Каталический риформинг
Министерство образования и науки Российской Федерации
САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Контрольная работа
По дисциплине: «Технология»
Выполнил студент___________________
4 курс 11группа
Проверил преподаватель_____________
САМАРА 2014г.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА «ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ И ГАЗА»
Утверждаю: «____» __________20__г. |
Зав. кафедрой |
А.А. Пимерзин |
Задание к контрольной работе № 2 по дисциплине
"Технология отрасли. Переработка нефти и газа "
Студент |
_______________ |
специальность |
080502 |
курс |
___ |
группа |
____ |
Тема задания
______________________________
Содержание:
Введение-Варианты переработки нефти на современных НПЗ
- Место процесса в схеме НПЗ
- Назначение процесса
- Основные параметры
- Схема установки и ее краткое описание
- Расчет материального баланса установки_____________________
_______________ на производительность __________________ тыс.т/год. - Получаемые продукты и их использование
Библиографический список.
Рекомендуемая литература:
- Ахметов С.А.. Технология глубокой переработки нефти и газа. Уфа: Гилем, 2002. – 672 с.
- Мановян А.К. Технология переработки природных энергоносителей. М.: Химия, КолосС, 2004.-456 с..
- Справочник нефтепереработчика / Под ред. Ластовкина Г.А. и др. – Л: Химия, 1986.-648 с.
- Заботин Л.И. Проектирование НПЗ. Методические указания по курсовому проектированию. Самар.гос.технич.ун-т, Самара, 2005. – 53 с.
Дата выдача задания |
________________ |
20 г. |
Дата защиты |
________________ |
20 г. |
Руководитель |
Ю.В.Ерёмина | ||
Подпись |
Инициалы, фамилия | ||
Студент |
|||
Подпись |
Инициалы, фамилия |
Содержание:
Введение - Варианты переработки нефти на современных НПЗ.
- Место процесса в схеме НПЗ…………………………………………………6
- Назначение процесса……………………………………………………….
....7 - Основные параметры процесса………………………………………..……10
- Принципиальная схема установки каталитического риформинга………..15
- Расчет материального баланса установки каталитического риформинга..17
- Продукты каталитического риформинга…………………………………...18
Список используемой литературы
Введение.
Выбор направления переработки нефти и ассортимента получаемых нефтепродуктов определяется физико-химическими свойствами нефти, уровнем технологии нефтеперерабатывающего завода и настоящей потребности хозяйств в товарных нефтепродуктах. Различают четыре основных варианта переработки нефти:
1) топливный с глубокой переработкой нефти;
2) топливный с неглубокой переработкой нефти;
3) топливно-масляный;
4) топливно-нефтехимический.
По топливному варианту нефть перерабатывается в основном на моторные и котельные топлива. Топливный вариант переработки отличается наименьшим числом участвующих технологических установок и низкими капиталовложениями. Различают глубокую и неглубокую топливную переработку. При неглубокой переработке нефти отбор светлых нефтепродуктов составляет не более 40 - 45%, а выработка котельного топлива достигает 50 - 55% на исходную нефть. При глубокой переработке нефти стремятся получить максимально возможный выход высококачественных и автомобильных бензинов, зимних и летних дизельных топлив и топлив для реактивных двигателей. Выход котельного топлива в этом варианте сводится к минимуму.
Таким образом, предусматривается такой набор процессов вторичной переработки, при котором из тяжелых нефтяных фракций и остатка - гудрона получают высококачественные легкие моторные топлива. Сюда относятся каталитические процессы - каталитический крекинг, каталитический риформинг, гидрокрекинг и гидроочистка, а также термические процессы, например коксование. Переработка заводских газов в этом случае направлена на увеличение выхода высококачественных бензинов. Более перспективным является вариант глубокой переработки нефти, при котором выход светлых нефтепродуктов составляет 65% на нефть, а котельное топливо (мазут) вырабатывается только для обеспечения собственных нужд НПЗ.
