Файл: Методические указания для обучающихся по практическим занятиям.pdf

14 м3/ч
33
,
113501 1200 745 41
,
70465
ВСГ
ц
ВСГ
ц
V
V
3. Рассчитываем плотность циркулирующего водородсодержащего газа,
цВСГ
, кг/м
3
, по формуле (2):
4
,
22
;
i
i
цВСГ
y
M
,
(2) где
i
M
- молекулярная масса i- го компонента;
;
i
y
- молярная доля i- го компонента.
Задаемся составом водородсодержащего газа из практических данных и заносим данные в таблицу 3.
Таблица 3 – Состав циркулирующего водородсодержащего газа
Компонент Молекулярная масса, г/моль,
% объем.
Объемная доля '
i
y
'
j
j
y
M
Масс. доля '
'
i
i
i
i
y
м
y
м
y
Н
2
СН
4
С
2
Н
6
С
3
Н
8
С
4
Н
10 2
16 30 44 58 80,00 10,30 6,10 2,40 1,20 0,800 0,103 0,061 0,024 0,012 1,60 1,64 1,83 1,05 0,69 0,23 0,24 0,26 0,15 0,10
Итого
100,00 1,00 6,83 1,00
Подставим данные в формулу (2) и получим:
3
/м
304
,
0 4
,
22 83
,
6
кг
цВСГ
цВСГ
Рассчитываем массовый расход циркулирующего водородсодержащего газа,
цВСГ
G
кг/ч, по формуле (3):
цВСГ
цВСГ
цВСГ
V
G
,
(3)
цВСГ
гдеV
- расход циркуляционного ВСГ, м
3
/ч;
цВСГ
- плотность циркуляционного ВСГ, кг/м
3
Подставим данные в формулу (3) и получим: кг/ч
40
,
34504 304
,
0 33
,
113501
цВСГ
цВСГ
G
G

15
Рассчитаем % содержание циркулирующего водородсодержащего газа,
% масс. по пропорции:
G
C
-100%
G
цВСГ
– х %
C
цВСГ
G
G
х
100
Подставим данные и получим: масс.
%
96
,
48 41
,
70465 100 40
,
34504
х
х
4. Составляем материальный баланс реакторного блока.
Расчет условно берем без потерь. Потери равномерно распределяем между отгоном и УВГ. Данные заносим в таблицу 4.
Таблица 4 – Материальный баланс реакторного блока
Наименование продукта
Выход,
%масс
Производительность,G т/год т/сут кг/ч кг/с
Приход:
1 Бензиновая фракция (85-180)
0
С
2 Циркулирующий водородсодержащий газ
100,00 48,96 575000,0 281520,0 1691,17 828,00 70465,41 34500,00 19,57 9,58
Итого
148,96 856520,0 2519,17 104965,41 29,15
Расход:
1 Углеводородный газ
2 Головка стабилизации
3 Катализат
4 Водородсодержащий газ
5 Циркулирующий водородсодержащий газ
5,75 3,85 79,60 10,80 48,96 33062,5 22137,5 457700,0 62100,0 281520,0 97,24 65,11 1346,17 182,64 828,25 4051,66 2713,51 56090,31 7610,00 34499,90 1,12 0,76 15,58 2,11 9,58
Итого
148,96 856520,0 2519,17 104965,41 29,15 5. Рассчитываем материальный баланс каждого реактора.
Задаемся глубиной превращения сырья по реакторам:
Р
1
-50% P
2
– 35%
Р3 – 15%
Данные заносим в таблицу 5, 6 и 7.

16
Таблица 5 – Материальный баланс реактора Р1
Наименование
Выход, % масс
Производительность, G кг/ч кг/с
1 Бензиновая фракция (85-180)
0
С
2 Циркулирующий водородсодержащий газ
100,00 48,96 70465,41 34500,00 19,57 9,58
Итого
148,96 104965,41 29,15
Расход:
1 Катализат
2 Непрореагированный бензин
3 Водородсодержащий газ
4 Циркулирующий водородсодержащий газ
39,80 49,40 10,80 48,96 28045,26 34809,94 7610,31 34499,90 7,79 9,66 2,12 9,58
Итого
148,96 104965,41 29,15
Таблица 6 – Материальный баланс реактора Р2
Наименование
Выход, % масс
Производительность, G кг/ч кг/с
Приход:
1 Катализат
2 Непрореагированный бензин
3 Водородсодержащий газ
4 Циркулирующий водородсодержащий газ
39,80 49,40 10,80 48,96 28045,26 34809,94 7610,31 34499,90 7,79 9,66 2,12 9,58
Итого
148,96 104965,41 29,15
Расход:
1 Катализат
2 Непрореагированный бензин
3 Водородсодержащий газ
4 Циркулирующий водородсодержащий газ
67,66 21,54 10,80 48,96 47676,95 15178,25 7610,31 34499,90 13,24 4,21 2,12 9,58
Итого
148,96 104965,41 29,15
Таблица 7 – Материальный баланс реактора Р3
Наименование
Выход, % масс
Производительность, G кг/ч кг/с
Приход:
1 Катализат
2 Непрореагированный бензин
3 Водородсодержащий газ
4 Циркулирующий водородсодержащий газ
67,66 21,54 10,80 48,96 47676,95 15178,25 7610,31 34499,90 13,24 4,21 2,12 9,58

