Каталитический крекинг нефтяных фракций. Каталитический крекинг нефти курсовая


Российский Химико-Технологический Университет

Им. Д.И.Мендлеева.

Кафедра общей химической технологии.

Курсовая работа на тему: “Каталитический крекинг нефтяных фракций”

Выполнил: Евлаш Ю.А.

Группа: О-34.

Проверил: профессор Семёнов Г.М.

Москва 2002.

ПЛАН:

1.Введение. 3

2.Основные представления о катализе и свойствах катализаторов. 6

2.1.Катализаторы и механизм каталитического крекинга. 7

3. Сырьё, параметры и продукты каталитического крекинга. 11

3.1.Сырье. 11

3.2.Параметры процесса. 12

3.3.Технологический режим и матери­альный баланс процесса. 14

3.4.Продукты каталитического крекинга. 14

4. Установка каталитического крекинга с шариковым катализатором. 15

4.1.Функциональная схема. 16

4.2.Аппаратура. 17

4.3.Контроль и регулирование процесса. 18

5.Эскиз основного аппарата. 19

6.Подбор конструкционных материалов. 20

7.Индивидуальное задание. 20

8.Литература. 21

1.Введение

Нефть— это жидкий горючий минерал, распространенный в осадочной оболочке Земли. По составу нефть представляет собой сложную смесь углеводородов (алканов, циклоалканов, аренов) и соединений, содержащих помимо углерода и водорода гетероатомы — кислород, серу и азот.

По внешнему виду нефть — маслянистая жидкость, флуорес­цирующая на свету. Цвет нефти зависит от содержания и строе­ния содержащихся в ней смолистых веществ; известны темные (бурые, почти черные), светлые и даже бесцветные нефти. Нефть легче воды и почти нерастворима в ней. Вязкость нефти опреде­ляется ее составом, но во всех случаях она значительно выше, чем у воды.

Нефть представляет собой горючий материал, ее теплота сго­рания выше, чем у твердых горючих полезных ископаемых (угля, сланца, торфа), и составляет около 42 МДж/кг. В отличие от твердых горючих ископаемых нефть содержит мало золы.

Сырая нефть впервые в значительных количествах была добыта в 1880 г. С тех пор ее добыча росла экспоненциально и сейчас в мировом масштабе ежегодно составляет 3,2 • 109 м3. Сырая нефть является смесью химических веществ, содержащей сотни компонентов. Основ­ную массу нефти составляют углеводороды—алканы, циклоалканы, арены. Содержание в нефтях алканов (предельных углеводородов) может составлять 50—70%, Циклоалканы могут составлять 30—60% общего состава сырой нефти, большинство из них является моноцик­лическими. Наиболее часто можно обнаружить циклопентан и циклогексан. Непредельные углеводороды (алкены), как правило, в нефти отсутствуют. Арены (ароматические углеводороды) составляют мень­шую долю от общего состава по сравнению с алканами и циклоалканами. В легкокипящих фракциях нефти преобладают простейший аро­матический углеводород бензол и его производные.

В основу классификации нефтей положено преимущественное со­держание какого-либо одного или нескольких классов углеводородов, причем количество основного компонента, определяющего название нефти, должно составлять не менее 50%. Так, различают нефти пара­финовые, нафтеновые, парафино-нафтеновые, парафино-нафтено-ароматические, ароматические.

Помимо углеводородов в составе органической части нефти нахо­дятся смолистые и асфальтовые вещества, представляющие собой вы­сокомолекулярные соединения углерода, водорода, серы и кисло­рода, сернистые соединения, нафтеновые кислоты, фенолы, азотис­тые соединения типа пиридина, хинолина, различные амины и др. Все эти вещества являются нежелательными примесями нефти. Для очистки от них требуется сооружение специальных установок. Сер­нистые соединения, вызывающие коррозию аппаратуры, наиболее вредны как при переработке нефти, так и при использовании нефтепродуктов. По содержанию серы нефти классифицируют на малосер­нистые, содержащие от 0,1 до 0,5% серы; сернистые — до 2,5—3% серы; высокосер­нистые — до 5% серы.

К минеральным примесям нефти относят воду, присутствующую, как правило, в двух видах — легко отделяемую от нефти при отстаи­вании и в виде стойких эмульсий. Вода содержит растворенные в ней минеральные соли—NaCl, CaC2.MgCl и др. Зола составляет в нефти сотые и тысячные доли процента. Кроме того, нефть содержит механи­ческие примеси— твердые частицы песка и глины.

Фракционный состав нефти определяется фракционной перегонкой, при которой нефть разделяется на фракции по температурам кипения. По плотности фракций, кипящих при одинаковой температуре, нефть классифицируют на легкую и тяжелую. Фракционный состав нефти предопределяет пути ее промышленной переработки.

