Сырьем процесса является компонент дизельного топлива и водородсодержащий газ
 Скачать 185.72 Kb.
|
HC CH\ / S В зависимости от строения сернистых соединений скорости реакций гидрообессеривания различны. Так, устойчивость вышеуказанных сернистых соединений увеличивается в следующем ряду: меркаптан дисульфид сульфид тиофен. С увеличением молекулярного веса и увеличением температуры кипения сырья уменьшается скорость гидрообессеривания, что обусловлено строением сернистых соединений. Реакция азотистых соединений Азотистые соединения представлены пироллами, пиридинами, хино- линами. При гидроочистке азотистые соединения превращаются следующим образом: - пироллы HC CH + 4H2 C4H10 + NH3 HC CH\ / NH - пиридины CH / \\ HC CH + 5H2 C5H12 + NH3 HC CH\ // N - хинолины СH CH CH / \ \ / \ \ / / \ HC С CH HC C-CH2-CH2-CH3 + 4H2 +NH3 HC С CH HC CH \ / / \ / / \ \ / CH N CH Реакции кислородосодержащих соединений Кислородные соединения (спирты, эфиры, перекиси, фенолы) и растворенный кислород при гидроочистке разлагаются с выделением воды фенол CH CH / / \ / / \ HC C-OH HC CH + Н2 + H2O HC CH HC CH \ \ / \ \ / CH CH Реакции непредельных углеводородов Непредельные углеводороды при гидроочистке гидрируются с образованием соответствующих парафиновых углеводородов СН3 - СН= СН - СН2 - СН3 + Н2 С5Н12 В силу своей повышенной реакционной способности ,наряду с реакциями насыщения, параллельно протекают реакции полимеризации, уплотнения –предшественников коксовых отложений.. Влияние параметров процесса на гидроочистку Основными параметрами, характеризующими процесс гидроочистки являются: температура, давление, объемная скорость подачи сырья, кратность циркуляции водородсодержащего газа. Температура При повышении температуры в реакторе увеличивается глубина гидрирования сернистых и непредельных соединений. Однако, при температуре выше 420 0С интенсивность реакции гидрообессеривания повышается незначительно. Это связано с возрастанием интенсивности реакций разложения и ещё большим ростом реакции гидрирования непредельных соединений, что уменьшает избирательность катализатора по отношению к сернистым соединениям. Глубина гидрообессеривания замедляется, возрастает выход газа, лёгких продуктов и увеличиваются отложения кокса на катализаторе. Давление Повышение общего давления способствует увеличению глубины обессеривания, увеличению межрегенерационного цикла катализатора, но при давлении выше 50 кг\см2 влияние давления на глубину незначительно. При возрастании общего давления в системе растет парциальное давление водорода, способствующее увеличению глубины гидроочистки. Объемная скорость подачи сырья Объемная скорость подачи сырья - VL (час-1)- это отношение объема сырья, подаваемого в реактор в час к объему катализатора. расход сырья , м3 / час VL = объем катализатора, м3 Размерность объемной скорости: ( м3) 1 час м3 = час = час –1. С увеличением объемной скорости уменьшается время пребывания сырья в реакторе, т.е. время контакта с катализатором, при этом уменьшается глубина гидрообессеривания сырья. При уменьшении объемной скорости увеличивается глубина обессеривания, т.к. увеличивается время контакта сырья с катализатором. При выборе объемной скорости учитывают температуру, давление, состав сырья, тип и состояние катализатора. Кратность циркуляции водородсодержащего газа С точки зрения химизма процесса, определяющим является соотношение (Н2:сырьё). На практике пользуются понятием «кратность циркуляции», т. е. отношение общего расхода ВСГ (в нм3/час), подаваемого на смешение к сырью (в м3/час). Уменьшение кратности циркуляции ВСГ приводит к увеличению времени контакта сырья с катализатором, увеличению конверсии и коксообразования. Повышение кратности циркуляции аналогично повышению давления в реакторе, т. е. увеличивается парциальное давление водорода, стабилизируется активность катализатора, снижается протекание реакций коксообразования. Влияние качества сырья на процесс гидроочистки Глубина гидрообессеривания уменьшается с увеличением молекулярного веса сырья. Это объясняется увеличением содержания в сырье более трудно- удаляемых соединений серы и в частности гомологов тиофена, бензотиофена, дибензотиофена. Сырье вторичного происхождения (легкий газойль и газойль коксованния) по сравнению с прямогонными дизельными фракциями содержит более повы- шенное количество сернистых соединений, указанных выше. Переработка данного вида сырья требует повышения расхода