17
Продолжение таблицы 7
Наименование
Выход, % масс
Производительность, G кг/ч кг/с
Итого
148,96 104965,41 29,15
Расход:
1 Углеводородный газ
2 Головка стабилизации
3 Катализат
4 Водородсодержащий газ
5 Циркулирующий водородсодержащий газ
5,75 3,85 79,60 10,80 48,96 4051,66 2713,51 56090,31 7610,00 34499,90 1,12 0,76 15,58 2,11 9,58
Итого
148,96 104965,41 29,15
Варианты задания для самостоятельной работы студентов.
Таблица 8 – Исходные данные
№ варианта
Производительность,
G, т\год
Число дней
N, нм
3
/нм
3
Плотность сырья, p, кг/м
3 1
1000000 365 1500 705 2
980000 360 1400 710 3
960000 355 1300 720 4
940000 350 1200 730 5
1300000 366 1600 735 6
1400000 358 1700 740 7
1500000 359 1800 750 8
2000000 354 1500 755 9
1800000 361 1400 760 10 1900000 357 1300 705 11 850000 365 1200 710 12 790000 360 1600 720 13 800000 355 1700 730 14 820000 350 1800 735 15 840000 366 1500 740 16 1000000 358 1400 750 17 980000 359 1300 755 18 960000 354 1200 760 19 940000 361 1600 705 20 920000 363 1700 710

18
Продолжение таблицы 8
№ варианта
Производительность,
G, т\год
Число дней
N, нм
3
/нм
3
Плотность сырья, p, кг/м
3 21 1400000 357 1500 755 22 1500000 365 1400 760 23 2000000 360 1300 720 24 1800000 355 1200 730 25 1900000 350 1600 735 26 850000 366 1700 740
Таблица 9 – Состав циркулирующего водородсодержащего газа
К
ом пон ен ты
№ варианта
1,
14 2,
15 3,
16 4,
17 5,
18 6,
19 7,
20 8,
21 9,
22 10,
23 11,
24 12,
25 13,
26
Н
2 90,65 93,29 89,79 90,22 94,37 93,80 92,33 80,60 93,31 93,71 93,78 91,50 94,18
СН
4 3,75 4,84 3,83 3,72 3,81 3,40 3,43 11,90 4,44 2,43 3,74 4,05 1,29
С
2
Н
6 3,00 1,78 3,50 3,77 1,30 1,40 1,82 6,30 1,63 3,43 1,34 2,69 4,04
С
3
Н
8 1,88 0,01 2,20 2,18 0,49 0,80 0,63 0,80 0,55 0,01 0,71 1,30 0,43
С
4
Н
10 0,72 0,08 0,68 0,11 0,03 0,60 1,79 0,40 0,07 0,30 0,43 0,46 0,06
Итого
100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00
Контрольные вопросы:
1. Дайте определение термину «Каталитический риформинг»
2. Опишите состав, используемого сырья в процессе каталитического риформинга бензиновых фракций.
3. Опишите продукты, получаемые в процессе каталитического риформинга бензиновых фракций.
4. Опишите технологические параметры процесса каталитического риформинга бензиновых фракций.
5. Опишите состав катализаторов, применяемых в процессе каталитического риформинга бензиновых фракций.
6. Опишите технологическую схему процесса каталитического риформинга бензиновых фракций на движущемся слое катализатора.

19

20
ОК 4 Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.
ОК 5 Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.
ОК 8 Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации.
Профессиональные компетенции (ПК):
ПК 2.1. Контролировать и регулировать технологический режим с использованием средств автоматизации и результатов анализов.
ПК 2.2. Контролировать качество сырья, получаемых продуктов.
ПК 2.3. Контролировать расход сырья, продукции, реагентов, катализаторов, топливно-энергетических ресурсов.
Время проведения занятия:
4 часа
Перечень необходимых средств обучения:
Конспект лекций по МДК 02.01;
Карандаш, линейка
Микрокалькулятор.
Теоретические сведения:
Гидроочистка нефтяных дистиллятов является одним из наиболее распространенных процессов, особенно при переработке сернистых и высокосернистых нефтей. Основной целью гидроочистки нефтяных дистиллятов является уменьшение содержания в них сернистых, азотистых и металлоорганических соединений.
Гидроочистка - это процесс удаления из нефтяных фракций нежелательных примесей - гетероатомных соединений серо-, азот-, кислородсодержащие соединения, непредельные углеводороды, металлы, для улучшения термической стабильности, для снижения коррозионной агрессивности, улучшения цвета и снижения возможности образования осадков при хранении.
Типичным сырьем процесса гидроочистки дизельных топлив являются прямогонные дизельные фракции, выкипающие в пределах (180-240)°С,

