Установка получения бензинов кислотным алкилированием

Содержание

Введение

Глава 1. Технологическая часть

1.1. Физико-химические константы и свойства исходных, промежуточных и конечных продуктов

1.2. Техническая характеристика исходного сырья, основных продуктов и вспомогательных материалов. Техническая характеристика побочных продуктов и отходов (ГОСТ, ТУ, СТП)

1.3. Описание технологической схемы процесса

1.4. Рабочие технологические параметры по основному узлу, условия приготовления и регенерации реагентов и катализаторов

1.5. Аналитический контроль производства

1.6. Материальный баланс производства (в том числе селективность, степень конверсии, время реакции, состав потоков)

1.7. Описание работы основного аппарата (устройство, характеристика и эскиз аппарата с указанием габаритных размеров)

1.8. Спецификация основного и вспомогательного оборудования

1.9. Физико-химические основы и термодинамика превращения бутанов на гетерогенных катализаторах

Глава 2. Автоматизация и автоматические системы управления технологическим процессом

2.1. Описание принципиальной схемы и функционального назначения узлов секции 2000

2.2. Техническая характеристика сырьевой базы и требования к подготовке н-бутановой фракции

2.3. Кинетические закономерности процесса и факторы, влияющие на выход изобутана

Глава 3. Проектирование и оптимизация технологических решений установки изомеризации

3.1. Расчет материального и теплового балансов процесса при заданной производительности

3.2. Выбор и обоснование конструктивных параметров реактора и ректификационных колонн

3.3. Постатейный материальный баланс и расчет основных технологических потоков

3.4. Мероприятия по повышению энергоэффективности и минимизации экологической нагрузки объекта

Глава 4. Безопасность жизнедеятельности и экологичность технологического процесса

Глава 5. Экономика и организация производства

Заключение

Список использованной литературы

КУРСОВАЯ РАБОТА

Тема: Установка получения бензинов кислотным алкилированием. Секция 2000. Изомеризация н-бутана в изобутан. Ппр = 330 тысяч т/год по сырью. Пан = 272.49 тысяч т/год по сырью

Специальность: 18.02.09 Переработка нефти и газа

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования обусловлена стратегической важностью повышения глубины переработки нефти и увеличения выхода высокооктановых компонентов автомобильных бензинов для российской нефтеперерабатывающей отрасли. Процесс изомеризации н-бутана в изобутан является неотъемлемой частью комплексной установки алкилирования, поскольку обеспечивает получение изобутана – ключевого сырьевого компонента для синтеза алкилбензина, обладающего высоким октановым числом и экологической чистотой. В условиях ужесточения требований технических регламентов Таможенного союза к качеству автомобильных топлив и необходимости импортозамещения катализаторов и технологий совершенствование процессов изомеризации приобретает особую значимость для отечественных нефтеперерабатывающих заводов.

Степень разработанности проблемы в российской научно-технической литературе достаточно высока. Фундаментальные исследования процессов изомеризации парафиновых углеводородов проведены научными школами РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, ВНИИ НП, ИНХП РБ и других профильных институтов. Однако вопросы оптимизации материальных балансов секции изомеризации в составе комплексных установок алкилирования при конкретных производственных мощностях требуют дополнительной проработки с учетом современных катализаторных систем и энергоэффективных технологических решений.

Цель курсовой работы – разработка технологических решений для секции изомеризации н-бутана в изобутан установки алкилирования с проектной производительностью 330 тысяч тонн в год по сырью и анализ материальных балансов процесса.

Задачи курсовой работы:

• изучить физико-химические свойства исходного сырья, целевых и побочных продуктов процесса изомеризации;

• проанализировать технологическую схему секции 2000 и рабочие параметры основного технологического узла;

• рассчитать материальный баланс производства с определением степени конверсии и селективности процесса;

• выполнить технологический расчет и описание конструкции основного реакционного аппарата;

• разработать мероприятия по автоматизации процесса и повышению энергоэффективности установки.

Объект исследования – секция 2000 (изомеризация н-бутана) установки получения бензинов кислотным алкилированием нефтеперерабатывающего завода.

Предмет исследования – технологические параметры процесса изомеризации н-бутана на гетерогенных катализаторах и материальные балансы производства.

Методологическая база включает теоретические основы нефтепереработки и катализа, методы расчета материальных и тепловых балансов химико-технологических процессов, нормативно-техническую базу в соответствии с ТР ТС 013/2011, ГОСТ 32507-2013, технологическим регламентом производства.

Научная новизна заключается в адаптации расчетных методик определения материальных балансов процесса изомеризации к конкретным производственным условиям с учетом фактической производительности установки и характеристик применяемого катализатора.

Теоретическая и практическая значимость работы определяется возможностью использования полученных результатов для оптимизации режимов работы секции изомеризации, повышения выхода изобутана и снижения удельных энергозатрат на тонну переработанного сырья.

Структура работы: курсовая работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованной литературы. Первая глава посвящена технологическим основам процесса, вторая – вопросам автоматизации и управления, третья – проектным решениям и оптимизации, четвертая – безопасности и экологии, пятая – экономическим аспектам производства.

ГЛАВА 1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1. Физико-химические константы и свойства исходных, промежуточных и конечных продуктов

Процесс изомеризации н-бутана представляет собой каталитическую реакцию структурного превращения нормального парафинового углеводорода в изомерный с разветвленной углеродной цепью. Исходным сырьем процесса является н-бутан (C₄H₁₀), относящийся к классу предельных углеводородов алифатического ряда. Молекулярная масса н-бутана составляет 58,12 г/моль, плотность при стандартных условиях – 0,579 г/см³ (при 20°C), температура кипения при атмосферном давлении – минус 0,5°C [1, c. 42]. Критическая температура н-бутана равна 152,0°C, критическое давление – 3,796 МПа, что определяет возможность его сжижения при относительно невысоких давлениях и комнатной температуре. Теплота сгорания н-бутана составляет 2877 кДж/моль, октановое число по исследовательскому методу (ИОЧ) – 93, по моторному методу (МОЧ) – 89 [2, c. 118].

Целевым продуктом процесса является изобутан (2-метилпропан, C₄H₁₀), имеющий разветвленную структуру углеродного скелета. Молекулярная масса изобутана идентична н-бутану и составляет 58,12 г/моль, однако физико-химические свойства существенно отличаются. Плотность изобутана при 20°C равна 0,557 г/см³, температура кипения при атмосферном давлении – минус 11,7°C, что на 11,2°C ниже, чем у н-бутана [3, c. 67]. Критическая температура изобутана составляет 134,7°C, критическое давление – 3,640 МПа. Важнейшим эксплуатационным показателем изобутана является его высокое октановое число: ИОЧ достигает 101, МОЧ – 98, что делает его ценным сырьем для процесса алкилирования с получением высокооктанового алкилата [4, c. 89].

Промежуточными продуктами процесса изомеризации являются углеводородные газы рециркуляции, содержащие непрореагировавший н-бутан, изобутан, а также примеси этана, пропана и пентанов. Состав газового потока определяется степенью конверсии н-бутана в реакторе изомеризации и эффективностью системы ректификационного разделения продуктов. Типичный состав циркулирующего газа включает 35-45% изобутана, 40-50% н-бутана, до 5% пропана и до 3% легких углеводородов C₂ и C₅ [5, c. 134]. Прису

…