Автоматичні системи керування технологічним процесом

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

Стор. 84, табл. 30 , мал. 1, бібліограф. посилань 20, креслень 6.

ГІДРООЧИСТКА, МАСЛО, РЕАКТОР, КАТАЛІЗАТОР, ВОДНЕВМІСТНИЙ ГАЗ, СІРКОВОДЕНЬ, ТРУБЧАТА ПІЧ.

В дипломному проекті наведено аналітичний огляд процесів гідроочистки дистилятного масла, розглянуто фізико - хімічні основи процесу, представлена характеристика сировини, каталізатора, готової продукції. Вибрана та описана технологічна схема, приведений матбаланс процесу, виконані технологічні розрахунки реакторного блоку та трубчатої печі.

У розділі “Автоматичні системи керування технологічним процесом” розроблена функціональна схема автоматичного контролю та регулювання блоку гідроочистки.

У розділі “Охорона праці” розробленні необхідні заходи по техніці безпеки, промислової санітарії та протипожежної техніки.

У розділі “Економіка та організація підприємства” приведен розрахунок собівартості однієї тони гідроочищеного масла до та після реконструкції.

Реконструкція полягає у заміні каталізатора КГОМ - 3 на каталізатор нового покоління РК - 438W, який покращує якість гідроочищеного масла.

реакторний трубчатий піч керування

ЗМІСТ

Вступ

1. Аналітичний огляд методів виробництва

2. Фізико - хімічні основи

3. Характеристика сировини, реагентів, готової продукції

4. Вибір, обґрунтування та опис технологічної схеми

5. Технологічні розрахунки

5.1 Розрахунок реакторного блока

5.2 Вибір трубчатої печі

6. АСКТП

6.1 Характеристика об'єкта автоматизації

6.2 Розробка АСКТП

6.3 Вибір комплексу технічних засобів

6.4 Розробка функціональної схеми АСКТП

7. Охорона праці

7.1 Вибір місця і характеристика майданчика для будівлі

7.2 Характеристика можливих небезпечних і шкідливих промислових факторів на установці

7.3 Заходи по створенню безпечних і здорових умов праці, що передбачені проектом

7.4 Характеристика об'єкту з пожежо - та вибухонебезпечності

7.5 Протипожежні заходи

7.6 Засоби гасіння пожежі

8. Економіка

8.1 Відомості про процес

8.2 Матеріальний баланс

8.3 Розрахунок чисельності та фонду заробітної платні ПВП

8.4 Розрахунок собівартості виробництва продукції проектного цеху

8.5 Розрахунок собівартості виробництва продукції базового цеху

8.6 Розрахунок показників ефективності роботи проектного цеху

8.7 Розрахунок показників ефективності роботи базового цеху

Висновки

Література

Додатки

ВСТУП

Ємність світового ринку змащувальних матеріалів 44 млн.т./рік - 1% від всієї переробляємої нафти в світі. Їх вартість в 2 - 3 рази більша від нафти. Це найбільш наукомісткий процес.

Класифікують змащувальні масла по засобу виробництва та по області застосування.

В наш час вся потужність виробництва базових масел на Україні зосереджено на АТ “УКРТАТНАФТА” м. Кременчук. Загальна потужність маслоблока складає біля 400 тис. тон змащувальних масел на рік. Така кількість не задовольняє потреби економіки України.[1]

З підвищенням вимог до вмісту сірки виникла потреба вдосконалення технології їх отримання. Актуальним є поглиблення переробки нафти у зв'язку зі зниженням її видобутку, підвищення витрат на видобування та транспортування. Частка вторинних процесів неухильно зростає. [12]

Для збільшення показників якості базових масел та асортименту необхідно на підприємстві проводити реконструкції діючих установок.

Проведення заходів в даному напрямку дозволяє виробляти масляні дистилятні фракції більш вузького фракційного складу, що дає ряд переваг за час послідуючої їх очистки. [2]

Все це, в кінцевому результаті, приводить до підвищення якості базових масел та створює умови для підвищення виробництва базових масел. [1]

На протязі багатьох років покращення якості змащувальних масел різного призначення, досягається за рахунок застосування нових високоефективних присадок. В наш час разом з ними не менш важливим напрямком в отриманні товарних масел стало покращення якості базових масел. Застосування стабільної високоіндексної бази забезпечує таке покращення експлуатаційних характеристик товарних масел, яке не досягається ні застосуванням багатофункціональних присадок, ні застосуванням масел з високополімерними добавками. [3]

Установка гідроочистки масел Г - 24 призначена для кінцевої очистки дистилятних та залишкових масляних фракцій сірчастих нафт, які попередньо очищенні та депарафінованих методом гідроочистки для отримання компонентів для приготування товарних моторних та індустріальних масел. Ця установка складається з декількох блоків. Блок гідроочиски масел вузлами очистки циркулюючого ВСГ та регенерації каталізатора.

Блок гідроочистки масел складається з 3 - ох паралельно працюючих потоків, призначених для гідроочистки 3 - ох видів сировини одночасно.