Относительная плотность некоторых нефтей и полученных из них фракций:

Усть-балыкская Сургутсуая Самотлорская Советская

Нефть 0,8704 0,8922 0,8426 0,8400

Фракции,0С

62-105 0,7080 0,6908 0,7078 0,6943

105-120 0,7320 0,7256 0,7300 0,7292

120-240 0,7756 0,7750 0,7917 0,7935

240-350 0,8417 0,8298 0,8587 0,8564

350(мазут) 0,9508 0,9545 0,9355 0,9482

500(гудрон) 0,9864 0,9824 0,9959 1,0022

В среднем обычно относительная плотность бензина составляет 0,750, керосина—0,800, дизельного топлива — 0,85, мазута—0,95, масел — 0,880 — 0,930.

При одинаковых пределах выкипания большую плотность име­ют те нефтепродукты,

которые содержат больше аренов.Плотность жидких нефтепродуктов зависит от температуры и понижается при их нагреве.

Для переработки и использования нефти и нефтепродуктов большое значение имеют следующие свойства: температуры застывания, вспыш­ки, воспламенения и самовоспламенения, взрывоопасность.

Важнейшие нефтепродукты

Из нефти в процессе переработки получают топливо (жидкое и газо­образное), смазочные масла и консистентные смазки, растворители, индивидуальные углеводороды — этилен, пропилен, метан, ацитилен, бензол, толуол, ксилол и др., твердые и полутвердые смеси углеводо­родов (парафин, вазелин, церезин), нефтяные битумы и пеки, техни­ческий углерод (сажу), нефтяные кислоты и их производные.

Жидкое топливо, получаемое нефтепереработкой, подразделя­ют на моторное и котельное. Моторное топливо, в свою очередь, делят на карбюраторное, реактивное и дизельное. Карбюраторное топливо включает в себя авиационные и автомобильные бензины, а также трак­торное топливо — лигроины и керосины. Топливо для авиационных реактивных двигателей представляет собой фракции керосина различ­ного состава или их смесь с бензиновыми фракциями (авиакеросины). Дизельное топливо включает в себя газойли, соляровые фракции, при­меняемые в поршневых двигателях внутреннего сгорания с зажига­нием от сжатия. Котельное топливо сжигается в топках тепловозов, пароходов, тепловых электростанций, в промышленных печах и под­разделяется на мазут топочный, топливо МП для мартеновских печей.

К газообразному топливу относят углеводородные сжи­женные топливные газы, применяемые для коммунально-бытового об­служивания. Это смеси пропана и бутана в разных соотношениях.

Смазочные масла, предназначенные для обеспечения жид­костной смазки в различных машинах и механизмах, подразделяют в зависимости от применения на индустриальные, турбинные, компрес­сорные, трансмиссионные, изоляционные, моторные. Специальные масла предназначены не для смазки, а для применения в качестве рабочих жидкостей в тормозных смесях, в гидравлических устройствах, в пароструйных насосах, а также в трансформаторах, конденсаторах, маслонаполненных электрокабелях в качестве электроизолирующей среды. Названия этих масел отражают область их использования, на­пример трансформаторное, конденсаторное и т. п.

Консистентные смазки представляют собой нефтя­ные масла, загущенные мылами, твердыми углеводородами и другими загустителями. Все смазки делят на два класса: универсальные и спе­циальные. Смазки отличаются большим многообразием, их насчи­тывается свыше ста наименований.

Индивидуальные углеводороды, получаемые в результате переработки нефти и нефтяных газов, служат сырьем для производства полимеров и продуктов органического синтеза. Из них наиболее важны предельные—метан, этан, пропан, бутан и др.; непредельные— этилен, пропилен; ароматические— бензол, толу­ол, ксилолы. Помимо перечисленных индивидуальных углеводородов продуктами переработки нефти являются предельные углеводороды с большой молекулярной массой (C16и выше) — парафины, церезины, применяемые в парфюмерной промышленности и в виде загустителей для консистентных смазок.

Нефтяные битумы, получаемые из тяжелых нефтяных ос­татков путем их окисления, используют для дорожного строительства, для получения кровельных материалов, для приготовления асфальто­вых лаков и полиграфических красок и др.

Одним из главных продуктов переработки нефти является моторное топливо, которое включает авиационные и автомо­бильные бензины. Важное свойство бензина, характеризующее его способность противостоять преждевременному воспламенению в каме­ре сгорания, — детонационная стойкость. Стук в двигателе указыва­ет обычно на то, что произошло опережающее взрывное воспламенение и энергия израсходована бесполезно.

Детонационную характеристику бензина определяют в стандарт­ном одноцилиндровом двигателе при переменном давлении и оценива­ют значением октанового числа. Октановое число— условная единица измерения детонационной стойкости, численно равная про­центному (по объему) содержанию изооктана (2,2,4-триметилпентана) в его смеси с н-гептаном, эквивалентной по детонационной стойкости испытуемому бензину в стандартных условиях испытания. По эмпи­рической шкале, введенной в 1927 г., принимают октановое число для н-гептана, который очень легко детонирует, равным нулю, а для изооктана, обладающего высокой стойкостью к детонации, равным 100. Если, например, испытуемый бензин по детонационной стойкости оказался при испытаниях эквивалентным смеси, состоящей из 80% изооктана и 20% н-гептана, то его октановое число равно 80. Со времени введения шкалы были найдены эталоны, превосходящие по детона­ционной стойкости изооктан, и в настоящее время октановая шкала расширена до 120.

