АСУТП гидроочистки бензина
Министерство образования и науки РФ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСВЕННЫЙ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
(МАМИ)
Факультет АИТ
Кафедра МАСК
ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ
Студента-дипломника: Султанова Гасана Гамидовича
Тема проекта: «АСУТП гидроочистки бензина»
Заведующий кафедрой: Латышенко К.П. ___________
Руководитель проекта Голови
Консультанты по разделам
Технико-экономическое
Безопасность жизнедеятельности
Экологический мониторинг: Гальцова Г.А. ___________
Проектировал: Султанов Г.Г. ___________
МОСКВА – 2013 г.
Оглавление
- Введение
Установка гидроочистки дизельного топлива Л-24-300 производительностью 2 млн. тонн по сырью построена по проекту «Ленгипронефтехим», комплектная, поставленная из ЧССР.
Назначение установки - производство малосернистого дизельного топлива.
Срок ввода установки -1988 год. Генеральный проектировщик - ОАО «ВНИПИНефть».
Состав установки по блокам (операциям):
- реакторный блок - гидроочистка исходного сырья фракции 180-350°С на катализаторе в среде циркулирующего водородсодержащего газа, с образованием углеводородов парафинового и нафтенового рядов, с выделением сероводорода, воды и аммиака;
- блок стабилизации гидрогенизата - удаление растворенных газов, сероводорода, бензина-отгона для получения стабильного гидрогенизата компонента дизельного топлива;
- блок очистки циркуляционного и углеводородного газов - извлечение сероводорода раствором моноэтаноламина;
- блок регенерации насыщенного раствора моноэтаноламина - удаление сероводорода из насыщенного раствора моноэтаноламина;
- блок отдува сероводорода из бензина-отгона. Отдув производится углеводородным газом с целью стабилизации бензина;
- блок отдува сероводорода из конденсата - удаление сероводорода из конденсата перед сбросом его в промканализацию;
- мембранная установка ЮОП «Полисеп™» (далее по тексту - блок концентрирования водорода) введена в 2000 году. Назначение блока -очистка и концентрирование водородсодержащего газа.
В данной работе рассмотрел реакторный блок и блок стабилизации гидрогенизата.
- Описание технологического процесса
Процесс гидроочистки дизельных фракций основан на реакциях гидрогенизации, в результате которых содержащиеся в сырье примеси серы, кислорода и азота превращаются в присутствии водорода и катализатора в углеводороды с выделением сероводорода, воды и аммиака, олефины преобразуются в более стабильные углеводороды парафинового или нафтенового рядов в зависимости от их природы в исходном сырье.
Относительная скорость и глубина протекания реакций зависит от условий процесса, физико-химических свойств сырья, применяемого катализатора и его состояния.
Блок концентрирования водорода предназначен для очистки потока ВСГ и получения обогащенного водородного продукта (называемого «пермеатом»), который содержит концентрированный водород и небольшое количество примесей. Кроме этого, выделяется рафинад высокого давления (называемый «непермеатом»), содержащий остатки водорода и другие примеси, имеющиеся в исходном ВСГ.
Реакции сернистых соединений
В зависимости от строения сернистых соединений меркаптаны, сульфиды алициклического или циклического строений, дисульфиды и простые тиофены при гидроочистке превращаются в парафиновые или ароматические углеводороды с выделением сероводорода.
- Меркаптаны
RSH+H2®RH+H2S
- Сульфиды
- Ациклические
RSR+2H2®RH+H2S
- Моноциклические
CH2-CH2
| | +2H2®CH3-CH2-CH2-CH3+H2S
CH2-CH2
\ /
S
- Дисульфиды
RSSR+3H2®2RH+2H2S
- Тиофены
CH-CH
| | +4H2®CH3-CH2-CH2-CH3+H2S
CH-CH
\ /
S
Из всех сернистых соединений легче всего гидрируются меркаптаны, сульфиды, труднее всего - тиофены. При одних и тех же условиях первые гидрируются на 95%, вторые на 40-50%.
Скорость гидрообессеривания уменьшается с увеличением молекулярного веса нефтяных фракций.
Реакции углеводородов
В процессе гидроочистки одновременно с реакциями сернистых, азотных и кислородных соединений протекают многочисленные реакции углеводородов:
- изомеризация парафиновых и нафтеновых углеводородов;
- насыщение непредельных;
- гидрокрекинг;
- гидрирование ароматических углеводородов и др.