По топливно-масляному варианту переработки нефти наряду с топливами получают смазочные масла. Для производства смазочных масел обычно подбирают нефти с высоким потенциальным содержанием масляных фракций. Попутно с получением масел производят парафины и церезин, а из асфальтов и экстрактов, являющихся также продуктами установок очистки масел, получают битумную продукцию и нефтяной кокс.
Топливно-нефтехимический вариант переработки нефти предусматривает не только получение широкого ассортимента топлив, но и развитие нефтехимического производства. Нефтехимические производства используют в качестве сырья: прямогонный бензин, ароматические углеводороды, жидкие и твердые парафины. При переработке этого сырья получается целая гамма нефтехимической продукции: этилен и полиэтилен, дивинил и изопрен, бутиловые спирты и ксилолы, фенол и ацетон, стирол и полимерные смолы.
Место процесса в схеме НПЗ.
Фр. 105-140 ЭЛОУ АВТ Фр. 140-180 ЭЛОУ АВТ
Фр. 85-105 ЭЛОУ АВТ
Каталитический риформинг |
Катализат (Товарный парк) стабилизации (ГФУ)
Водородосодержащий газ
(Гидроочистка, Изомеризация.)
Назначение процесса.
Процесс каталитического риформинга используется для увеличения октанового числа прямогонных бензинов и получения низкомолекулярных ароматических углеводородов (бензол, толуол, ксилолы). Также в процессе риформинга получают углеводородный газ, который используют в гидрогенизационных процессах.
Температура процесса 430-530оС;
Р = 0.3-3.5 МПа;
Объемная скорость 1.5-3 ч-1;
Кратность циркуляции водородсодержащего газа 800-1800 нм3/м3 сырья.
Сырьем процесса служат:
- для получения высокооктанового бензина прямогонные фракции 85-180оС и 62-180оС.
- Иногда к прямогонным бензинам добавляют гидроочищенные бензины термических процессов (15%), а также бензины гидрокрекинга и гидроочистки.
Для получения индивидуальных аренов применяют узкие бензиновые фракции:
62-85оС - бензол,
85-120оС - толуол,
110 (120)-140оС - ксилол;
62-105оС - бензол + толуол,
62-140оС - бензол + толуол + ксилол.
Катализаторы процесса:
- Монометаллические
- Полиметаллические
Монометаллические. Платиновый катализатор: 0.3-0.8 % платины, отложенной на галоидированной окиси алюминия (0.3-0.8 Pt / Al2O3 + Cl (0.6-1.6 % масс.)).
Катализаторы риформинга относятся к типу бифункциональных.
- Гидрирующая - дегидрирующая (возложена на металл).
- Кислотная (галоидированный оксид алюминия): изомеризация и крекинг.
В состав катализатора могут входить другие металлы: рений, иридий, германий, олово, свинец и пр.
Катализаторы платиново-рениевый, платиново-оловянный, платиново-рениево-германиевый обладают более высокой активностью в реакциях ароматизации парафинов, обладают большей стабильностью, дешевле и имеют больший срок службы.
Их высокая стабильность объясняется тем, что в их присутствии в меньшей степени протекает коксообразование. Рений способствует гидрированию ненасыщенных соединений - источников кокса.
Оценка каталитических свойств монометаллических катализаторов:
За активность катализатора принимают октановое число катализата, полученного при 490оС в условиях, регламентированных ГОСТом.
Селективность - выход бензина с октановым числом равным 77.
Для полиметаллических катализаторов:
Начальная температура процесса, при которой получают бензин с ОЧ 97-99 - активность; скорость подъема температуры процесса, при которой октановое число катализата сохраняется постоянным - стабильность.
Таблица 2.1
Характеристика советских катализаторов риформинга
Показатели |
АП-64 |
КР-104 Полиметаллический |
КР-108 Полиметаллический |
Состав катализатора, % масс. |
|||
Pt |
0,62 |
0,36 |
0,36 |
Re |
— |
0,21 |
0,36 |
Cd |
— |
0,25 |
0,25 |
Cl |
0,9 |
1,2 |
1,2 |
SO42- |
— |
— |
0,27 |
Каталитические свойства катализатора |
|||
ОЧ бензина (ИМ) |
97 |
99 |
99 |
Начальная t испытания (активность) |
505 |
502 |
494 |
Скорость увеличения температуры (стабильность), оС/сутки |
2,3 |
0,86 |
0,36 |
Основные параметры процесса.