Определение октанового числа различных углеводородов показало, что в ряду алканов октановое число повышается по мере их разветвле­ния и понижается с возрастанием длины углеводородной цепи. Окта­новое число алкенов выше, чем соответствующих алканов, и повыша­ется по мере смещения двойной связи к центру молекул. У циклоалканов октановое число выше, чем у алканов. Наиболее высокими окта­новыми числами обладают ароматические углеводороды; так, напри­мер, октановое число н-пропилбензола равно 105, этилбензола — 104, толуола — 107.

Бензин, полученный в процессе прямой перегонки нефти, состоит в основном из алканов с октановым числом 50—80. Для повышения ок­танового числа осуществляют обработку, в результате которой угле­водороды бензина изомеризуются с образованием более благоприятных структур, а также используют антидетонаторы — вещества, которые добавляют к бензинам в количестве не более 0,5% с целью значитель­ного увеличения их детонационной стойкости.

В качестве антидетонатора впервые начали применять тетраэтилсвинец (ТЭС) Pb(C2H5)4, промышленный выпуск которого начался в 1923 г. Применяют также и другие алкилы свинца, например тетраметилсвинец. К новым добавкам относятся карбонилы переходных ме­таллов. Антидетонаторы, в частности ТЭС, применяют в смеси с этилбромидом, дибромэтаном, дихлорэтаном, монохлорнафталином (эти­ловая жидкость). Бензины с добавлением этиловой жидкости называ­ются этилированными. Этиловая жидкость очень ядовита, и при обращении с ней и этилированными бензинами необходимо со­блюдать специальные правила предосторожности.

studfiles.net

Каталитический крекинг нефтепродуктов — курсовая работа

Описание работы

Курсовая работа выполнена на тему: «Каталитический крекинг нефтепродуктов».В работе приведены сведения о технологическом процессе каталитического крекинга нефтепродуктов. Приведен Гост 000000 по стандартизации сырья и конечного товарного продукта .Рассмотрена общая характеристика процесса каталитического крекинга нефтепродуктов.Представлено описание технологической схемы. Выполнен материальный расчет .Представлено подробное описание нефтепродуктов, технические показатели, катализаторы крекинга, а также факторы влияющие на процесс.

Содержание

Введение…………………………………………………………………………..5История открытия …………………………………………………………….6Переработка нефти…………………………..……………………………….152.1 Первичная переработка нефти.............................................................162.2 Вторичная переработка нефти ………………………………..……..173 . Каталитический крекинг ………………………………………………….....183.1 Значение и назначение процесса …………………………………...….183.2 Сырье каталитического крекинга ……………………………………..203.3 Облагораживание сырья каталитического крекинг…………………..23 3.4 Катализаторы крекинга …………………………...…………….26 3.5 Технологический процесс …………………………………………..…283.5.1 Реактор….…………………………………………………..…..323.5.2 Катализатор ……………..………………………………...…...333.5.3 Регенератор …………………………………………………….343.5.4 Ректификационная колонна крекинга ………………………..353.5.5 Выходы продуктов крекинга…………………………………. 373.5.6 Параметры процесса …………………………………………...39 4 Воздействие нефтеперерабатывающих предприятий на окружающую среду……………………………………………..…………………………………...…414.1 Влияние нефтеперерабатывающих предприятий на атмосферу…..414.2 Установки каталитического крекинга как загрязнители атмосферы……………………………………………………………………..…414.3 Последствия воздействия нефтеперерабатывающих предприятий на атмосферу………………………………………………………………………...454.4 Воздействие сточных вод нефтеперерабатывающих предприятий на гидросферу……………………………………………………………………….454.5 Загрязнение литосферы нефтеперерабатывающими предприятиями……………………………………………………………………………...485. Материальный баланс………………………………………………………...506 Стандартизация………………………………………………………...………54Заключение……………………………………………………………....63Библиографический список…………………………………………….64

stud24.ru

Каталитический крекинг нефтяных фракций — курсовая работа

Размещено на http://www.allbest.ru/

Российский Химико-Технологический Университет им. Д.И. Мендлеева.

Кафедра общей химической технологии

Курсовая работа на тему:

“Каталитический крекинг нефтяных фракций”

 

 

Выполнил: Евлаш Ю.А.

Группа: О-34.

Проверил: профессор Семёнов Г.М.

 

 

 

 

 

 

Москва 2009.