Изомеризация парафиновых и
нафтеновых углеводородов происходит
при любых условиях обессеривания,
интенсивность гидрокрекинга
При более высоких температурах и низких давлениях происходит частичное дегидрирование нафтеновых и дегидроциклизация парафиновых углеводородов. В некоторых случаях гидрогенизационного обессеривания эти реакции могут служить источником получения водорода для реакций собственно обессеривания, т.е. обеспечивают протекание процесса автогидроочистки.
Из сопутствующих
Как показали исследования, наиболее стойкими в процессе гидрирования являются ароматические углеводороды, моноциклические (бензол и его гомологи) в заметном качестве гидрируются при высоком парциальном давлении водорода (20 МПа и выше).
Гидрирование ароматических
При температуре 350-500°С происходит практически полное гидрирование непредельных соединений при парциальном давлении водорода.
Разделение водорода и примесей в блоке концентрирования водорода осуществляется благодаря перепаду парциального давления водорода, существующему между потоком сырьевого водорода высокого давления и потоком водородного продукта более низкого давления. Водород представляет собой маленькую молекулу с более высокой скоростью диффузии, чем примеси потока сырья, и поэтому он проникает через полимерную мембрану скорее, чем примеси.
Основные условия проведения процесса
Условия проведения процесса гидроочистки зависят от фракционного и химического составов сырья, от требуемой степени обессеривания, применяемого катализатора и его состояния.
Основными параметрами, характеризующими гидроочистку, являются температура, давление, объемная скорость подачи сырья, кратность циркуляции водородсодержащего газа по отношению к сырью и активность катализатора.
Температура
Подбор оптимальных температур гидроочистки зависит от качества исходного сырья, от условий ведения процесса, потери активности катализатора с течением времени и лежит в пределах 300-380°С.
Наиболее целесообразно вести процесс при максимальной температуре, не вызывающей образования кокса.
При повышении температуры степень гидрирования сернистых соединений возрастает, достигая максимума при 420°С. При дальнейшем повышении температуры степень гидрирования снижается: для сернистых соединений незначительно, для непредельных углеводородов довольно резко, так как при повышенной температуре, происходят реакции гидрокрекинга, в результате которых снижается выход жидких продуктов и увеличивается отложение кокса на катализаторе.
Реакции экзотермичны, количество выделяемого тепла зависит от содержания серы и непредельных углеводородов в сырье. Для процесса гидроочистки бензиновых фракций оптимальная температура составляет 300 - 400°С.
Давление
С повышением общего давления в системе увеличивается степень обессеривания сырья, уменьшается коксообразование и увеличиваем срок службы катализатора.
Процесс гидроочистки проводится при давлении 2-5 МПа. Вблизи верхнего Предела рост степени обессеривания от повышения давления незначителен.
При изучении факторов, влияющих на глубину гидроочистки, было определено, что гидрированию, в основном, способствует не повышение общего давления в системе, а то, что с повышением общего давления в системе гидроочистки растет парциальное давление водорода.
При увеличении парциального давления водорода до 3 МПа степень гидрирования сернистых соединений увеличивается довольно резко, а выше 3 МП - очень незначительно.
Процесс гидроочистки бензиновых фракций проводится при парциальном давлении водорода не ниже 1,8 МПа.
Объемная скорость подачи сырья
Объемной скоростью называется отношение объема сырья, подаваемого в реактор в час, к объему катализатора.
С увеличением объемной скорости уменьшается время пребывания сырья в реакторе и, наоборот, с уменьшением объемной скорости увеличивается время контакта даров сырья с катализатором, и, следовательно, углубляется степень очистки. Однако с уменьшением объемной скорости уменьшается количество пропускаемого через реактор сырья, т.е. уменьшается производительность установки.
При подборе объемной скорости учитывают не только фракционный и химический составы сырья, но и состояние катализатора, а также другие показатели (температуру, давление), влияющие на степень гидрообессеривания.
Объёмная скорость подачи сырья в зависимости от его качества, требуемой глубины очистки и условий процесса может изменяться в очень широких пределах – от 0,5 до 10 ч-1. Для тяжёлого сырья и сырья вторичного происхождения объёмная скорость наименьшая.
Кратность циркуляции водородсодержащего газа к сырью
Термодинамические расчеты показывают,
что уже в присутствии
Поэтому процесс гидрообессеривания проводят с избыточным количеством водорода.
При повышении содержания водорода в газосырьевой смеси скорость процесса увеличивается, однако заметное возрастание скорости реакции при этом происходит только до определенного предела.