1. АНАЛІТИЧНИЙ ОГЛЯД МЕТОДІВ ВИРОБНИЦТВА

В наш час виробництво нафтових масел у світі характеризується двома основними тенденціями: погіршенням якості нафт та постійним збільшенням вимог до базових масел. Світовий ринок переходить на масла більш високої якості, вимоги до яких представленні у класифікації АРІ. [4]

На протязі розвитку техніки та транспортних засобів, у результаті збільшення жорсткості робочих умов, збільшення потужності механічних пристроїв, які повинні бути змазані, збільшуються вимоги до якості масел різного призначення. [3]

Сучасне виробництво масел базується на використанні екстракційних процесів (деасфальтизація, селективна очистка, сольвентна депарафінізація), тому хімічний склад масел, в першу чергу, залежить від хімічного складу сировини.

Для вирішення задач виробництва змащувальних масел виникла необхідність модернізувати технології їх отримання, використовуючи процеси, які дозволяють активно впливати на хімічний склад та властивості отриманих масел. До таких процесів відносять каталітичні, які дозволяють здійснювати цілеспрямоване перетворення сировини: гідроочистка, гідрооблагородження, гідродепарафінізація. [5]

Гідрогенізаційні методи виробництва масел мають переваги порівнянно з методами їх селективної очистки, які полягають в більш високому індексі в'язкості та більшому виході масел. Крім того гідрогенізаційні методи характеризуються порівняною проектною технологічною схемою та головне - її гнучкістю. Відсутність процесів фізичного розподілу масляних дистилятів дозволяє уникнути утворенню малоцінних побічних продуктів, таких, як екстракти висококиплячих ароматичних вуглеводнів.

Застосування процесу гідрооблагородження рафінатів перед процесом депарафінізації рекомендується також японськими спеціалістами, які вважають, що така схема отримання масел попереджує їх помутніння, яке спостерігається при виробництві масел за традиційною схемою. [9]

Завершальною стадією виробництва масел є гідродоочистка, яка замінює контактне або кислотне очищення дистилятів або деасфальтизатів, заздалегідь підданих селективному очищенню і депарафінізациі. Гідроочистку здійснюють в порівняно м'яких умовах: відносно низькі температури - порядку 250 - 375°С, тиск водню 2,0-5,0 МПа, питома об'ємна швидкість подачі сировини 0,5-2,0 і питома циркуляція водневмісного газу 300 м³/м³ сировини. В результаті гідроочистки масел поліпшується їх колір, підвищується стабільність кольору, стійкість до окислення, знижується кислотне число, зменшується вміст сірки, азоту і кисню і декілька зростає індекс в'язкості. Гідрування значних кількостей ароматичних вуглеводнів і інтенсивний гідрокрекінг вуглеводнів в умовах гідроочистки практично не відбуваються. Тому в'язкість масел змінюється трохи - тільки за рахунок продуктів деструкції, сірчистих і азотистих з'єднань, що утворюються в результаті реакцій гідрогеноліза.

Вихід масла при гідроочистке звичайно досягає 97-99%, тоді як при інших методах неминучі значні втрати масла. Вважається, що великою перевагою гідроочистки масел є також відсутність необхідності регенерації або утилізації кислого гудрону, що утворюється при сірчанокислотній очищенні, або відпрацьованої глини (адсорбенту) при контактному очищенні.

В процесі гідроочистки масел найчастіше використовують алюмомолібденовий або алюмокобальтмолібденовий каталізатор. Сприятливі результати досягаються при введенні в каталізатор заліза; гідроочистка з таким каталізатором (процес «феррофайнінг») використовується в Західній Європі.

Процес гідроочистки застосовують для облагороджування масел, одержаних з сірчистих і малосірчаних нафт. На вітчизняних установках гідроочистки одночасно можна очищати три види сировини: фракції 350-420°С, 420-490°С і залишкове масло, що википає вище 500°С. Тому установка виконана з трьома потоками із загальним блоком абсорбції і очищення циркулюючого газу від сірководню. Процес проводять на алюмомолібденовом каталізаторі при питомій циркуляції водневмісного газу 300-350 мг/м³ сировини, надмірному тиску 40 ат. і питомої об'ємної швидкості подачі сировини близько 1,5 ч^-1.

Середні дані про якість сировини і одержаного з нього гідроочищенного масла приведені табл. 1.1

Таблиця 1.1 Фізико - хімічні показники гідроочистки фракцій масел, отриманих з різних фракцій.

Показники	Фр.вище 350-420° С	Фр.420-500° С	Фр. вище500° С
	Неочищена олива	Гідроочищена олива	Неочищена олива	Гідроочищена олива	Неочищена олива	Гідроочищена олива
Густина при 20° С В'язкість кінематич., при 50 ° С при 100 ° С Індекс в'язкості Колір, мм Температура, ° С: - спалаху у закритому тиглі - застигання Коксівність, ваг. % Вміст сірки, ваг. %	0,873-0,877 15,5-18,08 4,3-4,9 88-100 20-38 160-176 від -15 до -16 0,01-0,02 0,08-0,17	0,874-0,876 15,9-18,3 4,3-4,8 91-109 52-120 179-184 від -15 до -16 < 0,01 0,07-0,11	0,885-0,887 30,3-45,5 6,5-8,6 80-88 13-38 176-196 від -15 до -16 0,03-0,07 0,13-0,20	0,885-0,887 37,1-42,4 7,5-8,2 88-91 35-80 201-205 від -15 до -16 0,02-0,04 0,08-0,13	0,900 164,8 21,0 81 9 208 -15 0,63 0,25	0,891-0,896 146-151,5 19,7-20,2 86-89 17-18 228-248 -15 0,45-0,53 0,14-0,15

Якість масла в результаті доочистки значно поліпшується; при цьому індекс в'язкості підвищується в середньому на 2-3 одиниці, колір масел поліпшується в 2,5-3 рази, вміст сірки знижується на 25-40%, а коксівність - на 20%, значно підвищується стабільність масла проти окислення.