 

 

ПЛАН

 

1. Введение

2. Основные представления о катализе и свойствах катализаторов

2.1 Катализаторы и механизм каталитического крекинга

3. Сырьё, параметры и продукты каталитического крекинга

3.1 Сырье

3.2 Параметры процесса

3.3 Технологический режим и материальный баланс процесса

3.4 Продукты каталитического крекинга

4. Установка каталитического крекинга с шариковым катализатором

4.1 Функциональная схема

4.2 Аппаратура

4.3 Контроль и регулирование процесса

5. Эскиз основного аппарата

6. Литература

 

 

1. ВВЕДЕНИЕ

 

Нефть - это жидкий горючий минерал, распространенный в осадочной оболочке Земли. По составу нефть представляет собой сложную смесь углеводородов (алканов, циклоалканов, аренов) и соединений, содержащих помимо углерода и водорода гетероатомы - кислород, серу и азот.

По внешнему виду нефть - маслянистая жидкость, флуоресцирующая на свету. Цвет нефти зависит от содержания и строения содержащихся в ней смолистых веществ; известны темные (бурые, почти черные), светлые и даже бесцветные нефти. Нефть легче воды и почти нерастворима в ней. Вязкость нефти определяется ее составом, но во всех случаях она значительно выше, чем у воды.

Нефть представляет собой горючий материал, ее теплота сгорания выше, чем у твердых горючих полезных ископаемых (угля, сланца, торфа), и составляет около 42 МДж/кг. В отличие от твердых горючих ископаемых нефть содержит мало золы.

Сырая нефть впервые в значительных количествах была добыта в 1880 г. С тех пор ее добыча росла экспоненциально и сейчас в мировом масштабе ежегодно составляет 3,2 * 109 м3. Сырая нефть является смесью химических веществ, содержащей сотни компонентов. Основную массу нефти составляют углеводороды - алканы, циклоалканы, арены. Содержание в нефтях алканов (предельных углеводородов) может составлять 50 - 70%, Циклоалканы могут составлять 30 - 60% общего состава сырой нефти, большинство из них является моноциклическими. Наиболее часто можно обнаружить циклопентан и циклогексан. Непредельные углеводороды (алкены), как правило, в нефти отсутствуют. Арены (ароматические углеводороды) составляют меньшую долю от общего состава по сравнению с алканами и циклоалканами. В легкокипящих фракциях нефти преобладают простейший ароматический углеводород бензол и его производные.

В основу классификации нефтей положено преимущественное содержание какого-либо одного или нескольких классов углеводородов, причем количество основного компонента, определяющего название нефти, должно составлять не менее 50%. Так, различают нефти парафиновые, нафтеновые, парафино-нафтеновые, парафино-нафтено-ароматические, ароматические.

Помимо углеводородов в составе органической части нефти находятся смолистые и асфальтовые вещества, представляющие собой высокомолекулярные соединения углерода, водорода, серы и кислорода, сернистые соединения, нафтеновые кислоты, фенолы, азотистые соединения типа пиридина, хинолина, различные амины и др. Все эти вещества являются нежелательными примесями нефти. Для очистки от них требуется сооружение специальных установок. Сернистые соединения, вызывающие коррозию аппаратуры, наиболее вредны как при переработке нефти, так и при использовании нефтепродуктов. По содержанию серы нефти классифицируют на малосернистые, содержащие от 0,1 до 0,5% серы; сернистые - до 2,5 - 3% серы; высокосернистые - до 5% серы.

К минеральным примесям нефти относят воду, присутствующую, как правило, в двух видах - легко отделяемую от нефти при отстаивании и в виде стойких эмульсий. Вода содержит растворенные в ней минеральные соли - NaCl, CaC2.MgCl и др. Зола составляет в нефти сотые и тысячные доли процента. Кроме того, нефть содержит механические примеси - твердые частицы песка и глины.

Фракционный состав нефти определяется фракционной перегонкой, при которой нефть разделяется на фракции по температурам кипения. По плотности фракций, кипящих при одинаковой температуре, нефть классифицируют на легкую и тяжелую. Фракционный состав нефти предопределяет пути ее промышленной переработки.

В среднем обычно относительная плотность бензина составляет 0,750, керосина - 0,800, дизельного топлива - 0,85, мазута - 0,95, масел - 0,880 - 0,930. При одинаковых пределах выкипания большую плотность имеют те нефтепродукты, которые содержат больше аренов.

Плотность жидких нефтепродуктов зависит от температуры и понижается при их нагреве. Для переработки и использования нефти и нефтепродуктов большое значение имеют следующие свойства: температуры застывания, вспышки, воспламенения и самовоспламенения, взрывоопасность.

Важнейшие нефтепродукты

Из нефти в процессе переработки получают топливо (жидкое и газообразное), смазочные масла и консистентные смазки, растворители, индивидуальные углеводороды - этилен, пропилен, метан, ацитилен, бензол, толуол, ксилол и др., твердые и полутвердые смеси углеводородов (парафин, вазелин, церезин), нефтяные битумы и пеки, технический углерод (сажу), нефтяные кислоты и их производные.

