Файл: Исследование работы промышленной установки каталитического риформинга.pdf

Школа Инженерная школа природных ресурсов
Направление подготовки 18.03.01. Химическая технология
Отделение школы Отделение химической инженерии
БАКАЛАВРСКАЯ РАБОТА
Тема работы
Исследование работы промышленной установки каталитического риформинга
методом математического моделирования
УДК 665.644.4:519.876
Студент
Группа
ФИО
Подпись
Дата
З-2Д7Г
Шалина В.В.
Руководитель ВКР
Должность
ФИО
Ученая степень,
звание
Подпись
Дата
Доцент ОХИ ИШПР
Чернякова Е.С. к.т.н.
КОНСУЛЬТАНТЫ ПО РАЗДЕЛАМ:
По разделу «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение»
Должность
ФИО
Ученая степень,
звание
Подпись
Дата
Доцент ОСГН ШБИП
Кащук Ирина
Вадимовна к.т.н.
По разделу «Социальная ответственность»
Должность
ФИО
Ученая степень,
звание
Подпись
Дата
Ст. преподаватель
ООД ШБИП
Мезенцева Ирина
Леонидовна
ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ:
Руководитель ООП
ФИО
Ученая степень,
звание
Подпись
Дата
Доцент ОХИ ИШПР
Кузьменко Елена
Анатольевна к.т.н., доцент
Томск – 2022 г.

2
Школа Инженерная школа природных ресурсов
Направление подготовки (специальность)_18.03.01. «Химическая технология»
(Химическая технология подготовки и переработки нефти и газа)
Отделение школы Отделение химической инженерии
УТВЕРЖДАЮ:
Руководитель ООП
_Кузьменко Е.А.
(Подпись) (Дата)
(Ф.И.О.)
В форме:
ЗАДАНИЕ
на выполнение выпускной квалификационной работы
Студенту:
(бакалаврской работы, дипломного проекта/работы, магистерской диссертации)
Группа
ФИО
З-2Д7Г
Шалиной Виктории Валерьевне
Тема работы:
Исследование работы промышленной установки каталитического риформинга
методом математического моделирования
Утверждена приказом директора (дата, номер)
28.01.2022 г., №28-91/с
Срок сдачи студентом выполненной работы:
06.06.2022 г.
ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ:
Исходные данные к работе
(наименование объекта исследования или проектирования;
производительность или нагрузка; режим работы
(непрерывный, периодический, циклический и т. д.); вид
сырья или материал изделия; требования к продукту,
изделию или процессу; особые требования к особенностям
функционирования (эксплуатации) объекта или изделия в
плане безопасности эксплуатации, влияния на
окружающую среду, энергозатратам; экономический
анализ и т. д.).
Объект исследования – промышленная установка каталитического риформинга бензинов, производительность 1000 тыс.тонн/год.
Технологические режимы, составы сырья и риформата.
Бакалаврской работы

3
Перечень подлежащих исследованию,
проектированию и разработке
вопросов
(аналитический обзор по литературным источникам с
целью выяснения достижений мировой науки техники в
рассматриваемой области; постановка задачи
исследования, проектирования, конструирования;
содержание процедуры исследования, проектирования,
конструирования; обсуждение результатов выполненной
работы; наименование дополнительных разделов,
подлежащих разработке; заключение по работе).
1 Теоретические основы процесса каталитического риформинга бензинов. Обзор катализаторов процесса. Обзор вариантов технологического и реакторного оформления процесса. Современные методы и пути повышения эффективности процесса каталитического риформинга бензинов.
2 Объект и метод исследования.
3 Экспериментальная часть. Мониторинг активности промышленного катализатора процесса риформинга. Исследование состава перерабатываемого сырья и технологических параметров на качественные и количественные показатели производимого риформата. Прогнозные исследования активности катализатора.
Перечень графического материала
(с точным указанием обязательных чертежей)
Консультанты по разделам выпускной квалификационной работы
(с указанием разделов)
Раздел
Консультант
Социальная ответственность
Мезенцева Ирина Леонидовна
Финансовый
менеджмент,
ресурсоэффективность
и
ресурсосбережение
Кащук Ирина Вадимовна
Названия разделов, которые должны быть написаны на русском и иностранном
языках:
Дата выдачи задания на выполнение выпускной
квалификационной работы по линейному графику
14.04.2022 г.
Задание выдал руководитель:
Должность
ФИО
Ученая степень,
звание
Подпись
Дата
Доцент ОХИ ИШПР
Е.С. Чернякова к.т.н.
Задание принял к исполнению студент:
Группа
ФИО
Подпись
Дата
З-2Д7Г
В.В. Шалина