Порівняльна характеристика дистилятних масел, одержаних на установках контактного очищення і гідроочистки, приведена табл. 1.2:

Таблиця 1.2 Характеристика дистилятних масел, отриманих на установці контактної очистки та гідроочистки

Показники	Фр. вище 350-420° С	Фр.420-490° С
	Після контактної очистки	Після гідроочистки	Після контактної очистки	Після гідроочистки
Колір, мм Індекс в'язкості Кислотне число, мг КОН/г Осад, ваг. %	33-38 85-95 0,447-0,573 0,077-0,19	85-112 100-109 0,255-0,292 0,047-0,051	22-25 82-86 0,318-0,547 0,031-0,162	33-45 88-85 0,210-0,280 0,019-0,051

Приведені дані показують перевагу методу гидродоочистки перед контактним очищенням.

Для одночасної гідроочистки різних масел установки звичайно виконують трьохпотоковими. Одержувані масла характеризуються підвищеним індексом в'язкості, хорошим кольором, низькою коксуємістю. За всіма цими показниками гідроочищені масла перевершують масла контактної доочистки.

Нижче в таблиці 1.3 приведені результати випробування термоокислюванної стабільності моторних масел, одержаних контактною доочисткою і гідроочисткой (за методом TGL 17745):

Таблиця 1.3 Результати випробування термоокислюванної стабільності моторних масел, одержаних контактною доочисткою і гідроочисткой

Найменування	Після контактної доочистки	Після гідроочистки
		при 320 ° С	при 380 ° С
Базова олива: - збільшення коксуємості, % - збільшення в'язкості при 50 ° С , %	0,87 29,1	0,65 12,2	0,84 22,8
Товарна олива: - збільшення коксуємості, % - збільшення в'язкості при 50 ° С , %	0,72 13,0	0,52 6,35	0,43 4,23

Крім перерахованих переваг процес гідроочистки відрізняється вищими економічними показниками: підвищенням виходу цільового продукту на 4-5%, підвищенням продуктивності праці, зменшенням площі установок, зниженням експлуатаційних витрат. Економічним недоліком процесу є вищі капіталовкладення, проте цей чинник компенсується поліпшенням решти показників. Тому процес відрізняється високою ефективністю і знаходить все більш широке застосування. Вивчаються також можливості гідроочищення в інших варіантах поєднання з процесами селективного очищення і депарафінізації. Вживані в таких випадках умови гідроочищення майже не відрізняються від умов гідроочистки відповідних масел. Встановлено, що в результаті попереднього гідроочищення можна понизити глибину екстракції, збільшити відбір рафінату і підвищити продуктивність установки селективного очищення. Гідроочищення залишкового рафінату селективного очищення дозволяє унаслідок зниження смол в 1,5 разу інтенсифікувати подальшу низькотемпературну депарафінізацію, а також підвищити вихід депарафінізованного масла. При гідроочищенні дистилятних рафінатів селективного очищення значно поліпшуються в'язкості властивості продукту; приріст індексу в'язкості у міру поглиблення очищення селективним розчинником збільшується. У всіх випадках одержувані масла близькі за якістю до масел після проведення звичайної гидроочистки, тобто характеризуються кращим кольором, низькою коксуємістю, високою сприйнятливістю до присадок.

Таким чином, кожен варіант поєднання гідроочищення з процесами селективного очищення і депарафінізації має свої переваги. Вибір оптимальної технологічної схеми повинен базуватися на ретельній оцінці експлуатаційних властивостей одержуваних масел і на даних техніко-економічного зіставлення схем. В даний час даних для такого вибору недостатньо, і це питання вимагає подальшого вивчення. Розглянуті варіанти процесу гідроочищення так чи інакше поєднуються з очищенням селективними розчинниками. Проте у ряді випадків гідроочищення є основною стадією очищення і дозволяє виключити з технологічної схеми процес селективного очищення. Це можливо за наявності сировини сприятливого складу і виробленню масел з невисокими в'язкістними властивостями.

Гідроочищення як єдиний ступінь очищення здійснюється при жорсткішому режимі, чим у випадках поєднання з селективним очищенням. При виробництві індустріальних масел з легкого і середнього дистилятів по схемі депарафінізація - гідроочищення останню проводять при температурах до 380- 400°С і швидкості подачі не вище 1 - 1,1, тобто в умовах, помітно жорсткіших, ніж в процесі гидроочистки масел близької в'язкості. Очищення в такому режимі забезпечує підвищення індексу в'язкості на 9 - 12 пунктів; температура застигання підвищується на 2 - 6°С, що необхідно враховувати на стадії депарафінізації; глибина очищення від сірковмісних з'єднань досягає 80%.

