гидроочистка керосина. КП ГО ЧА. Курсовой проект по дисциплине Теория и технология химических процессов органического и нефтехимического синтеза на тему Технологическое проектирование установки гидроочистки дизельной фракции мощностью 1910 тыс тгод

• Название: Курсовой проект по дисциплине Теория и технология химических процессов органического и нефтехимического синтеза на тему Технологическое проектирование установки гидроочистки дизельной фракции мощностью 1910 тыс тгод
• Анкор: гидроочистка керосина
• Дата: 29.01.2023
• Размер: 1.78 Mb.
• Имя файла: КП ГО ЧА.docx
• Тип: Курсовой проект; #910738
• страница: 5 из 24

1.5 Основные параметры и их влияние на процесс

Основными переменными, влияющими на протекание процесса гидроочистки, являются [12]:

- Парциальное давление водорода;

- Объемная скорость подачи сырья (ОСПС);

- Температура реакции;

- Свойства сырья.

Помимо того, что водород участвует в химических превращениях в процессе гидроочистки, требуемое парциальное давление водорода является необходимым фактором для минимизации реакций коксования. С повышением увеличивается скорость протекания основных реакций гидрогенолиза гетероатомных соединений и снижается степень закоксовывания катализатора, что приводит к увеличению срока эксплуатации. При сильном снижении давления водорода в любом месте реакционной системы может произойти преждевременная дезактивация катализатора, которая потребует остановки установки для дальнейшей регенерации или перегрузки катализатора старение оставшейся части катализатора.

Необходимое парциальное давление водорода зависит от концентрации водорода в циркулирующем водородсодержащем газе (ЦВСГ), применяемом в процессе для протекания реакций. Обычно, концентрация водорода в ЦВСГ поддерживается не ниже 75 % об. и регулируется количеством сдуваемого ЦВСГ, содержащего также газообразные продукты реакции (H₂S, NH₃) и углеводороды, и подпиткой свежего водородсодержащего газа [5, 13].

При снижении объемной скорости подачи сырья увеличивается глубина протекания реакций гидроочистки в связи возрастанием времени контакта сырья с катализатором. Однако, это приводит к снижению производительности установки. При необходимости увеличения ОСПС скомпенсировать снижение степени обессеривания можно повышением парциального давление водорода и температура в реакторе.

Температура процесса гидроочистки начинается с 280 °С. Реакции Процесс гидроочистки является экзотермическим, поэтому увеличение температуры приводит к увеличению скорости реакций гидрогенолиза гетероатомных соединений. При этом увеличение температуры более 420 °С нецелесообразно ввиду того, что в большей степени увеличиваются реакции гидрокрекинга и снижения выхода целевого продукта, а также повышается коксообразование на катализаторе и снижение его активности [14].

Начальная температура процесса подбирается таким образом, чтобы катализатор обеспечивал требуемое степень очистки сырья. По мере снижения активности катализатора вследствие его постепенной закоксовыванности повышают температуру в реакционной зоне.

В разделе 1.3 указано влияние химического строения гетероатомных соединений на протекание реакций гидроочистки. Фракционный состав перерабатываемого сырья также оказывают влияние на условия процесса гидроочистки. Скорость реакций обессеривания, гидродеазотирования и гидродезоксигенации снижается с увеличением температур выкипания сырья из-за увеличения содержания химически сложных и устойчивых химических соединений.

Также, качество сырья, перерабатываемого в процессе гидроочистки, влияет выбор катализатора, для которого подбирается оптимальный состав активных компонентов, обеспечивающих удаление характерных химических соединений.

1.6 Математическое моделирование процесса

Современные возможности позволяют использовать различные программные инструменты моделирования при оценке эффективности технологических процессов нефтепереработки. Так, можно оптимизировать рабочие параметры, автоматизировать различные стадии проектирования и осуществления процесса, снизить трудовые и материальные затраты. В последние годы появляется множество программных сред, позволяющие моделировать процесс гидроочистки. К наиболее известным и распространенным можно отнести HYSYS, Hysim, Pro II от Simulation Sciences Inc., CHEMCAD III, AutoCAD, а также российские Компас 3D, "КОМФОРТ ВНИИГАЗ" и "ГИББС". Основным недостатком этих систем моделирования является отсутствие возможности полного учета реакционной способности компонентов сырья, что приводит к ошибкам в расчетах [9].

Математическая модель представляет собой совокупность фундаментальных уравнений, описывающих элементарные химические превращения, учитывающих влияние качественного и количественного состава исходных веществ, учитывающих влияние технологических параметров на физико-химические свойства индивидуальных компонентов [15].

Математическое моделирование процесса включает в себя сбор данных, оказывающих влияние на протекание процесса, выявление закономерностей и ограничений, оценка физической характеристики с дальнейшим составлением математического описания объекта и построением модели с применением определенного программного обеспечения. Также, необходимо оценить, насколько модель приближена к реальности путем сравнения экспериментальных данных провести анализ расчетов полученной модели.

В общем виде математическая модель гидроочистки дизельного топлива имеет следующий вид [16]:

= - ;

= - ;

…

= - ;

где С_Si –концентрация i-го сераорганического компонента в исходном сырье, τ – время контакта сырья с катализатором, K_i – эффективная константа скорости i-й реакции.

Применение метода математического моделирования на действующем предприятии нефтяной или газовой отрасли позволит осуществлять прогнозирование оптимальных схем и режимов работы технологических процессов, снизить затраты на производство, достичь повышения производительности установок и качества получаемой продукции, а также обеспечить потребности граждан во всех требуемых ресурсах (топлива, масла и др.) требуемого качества [17].