Файл: Методические указания для обучающихся по практическим занятиям.pdf

23 вредного влияния сероводорода циркуляционный газ очищают от сероводорода.
Давление существенно влияет на ход обессеривания нефтепродуктов.
Для того чтобы достичь одной и той же степени обессеривания необходимо при низком давлении снижать объемную скорость. Для процессов гидрирования высокое давление является благоприятным фактором, так как способствует ускорению реакций вследствие увеличения числа столкновений реагирующих молекул, повышающих концентрацию реагентов единице объема.
В зависимости от строения сернистого соединения: меркаптаны, сульфиды линейного (ациклического) и циклического строений, дисульфиды и простые тиофены превращаются в парафины или ароматические углеводороды с выделением сероводорода.
Реакции гидрогенизации сернистых соединений характеризуются разрывом связи углерод-сера и насыщением водородом свободных валентных и олефиновых связей. Наряду с сернистыми соединениями при гидроочистке гидрируется значительное количество олефиновых углеводородов, смол, азотистых и кислородсодержащих соединений и разрушаются металлоорганические соединения. Из всех сернистых соединений легче всего гидрируются алифатические (меркаптаны, сульфиды и другие), труднее всего тиофены.
В процессе гидроочистки одновременно с удалением серы происходит разложение азот- и кислородосодержащих соединений с образованием аммиака и воды.
В процессе гидроочистки одновременно с реакциями сернистых соединений протекают многочисленные реакции углеводородов. К таким реакциям относятся: изомеризация парафиновых и нафтеновых углеводородов, насыщение непредельных, гидрокрекинг и другие.
Изомеризация парафиновых и нафтеновых углеводородов происходит при любых условиях обессеривания, интенсивность гидрокрекинга усиливается с повышением температуры и давления.
В процессе гидроочистки используют катализаторы, стойкие к отравлению различными ядами. Это оксиды и сульфиды металлов переменной валентности: Ni, Со, Mo, W на оксиде алюминия с другими добавками. В большинстве современных процессов гидроочистки используют алюмокобальтмолибденовые
(АКМ) или алюмоникельмолибденовые (АНМ) катализаторы. Эти катализаторы содержат 10 - 14 % МоО
3
и 2 -3 % промотора (СоО или NiO) на активном 7-
А1 2
0 3
. На стадии пусковых операций или в начале сырьевого цикла

24 катализаторы гидроочистки подвергают сульфидированию в токе H
2
S; активность катализаторов при этом увеличивается.
Реакция гидрирования протекает с выделением тепла, избыток которого отводят с помощью хладагентов (холодного циркулирующего газа, сырья или гидрогенизата).
Практическое задание:
1. Составить материальный баланс процесса гидроочистки дизельного топлива.
2. Рассчитать объемный расход циркулирующего водородсодержащего газа.
3. Рассчитать содержание циркулирующего водородсодержащего газа в материальном балансе реакторного блока.
4. Составить материальный баланс реакторного блока.
5. Составить материальный баланс реакторов Р1 и Р2.
6. Описать назначение процесса гидроочистки нефтяных фракций.
7. Описать и зарисовать технологическую схему гидроочистки дизельного топлива, привести параметры процесса.
8. Описать состав катализаторов, используемых в процессе гидроочистки нефтяного сырья.
9. Оформить отчет и написать вывод по проделанной практической работе.
Пример расчета:
Исходные данные:
Производительность установки - 720 000 т/год
Число рабочих дней - 342 1. Рассчитываем материальный баланс процесса и заносим данные в таблицу 11.
Таблица 11 – Материальный баланс установки гидроочистки дизельного топлива.
Наименование продукта
Выход,
% масс.
Производительность, G т/год т⁄сут кг⁄ч кг⁄с
Приход:
1 Прямогонное дизельное топливо
2 Водородсодержащий газ
100,00 0,47 720000 3384 2105,26 9,89 87719,16 412,08 24,36 0,11

25
Продолжение таблицы 11
Наименование продукта
Выход,
% масс.
Производительность, G т/год т⁄сут кг⁄ч кг⁄с
Итого
100,47 723384 2115,12 88131,24 24,47
Расход:
1 Гидрогенизат
2 Сероводород
3 Углеводородный газ
4 Бензин-отгон
5 Потери
96,00 0,65 0,75 2,00 1,07 691200 4680 5400 14400 7704 2021,06 13,68 15,78 42,10 22,52 84210,83 570,40 657,50 1754,17 938,34 23,39 0,15 0,18 0,48 0,27
Итого
100,47 723384 2115,12 88131,24 24,47 2.
Рассчитываем объемны расход циркулирующего водородсодержащего газа
ВСГ
ц
V
, м
3
/ч, по формуле (4):
,
N
G
V
C
C
ВСГ
ц
(4) где
C
G
- количество сырья, кг/ч;
C
- плотность сырья, кг/м
3
;
N
- кратность циркуляции ВСГ, нм
3
/ нм
3
На основании практических данных задаемся:
C
= 850 кг/м
3
,
N
= 170 нм
3
/ нм
3
Подставим данные в формулу (4) и получим: м3/ч
24
,
17626
V
170 850 87719,16
V
ВСГ
ц
ВСГ
ц
3. Рассчитываем плотность циркулирующего водородсодержащего газа,
цВСГ
, кг/м
3
, по формуле (5):
4
,
22
;
i
i
цВСГ
y
M
,
(5) 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 12.