водорода, повышения концентрации водорода в ВСГ, снижения объемной скорости. По рекомендациям “ВНИИНП” содержание вторичных продуктов в составе сырья не должно превышать 30 %. Содержание в сырье механических примесей приводит к увеличению перепада давления по реактору (вследствие их отложения на поверхности катализатора ), к общему росту перепада давления в целом по системе реакторного блока ( отложение механических примесей в сырьевых теплообменниках ). Всё это может привести к необходимости проведения регенерации (пассивации) катализатора при его рабочей активности. Стабилизация гидрогенизата Газообразные продукты реакций и пары воды удаляются из гидрогенизата, при помощи отпарки их в ректификационной колонне при этом отгоняются и бензиновые фракции. Отпарка сероводорода и воды из гидрогенизата в стабилизационной колонне зависит от стабильности поддержания технологических параметров в колонне. Влияние основных параметров на процесса стабилизации гидрогенизата: Давление При увеличении давления в стабилизационной колонне уменьшается степень выделения сероводорода из гидрогенизата, это связано с повышением растворимости газов в жидком нефтепродукте. Температура При понижении температуры низа колонны, уменьшается степень отпарки фракций бензина, сероводорода, воды. Понижается температура вспышки дизельного топлива. Уровень При повышении уровня нефтепродукта выше верхнего предела, а также резкие колебания уровня от нижнего к верхнему пределу, ухудшают степень отделения сероводорода и воды. Стабилизацию гидрогенизата проводят в ректификационной колонне, поэтому в данной главе мы будем рассматривать теоретические основы процесса ректификации. Ректификацией называется диффузионный процесс разделения жидкостей, различающихся по температурам кипения, за счет противоточного многократного контактирования паров и жидкости. Контактирование паров и жидкости осуществляется в вертикальных цилиндрических аппаратах — ректификационных колоннах, снабженных специальными устройствами — ректификационными тарелками или насадкой, позволяющими создать тесный контакт между паром, поднимающимся вверх по колонне, и жидкостью, стекающей вниз. В среднюю часть в виде пара, жидкости или парожидкостной смеси подается сырье, которое необходимо разделить на две части — высококипящую и низкокипящую. Зона, в которую подается сырье, носит название эвапорационной, так как в ней происходит эвапорация — однократное испарение нагретой в печи или теплообменнике смеси па паровую и жидкую фазы. Пары и жидкость, поступающие па тарелку, не находятся в состоянии равновесия, однако, вступая в соприкосновение, стремятся к этому состоянию. Жидкий поток с вышележащей тарелки поступает в зону более высокой температуры, и поэтому из него испаряется некоторое количество низкокипящего компонента, в результате чего концентрация последнего в жидкости уменьшается. С другой стороны, паровой поток, поступающий с нижележащей тарелки, попадает в зону более низкой температуры и часть высококипящего продукта из этого потока конденсируется, переходя в жидкость. Концентрация высококипящего компонента в парах таким образом понижается, а низкокипящего — повышается. Фракционный состав паров и жидкости по высоте колонны непрерывно изменяется. Часть ректификационной колонны, которая расположена выше ввода сырья, называется концентрационной, а ниже — отгонной. В обеих частях колонны происходит один и тот же процесс ректификации. С верха концентрационной части в паровой фазе выводится целевой продукт необходимой чистоты — ректификат, а с низа — жидкость, еще в заметной степени обогащенная низкокипящим компонентом. В отгонной части из этой жидкость окончательно отпаривается низкокипящий компонент. В виде жидкости с низа этой части колонны выводится второй целевой компонент — остаток. Для осуществления процесса ректификации в колонне необходимо создать восходящий поток паров и нисходящий поток жидкости. Первый поток создается за счет теплоты, подаваемой в отгонную часть колонны, второй — за счет орошения, вводимого в концентрационную часть. 1.3 Характеристика сырья, готовой продукции и вспомогательных материалов Таблица 1.1- Характеристика сырья, готовой продукции и вспомогательных материалов