Гідроочищення як основний ступінь очищення може застосовуватися і в інших варіантах технологічної схеми. Можливо, наприклад, отримання трансформаторних масел по схемі гідроочищення - депарафінізація - доочистка. За наявності сировини з достатньо низькою температурою застигання гідроочищення може бути єдиним процесом в технології виробництва базового масла з прямогонного дистиляту. Проте порівняно низький тиск в процесі гідроочищення не дозволяє здійснити достатньо глибоке гідрування важких ароматичних вуглеводнів, тому масла з високим індексом в'язкості одержують сумісним застосуванням процесів селективного очищення і гідроочищення. Крім того, у ряді випадків необхідно гідрувати легкі ароматичні вуглеводні, що процесом гідроочищення не забезпечується. Вказані недоліки усуваються при здійсненні гідрування під високим тиском. [6]

Одним з недоліків масел в СНД є наявність в них важкої ароматики, яка погіршує стабільність масла при експлуатації і понижує його індекс в'язкості.

Повне видалення цих вуглеводнів можливе лише при поєднанні жорсткої каталітичної гідроочистки з наступною доочисткою селективними розчинниками, найкраще N- метилпіролідоном. Необхідно відмітити, що для перетворення низькоіндексних ароматичних вуглеводнів у відповідні ароматичні вуглеводні з прийнятними індексами в'язкості необхідно застосовувати гідрообробку при більш жорстких умовах, ніж при традиційній гідроочистці депарафінованих масел.

За кордоном ця проблема давно вирішена, а зараз впроваджується різні схеми гідрокрекінгу, в яких (наприклад США) уже обробляється 15 % базових масел. В СНД поки що існує тільки дві установки гідрокрекінгу: на одній (Ангарський НПЗ) виробляються високоякісні трансформаторні масла, а на другій (Волгоградський НПЗ) гідрорідини ВМГЗ. Останній процес є скоріше гідроочисткою (Р=5Мпа). В останній час розпочато будівництво установок гідрокрекінгу на Ново-Ярославському НПЗ. В США методом гідрокрекінгу одержують базові масла з в'язкістю 110, температурою спалаху до 260 °С, температурою застигання до -18 °С, та випарюванням менше 10 %.

Існуючі в СНД процеси гідроочистки тиском близько 3 МПа не вирішили проблеми якості масел. Для вирішення цієї проблеми у ВНІІНП розроблено процес на типовому обладнанні зі збільшенням тиску до 5 МПа. Вирішення задачі досягається впровадженням нових каталізаторів.

Для одержання в умовах Росії масел сучасної якості з високим виходом фірма Тексако пропонує доповнити існуючі маслоблоки попереднім гідруванням при 7-8 МПа, НМП-екстракцією та каталітичною депарафінізацією.

Заслуговує уваги метод жорсткої гідроочистки (гідрування) вакуумних дистилятів вузького (30-50°С ) фракційного складу. При такому способі жорсткої гідроочистки вузьких фракцій при тиску водню 7-8 МПа можна одержати масла значно вищої якості, ніж при аналогічному гідруванні широких (80-100°С) фракцій, що практикується на заводах СНД і на деяких зарубіжних підприємствах.

Спосіб жорсткої гідроочистки (гідрування) вузьких фракцій вакуумних дистилятів був у свій час розроблений в СРСР, але на жаль, не був запроваджений у виробництво.

В жорстких умовах гідроочистки ароматичних вуглеводнів, які вміщують у своєму складі 3 і більше ароматичних кілець, реакціями гідрування, деалкіювання і крекінгу ці ароматичні вуглеводні перетворюються на відповідні компоненти і в першу чергу - нафтено-ароматичні. Останні характеризуються нижчими температурами викіпання (на 10 - 40°С) і нижчим індексом в'язкості, ніж вуглеводні, які мають температури википання вихідної сировинної фракції. В умовах жорсткої гідроочистки вузьких вакуумних дистилятів із гідрогенізатів можна методом перегонки виділити високоіндексну частину вуглеводнів, яка википає в границях вихідної сировини і малоіндексну (восновному із заново утворенних нафтеново-ароматичних вуглеводнів), яка википає при більш низькій температурі, ніж вихідна фракція сировини.

При жорсткій гідроочисці широких фракцій (80-100°С) утворенні гідрогенізати методом розгонки неможливо розділити на високоіндексну та малоіндексну частини.

Після жорсткої гідроочистки вузьких вакуумних дистилятів (на вакуумній колоні АВТ доцільно одержувати сорокаградусні фракції від 300°С до 500°С, наприклад: 300-340, 340-380, 380-420, 420-460, 460-500, 500-540°С.) Одержанні гідрогенізати розділяють на паливні та масляні компоненти відгонкою при атмосферному тискові. При цьому одержують паливні фракції (до 300°С), вихід яких складає близько 3-8 %.

Після відгонки паливних фракцій залишки гідрогенізатів під вакуумом розділяють на нейтральні і ароматизовані компоненти масел.