Увеличение объема циркулирующего водорода снижает также коксообразование на катализаторе.
Относительное количество подаваемого водородсодержащего газа выражается объемом циркулирующего газа в нормальных кубометрах, приходящихся на i м3 жидкого сырья.
Для процесса гидроочистки дизельных
фракций принята кратность
Содержание водорода в циркуляционном газе не менее 70% объемных.
Активность катализатора
Катализаторы гидроочистки ускоряют реакции процесса гидроообессеривания. Активность катализатора зависит от содержания кокса на поверхности катализатора и от отравления каталитическими ядами.
Чем выше активность катализатора, тем с более высокой объемной скоростью можно проводить процесс и достигать большей глубины обессеривания.
С течением времени активность катализатора падает за счет отложения серьг я кокса на его поверхности.
Снижение парциального давления водорода в циркулирующем газе и ужесточение режима процесса способствует закоксовыванию катализатора,
Поэтому периодически проводят регенерацию катализатора, в результате которой выжигаются кокс и сера, отложившиеся на катализаторе, и активность катализатора восстанавливается.
Постепенно катализатор «стареет» за счет рекристаллизации и изменения структуры поверхности, а также за счет адсорбции на поверхности катализатора металлоорганических и других веществ, блокирующих активные центры. В этом случае каталитическая активность снижается безвозвратно и катализатор заменяется на свежий.
Стабилизация гидрогенизата
Стабилизацию гидрогенизата
Стабилизация гидрогенизата
Концентрирование водорода
На концентрацию водорода (пермеата) влияют следующие параметры:
а) площадь волокон (если увеличить площадь волокон, то это позволит диффундировать большему количеству газов, как водороду, так и примесям. Это приведет к большему отбору водорода и меньшей чистоте водородного продукта);
б) степень извлечения (степень извлечения определяется как отношение потока пермеата к потоку ВСГ. Если установка работает при более высокой степени извлечения, это позволяет большему количеству газов диффундировать через мембранные волокна. Это приведет к большему извлечению водорода и меньшей чистоте водородного продукта);
в) рабочая температура (проницаемость мембранных волокон возрастает с ростом температуры, но селективность уменьшается. Вместе с водородом через мембраны будет диффундировать больше примесей. Более высокая рабочая температура позволяет блоку концентрирования водорода отбирать больше водорода, однако чистота газа при этом падает);
г) перепад давления (скорость проникновения водорода через мембранные волокна обеспечивается перепадом парциального давления на волокнах, давление непермеата, в сущности, равно давлению подаваемого водорода. Давление пермеата определяется давлением последующих потребителей водорода).
Моноэтаноламиновая очистка
Моноэтаноламиновая очистка
Процесс очистки основан на обратимой реакции:
2 (C2H4OH) NH2 + H2S ® [(С2Н40Н)2 NH3]2 S;
[(С2Н4ОН)2 NH3]2 S + H2S ¬® 2 (C2H4OH) NH3HS
При температуре 35-40°C реакции идут в сторону поглощения сероводорода, при температуре 100-125 °С - в сторону выделения сероводорода из раствора МЭА.
Реакции поглощения сероводорода раствором МЭА протекают с выделением тепла, а реакции его выделения из насыщенного раствора - с поглощением тепла.
Основными факторами, влияющими на процесс очистки газов, являются: температура, давление, массовая доля МЭА в растворе, расход раствора МЭА.
- Оптимальная температура
Повышение давления благоприятно влияет на процесс поглощения сероводорода, чем выше давление, тем выше коэффициент абсорбции.
Уменьшение массовой доли МЭА в растворе ослабляет коррозию аппаратуры, снижает растворимость в нем углеводородов, но увеличивает энергетические затраты на регенерацию повышенных объемов циркулирующего раствора.
С увеличением расхода
Схема теплоснабжения и энергоснабжения
Источниками тепло- и энергоснабжения установки являются внешние сети завода и узел утилизации тепла горячих нефтепродуктов.
Электроснабжение
Электроснабжение установки пре
Водоснабжение
Водоснабжение установки производиться химически очищенной водой и оборотной водой I и II систем из общезаводской системы оборотного водоснабжения.
Оборотная вода I системы используется для охлаждения жидких нефтепродуктов, насосного оборудования и масла в маслоохладителях турбокомпрессора.
Оборотная вода II системы используется для охлаждения электродвигателя турбокомпрессора, для конденсации и охлаждения водяного пара и конденсата.