26
Таблица 12 – 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 80,60 11,90 6,30 0,80 0,40 0,806 0,119 0,063 0,008 0,004 1,612 1,904 1,89 0,352 0,232 0,26 0,31 0,31 0,05 0,03
Итого
100,00 1,000 6,00 1,00
Подставим данные в формулу (5) и получим:
3
цВСГ
цВСГ
/м кг
26
,
0 4
,
22 00
,
6
Рассчитываем массовый расход циркулирующего водородсодержащего газа,
цВСГ
G
кг/ч, по формуле (6):
цВСГ
цВСГ
цВСГ
V
G
,
(6)
цВСГ
гдеV
- расход циркуляционного ВСГ, м
3
/ч;
цВСГ
- плотность циркуляционного ВСГ, кг/м
3
Подставим данные в формулу (3) и получим: кг/ч
82
,
4582
G
26
,
0 24
,
17626
G
цВСГ
цВСГ
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.
%
22
,
5
х
87719,16 100 82
,
4582
х
4. Составляем материальный баланс реакторного блока.

27
Расчет условно берем без потерь. Потери равномерно распределяем между бензин-отгоном и углеводородным газом. Данные заносим в таблицу 13.
Таблица 13 – Материальный баланс реакторного блока
Наименование продукта
Выход,
%масс
Производительность,G т/год т/сут кг/ч кг/с
Приход:
1 Прямогонное дизельное топливо
2 Водородсодержащий газ
3 Циркулирующий водородсодержащий газ
100,00 0,47 5,22 720000 3384 37584 2105,26 9,89 109,89 87719,16 412,08 4578,75 24,36 0,11 1,27
Итого
105,69 760968 2225,04 92710 25,74
Расход :
1 Гидрогенизат
2 Сероводород
3 Углеводородный газ
4 Бензин-отгон
5 Циркулирующий водородсодержащий газ
96,00 0,65 1,29 2,53 5,22 691200 4680 9288 18216 37584 2021,06 13,68 27,15 53,26 109,89 84210,83 570,40 1131,25 2219,16 4578,75 23,39 0,15 0,31 0,62 1,27
Итого
105,69 760968 2225,04 92710 25,74 5. Рассчитываем материальный баланс каждого реактора.
Задаемся глубиной превращения сырья по реакторам:
Р
1
-60% P
2
– 40%
Данные заносим в таблицу 14 и 15.
Таблица 14 – Материальный баланс реактора Р1
Наименование
Выход, % масс
Производительность, G кг/ч кг/с
Приход:
1 Прямогонное дизельное топливо
2 Водородсодержащий газ
3 Циркулирующий водородсодержащий газ
100,00 0,47 5,22 87719,16 412,08 4578,75 24,36 0,11 1,27

28
Продолжение таблицы 14
Наименование
Выход, % масс
Производительность, G кг/ч кг/с
Итого
105,69 92710 25,74
Расход:
1Гидроочищенное дизельное топливо
2 Негидроочищенное дизельное топливо
3 Водородсодержащий газ
4 Циркулирующий водородсодержащий газ
57,60 42,4 0,47 5,22 50526,02 37192,78 412,28 4578,92 14,03 10,33 0,11 1,27
Итого
105,69 92710 25,74
Таблица 15 – Материальный баланс реактора Р2
Наименование
Выход, % масс
Производительность, G кг/ч кг/с
Приход:
1Гидроочищенное дизельное топливо
2 Негидроочищенное дизельное топливо
3 Водородсодержащий газ
4 Циркулирующий водородсодержащий газ
57,60 42,4 0,47 5,22 50526,02 37192,78 412,28 4578,92 14,03 10,33 0,11 1,27
Итого
105,69 92710 25,74
Расход:
1 Гидрогенизат
2 Сероводород
3 Углеводородный газ
4 Бензин-отгон
5 Циркулирующий водородсодержащий газ
96,00 0,65 1,29 2,53 5,22 84210,83 570,40 1131,25 2219,16 4578,75 23,39 0,15 0,31 0,62 1,27
Итого
105,69 92710 25,74