1.4 Применение готовой продукции Продуктом установки гидроочистки является дизельное топливо, которое имеет широкое применение как топливо для техники сельского хозяйства, а также некоторых видов авиационного транспорта и кораблей, даже подводных лодок. Так же с установки отводится сероводород, который является сырьем для получения серы и серной кислоты, которые также необходимы для многих отраслей. Бензин – отгон используется как компонент автомобильного бензина, или как сырье установки реформинга. Углеводородный газ используется как топливный газ на собственные нужды завода. 1.5 Описание технологической схемы процесса. Нормы технологического режима Гидроочистке подвергают различные дистиллятные (светлые) фракции нефти. В зависимости от фракционного и химического состава сырья выбирают режим гидроочистки и расход водорода. Сырьем служат прямогонные фракции с содержанием серы до 2,4 % мас, полученные из высокосернистых нефтей, а также смеси прямогонных фракций и соответствующих дистиллятов вторичного происхождения. Установка имеет два блока, позволяющих перерабатывать два вида сырья раздельно, но имеющих некоторые общие элементы, в частности, узел регенерации моноэтаноламина, используемого для очистки циркулирующего газа от сероводорода. Сырье насосом Н-1 подают через теплообменник Т-1 в трубчатую печь П-1. В линию насоса врезана линия водородсодержащего. Нагретая до температуры 360—380 °С смесь сырья и циркулирующего газа проходит последовательно два реактора Р-1 и Р-2. Реакторы заполнены катализатором (алюмоникельмолибденовым или алюмокобальтмолибденовым). Продукты реакции в виде парогазовой смеси выходят из реактора Р-2, отдают часть тепла газосырьевой смеси, проходя через межтрубное пространство теплообменника Т-1, охлаждаются в воздушном холодильнике ВХ-1. Смесь поступает в сепаратор высокого давления С-1, где от продуктов реакции отделяется водородсодержащий газ, обогащенный сероводородом. Затем смесь из С-1 попадает в сепаратор низкого давления С-2, где вновь происходит выделение сероводорода и части углеводородных газов. Газы из сепараторов С-1 и С-2 уходят сверху и направляются на очистку моноэтаноламином и выделение сероводорода. В очищенный водородсодержащий газ добавляют водород для восполнения его расхода на гидроочистку. В продуктовой смеси, выходящей снизу из сепаратора С-2, помимо целевой фракции дизельного топлива, содержится некоторое количество легких продуктов — тяжелые газовые компоненты и бензиновые фракции. Чтобы отделить эти фракции, жидкие продукты направляют через теплообменник Т-2 в стабилизационную колонну К-1. Отпаривание легких фракций проводят, возвращая часть дизельного топлива из колонны в печь П-2. Балансовое количество гидроочищенного дизельного топлива проходит теплообменник Т-2, охлаждается в холодильнике Х-1 и уходит с установки. С верха колонны выходят пары бензина и углеводородные газы, которые пройдя воздушный холодильник ВХ-2, холодильник Х – 2, направляются в емкость Е-1. Из емкости Е-1 углеводородные газы направляются на газофракционирующую установку, часть бензина возвращается в колонну К-1 в качестве острого орошения, а остальная часть отводится с установки. Нормы технологического режима Таблица 1.2- Нормы технологического режима
1.6 Аналитический контроль процесса Таблица 1.3- Аналитический контроль процесса
1.7 Автоматизация технологического процесса Автоматизация – применение методов и средств автоматики для управления производственными процессами. В химической промышленности комплексной механизации и автоматизации уделяется большое внимание. Это объясняется сложностью и высокой скоростью протекания технологических процессов, а так же чувствительностью их к нарушению режима, вредностью условий работы, взрыво- и пожароопасностью перерабатываемых веществ. Отчет о производственной деятельности за смену и сутки включает сведения о средних расходах входных, выходных и основных рецикловых материальных и энергетических потоках, значения качественных показателей. Отчет о нарушениях технологического режима составляется по итогам работы каждой смены. Он содержит сведения о параметрах, по которым были допущены нарушения, и времени нарушений. На световых и цифровых индикаторах, а также звуковых сигнализаторах представляется информация, позволяющая оперативно оценивать состояние ТОУ. На цифровые индикаторы по запросу оператора может быть вызван любой параметр, а световые индикаторы, установленные, как правило, на мнемосхеме, дают качественное представление о значениях параметра – не вышел ли он за допустимые пределы. Для контроля за процессом необходимо использовать приборы: Таблица 1.4