21
(240-290)°С и (290-350)°С из малосернистых, сернистых и высокосернистых нефтей.
Наличие в сырье непредельных углеводородов и высококипящих фракций с повышенным содержанием сернистых соединений приводит к значительному увеличению расхода водорода и ускорению закоксовывания катализатора, снижению его активности. Наличие в сырье избытка легких фракций приводит к непроизводительной загрузке установки.
Целевым продуктом является гидроочищенное сырьё.
Побочными продуктами процесса являются: бензин-отгон - характеризуется низким октановым числом и химической стабильностью, направляется на установку каталитического риформинга, его выход составляет 1,5%; углеводородный газ - используется как технологическое топливо, его выход 1,5%; сероводород - используется для производства элементной серы или серной кислоты, его выход составляет порядка 1% .
Основные режимные параметры процесса представлены в таблице 10.
Таблица 10 - Основные режимные параметры и показатели установки гидроочистки дизельного топлива
Показатель
Значение
Температура, °С
280-400
Давление, МПа
2,5-6,0
Объемная скорость подачи сырья, ч-1 3,5-5,0
Кратность циркуляции ВСГ, м3/м3 200-350
Выход стабильного гидрогенизата, % масс.
97,0
Содержание серы в сырье, % масс.
0,6-1,6
Содержание серы в гидрогенизате, % масс.
0,1-0,2
Количество потоков
2
Срок службы катализатора, годы
4-6
Число регенераций
2-4
С течением времени происходит постепенное снижение активности катализатора из-за отложений кокса на его поверхности. Чем выше активность катализатора, тем быстрее протекают реакции обессеривания и тем больше глубина очистки. По мере снижения активности катализатора его гидрообессеривающая способность поддерживается повышением температуры в зоне реакции. При работе на свежем катализаторе температура

22 на выходе из печи не должна превышать 360
о
С. Это условие обеспечивает длительную работу катализатора без регенерации. По мере падения активности катализатора температура на выходе из печи повышается.
Скорость подъема температуры зависит от типа сырья и не должна превышать 5°С/час.
Объемная скорость характеризует время пребывания сырья в зоне реакции. Она будет тем больше, чем больше проходит сырья через реактор за час. С увеличением времени пребывания в зоне реакции увеличивается глубина очистки. С увеличением объемной скорости уменьшается время контакта сырья с катализатором, глубина превращения уменьшается.
В присутствии теоретически необходимого количества водорода реакции гидрирования сернистых соединений почти в любом случае могут протекать до практического завершения. Однако скорость реакций при этом будет крайне мала вследствие низкого парциального давления водорода.
Поэтому процесс гидрообессеривания проводится с избыточным количеством водорода. Увеличение объема циркулирующего водорода снижает коксообразование на катализаторе, поэтому, несмотря на то, что вполне удовлетворительное обессеривание многих видов дистиллятного сырья достигается при подаче всего 45 - 200 нм
3
циркулирующего газа на 1 м
3
жидкого сырья, процесс обычно проводят при подаче 350-700 нм
3
циркулирующего газа на 1 м
3
жидкого сырья. Уменьшение кратности циркуляции водорода приводит не только к снижению энергозатрат, но и к созданию условий, при которых большая часть сырья остается в жидкофазном состоянии, в то время как процессы гидрогенизационных процессов очистки осуществляются в паровой фазе.
При повышении содержания водорода в газосырьевой смеси скорость процесса обессеривания увеличивается, при этом увеличивается глубина очистки сырья от серы. Заметное возрастание скорости реакции происходит при повышении содержания водорода только до определенного предела, после которого скорость увеличивается более медленно. В связи с этим существует оптимальный предел увеличения содержания водорода.
В циркулирующем газе, помимо водорода, могут присутствовать в различных соотношениях метан, этан, пропан, бутан, пентан, окись углерода, углекислота и азот, являющиеся балластом ВСГ. Концентрацию водорода на входе в первый реактор регулируют путем дополнительной подачи в циркулирующий газ свежего технического водорода в количестве, обеспечивающем заданную концентрацию водорода.
Кроме того, присутствие сероводорода в циркуляционном газе может вызывать коррозию оборудования и трубопроводов. Для уменьшения