Рассмотрим влияние давления, температуры и других факторов на результаты каталитического риформинга.
Качество сырья.
Пределы выкипания фракций строго обусловлены. Наиболее легкую фракцию бензина (до 85оС) подвергать риформингу нецелесообразно, так как идет повышенное газообразование за счет гидрокрекинга, а заметного увеличения ароматизации сырья не происходит, так как углеводороды С6 ароматизируются особенно трудно. При использовании сырья с концом кипения выше 180-200оС резко усиливаются процессы уплотнения на катализаторе. Для получения высокооктанового топлива перерабатывают фракции бензина 85-180оС. В зависимости от топливной схемы завода, качества сырья и направления процесса эти пределы могут меняться.
При повышении начала кипения сырья выход бензина с заданным октановым числом возрастает.
Также на выход ароматических углеводородов из узких бензиновых фракций оказывает влияние концентрация в них нафтенов.
Содержание серы в сырье должно быть минимальным. Особенно чувствительны к сере платино-рениевые катализаторы. Для них серы должно быть не более 10-4%, азота - не более 0.5´10-4%, влаги - не более 4´10-4%. Для дезактивации платинового катализатора на 70-80% достаточно 6-7% масс. серы от количества платины, нанесенной на оксид алюминия (Pt - 0.6%, серы - 0.04%). Присутствие серы в сырье действует, в основном, на дегидрирующую способность катализатора. В присутствии водорода сернистые соединения превращаются в сероводород, азотистые - в аммиак.
При высоком содержании влаги в циркулирующем газе из катализатора вымывается активирующий галоген. Чрезмерно низкая влажность отрицательно сказывается на свойствах оксида алюминия. Ее поддерживают в пределах (1.0-1.5)´10-3% об.
Температура и объемная скорость подачи сырья.
Температура.
Реакции ароматизации - высокотемпературные. Реакцию проводят при 470-520оС для платиново-рениевого и 480-530оС для платинового катализатора.
Ароматизацию парафинов целесообразно проводить при более высоких температурах и объемной скорости подачи сырья, так как энергия активации выше для дегидроциклизации, чем для гидрокрекинга и влияние температуры на реакцию ароматизации парафинов выше. Логичное повышение температуры в последних по ходу сырья реакторах можно применять только в системах с движущимся слоем катализатора, так как идет сильное коксообразование.
Применительно к каталитическому риформингу повышение температуры способствует образованию ароматических углеводородов и препятствует протеканию обратной реакции, а также превращению некоторых изомеров нафтеновых углеводородов в парафиновые, которые легче подвергаются гидрокрекингу. С повышением температуры в процессе каталитического риформинга уменьшается выход стабильного бензина и снижается концентрация водорода в циркулирующем газе. Это объясняется тем, что при более высоких температурах увеличивается роль гидрокрекинга. С увеличением температуры возрастает выход более легких углеводородов — пропана, н-бутана и изобутана (очевидно, это происходит за счет усиления реакций гидрокрекинга углеводородов, как содержащихся в сырье, так и вновь образующихся в процессе каталитического риформинга). Увеличивается также содержание ароматических углеводородов в бензине и возрастает его октановое число. В результате увеличивается образование водорода и давление насыщенных паров бензина, возрастает и содержание в нем фракций, выкипающих до 100 °С.
Объемная скорость подачи сырья - скорость, с которой сырье поступает на единицу объема теплоносителя. Измеряется в м3/(м3´ч), что после сокращения дает ч-1.
Объемная скорость подачи сырья при риформинге составляет 2-4 ч-1.
При постоянной объемной скорости повышение температуры увеличивает степень ароматизации, но снижает выход катализата за счет повышенного газообразования. С увеличением жесткости процесса (повышение температуры и снижение объемной скорости) октановое число катализата и концентрация аренов в нем возрастает. Выход аренов проходит через максимум ввиду снижения выхода катализата - этот участок имеет значение при получении аренов.