1.8 Охрана труда Охрана труда - это система законодательных актов и гигиенических организационных мероприятий, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда. Технологический процесс связан с переработкой легковоспламеняющихся жидкостей, а также с наличием утечки вредных токсичных продуктов и газов которые создают опасность отравления персонала. В связи с этим нужно поддерживать строго заданный технологический режим, соблюдать все правила безопасной эксплуатации установки, своевременно проводить профилактические ремонты оборудования. Таблица 1.5 - Показатели пожароопасности и токсичности сырья, полуфабрикатов, готовых продуктов и отходов
Для предотвращения несчастных случаев, заболеваний и отравлений, связанных с производством, обслуживанием персонал установки обеспечивается следующими средствами защиты: Индивидуальные средства защиты: - спецодежда; - защитные очки; - индивидуальный фильтрующий противогаз с коробкой марки БКФ. - спецобувь; - антифоны. Кроме того, процесс комплектуется шланговым противогазом ПШ – 1, аварийным запасным фильтрующим противогазом, медицинской аптечкой с необходимым набором для оказания первой помощи. Всем работникам процесса для нейтрализации вредных веществ выдается спецпитание. Обслуживающий персонал обязан содержать в чистоте и исправном состоянии спецодежду и защитные приспособления. К средствам коллективной защиты работающих от воздействия опасных и вредных производственных факторов относятся: - отопление; - вентиляция и очистка воздуха; - автоматический контроль и сигнализация. К средствам нормализации освещения производственных помещений и рабочих мест относятся: - источники света; - осветительные приборы. К средствам защиты от шума производственных помещений и рабочих мест относятся: - звукоизолирующие устройства с дистанционным управлением. К средствам защиты от поражения электрическим током относятся: - изолирующие покрытия веществ; - устройство защитного заземления; - устройство дистанционного управления; - устройство автоматического контроля и сигнализации. 1.9 Охрана окружающей среды Охрана окружающей среды – это система норм и требований действия процессов производства воздействующих на экологию. Установка гидроочистки дизельного топлива имеет следующие выбросы вредных веществ в атмосферу: - организованные; - неорганизованные. Организованные – дымовые газы из дымовой трубы печей, выбросы вытяжной вентиляции, газы продувки компрессоров на свечу и газы регенерации. Неорганизованные – воздушники аппаратов, продувочная свеча, неплотности технологического оборудования. Основными вредными веществами выбрасываемыми в атмосферу являются углеводороды, оксиды азота, кислый газ, окись углерода, сернистый газ. ПДК в рабочей зоне: - SО2 – 10 мг/м3; - СО – 20 мг/м3; - Н2S – 10 мг/м3; - углеводороды – 300 мг/м3; - оксиды азота – 5 мг/м3 Выбросы в атмосферу Таблица 1.6- Выбросы в атмосферу
Твердые и жидкие отходы Таблица 1.7- Твердые и жидкие отходы
Сточные воды Таблица 1.8- Сточные воды
2 Расчетная часть 2.1 Материальный баланс установки Производительность установки гидроочистки дизельного топлива 2500 тыс. тонн/год, количество рабочих дней в году 320. Таблица 2.1 - Материальный баланс установки
Вывод: При работе установки гидроочистки дизельных топлив на проектную производительность, сырья – дизельной фракции, подаваемой с установок первичной перегонки нефти - необходимо 2500 тыс. тонн/год, при этом, основного продукта – гидроочищенного дизельного топлива – будет получено 2423 тыс. тонн/год. 2.2 Материальный баланс аппарата Таблица 2.2 Материальный баланс аппарата
Вывод: Производительность колонны стабилизации составляет 321583,1 кг/час. 2.3 Тепловой баланс аппарата Тепловой баланс учитывает все тепло вводимое и выводимое из колонны ΣQвх = ΣQвых 1 Расчет количества тепла, вводимого в колонну Qвх = Qс +Qo.o + Qг.с , где Qс – количество тепла, вводимое в колонну с сырьем (с гидрогенизатом), при t=220 0C, кДж/час; Qо.о – количество тепла, вводимое в колонну с острым орошением, при t=70 0C, кДж/час; Qг.с – количество тепла, вводимое в колонну с горячей струей при t=280 0C, кДж/час. Расчет количества тепла, вводимого в колонну с сырьем (гидрогенизатом) Qс=Gс·e·Iп220+Gс·(1-e) ·Iж220, где Gс - количество сырья, кг/час; Iп220 - энтальпия сырья в паровой фазе, при t=220 0C кДж/кг; Iж220 - энтальпия сырья в жидкой фазе, при t=220 0C кДж/кг; e – массовая доля отгона; Доля отгона е= | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||