Проект установки процесса гидроочиски дистилятного сырья дизельного топлива мощностью по сырь (стр. 1 из 4)
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
Кафедра химии и технологии нефти и газа
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту по дисциплине «Химическая технология топлив и углеродных материалов»
на тему «Проект установки процесса гидроочиски дистилятного сырья (дизельного топлива) мощностью по сырью 800т.т./год. Реактор процесса гидроочистки.»
Выполнил: студент гр. ХТТ-01-1
Барабаш Е.В.
Проверил: Дроздова С.Н.
Тюмень 2005г.
Реферат
Пояснительная записка к курсовому проекту содержит, 1 рисунок, 5 таблиц, 5 источников.
Объектом проектирования является реактор процесса гидроочистки. Мощность установки составляет 800 тыс. т/год.
Цель проекта – выполнить технологический и гидравлический расчёт реактора.
В результате проведенного расчета получили, что для установки мощностью 800 тыс. т/год потребуется реактор: диаметр 2,1 метров, высота 4,2 метра.
Содержание.
Перечень единиц, используемых в проекте, в системе СИ……………………4
Введение…………………………………………………………………………..5
| 1. | Литературный обзор……………………………………………………… | 6 |
| 1.1 Химизмреакций гидрогенолиза гетероорганических соединений сырья…………………………………………………. | 6 | |
| 1.2 Термодинамика и кинетика гидрогенолиза гетероорганических соединений сырья……………………………………………… | 7 | |
| 1.3. Катализаторы гидрогенизационных процессов………………... | 10 | |
| 2. | Исходные данные…………………………………………………………. | 14 |
| 3. | Технологический расчет…………………………………………………. | 15 |
| 3.1 Выход гидроочищенного топлива………………………………. | 15 | |
| 3.2 Расход водорода на гидроочистку………………………………. | 15 | |
| 3.3 Потери водорода с отдувом……………………………………… | 17 | |
| 3.4 Материальный баланс установки………………………………... | 18 | |
| 3.5 Материальный баланс установки гидроочистки………………. | 19 | |
| 3.6 Материальный баланс установки реактора гидроочистки……. | 19 | |
| 3.7 Тепловой баланс реактора……………………………………….. | 20 | |
| 4. | Гидравлический расчет…………………………………………………... | 26 |
| 4.1 Расчет потери напора в слое катализатора……………………… | 26 | |
| 5. | Заключение……………………………………………………………....... | 29 |
| 6. | Список используемой литературы………………………………………. | 30 |
Перечень единиц, используемых в проекте, в системе СИ
| Наименование | Обозначение | Единицаизмерения |
| Давление | Р | МПа |
| Температура | T | °С, К |
| Тепловой поток | Ф | Вт |
| Молярная масса | М | кг/кмоль |
| Плотность | ρ | кг/м3 |
| Массовый расход | G | кг/час |
| Энтальпия | I | кДж/кг |
| Объемный расход | V | м3/с |
| Площадь сечения | S | м2 |
| Диаметр, высота | D, H | м |
Введение
Гидроочистка проводится с целью удаления из нефтяных фракций таких нежелательных компонентов как сера, азот, кислород и металлорганические соединения, а также для гидрирования олефинов и диеновых углеводородов.
Сырьем гидроочистки может быть бензиновая фракция прямой перегонки нефти термического коксования, керосино газойливые фракции прямой перегонки и деструктивного происхождения, а также вакуумрыйгазойль.
Принципиальная технологическая схема гидроочистки практически одинакова для всех видов перерабатываемого сырья.
Схема установки гидроочистки дизельного топлива:
1 — печь; 2 — реактор; 3 — теплообменники; 4 — холодильник; 5 — газосепаратор высокого давления; 6 — абсорбер для моноэтаноламиновой очистки циркулирующего водородсодер-жащего газа; 7 — циркуляционный компрессор; 8 — газосепаратор низкого давления; 9 — абсорбер для моноэтаноламиновой очистки углеводородного газа; 10 — колонна регенерации моноэтаноламина (десорбер); 11— колонна отгонки бензина;
I — свежий водородсодержащий газ; II — сырье; III— отдув (водородсодержащий газ); IV— углеводородный газ; V — сероводород; VI— бензин; VII — дизельное топливо гидроочищенное
1.Литературный обзор.
1.1 Химизмреакций гидрогенолиза гетероорганических соединений сырья.