Объемную скорость можно повысить, увеличив расход свежего сырья или уменьшив загрузку катализатора в реакторы. В результате уменьшается время контакта реагирующих и промежуточных продуктов с катализатором. С повышением объемной скорости увеличивается выход стабильного продукта и содержание водорода в циркулирующем газе, снижается выход водорода и легких углеводородов и, что особенно важно, уменьшается выход ароматических углеводородов. Таким образом, с повышением объемной скорости ресурсы ароматических, углеводородов при каталитическом риформинге снижаются, а выход бензина, хотя и увеличивается, но октановое число его становится меньше; давление насыщенных паров бензина и содержание в нем ароматических углеводородов и фракций, выкипающих до 100 °С, также уменьшаются.
С увеличением объемной скорости преобладающую роль в процессе начинают играть реакции, протекающие быстрее: дегидрирование нафтеновых углеводородов, гидрокрекинг тяжелых парафиновых углеводородов и изомеризация углеводородов С4 и С5. Что же касается реакций, требующих большого времени (дегидроциклизации, деалкилирования и гидрокрекинга легких углеводородов), их роль снижается.
Давление водорода и кратность циркуляции водородсодержащего газа (ВСГ).
Определение: Кратность циркуляции означает массовое отношение циркулирующего теплоносителя или катализатора к сырью (кг/кг) - безразмерная величина.
Давление. Высокое давление способствует более длительной работе катализатора; частично это происходит вследствие того, что закоксовывание катализатора (в особенности платины) и чувствительность его к отравлению сернистыми и другими ядами значительно уменьшаются с повышением давления.
Повышение давления увеличивает скорость реакций гидрокрекинга и деалкилирования, при этом равновесие сдвигается в сторону образования парафинов. Снижение рабочего, а следовательно, и парциального давления водорода способствует увеличению степени ароматизации парафиновых и нафтеновых углеводородов.
Высокое парциальное давление водорода достигается циркуляцией через зону реакции сухого газа, получаемого в результате процесса и содержащего до 80-90% об. водорода. Высокая кратность разбавления паров реакционной смеси водородосодержащим газом удлиняет продолжительность работы катализатора.
При постоянной объемной скорости подачи сырья с повышением кратности циркуляции водорода сокращается длительность пребывания паров в зоне реакции. Отсюда возможно снижение глубины превращения сырья. С увеличением кратности циркуляции водорода увеличивается расход энергии на компримирование газа и расход топлива для его подогрева, то есть повышаются эксплуатационные расходы.
Целесообразная кратность циркуляции ВСГ выявляется в зависимости от качества сырья, активности катализатора и глубины процесса. Средние мольные соотношения циркулирующего ВСГ и сырья составляют 6:1 - 10:1 или 900-1500 м3 ВСГ : 1 м3 сырья. Рекомендуемая концентрация водорода в ЦВСГ 80-90% об.
Чем выше жесткость процесса или тяжелее сырье, тем выше кратность ЦВСГ.
При монометаллических катализаторах кратность ЦВСГ выше, при полиметаллических - ниже. Для движущегося слоя катализатора КЦВСГ ниже, чем для стационарного.
В реакторах с оксидномолибденовым катализатором (гидроформинг, старые) давление составляет 1.4-1.5 МПа. Выше - недостаточно активен. Платиновые катализаторы - 3.5-4 МПа. Межрегенерационный пробег возрос с 6-8 ч до нескольких месяцев. При более селективных полиметаллических катализаторах давление снизилось до 0.8-1.1 МПа, что благоприятно для целевых реакций ароматизации.
Жесткость процесса. В последнее время в теории и практике каталитического риформинга стали пользоваться понятием «жесткость». Жестким называют режим, обеспечивающий получение бензина с определенными свойствами (с определенным октановым числом, причем более высокому числу соответствует более жесткий режим каталитического риформинга).