Химически очищенная вода используется для первоначального заполнения аппаратов Е-212, Т-208 и в летний период.
Снабжение воздухом
Установка потребляет воздух для регенерации катализатора, на нужды приборов КИП и А, для выжига кокса печи и ремонтных нужд.
Воздух поступает из общезаводской сети воздуха КИП в ресивер Е-216, откуда производиться разводка к приборам и исполнительным механизмам (клапанам).
Снабжение установки топливом
В качестве топлива печи П-201 используется смесь газов, образующихся на установке в ходе технологического процесса.
В сепараторе С-208 осуществляется смешение газов с установки и из заводской сети и отделение от них конденсата.
При работе установки по режиму регенерации используется только заводской газ , поступающий по тем же коммуникациям.
- Анализ установки как объекта а
втоматического управления
На систему автоматизации
Помимо этого, система автоматизации обеспечивает безопасное течение процесса, не допускает выхода параметров за аварийные границы, а если такое случается, осуществляет блокировку отдельных узлов процесса, переводит оборудование на предусмотренные аварийные режимы работы, вплоть до остановки процесса в целом. Все операции, связанные с блокировкой, пуском или остановом оборудованием осуществляются системой только после получения разрешения оператора.
Обо всех выходах наиболее ответственных параметров за установленные технологические и аварийные границы система оповещает оператора с учетом опасности ситуации. Оператору предоставляется возможность осуществлять контроль процесса, воздействовать на процесс и производить пуск и останов отдельных агрегатов.
Управление процессом
Микроконтроллеры и ЭВМ объедин
При регулировании важных параметров процесса используются одноконтурные схемы регулирования, которые обеспечивают высокую точность и надежность регулирования, а так же каскадные.
Для решения поставленной задачи автоматизации необходимо поддерживать на заданном значении или в допустимых пределах все основные технологические параметры, такие как расходы, температура потоков, уровень в ёмкостях и колоннах и т.д.
- Функциональная схема как объек
т автоматизации
Прямогонные дизельные фракции с установок АВТ-3, ЭЛ0У-АВТ-6 блока AT установки АТ-ВБ, Г-43-107 поступают на установку JI4-24-2000 из сырьевых резервуаров участка ВЗП цеха № 8
Сырье насосом Н-202 подается на смешение с циркуляционным водородсодержащим газом (ВСГ). Затем направляется в трубное пространство теплообменника Т-202, где нагревается потоком стабильного дизельного топлива, поступающего из нижней части колонны К-201. Расход сырья контролируется прибором поз. F 1-1, который управляет клапаном FY 1-3.
Газосырьевая смесь после
Температура газосырьевой смеси после теплообменника Т-201 контролируется прибором поз. ТЕ 3-1. После печи П-201 сырье направляется в реактор Р-201.
Температура на выходе из печи П-201 контролируется прибором поз. ТЕ 4-1. Давление в реакторе контролируется прибором поз. РТ 6-1.
Температура газопродуктовой смеси на выходе из реактора Р-201 контролируется прибором поз. ТЕ 7-1 с сигнализацией максимального значения.
Газопродуктовая смесь из реактора
Р-201 поступает в трубное пространст
Температура на входе в С-201 регулируется прибором поз.ТЕ 8-1 который управляет клапаном TY 8-3 на линии выхода газопродуктовой смеси из Т-201. В сепараторе С-201 происходит разделение газопродуктовой смеси газовую и жидкую фазы.
Парогазовая смесь, с верха сепаратора С-201 охлаждается теплообменниках Т-205 и Т-208, поступает в воздушные холодильники Х-201 и водяные холодильники Х-202 и направляется в холодный сепаратор С-202 для дополнительного разделения жидкой и газообразной фаз.
Температура парогазовой смеси на входе в сепаратор С-202 регулируется прибором поз. ТЕ 9-1.
В сепараторе С-202 происходит разделение на циркуляционный газ, бензин и конденсат, который направляется в линию водяного конденсата из С-205 в С-207.
Циркуляционный ВСГ сверху С-202 напрааляется в абсорбер К-202 на очистку от сероводорода раствором моноэтиламина (МЭА).
Гидрогеннзат снизу сепаратора С-201 смешивается с гидрогенизатом из холодного сепаратора С-202, частично нагретым парогазовой смесью в Т- 205, и направляется в стабилизационную колонну колонну К-201 на 14-ю и 20-ю тарелки.