4
РЕФЕРАТ
Выпускная квалификационная работа 109 с., 19 рис., 33 табл., 30 источников, 2 приложения.
Ключевые слова: каталитический риформинг, катализатор, активность, математическое моделирование, оптимизация, прогнозирование.
Объектом исследования является промышленный процесс каталитического риформинга.
Цель работы – исследование и оптимизация промышленного процесса каталитического риформинга бензинов с применением компьютерной моделирующей системы.
В ходе работы проводился мониторинг работы промышленной установки каталитического риформинга, оценка влияния технологического режима и состава перерабатываемого сырья. Выполнены расчеты по оптимизации работы промышленной установки с учетом качественных и количественных характеристик риформата, а также прогнозные исследования активности катализатора.
В результате проведенных исследований были сформулированы рекомендации по оптимизации промышленного процесса, которые помогут технологам повысить эксплуатационные характеристики, а также могут быть применены и на других крупнотоннажных установках риформинга на различных НПЗ.

5
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………... 7
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА КАТАЛИТИЧЕСКОГО
РИФОРМИНГА БЕНЗИНОВ
1.1. Понятие каталитического риформинга бензиновых фракций……………….. 9 1.2 Типы установок риформинга бензиновых фракций…………………………….. 15 1.3 Катализаторы риформинга бензинов……………………………………………
21
ГЛАВА 2. ПРАКТИКА РИФОРМИНГА БЕНЗИНОВЫХ ФРАКЦИЙ
2.1. Пути повышения эффективности катализаторов риформинга………………. 28 2.2. Моделирование процесса каталитического риформинга…………………….. 40
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ПРОМЫШЛЕННОЙ УСТАНОВКИ
КАТАЛИТИЧЕСКОГО РИФОРМИНГА МЕТОДОМ МАТЕМАТИЧЕСКОГО
МОДЕЛИРОВАНИЯ
3.1 Оптимизация процесса риформинга на основе математического моделирования………………………………………………………………………….. 49 3.1.1 Мониторинг сырьевого цикла работы промышленной установки…………... 51 3.1.2 Исследование влияния состава сырья………………………………………….
53 3.1.3 Исследование влияния режимов……………………………………………….. 55 3.1.4 Прогнозирование работы установки риформинга…………………………….. 56 4.
ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ……………………………………………………………… 60 4.1
Анализ конкурентных технических решений…………………………………. 60 4.2
Планирование научно–исследовательских работ Структура работ в рамках научного исследования………………………………………………………………… 66 4.3
Бюджет научно–технической разработки…………………………………….
72 4.3.3 Расчет затрат на специальное оборудование для научных работ……………. 73 4.3. 4 Основная заработная плата исполнителей работы……………………………. 74 4.3.5 Дополнительная заработная плата исполнителей работы…………………….
75 4.3.6 Накладные расходы…………………………………………………………….
76 4.4
Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной,
77

6 социальной и экономической эффективности исследования………………………..
5
СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ………………………………………. 83 5.1
Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности…………. 85 5.2
Производственная безопасность……………………………………………….. 86 5.3
Анализ опасных и вредных производственных факторов………………….... 87 5.4 Основные мероприятия по снижению воздействия вредных и опасных производственных факторов…………………………………………………………... 90 5.5
Пожароопасность………………………………………………………………... 95 5.6
Экологическая безопасность…………………………………………………… 96 5.7 Безопасность в чрезвычайных ситуациях………………………………………… 98
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………………. 101
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………………………… 103
Приложения…………………………………………………………………………….. 106