В зависимости от жесткости риформинга октановое число бензина можно довести до 93—102. Чем выше октановое число, тем больше содержится в бензине ароматических углеводородов. В зависимости от исходного сырья это достигается за счет не только повышения температуры, но и путем изменения давления. Обычно в сырье много парафиновых углеводородов и получение бензинов с повышенными октановыми числами обусловлено повышением температуры и высокого давления. При риформинге высококачественного (с относительно большим содержанием нафтеновых углеводородов), но сравнительно редко встречающегося сырья тот же результат достигается при давлении около 25 атм и при несколько более высокой температуре.
Наибольшее практическое значение приобрели процессы каталитического риформинга на катализаторах, содержащих платину.
Принципиальная схема установки каталитического риформинга.
На рисунке 1 показана принципиальная схема установки каталитического риформинга. Рассмотрим режим работы отдельных ее узлов.
Перед каталитическим риформингом сырье подвергают гидроочистке рециркулирующим водородсодержащим газом. После гидроочистки продукты поступают в отпарную колонну 3.С верха ее выводятся сероводород и водяные пары, а с низа — гидрогенизат. Гидрогенизат вместе с рециркулирующим водородсодержащим газом нагревается в змеевиках печи 5 и поступает в реакторы 6 каталитического риформинга. Продукты, выходящие из зоны реакции, охлаждаются и разделяются в сепараторе 2 на газовую и жидкую фазы. Жидкие продукты фракционируют с целью получения компонента автомобильного бензина с заданным давлением насыщенных паров или других продуктов (например, сжиженного нефтяного газа, ароматических углеводородов и т. д.). Богатый водородом газ направляют на рециркуляцию, а избыток его выводят из системы и используют в других процессах.
Рисунок 1.
Расчет материального баланса установки каталитического риформинга.
Продукты каталитического риформинга.
В процессе каталитического
Высвобождаемый при этом
Такой водород значительно дешевле специально получаемого. Именно этим объясняется его широкое применение в процессах, потребляющих водород, особенно при гидроочистке нефтяных дистиллятов.
Кроме
водородсодержащего газа из
В ряде случаев на установке (в стабилизационной ее секции) получают стабильный бензин с заданным давлением насыщенных паров. Это имеет значение для производства высокооктановых компонентов автомобильного или авиационного бензина. Для получения товарных автомобильных бензинов бензин риформинга смешивают с другими компонентами (компаундируют). Смешение вызвано тем, что бензины каталитического риформинга содержат 60—70% ароматических углеводородов и имеют утяжеленный состав, поэтому чистом виде они непригодны для использования. В качестве компаундирующих компонентов могут применяться легкие бензиновые фракции (н.к. 62°С) прямой перегонки нефти, изомеризаты и алкилаты. Поэтому для увеличения производства высокооктановых топлив на основе бензинов риформинга необходимо расширять производства высокооктановых изопарафиновых компонентов.
Для
получения автомобильного
С
увеличением количества
Было установлено, что подвергать изомеризации н-гексан, выделенный из риформата каталитического риформинга, нецелесообразно. Лучше получать изокомпонент из пентановой фракции бензина прямой перегонки нефти и выделять изогексановую фракцию из риформата каталитического риформинга.
Список используемой литературы.
- Ахметов С.А.. Технология глубокой переработки нефти и газа. Уфа: Гилем, 2002. – 672 с.
- Мановян А.К. Технология переработки природных энергоносителей. М.: Химия, КолосС, 2004.-456 с..
- Справочник нефтепереработчика / Под ред. Ластовкина Г.А. и др. – Л: Химия, 1986.-648 с.
- Заботин Л.И. Проектирование НПЗ. Методические указания по курсовому проектированию. Самар.гос.технич.ун-т, Самара, 2005. – 53 с.
- Катарга на о.Сахалин
- Катарина Кляйн. Главная "цветочница" Германии
- Ката САНЧИН
- Катастрофы в истории биосферы
- Категориальный аппарат педагогики
- Категоризация преступлений: проблемы определения и юридическое значение
- Категории Аристотель
- Касты и власть
- Катализаторы
- Катализаторы. Биогаз
- Катализаторы и ингибиторы
- Каталитикалық крекинг
- Каталитическая очистка газов
- Каталитический крекинг (Нефть)
