новшества заключается в том, что оно наиболее прогрессивно, так как при его использовании увеличивается глубина гидрообессеривания до 99% что повышает экономическую эффективность процесса каталитического крекинга.

Таким образом, выбранный нами способ осуществления технологического процесса является наиболее целесообразным.

1 Литературный обзор

Процесс гидроочистки основан на реакциях гидрогенизации серосодержащих соединений, представленных в нефти меркаптанами, сульфидами, тиофенами с разрывом связи углерод-сера и насыщением ненасыщенных связей. Наряду с серосодержащими соединениями при гидроочистке гидрируется большое количество непредельных углеводородов, смол, азот- и кислородсодержащих органических соединений и разрушаются металлоорганические соединения, содержащиеся в тяжелых фракциях нефти, например, в вакуумных газойлях, используемых как сырье каталитического крекинга [4, 5].

Серосодержащие соединения в зависимости от своего строения при каталитическом гидрировании под давлением водорода превращаются в парафины, нафтены и ароматические углеводороды с выделением сероводорода.

Устойчивость серосодержащих соединений возрастает в ряду: меркаптаны < дисульфиды < сульфиды < тиофены.

С возрастанием молекулярной массы сернистых соединений скорость гидрообессеривания снижается.

Ниже приведены реакции гидрирования сернистых соединений в процессах гидроочистки на катализаторе [6]:

- свободная серы: S + H2 → H2S;

- меркаптаны: RSH + H2 → RH + H2S;

- сульфиды: RSR + 2H2 → RH + R’H + H2S;

- дисульфиды: RSSR’ + 3H2 → RH + R’H + 2H2S;

- тиофены: R CH CH + H2 → R CH CH2 CH3 + H2

CH CH CH3


S

Гидрирование азотсодержащих соединений сопровождается выделением аммиака. Они более устойчивы, чем сернистые и кислородсодержащие органические соединения. Кислородсодержащие соединения легко вступают в реакцию гидрогенизации, образуя соответствующие углеводороды и воду.

Наряду с гидрогенизацией серосодержащих соединений в условиях гидрообессеривания происходят разнообразные реакции углеводородов, сводящиеся к их разрушению и рекомбинации водорода. К таким реакциям относятся изомеризация парафинов и нафтенов и гидрирование непредельных углеводородов.

Наиболее устойчивые к гидрированию соединения – арены, которые при гидроочистке насыщаются в малых количествах или не реагируют с водородом вообще.

Условия проведения процесса гидроочистки зависят от фракционного и химического состава сырья, от необходимой глубины обессеривания, используемого катализатора и его состояния.

Кинетика процесса лучше всего изучена в отношении гидрогенолиза серосодержащих соединений. Скорость гидрогенолиза r в литературе описывается уравнением [7]:

r = kSn (1)

где k – константа скорости,

S – содержание серы в сырье, % мас.,

n – порядок реакции по углеводородам, содержащим серу.

Основные параметры, характеризующие гидроочистку, это температура, давление, объемная скорость, подачи сырья и кратность циркуляции водородсодержащего газа по отношению к сырью.

Температура. Скорость гидроочистки возрастает с повышением температуры, однако при этом снижается селективность катализатора в необходимых реакциях, увеличивается образование легких продуктов и закоксовывание катализатора.

Тяжелое, термически устойчивое сырье очищают при более низких температурах, нежели легкое сырье [4]. Наиболее целесообразно вести процесс при максимальной температуре, которая не вызывает отложение кокса на катализаторе, предел которой в зависимости от условий проведения процесса и характера сырья находится в пределах 350-450ºС. Во избежание закоксовывания катализатора нежелательно проводить гидроочистку при температуре выше 420 ºС.

Давление. Повышение давления увеличивает скорость реакций гидроочистки и уменьшает отложения кокса. Рабочее давление в зависимости от характеристик сырья и цели процесса – гидроочистка или гидрокрекинг – лежит в пределах 3-15 Мпа. Для процесса гидроочистки оптимальным является давление от 4 до 6 Мпа.

Объемная скорость подачи сырья. Объемная скорость оказывает явление не степень и селективность обессеривания, а также на соотношение скорости реакций гидроочистки и гидрокрекинга. Чем выше активность катализатора, тем с более высокой объемной скоростью подачи сырья модно вести процесс, поддерживая заданную глубину гидрообессеривания, поэтому с учетом принятой в проекте глубины обессеривания 99% оптимальной считается объемная скорость в пределах 1,2-5 м3/ч.

В качестве катализаторов гидрооблагораживания сернистых сернистых нефтепродуктов наибольшее распространение получили алюмокобальтмолибденовые и алюмоникельмолибденовые катализаторы, поскольку они обладают высокой активностью в разрыве связей C-S, C-N и C-O, в реакциях насыщения двойных связей в алкенах, низкой активностью в нежелательных реакциях крекинга, полимеризации и конденсации, высокой термостойкостью практически полным отсутствием чувствительности к каталитическим ядам.

Кратность циркуляции водородсодержащего газа. При повышении давления в системе при постоянном мольном отношении водород-сырье и других параметров процесса увеличивается скорость процесса:

- в жидкофазном процессе – за счет увеличения концентраций реагирующих компонентов;

- в газофазном – за счет повышения парциального давления водорода, что повышает скорость его диффузии через пленку жидкости к поверхности катализатора.

Кроме того, повышение парциального давления водорода замедляет реакции дегидрирования и коксообразования. В рассматриваемом процесса оптимальной считается кратность циркуляции водородсодержащего газа 500нм33.


Информация о работе «Проектирование установки гидроочистки вакуумного газойля мощностью 2,4 млн т/год по сырью с применением модифицированного алюмокобальтникельмолибденового катализатора»
Раздел: Химия
Количество знаков с пробелами: 52577
Количество таблиц: 9
Количество изображений: 0

0 комментариев


Наверх