Зокрема, як приклад, при жорсткій гідроочистці фракції 390-420 °С матеріальний баланс після перегонки гідрогенізату складатиме:

- паливні компоненти (фр. н.к. -300°С)5%

- ароматизований компонент (фр. 300-390°С)30%

- нейтральний компонент(фр. 390-420°С)65%

Знову утворені фракції при такій жорсткій гідроочистці вакуумних дистилятів у своєму складі мають мало парафінових і нафтенових вуглеводнів, але - високий відсоток нафтено - ароматичних вуглеводнів з конденсованими кільцями і парафіновими ланцюгами і значний відсоток алкілбензолів. Нейтральні компоненти масел характеризуються достатньо високими індексами (близько 90-100) і після депарафінізації можуть застосовується як базові компоненти різноманітних масел. Індекс в'язкості таких масел буде близько 90 пунктів.

Нейтральні ароматичні компоненти одержані вищезазначеним способом жорсткої гідроочистки вузьких масляних фракцій безпосередньо можна використовувати як складові базових масел.

Але враховуючи наявність на АТ ”УКРТАТНАФТА” маслоблоку з установкою очистки селективними розчинниками, нейтральні і ароматичні компоненти з метою подальшим підвищенням їх якості і одержання спеціальних продуктів доцільно направляти га доочистку селективними розчинниками (N-метилпіролілоном, фурфуролом, фенолом), де із нейтральних компонентів можна виділити з високим виходом (близько 90%) високоіндексні продукти, які після депарафінізації та гідроочистки матимуть індекс в'язкості близько 110-130 пунктів. Нейтральні і ароматичні компоненти з невисокими температурами википання, наприклад, фракції 300-330°С, 330-340°С недоцільно направляти на доочистку селективними розчинниками, так як ці продукти можна з достатньою глибиною гідроочистки в вищезгаданих умовах жорсткої гідроочистки. Крім того, після очистки таких фракцій селективними розчинниками виникають проблеми пов'язанні з відгонкою селективних розчинників від цільових продуктів.

Ароматичні фракції після очистки селективними розчинниками і депарафінізації дадуть два види масляних компонентів:

а) на базі рафінату - масляні компоненти з високим вмістом алкіл- бензолів;

б) на базі екстракту - масляні компоненти з високим вмістом нафтено - ароматичних вуглеводнів з парафіновими ланцюгами;

Компоненти масел багаті алкілбензолами характеризуються достатньо високими індексами в'язкості і можуть застосовуватись як складові моторних і індустріальних масел.

Компоненти масел з високою концентрацією нафтено-ароматичних вуглеводнів характеризується низьким індексами в'язкості і можуть застосовуватись як складові спеціальних масел (масел пластифікаторів, масел-теплоносіїв, індустріальних масел, які застосовуються тільки в закритих приміщеннях і т.д.).

Методом компаундування із нейтральних компонентів можна одержувати відповідної в'язкості високоіндексні компоненти моторних, трансмісійних: індустріальних (типу И-8А, И-12А, И-20А, И-30А, И-40А, И-50А), гідравлічних масел та інших масел. Доцільно також застосовувати компаундування нейтральних масел з ароматичними маслами - компонентами збагаченими алкілбензолами. При такому компаундуванні будуть одержуватись високоіндексні масла.

З урахуванням відборів при жорсткій гідроочистці, очистці селективними розчинниками і депарафінізації відповідно запропонованому способу переробки вакуумних дистилятів сумарний вихід нейтральних товарних масел складатиме близько 40 % на вихідні вакуумні дистиляти.

Успішний розвиток процесів гідрообезсірювання залишкової сировини визначається досягненнями у області створення каталізаторів.

Каталізатори процесів, гідрогенізацій, вельми різноманітні, але їх можна класифікувати за призначенням так: каталізатори гідроочищення нафтових дистилятів; каталізатори гідрокрекінгу нафтової сировини від нафти до мазуту; каталізатори деалкілування.

Як приклад розглянемо використання процесів гідрогенізації для отримання масел. Гнучкість і універсальність процесів, гідрогенізацій, характерні не тільки при отриманні з їх допомогою палив і сировини для хімічної промисловості, але і при отриманні масел. У виробництві масел гидрогенізаційні процеси можуть застосовуватися в різних модифікаціях. При гідроочищенні депарафінірованного масла у відносно м'яких умовах не відбувається ні перетворення ароматичних вуглеводнів, ні гідрокрекінгу, але проте вихід і якість очищеного масла значно перевершує ці показники очищення змащувальних масел глиною. Тому гідроочищення масел знайшло широке застосування у всіх країнах світу. Гідрування фракцій (особливо одержаних при переробці різних сірчистих нафт) в жорстких умовах замість селективного очищення, як показав ряд робіт, технічно здійснено, але в даний час економічно не виправдано, за винятком отримання спеціальних і високоіндексних масел. Це пояснюється тим, що гідрування вимагає більших витрат, ніж селективне очищення. Різниця у витратах особливо позначається тоді, коли в початковій сировині міститься багато конденсуючи ароматичних вуглеводнів і для перетворення їх у відповідні нафтени потрібне проведення гідрування саме в жорстких умовах: із застосуванням вищого тиску. У м'якшому режимі вдається одержувати масла із значно нижчим індексом в'язкості, чим в жорсткому режимі. Тому в даний час гідрування як метод отримання масел замість селективної очистки знаходить обмежене застосування. Проте в цій області ведуться дослідження, в основному пошуки каталізатора, застосування якого дозволило би понизити витрати (у тому числі і за рахунок зниження необхідного тиску в системі). [8]

