Каталитические процессы гидрокрекинга нефтяного сырья

Содержание

Введение

Глава 1. Научно-теоретические основы глубокой деструктивной переработки нефтяных фракций

1.1. Современная классификация и специфика сырьевой базы гидрокаталитических процессов в РФ

1.2. Физико-химические принципы катализа и механизмы превращения углеводородов на цеолитсодержащих системах

1.3. Нормативно-правовое регулирование и требования Росстандарта к качеству гидрогенизатов

Глава 2. Технологический анализ функционирования промышленного блока гидрокрекинга

2.1. Характеристика аппаратурного оформления и материальное исполнение реакторных узлов в соответствии с нормами Ростехнадзора

2.2. Оценка влияния состава катализатора на селективность образования средних дистиллятов

2.3. Системный мониторинг параметров технологического режима и анализ производственных рисков

Глава 3. Совершенствование показателей процесса и расчетно-технологическое обоснование

3.1. Составление материального и теплового баланса реакторного блока для переработки вакуумного газойля

3.2. Обоснование эффективности применения отечественных систем фильтрации и подготовки сырья

3.3. Разработка предложений по снижению экологической нагрузки производства на основе требований Росприроднадзора

Заключение

Список использованной литературы

КУРСОВАЯ РАБОТА

Тема: Каталитические процессы гидрокрекинг нефтяного сырья

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования обусловлена стратегическим значением глубокой переработки нефти для энергетической безопасности и экономического развития Российской Федерации. В условиях реализации программы импортозамещения и модернизации нефтеперерабатывающих комплексов гидрокрекинг выступает ключевым процессом повышения индекса Нельсона отечественных НПЗ до уровня 9–11 пунктов, что соответствует международным стандартам глубины переработки не менее 92% [1, c. 45]. Техническая политика Минэнерго РФ предусматривает модернизацию 28 нефтеперерабатывающих заводов с вводом дополнительных мощностей гидрокаталитических процессов суммарной производительностью 48 млн тонн в год к 2030 году, что определяет потребность в научно-технологическом обосновании эксплуатационных режимов и выборе оптимальных каталитических систем [2, c. 78].

Степень разработанности проблемы характеризуется наличием фундаментальных исследований научных школ ВНИИ НП, РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, Института нефтехимии и катализа УФИЦ РАН в области механизмов гидрогенолиза гетероатомных соединений, кинетики крекинга высокомолекулярных парафинов и дезактивации цеолитсодержащих катализаторов коксовыми отложениями. Вместе с тем недостаточно освещены вопросы адаптации технологических регламентов к переработке тяжелого высокосернистого сырья месторождений Западной Сибири и Урало-Поволжья при использовании отечественных катализаторов серии ГКД производства АО «Газпромнефть – Каталитические системы» и ООО «НК «Роснефть»-Ангарская НХК».

Целью курсовой работы является технологический анализ функционирования промышленной установки гидрокрекинга вакуумного газойля с обоснованием путей повышения выхода средних дистиллятов и улучшения экологических показателей производства.

Для достижения поставленной цели определены следующие задачи:

• систематизация научно-теоретических основ гидрокаталитических превращений нефтяных фракций;
• анализ сырьевой базы и нормативных требований к качеству продуктов гидрокрекинга;
• оценка технологических параметров промышленного реакторного блока;
• разработка материального баланса процесса переработки вакуумного газойля;
• формирование предложений по снижению экологической нагрузки производства.

Объектом исследования выступает промышленная установка гидрокрекинга Л-24-7 производственной мощностью 1,2 млн тонн в год, эксплуатируемая на НПЗ ПАО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез». Предметом исследования являются каталитические процессы деструктивного гидрирования тяжелых нефтяных фракций, протекающие в реакторном блоке установки при давлении 14,7 МПа и температуре 390–420°С.

Методологическая база работы включает теоретические положения химии и технологии органических веществ, методы материального и теплового баланса химических производств, аналитические методики определения группового углеводородного состава согласно ГОСТ Р 52714-2007 и фракционного состава по ГОСТ 2177-99, нормативные документы ТР ТС 013/2011, ГОСТ Р 52368-2005, технический регламент Таможенного союза «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, реактивному топливу и мазуту».

Научная новизна исследования заключается в адаптации методологии расчета оптимальных условий эксплуатации бифункциональных катализаторов гидрокрекинга применительно к переработке вакуумного газойля с содержанием серы до 2,4 мас.% и плотностью 920–935 кг/м³.

Теоретическая значимость работы определяется систематизацией данных о влиянии соотношения кислотной и гидрирующей функций катализатора на селективность образования фракций дизельного топлива и реактивного керосина. Практическая значимость состоит в разработке рекомендаций по корректировке технологического режима реакторного блока, обеспечивающих прирост выхода средних дистиллятов на 3,2 мас.% при снижении образования нефтяного кокса до 0,8 мас.%.

Структура курсовой работы включает введение, три главы, заключение и список использованной литературы из 28 наименований. Первая глава посвящена научно-теоретическим основам глубокой деструктивной переработки нефтяных фракций, вторая глава содержит технологический анализ функционирования промышленного блока гидрокрекинга, третья глава представляет обоснование совершенствования показателей процесса с расчетно-технологическими материалами.

ГЛАВА 1. НАУЧНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГЛУБОКОЙ ДЕСТРУКТИВНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ ФРАКЦИЙ

1.1. Современная классификация и специфика сырьевой базы гидрокаталитических процессов в РФ

Гидрокаталитические процессы переработки нефтяного сырья представляют собой совокупность технологий, основанных на химических превращениях углеводородов в присутствии водорода и гетерогенных катализаторов при повышенных давлениях и температурах [3, c. 112]. Согласно классификации ВНИИ НП, принятой в отечественной нефтепереработке, данные процессы подразделяются на гидроочистку, обеспечивающую удаление гетероатомных соединений без существенного изменения молекулярно-массового распределения углеводородов, и деструктивное гидрирование, включающее гидрокрекинг, направленный на разрыв углерод-углеродных связей с образованием более легких фракций, и мягкий гидрокрекинг, сочетающий элементы обоих направлений при умеренной глубине конверсии 30–50% [4, c. 89].

Развитие гидрокаталитических мощностей в Российской Федерации определяется требованиями технического регламента Таможенного союза ТР ТС 013/2011 «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, реактивному топливу и мазуту», ограничивающего содержание серы в дизельном топливе экологического класса К5 уровнем не более 10 мг/кг, а также цетановое число не ниже 51 единицы [5, c. 12]. Сырьевая база промышленных установок гидрокрекинга отечественных НПЗ формируется преимущественно вакуумными газойлями с температурой выкипания 350–500°С, получаемыми при атмосферно-вакуумной перегонке нефтей Западно-Сибирского, Урало-Поволжс

…