29
Варианты задания для самостоятельной работы студентов.
Таблица 16 – Исходные данные
№ варианта
Производительность,
G, т\год
ВСГ на реакцию,
% масс.
Число дней
N, нм
3
/нм
3
Плотность сырья, p, кг/м
3 1
720000 0,40 365 150 770 2
710000 0,42 360 160 780 3
700000 0,43 355 170 790 4
730000 0,45 350 180 800 5
750000 0,49 366 190 810 6
790000 0,51 358 150 825 7
800000 0,41 359 160 830 8
820000 0,44 354 170 835 9
840000 0,46 361 180 845 10 1000000 0,48 357 190 850 11 980000 0,40 365 150 770 12 960000 0,42 360 160 780 13 940000 0,43 355 170 790 14 920000 0,45 350 180 800 15 900000 0,49 366 190 810 16 1100000 0,51 358 150 825 17 860000 0,41 359 160 830 18 880000 0,44 354 170 835 19 1200000 0,46 361 180 845 20 1300000 0,48 357 190 850 21 1400000 0,40 365 150 770 22 1500000 0,42 360 160 780 23 2000000 0,43 355 170 790 24 1800000 0,45 350 180 800 25 1900000 0,49 366 190 810
При составление материального баланса учитывать, что водородсодержащий газ используется на реакцию гидрирования и образование сероводорода.

30
Таблица 17 – 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 80,60 93,80 94,37 92,33 89,79 93,78 93,71 90,65 94,18 91,50 93,29 93,31 90,22
СН
4 11,90 3,40 3,81 3,43 3,83 3,74 2,43 3,75 1,29 4,55 4,84 4,44 3,72
С
2
Н
6 6,30 1,40 1,30 1,82 3,50 1,34 3,43 3,00 4,04 2,69 1,78 1,63 3,77
С
3
Н
8 0,80 0,80 0,49 0,63 2,20 0,71 0,01 1,88 0,43 1,30 0,01 0,55 2,18
С
4
Н
10 0,40 0,60 0,03 1,79 0,68 0,43 0,30 0,72 0,06 0,46 0,08 0,07 0,11
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 «Гидрогенизационные процессы»
2. Дайте определение термину «Гидроочистка»
3. Опишите состав, используемого сырья в процессе гидроочистки нефтяного сырья.
4. Опишите продукты, получаемые в процессе гидроочистки нефтяного сырья.
5. Опишите технологические параметры процесса гидроочистки нефтяного сырья.
6. Опишите состав катализаторов, применяемых в процессе гидроочистки нефтяного сырья.
7. Опишите технологическую схему процесса гидроочистки дизельного топлива на стационарном слое катализаторов.

31

Практическое занятие № 11
«Составление материального баланса процесса гидрокрекинга»
Цель:
1. Ознакомиться с технологией гидрокрекинга нефтяного сырья на нефтеперерабатывающем заводе.
2. Изучить особенности режимных параметров и показателей процесса гидрокрекинга;
3. Составить материальный баланс процесса гидрокрекинга и по реакторам.
Пояснение к занятию:
Для формирования умений и навыков обучающимся необходимо выполнить практическую работу по расчету основных параметров реакторных блоков установок гидрокрекинга нефтяного сырья.
В результате изучения профессионального модуля обучающийся должен знать:
- рассчитывать технико-экономические показатели технологического процесса;
- использовать информационные технологии для решения профессиональных задач.
В результате изучения профессионального модуля обучающийся должен уметь:
- классификацию основных процессов, применяемых при переработке нефти и нефтепродуктов;
- физико-химические свойства компонентов сырья, материалов, готового продукта;
- контролировать качество сырья;
- определять тип производства.
Обучающийся должен обладать общими компетенциями, включающими в себя способность:
ОК 1 Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.
ОК 2 Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.
ОК 3 Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.
ОК 4 Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для

32 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:
Гидрокрекинг приводит к образованию продуктов, кипящих при температуре, значительно более низкой, чем температура кипения сырья. Это глубокое каталитическое превращение нефтяного сырья при высоком парциальном давлении водорода. Гидрокрекингу можно подвергать различное дистиллятное и остаточное нефтяное сырье и, кроме того, более легкие продукты – бензины для получения сжиженных газов. Целью процесса является получение светлых нефтепродуктов. В зависимости от расхода водорода и режима можно направить процесс на максимальный выход бензина, реактивного топлива или дизельных фракций. В значительно меньших масштабах гидрокрекинг используют для переработки бензинов с целью получения фракций легких изопарафинов (С
5
-С
6
) или газообразных углеводородов (в основном пропана и бутана).
Гидрокрекинг нефтяных фракций — процесс экзотермический.
Поскольку гидрокрекинг представляет собой сложный комплекс химических реакций, состав которых зависит от перерабатываемого сырья, принятой