Жидкое топливо, получаемое нефтепереработкой, подразделяют на моторное и котельное. Моторное топливо, в свою очередь, делят на карбюраторное, реактивное и дизельное. Карбюраторное топливо включает в себя авиационные и автомобильные бензины, а также тракторное топливо - лигроины и керосины. Топливо для авиационных реактивных двигателей представляет собой фракции керосина различного состава или их смесь с бензиновыми фракциями (авиакеросины). Дизельное топливо включает в себя газойли, соляровые фракции, применяемые в поршневых двигателях внутреннего сгорания с зажиганием от сжатия. Котельное топливо сжигается в топках тепловозов, пароходов, тепловых электростанций, в промышленных печах и подразделяется на мазут топочный, топливо МП для мартеновских печей.

К газообразному топливу относят углеводородные сжиженные топливные газы, применяемые для коммунально-бытового обслуживания. Это смеси пропана и бутана в разных соотношениях.

Смазочные масла, предназначенные для обеспечения жидкостной смазки в различных машинах и механизмах, подразделяют в зависимости от применения на индустриальные, турбинные, компрессорные, трансмиссионные, изоляционные, моторные. Специальные масла предназначены не для смазки, а для применения в качестве рабочих жидкостей в тормозных смесях, в гидравлических устройствах, в пароструйных насосах, а также в трансформаторах, конденсаторах, маслонаполненных электрокабелях в качестве электроизолирующей среды. Названия этих масел отражают область их использования, например трансформаторное, конденсаторное и т. п.

Консистентные смазки представляют собой нефтяные масла, загущенные мылами, твердыми углеводородами и другими загустителями. Все смазки делят на два класса: универсальные и специальные. Смазки отличаются большим многообразием, их насчитывается свыше ста наименований.

Индивидуальные углеводороды, получаемые в результате переработки нефти и нефтяных газов, служат сырьем для производства полимеров и продуктов органического синтеза. Из них наиболее важны предельные - метан, этан, пропан, бутан и др.; непредельные - этилен, пропилен; ароматические - бензол, толуол, ксилолы. Помимо перечисленных индивидуальных углеводородов продуктами переработки нефти являются предельные углеводороды с большой молекулярной массой (C16 и выше) - парафины, церезины, применяемые в парфюмерной промышленности и в виде загустителей для консистентных смазок.

Нефтяные битумы, получаемые из тяжелых нефтяных остатков путем их окисления, используют для дорожного строительства, для получения кровельных материалов, для приготовления асфальтовых лаков и полиграфических красок и др.

Одним из главных продуктов переработки нефти является моторное топливо, которое включает авиационные и автомобильные бензины. Важное свойство бензина, характеризующее его способность противостоять преждевременному воспламенению в камере сгорания, - детонационная стойкость. Стук в двигателе указывает обычно на то, что произошло опережающее взрывное воспламенение и энергия израсходована бесполезно.

Детонационную характеристику бензина определяют в стандартном одноцилиндровом двигателе при переменном давлении и оценивают значением октанового числа. Октановое число - условная единица измерения детонационной стойкости, численно равная процентному (по объему) содержанию изооктана (2,2,4-триметилпентана) в его смеси с н-гептаном, эквивалентной по детонационной стойкости испытуемому бензину в стандартных условиях испытания. По эмпирической шкале, введенной в 1927 г., принимают октановое число для н-гептана, который очень легко детонирует, равным нулю, а для изооктана, обладающего высокой стойкостью к детонации, равным 100. Если, например, испытуемый бензин по детонационной стойкости оказался при испытаниях эквивалентным смеси, состоящей из 80% изооктана и 20% н-гептана, то его октановое число равно 80. Со времени введения шкалы были найдены эталоны, превосходящие по детонационной стойкости изооктан, и в настоящее время октановая шкала расширена до 120.

Определение октанового числа различных углеводородов показало, что в ряду алканов октановое число повышается по мере их разветвления и понижается с возрастанием длины углеводородной цепи. Октановое число алкенов выше, чем соответствующих алканов, и повышается по мере смещения двойной связи к центру молекул. У циклоалканов октановое число выше, чем у алканов. Наиболее высокими октановыми числами обладают ароматические углеводороды; так, например, октановое число н-пропилбензола равно 105, этилбензола - 104, толуола - 107.

Бензин, полученный в процессе прямой перегонки нефти, состоит в основном из алканов с октановым числом 50 - 80. Для повышения октанового числа осуществляют обработку, в результате которой углеводороды бензина изомеризуются с образованием более благоприятных структур, а также используют антидетонаторы - вещества, которые добавляют к бензинам в количестве не более 0,5% с целью значительного увеличения их детонационной стойкости.

В качестве антидетонатора впервые начали применять тетраэтилсвинец (ТЭС) Pb(C2H5)4, промышленный выпуск которого начался в 1923 г. Применяют также и другие алкилы свинца, например тетраметилсвинец. К новым добавкам относятся карбонилы переходных металлов. Антидетонаторы, в частности ТЭС, применяют в смеси с этилбромидом, дибромэтаном, дихлорэтаном, монохлорнафталином (этиловая жидкость). Бензины с добавлением этиловой жидкости называются этилированными. Этиловая жидкость очень ядовита, и при обращении с ней и этилированными бензинами необходимо соблюдать специальные правила предосторожности.