Уровень в сепараторе С-201 регулируется приборами поз. LE 10-1, с регулирующим клапаном, установленным на линии вывода гидрогенизата из С-201 LY 10-3. Уровень в сепараторе С-202 контролируется приборами поз, LE 12-1 с регулирующим клапаном LY 12-3, установленным на линии вывода гидрогенизата из С-202.
Стабилизация дизельного топлива осуществляется в колонне К-201 поддувом концентрированного ВСГ (пермеата). Пермеат поступает с блока концентрирования водорода «Полисеп», нагревается в конвекционной части печи П-201 и поступает в колонну К-201.
Температура на входе в стабилизационную колонну К-201 контролируется прибором поз. ТЕ 14-1, с регулирующим клапаном ТЕ 14-3 установленным на байпасе теплообменика Т-205.
Расход пермеата контролируется прибором поз. FE 16-1, температура газа, поступающего на поддув в К-201 из печи П-201, контролируется прибором поз ТЕ 5-1.
Температура в верхней части колонны К-201 контролируются прибором поз. ТЕ 18-1, давление и температура внизу колонны контрактуются приборами поз. ТЕ 20-1 и РТ 19-1 соответственно. Уровень в стабилизационной колонне К-201 контролируется приборами поз. LE 20-1, LE 21-1 и LE 22-1 с регулирующим клапаном на линии выхода стабильного дизельного топлива из Х-204.
Стабильное топливо с низа колонны
К-201 направляется в теплообменник
Т-202 где отдает тепло сырью, затем
охлаждается в воздушных
Пары бензина и газ с верха
колонны К-201 охлаждаются и конденсируются
в воздушном конденсаторе-
Для очистки от сероводорода раствором моноэтиламина (МЭА) циркуляционный ВСГ из сепаратора С-202 направляется в абсорбер К-202.
Парогазовая смесь с верха колонны К-201 поступает в сепаратор С-205, где происходит ее разделение на газ (водород, углеводородный газ, сероводородный газ) и жидкость (бензин и вода).
Температура продукта на входе в сепаратор С-205 контролируется прибором поз. ТЕ 23-1.
Уровень бензина в С-205 контролируется прибором поз. LE 24-1, регулируется прибором поз. FY 30-3, который управляет клапаном на линии подачи бензина в К-206 . Уровень воды контролируется прибором поз. LE 27-1, который управляет клапаном поз. LY 27-3 на линии дренирования сероводородной воды в С-207, давление в сепараторе С-205 контролируется прибором поз. РТ 29-1.
Бензин из сепаратора С-205 поступает на прием насоса Н-203 .Часть бензина направляется в качестве орошения в колонну К-201. Балансовое количество бензина подается в колонну К-206 для отдува из него сероводорода.
Сероводородная вода из С-205 поступает в линию насыщенного раствора МЭА, направляемого в сепаратор С-207.
- Обоснование выбора точек контроля
Все точки контроля выбраны в соответствии технологическому регламенту установки гидроочистки дизельного топлива ЛЧ-24-2000, и обеспечивают оптимальное протекание процесса.
Контроль температуры:
- Печь П-201
- регистрируется температура дымовых газов на перевале поз. 1(<850°С)
- регистрируется температура газосырьевой смеси на выходе (330-400°С) из печи П-201, поз. 3 и регулируется клапаном 3-3.
- регистрируется температура газосырьевой смеси на входе(125°С) в печь П-201, поз. 10.
- Реактор Р-201
- регистрируется температура на выходе (425°С), поз. 7.
- Сепаратор С-201
- регистрируется температура газопродуктовой смеси на входе в сепаратор С-201 поз.11.(280°С).
- регистрируется температура гидрогенизата на выходе из сепаратора С-201, поз. 17 и регулируется клапаном 17-3.

- АСУ ТП очистки сточных вод
- Ата -анасы ажырасқан балалар
- Атаман Аненков
- Атестация персонала (на примере Эртильского филиала ОАО «Воронежавтодор»)
- Атлетична гімнастика в системі фізкультурно-оздоровчих занять юнаків старшого шкільного віку
- Атмосфералық ауаның химиялық жолмен ластануы, ауаның сапасын бақылау және адам ағзасына әсері
- Атмосфера на АЗС
- Ассортимент ,технология приготовления блюда из яиц
- Ассортимент фаянсовых изделий
- Ассортимент электротоваров
- АСУ "Автосервис"
- АСУДД в условиях мегаполиса. Этапы внедрения на улично-дорожной сети г. Ростова-на-Дону
- АСУ индукционной печи
- АСУ отдела информационных технологий