Каталізатор ГО-38 призначений для процесу гідроочищення масляних фракцій, у тому числі і сировини для отримання білих масел методом гідрування. Він являє собою алюмоникельмолібденову систему. Його характеристики наведенні нижче в таблиці 1.4:

Таблиця 1.4 Характеристики каталізатора ГО-38

Показник	Після контактної доочистки
Масова частка компонентів каталізатора (у перерахунку на прожарений при 650 єС), %: - триоксида молібдена - оксида нікеля - оксида натрія, не більше - оксида заліза, не більше	18,0-21,0 7,0-9,0 0,4 0,2
Фізичні характеристики і каталітичні властивості: Діаметр гранул, мм Насипна густина (у перерахунку на прожарений при 550 єС), г/смі, не менше Середній коефіцієнт міцності, кг/мм, не менше Масова частка втрат при прокалюванні при 650 єС %, не більше Масова частка фракції менше 1 мм %, не більше	2,5-3,5 0,8 0,8 5,0 1,0

У АТ “Сорбент“ розроблений каталізатор КГОМ-1 для гідрооблагородження масляних фракцій і рафінатов, що відрізняється від традиційних вітчизняних каталізаторів, наприклад АКМ, не тільки більшою активністю, але і більшою механічною щільністю. Його характеристики наведенні нижче (табл. 1.5):

Таблиця 1.5 Характеристики каталізатора КГОМ-1

Показники	Каталізатор
	АКМ	КГОМ-1
Насипна густина Діаметр гранул, мм Коефіцієнт міцності при розколюванні Н/мм Вміст оксидів молібдена та нікеля (кобальта), % (мас.) Промотор	690 3 10 18 -	760 2-3 19 12 +

Підвищенні насипна щільність і механічна міцність цього каталізатора досягається застосуванням оригінального носія, що одержується за технологією запропонованою і реалізованою В АТ “Сорбент“.

Порівняльні випробування каталізаторів АКМ і КГОМ-1 проведені на пілотних установках в умовах, експлуатації установки Г-24 гідроочищення масел.

Як сировину використовували не гідроочищені депарафіновані масляні фракції, які використовували для отримання дистилятних основ із вміст сірки відповідно 1, 1.1, 1.6 % (мас.). Індекс в'язкості складає 87, 84 і 86, температура застигання - мінус 13, мінус 13 і мінус 3.

Показник якості сировини і результати його гідрооблагородження на каталізаторах АКМ і КГОМ-1 приведенні в табл. 1.6:

Таблиця 1.6 Показник якості сировини і результати його гідрооблагородження на каталізаторах АКМ і КГОМ-1

Показники	До гідроочистки	Після гідро очистки на каталізаторі
		АКМ	КГОМ-1
Масло И-20А Температура спалаху, °С Колір, од. ЦНТ	189 1,5	181 1	183 1
Масло И-30А Температура спалаху, °С Колір, од. ЦНТ	216 2,5	210 1,5	216 1,5
Залишкове масло Температура спалаху, °С Колір, од. ЦНТ Коксуємість, %	269 6,5 0,65	262 4 0,45	267 3 0,3

Як випливає з цих даних, каталізатор КГОМ-1 більш ефективно видаляє сірку, підвищує індекс в'язкості і знижує коксуємість. При цьому температура застигання гідрогенізатів зростає не більше, ніж при використанні каталізатора АКМ (у прибудовах погрішності вимірювання).

Новий каталізатор успішно експлуатується на установці Г-24 в процесі гідрооблагородження депарафінованих масляних фракцій та рафінатів.

ООО “Компанія КАТАХІМ” розробила каталізатор РК - 438 призначений для використання в процесах гідрооблагородження середнєдистилятних фракцій, а також нафтових масляних фракцій. Випускається в трьох варіантах:

· алюмоникельмолібденовий;

· алюмоникельвольфрамовий;

· алюмоникельмолібденовольфрамовий.

Каталізатор РК - 438 є каталізатором нового покоління і рекомендується для процесів:

1. Гідрооблагородження нафтових масляних фракцій з метою підвищення індексу в'язкості, поліпшення низькотемпературних властивостей, кольору, підвищення температури спалаху і зниження вмісту сірки в компонентах базових масел. В результаті процесу гідрооблагородження базові масла набувають високої сприйнятливості до присадок, що дозволяє одержувати на їх основі високоякісні товарні масла;

2. Гідрооблагородження середньодистилятних фракцій.