 

 

2. ОСНОВНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О КАТАЛИЗЕ И СВОЙСТВАХ КАТАЛИЗАТОРОВ

 

Большинство химических превращений углеводородов нефти, имеющих практическое значение, осуществляется в присутствии катализаторов. Катализаторы позволяют снижать энергию активации химических реакций и тем самым значительно повышать их скорость. В самом общем виде в этом и заключается сущность и значение катализа. Проведение реакции в присутствии катализаторов позволяет также резко снижать температуру процесса. Для реакций, характеризующихся положительным тепловым эффектом (полимеризация, гидрирование, алкилирование и др.), это имеет особо важное значение, так как высокие температуры с термодинамической точки зрения для них неблагоприятны.

Любой катализатор активно взаимодействует с исходными реагентами, но его участие в процессе ограничивается только начальными стадиями превращений. В последующих стадиях он полностью регенерируется и может вновь взаимодействовать с молекулами реагирующих веществ. Этим и объясняется, что небольшого количества катализатора достаточно для получения очень больших количеств конечного продукта реакции. Факт снижения энергии активации химической реакции за счет образования промежуточных систем с участием катализатора является несомненным. Однако характер самого взаимодействия с катализатором может быть самым разнообразным.

Различают гомогенный и гетерогенный катализ. При гомогенном катализе катализатор и реагирующие вещества образуют однородную систему, например газовые смеси или жидкие растворы. При гетерогенном катализе катализатор чаще всего находится в твердой фазе, а реагирующие вещества - в газообразном или парообразном состоянии, т. е. в другой фазе. Возможны случаи, когда реагенты и катализатор - жидкости, но не смешивающиеся между собой. В нефтеперерабатывающей промышленности наиболее распространены каталитические процессы получения топлив - каталитический крекинг, изомеризация, риформинг, алкилирование, гидрокрекинг.

Из новых процессов на применении катализаторов основано более 90%.

В последнее время для удобства рассмотрения механизма катализа принято все каталитические реакции делить на кислотно-основные и окислительно-восстановительные.

Кислотно-основными, или ионными, называются такие каталитические реакции, которые объясняются присоединением или отщеплением иона водорода (протона), а также реакции, при которых свободная пара электронов у реагирующих веществ или катализатора перемещается без разобщения электронов, образуя координационную связь в комплексном соединении.

yaneuch.ru

Каталитический крекинг — дипломная работа

 

 

 

 

 СОДЕРЖАНИЕ

 Введение……………………………………………………………………........3                                             1. Установка каталитического крекинга……………………………………….4

    1. Выбор метода производства……………………………………………..5

1.2 Физико-химические основы процесса……………………………………..5

1.3 Описание  технологической схемы………………………………………....7

1.4 Характеристика сырья, готовой  продукции и 

вспомогательных  материалов………………………………………………....10

2.1 Расчёт основного аппарата………………………………………………....12

  • 2.1.2 Расчет реактора …………………………………………………………...14
  • 2.1.3  Расчет регенератора…………………………………………………..….15

2.1.4  Материальный  баланс установки ………..……………………………..16

2.1.5  Расчёт  теплового баланса……………………………………………..…18

2.1.6  Механический  расчёт………………………………………………….....19

2.1.7  Гидравлический  расчёт………………………………………………..…20

2.2.  Расчёт вспомогательного  аппарата «Кожухотрубный теплообменник».22

3. Экономический расчёт…………………………………………………….….31

4. Автоматизация процессов…………………………………………………... 41

5. Охрана труда………………………………………………………………… 50

5.1  Вредности  и опасности на производстве………………………………....50

5.2 Охрана окружающей среды………………………………………………..52

  • 5.3 Меры борьбы с загрязнением атмосферы………………………………..54
  • 5.4 Меры борьбы с загрязнением естественных водоемов………………..…56

Заключение……………………………………………………………………….57

Список используемых источников……………………………………………..58

         

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

1 РАЗДЕЛ

1 Установка каталитического крекинга

Каталитический крекинг является наиболее распростронённым процессом углублённой переработки нефти и значительной мере определения технико-экономические показатели современных и перспективных НПЗ топливного профиля.

Основной  целью назначения каталитического  крекинга является производство с максимально  высоким выходом(до 50% и более) высокоактивного  бензина и ценных сжиженных газов-сырья  для последующих производств  высокоактивных компонентов бензинов изомерного строения: алкилата и метилтретбутилового  эфира, а также сырья для нефтехимических  производств. Получившиеся в процессе лёгкий газойль с высоким содержанием полициклической  ароматики - как сырьё для производства технического углерода или высококачественного электродного кокса(игольчатого).