7
ВВЕДЕНИЕ
Каталитический риформинг является ключевой технологией в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. В последние годы в риформинге со стационарным слоем катализатора была выдвинута и реализована новая концепция согласования активности катализатора со сложностью реакции.
На основе уравнения-ориентированного метода построена стационарная модель реакторно-регенераторного участка противоточного непрерывного риформинга, включающая модуль реактора, модуль регенератора, модель компрессора, модель теплообменника, модель нагревательной печи и модель свойств нефти.
Проблема оптимизации процесса каталитического риформинга бензина с целью увеличения выхода целевого продукта более чем актуальна в России, где доля риформатов в общем объеме бензинового фонда превышает 50%об
Совершенствование каталитического риформинга включает несколько основных направлений:

разработка более активных и селективных катализаторов;

модернизация промышленного оборудования;

оптимизация технологического режима процесса.
В последнее времяв научной литературевопросы каталитического риформинга методом математического моделирования обсуждаются достаточно часто. Эти и другие важные положения будут рассмотрены в данной работе.
Объект исследования – процесс каталитического риформинга бензиновых фракций.
Предметом исследования являются направления совершенствования процесса каталитического риформинга бензинов варианты повышения его эффективности.
Цель исследования – исследование и оптимизация промышленного

8 процесса каталитического риформинга бензинов с применением компьютерной моделирующей системы.
Для достижения обозначенной цели были поставлены следующие задачи исследования:
1.
Определить понятие каталитического риформинга и типы установок риформинга бензиновых фракций;
2.
Рассмотреть варианты технологий процесса каталитического риформинга бензинов и основное технологическое оборудование промышленных установок данного процесса;
3.
Исследовать оптимизацию процесса риформинга на основе математического моделирования;
4.
Сформулировать направления совершенствования процесса риформинга бензинов, варианты повышения его эффективности для конкретной промышленной установки ЛЧ-35-11/1000.
В процессе исследования были применены следующие общенаучные и специальные методы исследования:

метод системного анализа;

сравнительный метод;

метод математического моделирования.
Работа, в соответствии с выделенными задачами исследования, структурно состоит из трех глав: «Теоретические основы процесса каталитического риформинга бензинов», «Практика риформинга бензиновых фракций» и
«Исследование работы промышленной установки каталитического риформинга методом математического моделирования»,введения, заключения и библиографического списка, а также содержит разделы «Социальная ответственность» и «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективности и ресурсосбережение».

9
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА
КАТАЛИТИЧЕСКОГО РИФОРМИНГА БЕНЗИНОВ
1.1. Понятие каталитического риформинга бензиновых фракций
Процессы переработки нефти и нефтяных фракций являются ключевыми процессами для нефтеперерабатывающих заводов за счет производства продуктов, которые интенсивно востребованы в нашей современной жизни. Каталитический крекинг, гидрокрекинг, висбрекинг и многие другие процессы позволяют производить высококачественные продукты и сырьё, которое используется в дальнейшем для получения важных соединений. В зависимости от типа сырья каталитический риформинг делят на: риформинг, в котором используют легкие фракции нефти (углеводороды С5 и С6), кипящие от 30

С до 90

С и риформинг тяжелой фракции нефти (углеводороды С7-С9), которые кипят при температуре от 90

С до 200

С [1-2].
Процесс риформинга хорошо известен в нефтяной промышленности и относится к обработке бензиновых фракций для улучшения характеристик антидетонации. Она представляет собой фракцию, кипящую в промежутках
85-180 °С. Эта сложная смесь состоит из молекул углеводородов с 5-12 атомами углерода, в основном включающих парафины, олефины, нафтены и ароматические соединения. Каталитический риформинг идет при повышенной температуре (450-520

С) и умеренном давлении (4-30 бар).
Парафины также подвергаются дегидроциклизации с образованием ароматических соединений. Другими важными реакциями являются гидрогенолиз и гидрокрекинг, которые приводят к образованию низкомолекулярных парафинов и кокса, которые в конечном итоге дезактивируют катализатор [2].