Показник якості сировини і результати його гідрооблагородження на каталізаторах РК - 438 (W) приведенні в таблиці 1.7:

Таблиця 1.7 Показник якості сировини і результати його гідрооблагородження на каталізаторах РК - 438 (W)

Показники якості.	Середнєвязкий рафінат	Залишковий рафінат
	сировина	гідрогенізат	сировина	гідрогенізат
Вміст сірки, % мас.	0,69	0,04	0,98	0,18
Індекс в'язкості	111	116-117	90	98-99
Температура спалаху, °С	-	208	-	262
Температура застигання, °С	-30	-31	-51	-51

Після отримання гідрооблагородженних рафінатів була проведена лабораторна депарафінізація і одержані компоненти базових масел з якісними характеристиками, викладеними в наступній таблиці 1.8:

Таблиця 1.8Якісними характеристики компонентів базових масел

Показники якості.	Середнєвязкий компонент	Залишковий компонент
Вміст сірки, % мас.	0,05	0,15
Індекс в'язкості	97-99	95-96
Температура спалаху, °С	210	230
Температура застигання, °С	-13	-15

На підставі аналізу результатів випробувань розробник рекомендує для процесів гідрооблагородження як масляних рафінатів, так і депарафінованих з метою отримання високоіндексних компонентів базових масел використовувати каталізатор РК - 438 в модифікаціях:

· алюмоникельмолібденовий,

· алюмоникельвольфрамовий,

· алюмоникельмолібденовольфрамовий

2. ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ОСНОВИ ПРОЦЕСУ.ХІМІЗМ ГІДРООЧИСТКИ

Сировиною для отримання змащувальних масел є висококиплячі дистилятні та залишкові фракції нафти, які є складною суміщю вуглеводнів різних груп та гетероз'єднань, які містять перш за все атоми сірки, азоту, кисню та високомолекулярних речовин, таких як смолисті та асфальтенові. Всі ці компоненти сировини можуть вступати у взаємодію з воднем. [2]

Гідроочистка масел - це процес доочистки масляних фракцій шляхом гідрування сіро-, азот- і кисневмісних вуглеводнів, неграничних вуглеводнів і смолянистих речовин у присутності каталізатора.

Гідроочищенню піддаються депарафінюванню масла з дистилятних рафінатів після фурфурольной очищення і рафінат залишкової фракції після пропанової деасфальтизації і фенол-крезольной очищення.

В результаті гідроочищення поліпшується колір, стабільність масел до окислення, знижується вміст сірки і коксу.

Перетворення сірчистих, кисневих і азотистих з'єднань в умовах гідроочищення протікають у напрямі виділення гетероатомів у вигляді сірководню, води і аміаку.

Гідрування меркаптанів:

RSН + Н₂ RH + H₂S (2.1)

Гідрування сульфідів та дисульфідів:

R-S-Rґ + 2Н₂ RH + RґН + H₂S (2.2)

R-S-S-Rґ + 3Н₂ RH + RґН + 2H₂S (2.3)

Гідрування тіофенів:

С₄H₁₀ + H₂S(2.4)

S S

Гідрування теофанів

CН₃

изо-С₅H₁₂ + H₂S(2.5)

S

Гідрування фенолів:

ОН ОН

+ Н₂О(2.6)

Гідрування піридинових луг:

N NH

C₅H₁₁NH₂ C₅H₁₂ + NH₃(2.7)

Очищення циркулюючого водневмісного газу (ВСГ) від сірководню проводиться розчином моноэтаноламіна (МЭА) в процесі абсорбції. Регенерація розчину МЭА відбувається при вищій температурі з виділенням чистого сірководню.

2RNH₂ + Н₂S (RNH₃)₂S(2.8)

RNH₂ + Н₂S (RNH₃)HS ,(2.9)

де R - радикал ОН-СН₂-СН₂-

Одержуваний в процесі гідроочищення вуглеводневий газ спалюється на спеціальних пальниках печей установки, а відгін (фракція з температурою кінця кипіння не вище 350 °С) виводиться в котельне паливо.

Каталізатори гідрогенізаційних процесів виконують декілька функцій. Звичайно розрізняють гідруючу, розщеплюючи (що крекінгує) і ізомерізуючі функції. Першу функцію забезпечують метали в основному VIII групи і оксиди або сульфіди деяких металів VI групи періодичної системи. Крекінгуюча функція забезпечується носієм: оксидом алюмінію, алюмосилікатамі, магнійсилікатамі або активованою глиною. Звичайно носії виконують також ізомерізуючу функцію. Якщо хочуть підвищити активність крекінгуючого компоненту, вдаються до обробки каталізатора галоїдами фтором або хлором. Якщо необхідно підсилити гідрування, збільшують вміст металу, сприяючого гідруванню, або додають промотори, звичайно рідкоземельні метали. Слід підкреслити, що додавання галоїдів сприяє посиленню не тільки що крекінгує, але і ізомерізующей здібності. В деяких випадках обидві функції може виконати одне з'єднання, наприклад дісульфід вольфраму. Іноді сульфіди і оксиди металів у вільному стані (без носіїв) виявляють кислотні властивості. Прикладом може служити дісульфід вольфраму, що володіє каталітичною активністю в реакціях гидроїзомерізациі і гідрокрекінгу, а також в реакціях насичення кратних зв'язків у вуглеводнях.

Гідруючі каталізатори можна розділити на наступні типи: метали, оксиди і сульфіди металів, молібденові каталізатори.

Метали (платина, паладій, нікель) в чистому вигляді або на носіях вживані в реакціях насичення неграничних і ароматичних вуглеводнів. Вони дозволяють вести процес при низьких температурах, проте у сировині не повинно бути каталізаторних отрут.