В нефтеперерабатывающей промышленности потребности в автомобильном  бензине росла быстрей, чем потребности  в тяжелом жидком топливе (например, в дизельном топливе), и соответственно росло количество сырой нефти, которую  нужно было превратить в бензин. Нефтепереработчику стало ясно, что если производить прямогонный бензин в количестве, достаточном для удовлетворения потребности рынка, то рынок будет одновременно затоварен тяжелым топливом. Экономическим следствием сложившейся ситуации стал постоянный рост цен на бензин при падении цен на более тяжелые фракции.

Первоочередные меры по углублению переработки нефти предусматривают  строительство таких технологических  установок, как установки вакуумной  перегонки мазута, гидроочистки, каталитического  крекинга, висбрекинга и замедленного коксования гудронов, а также комбинированные комплексы, объединяющие эти процессы. Использование этих технологий позволяет

 перерабатывать мазут сернистой    западносибирской нефти с выходами  моторных топлив преблизительно 40%,  котельного топлива 43%, что позволяет довести глубину переработки нефти 73 – 75%.

  В процессах переработки  нефти с целью получения высококачественного  топлива является каталитический  крекинг, объем которого в каждой  из развитых в техническом  отношении стран составляет десятки  миллионов тонн в год. Крекинг  проводят на высокоэффективных  цеолит содержащих катализаторах  при температуре около 5000 С. Сырьем для крекинга служит главным образом газойль с конечной температурой кипения около 5000 С, в то время как многие виды тяжелого  и остаточного нефтяного сырья, например, мазут, используются неэффективно – их сжигают в качестве низкосортного топлива.

Основные  источники энергии в современном  мире является нефти и газ. На топливах, полученных из них, работают двигатели  сухопутного, воздушного и водного  транспорта, тепловые электростанции. Нефть и газ перерабатывают в  химическое сырье для производства пластических масс, синтетических каучуков, искусственных волокон. В настоящее  время насчитывается около 100 различных  процессов первичной и вторичной  переработки нефти, реализованных  в промышленности. Ведется внедрение  новых, весьма перспективных разработок, направленных на улучшение качества продукции и совершенствование  технологии.

    1. Выбор метода производства

Для анализа  нефти используют разнообразные  методы их предварительного разделения, как по молекулярным массам, так  и по химическому составу. Для  разделения нефти и выделения  различных групп углеводородов  и гетероатомных компонентов  применяют химические и физические методы. Химические методы основаны на неодинаковой реакционной способности  разделяемых компонентов, а физические (или физико-химические) – на различии компонентов в сосуществующих равновесных  фазах. Простыми  - условно названы  методы разделения, при которых изменение  концентрации разделяемых компонентов  в фазах достигается лишь благодаря  сообщению системы энергии, а  сложными – методы с применением  дополнительных разделяющих агентов (селективных растворителей, абсорбентов  и т.д.), увеличивающих различие составов фаз. Сочетание эффективных приёмов разделения с современными инструментальными методами анализа позволило создать информативные экспесс-методики определения качественного и количественного состава нефтей и нефтепродуктов.

1.2 Физико-химические основы процесса.

Температура, давление, скорость подачи  сырья  и  катализатор оказывает большое  влияние на   процесс каталитического  крекинга. Результаты каталитического  крекинга определяются глубиной превращения(т.е. суммарный выход продуктов, отличающихся от исходного сырья фракционным составом)-(конверсии) сырья, выходом целевых продуктов и их качества.  При крекинге сырья вакуумного газойля фракции 350-500С = газ + бензин + дизельная фракция (лёгкий газойль) + кокс. При тяжёлом газойле при тех же температурных пределах, что и сырьё, принимают как за непревращённую часть сырья, хотя он и отличается по хим. составу.

Катализатор – это вещество, которое ускоряет или даже вызывает химическую реакцию, но когда реакция заканчивается, катализатор остаётся в неизменном виде – таким же, каким был  сначала.

Обычно  установка каталитического крекинга работает, пока не достигнет предела  своих возможностей в отношении  выжигания кокса. Это может произойти  различным образом, когда начинает падать выход бензина, а количество газов С4 или тяжёлого газойля при этом начинает возрастать. Выходы продуктов с установки крекинга зависят от разных факторов, в том числе от качества сырья, температуры в реакторе, скорости подачи сырья и скорости циркуляции, и, что очевидно, от времени суток и температуры окружающего пространства.

Наличие катализатора не вызывает каких-то принципиально  новых, термодинамически неоправданных реакций. Катализатор способен только ускорять и делать значимыми те процессы, которые протекают без него настолько медленно, что не оказывают сколько-нибудь заметного влияния на состав конечных продуктов. Таковы, например, изомеризация олефинов и нафтенов, перераспределение водорода между продуктами крекинга.