Гидрогенолиз гетероорганических соединений в процессах гидрооблагораживания происходит в результате разрыва связей C-S, C-N,С-О и насыщенияводородом образующихся гетероатомов и двойнойсвязи у углеводороднойчасти молекул нефтяного сырья. При этом сера, азот и кислород выделяются в виде соответственно H2S, NH3 иH2O. Содержащиеся в сырье непредельные гидрируютсядопредельных парафиновых углеводородов. В зависимости от и процессов возможны частичное гидрирование и гидрокрекинг полициклических ароматических и смолисто асфальтеновых углеводородов. Металлоорганические соединения сырья разрушаются, и выделяющиеся металлы отлагаются на катализаторе.
Гидрогенолиз сераорганических соединений.
Меркаптаны гидрируются до сероводорода и соответствующего углеводорода:
RSH + H2 → RH + H2S
Сульфиды гидрируются через образование меркаптанов:
RSR + H2 → RSH + RlH
RlH + RH + H2SДисульфиды гидрируются аналогично:
RSSRl + H2 → RSR + RlSH
RH + RlH + 2H2SЦиклические сульфиды, например тиофан и тиофен, гидрируются с образованием соответствующих алифатических углеводородов:
Бенз- и дибензтиофены гидрируются по схеме:
Гидрогенолиз азоторганических соединений.
Азот в нефтяном сырье находится преимущественно в гетероциклах в виде производственных пиррола и пиридина. Гидрирование их протекает в общем аналогично гидрированию сульфидов:
Гидрогенолиз кислородсодержащих соединений.
Кислород в топливных фракциях может быть проедставлен соединениями типа спиртов, эфиров, и нафтеновых кислот. В газойлевых фракциях и нефтяных остатках кислород находится в основном в мостиковых связях и в циклах полициклических ароматических и смолисто-асфальтеновых соединений нефти.
При гидрировании кислородных соединений образуются соответствующие углеводороды и вода:
1.2 Термодинамика и кинетика гидрогенолиза гетероорганических соединений сырья.
В таблице 1 представлены термодинамические данные для реакций гидрогенолиза некоторых серо- и кислородсодержащих органических углеводородов.
Как видно из этих данных, реакции гидрогенолиза гетероатомных углеводородов экзотермичны и протекают либо без изменения объема или в случае гидрогенолиза непредельных гетероорганических соединений (как, например, производных тиофена) - с уменьшением объема и более высоким экзотермическим эффектом. Следовательно, реакции гидрогенолиза всех без исключения гетероорганических соединений являются термодинамически низкотемпературными. Давление либо не оказывает влияния на равновесие газофазных реакций, либо благоприятствует образованию продуктов гидрогенолиза.
Таблица 1.
Тепловой эффект и константы равновесия (Кр) реакций гидрогенолиза некоторых гетероорганических соединений (данные Ю.М.Жорова)
| Реакция | Тепловой эффект, кДж/моль | Кр | Зависимость lnKp от Т в интервале 300-800 К | ||
| при 300 К | при 800 К | при 300 К | при 800 К | ||
| C3H7SH+H2↔C3H8+H2SC5H11SH+H2↔C5H12+ H2SCH3SC3H7+2H2↔CH4+C3H8+ H2SCH3SC4H8+2H2↔CH4+C4H10+ H2SC4H4S+4H↔C4H10+ H2SC4H8S+2H↔C4H10+ H2SC3H10S+2H↔C3H12+ H2SC10H21+H2↔C10H22+H2O | + 47,9 +58,2 +120.2 +108,6 +262,4 +112,6 +103,4 +88,3 | + 55,9 +66.6 +135,3 +124,0 +283,6 +121,8 +117,0 +92,4 | 2,6-1093,9-10102,1-10221,1-10215,3-10305,4-10162,8-10164,5-1015 | 7,7-103 9,0-1034,7-1084,5-10818,51,4-1046,3-1047,8-105 | lnКр =0,84 + 6220/ТlnКр =0,50+7470/ТlnКр =0,37+ 1531/ТlnКр=2,06+1393/ТlnKр= 38,64 + 3282/TlnКр=7,74+1406/ТlnКр=-5.92+1313/ТlnКр=-0,09+1085/Т |
Из табл. 1 следует, что с повышением температуры константы равновесия реакций гидрогенолиза уменьшаются, особенно сильно для тиофена и его производных. Тем не менее в интервале температур, представляющем практический интерес, равновесие реакций практически нацело смещено вправо для всех гетероорганических соединений, за исключением тиофенов, для которых термодинамические ограничения все же ощутимы и их гидрирование следует проводить при пониженных температурах на высокоактивных катализаторах.