Присутствие катализатора не нарушает также состава  равновесных смесей, свойственных данным температурам. Температурный режим  промышленного каталитического крекинга не мягче, чем для соответствующего термического процесса, но продолжительность реакции неизмеримо меньше. Так, средняя температура в реакторе каталитического крекинга с псевдоожиженным слоем катализатора равна 490 – 500оС (а в реакторах лифтного типа – еще выше и достигает 530 – 540оС). Однако, если продолжительность пребывания сырья в реакционной зоне печи термического крекинга измеряется минутами, то время контакта сырья с катализатором в современных реакторах каталитического крекинга равно всего 2 – 4 с.

В качестве сырья в процессе каталитического  крекинга используется вакуумный дистиллят (газойль) широко фракционного состава (350-500С). В сырье крекинга вовлекаются  газойлевые фракции термодеструктивных процессов, гидрокрекинга, рафинаты процессов деасфальтизации мазутов и гудронов, полупродукты масляного производства и др.

Температура в реакторе выше, когда интенсивнее  протекает реакция крекинга, но в  какой-то момент количество образующихся газов резко возрастает за счёт уменьшения количества бензина или легкого  газойля. Оптимальная температура  в реакторе определяется экономическими соображениями.

Скорость  подачи сырья и циркуляции. Для  регенерации отработанного катализатора через регенератор постоянно  пропускают воздух. Если

температура воздуха за пределами установки  понижается, воздух становиться более  плотным. Так как насосы, подающие воздух, работают при постоянной скорости, то в действительности холодного  воздуха в регенератор подаётся больше, чем тёплого. Чем больше кислорода, тем больше кокса выжигается с  поверхности катализатора. Чем свежее катализатор, тем эффективнее реакция, Чем эффективнее реакция, тем  больше получается бензина. Автоматическая запись параметров процесса позволяет  зафиксировать отклонения стрелок: например, ночью, когда температура  воздуха ниже, выходы продуктов оказываются  выше. Днём, когда становится жарко, выходы падают. То же самое относится  к результатам, полученным зимой  и летом, и это уже плохо, потому что потребности в бензине  выше как раз летом, когда выходы снижаются.

Химический  состав продуктов каталитического  крекинга имеет характерные особенности: бензин содержит много изопарафинов и ароматических углеводородов; газ получается «тяжелый», с высокой концентрацией изобутана и олефинов С3 – С4; газойлевые фракции богаты полициклическими ароматическими углеводородами.

Каталитический  крекинг – типичный пример гетерогенного  катализа. Реакции протекают на границе  двух фаз: твердой (катализатор) и паровой  или жидкой (сырье), поэтому решающее значение имеют структура и поверхность  катализатора.

Катализаторы  современных крупнотоннажных процессов  каталитического крекинга, осуществляемых при высоких температурах(500-800С) в режиме интенсивного массо- и теплообмена в аппаратах с движущимися или с псевдоожиженным слоем катализатора. Обладают высокой активностью, селективностью и термостабильностью.

 

1.3 Описание технологической  схемы 

каталитического крекинга установки  1-А/1-М

В схеме установки (рис.1.1) имеются следующие блоки: реакторный (реактор и регенератор, соединенные транспортными линиями), погоноразделительный (основная колонна, отпарные колонны, газоводоотделитель) и нагревательный (печь, теплообменники, холодильники). Сырье насосом 22 подается через теплообменные аппараты 21, где нагревается за счет тепла отходящих потоков примерно до 200°С, в змеевик печи 9. Нагретое в печи до 260— 270°С сырье поступает в узел смешения с катализатором. Полученная суспензия под давлением водяного пара перемещается по наклонному лифт-реактору 6 в реактор-сепаратор 7. Одновременно в другой узел смешения подается рециркулят и по стояку 5 поступает в псевдоожиженный слой реактора 7. Продукты крекинга (газы и пары), пройдя систему двухступенчатых циклонов, где улавливается катализаторная пыль, вводятся в низ ректификационной колонны 13.

Из отпарной секции реактора 7 закоксованный катализатор транспортируется в регенератор / по линии 3; сюда же подается воздух для выжига кокса с поверхности катализатора. Регенерированный катализатор по стоякам 2 и 4 спускается в узлы смешения с сырьем и рециркулятом. Газы регенерации, пройдя систему двухступенчатых циклонов регенератора, выводятся из аппарата сверху.

В колонне 13 продукты крекинга разделяются на газ, бензин, легкий и тяжелый газойли. Газ, пары бензина и водяной пар выводятся сверху, охлаждаются в аппарате воздушного охлаждения 18 и поступают в газоводоотделитель 19.Бензин насосом 20 частично подается в качестве орошения в верхнюю часть колонны 13, остальная его часть направляется в блок стабилизации, а газ — в секцию фракционирования.

Боковые погоны колонны 13 — легкий и тяжелый газойли — выводятся из колонны в соответствующие секции отпарной колонны 14. С низа секции эти фракции забираются насосами 17 и 16, прокачиваются через теплообменники 21, где за счет их тепла нагревается сырье, затем через аппараты воздушного охлаждения 18 выводятся с установки в резервуары. Часть тяжелого газойля насосом 16 подается в узел смешения с регенерированным катализатором в виде рециркуляра.

turboreferat.ru