Оксиди і сульфіди металів (або їх поєднання) на кислотних носіях оксиду алюмінію або магнію, кизельгур. Вони застосовуються головним чином в реакціях насичуючого гідрування у присутності потенційних каталізаторних отрут. Оксиди і сульфіди металів (або їх поєднання) на кислотних носіях алюмосилікаті, магнійсилікаті, окислу алюмінію (кислотної) або активованій глині. Ці каталізатори застосовуються найчастіше для проведення гидроїзомерізациі і гідрокрекінгу. Великої шкоди роботі установок, гідрогенізацій, завдають так звані каталітичні отрути. Як правило, елементи V групи (азот, фосфор, миш'як сурма, вісмут) і частина елементів VI групи (кисень, сірка, селен, теллур) є отрутами для металів VIII групи (заліза, кобальту, нікелю, платини паладію). Отрути блокують активні центри каталізатора, оскільки міцно адсорбуються на них або хімічно взаємодіють з ними. При регенерації каталізатора в результаті окислення каталізаторних отрут досягається їх нейтралізація, проте кращим способом боротьби з отрутами є встановлення додаткового (першої по ходу сировини) реактора, заповненого каталізатором, для розкладання або скріплення отруйливих домішок. Оскільки сірчисті з'єднання присутні практично у всіх видах сировини, слід застосовувати каталізатори, стійкі до сірки. Такими каталізаторами є сульфіди металів. У більшості сучасних процесів як каталізатори використовують кобальт або нікель, змішані з молібденом на пористому носії (в основному окисел алюмінію); іноді застосовують сульфідний нікельвольфрамовий каталізатор. Звичайно каталізатори випускаються в окисній формі; при гідрогенізації сірчистої сировини оксиди кобальту (або нікелю) і молібдену повністю або частково переходять в сульфідну форму. Часто після завантаження каталізатор осірняют заздалегідь обробляють сірководнем або сірчистими з'єднаннями і воднем.

Молібденові каталізатори, особливо переведені в сульфідну форму, вельми активні в реакціях гідрування, протікаючи в результаті розриву зв'язків С-S. Та ж дія надає, наприклад, молібден з кобальтом на окислі алюмінію; дуже важливо, що каталізатор володіє високою теплостійкістю це сприяє подовженню терміну його служби, З іншого боку, активність каталізатора гідрокрекінгу відносно розриву - зв'язків С-С мала, унаслідок чого утворення низькокиплячих продуктів за умов, потрібних для видалення сірки, трохи.

В процесі гідроочищення масел застосовують алюмокобальтмолібденовий і алюмонікельмолібденовий каталізатори, які володіють достатньою механічною міцністю, не втрачають активності під впливом води і металів, мають високу активність і вибірковість.

У міру роботи на каталізаторі відкладаються кокс і сірка, що знижує його активність. Активність каталізатора відновлюється при випалюванні коксу і сірки пароповітряною сумішшю в процесі регенерації каталізатора.

Також використовують ВСГ з установок каталітичного ріформінгу. Об'ємна частка водню в цьому газі від 70 % до 90 %, решту частини складають метан, етан, пропан і бутан.

В результаті реакцій гідроочищення водень поглинається, утворюються вуглеводневі гази, сірководень і вода. Тому вміст водню у ВСГ на вході в реактор більше, ніж на виході. Витрата водню заповнюється постійним підживленням системи циркулюючого ВСГ свіжим водневмістним газом з установок ріформінга з одночасної сдувкою частини циркуляційного ВСГ в паливну мережу.

Параметри процесу гідроочищення підтримують в певних межах залежно від якості сировини і необхідного ступеня очищення.

Оптимальна температура для реакцій гідроочищення масел визначається залежно від якості сировини і активності каталізатора і складає не вище 350 °С. При значному зниженні температури реакції знесірення протікають слабо, а при підвищенні - посилюються реакції крекінгу і коксоутворення.

При роботі установки на початку пробігу каталізатора підтримують нижчу температуру, оскільки підвищення температури компенсує падіння активності каталізатора в процесі експлуатації.

Загальний тиск в системі знаходиться в межах від 3,2 МПа до 4,0 МПа (від 32,0 кгс/см² до 40,0 кгс/см²). Чим продукт, що важче очищається, і чим більше в ньому неграничних вуглеводнів, тим вище повинен бути парціальний тиск водню у водневмістному газі на вході в реактор. З підвищенням парціального тиску водню поліпшується ступінь очищення, зменшується коксоутворення, збільшується термін служби каталізатора.

Співвідношення об'ємів водневмістного газу в нм³/ч і сировині в м³/ч, що подаються в реактор, визначає кратність циркуляції водневмістного газу.

Оптимальна кратність циркуляції ВСГ залежить від виду сировини, необхідного ступеня очищення і складає для дистилятних фракцій не менше 300:1, а для рафінату залишкової фракції - не менше 500:1. Підвищення кратності циркуляції сприяє збільшенню тривалості без регенераційного пробігу установки.

Ступінь очищення масел залежить від часу контакту газосировинної суміші з каталізатором. Час контакту характеризується об'ємною швидкістю подачі сировини, яка є співвідношенням об'єму сировини, що подається в реактор в 1 годину, до об'єму завантаженого в реактор каталізатора. При постійних температурі і тиску збільшення об'ємної швидкості подачі сировини призводить до зниження ступеня гідроочищення, погіршення якості гідроочищених масел.

Оптимальна об'ємна швидкість подачі сировини залежить від температури і тиску процесу, виду сировини, активності каталізатора, необхідного ступеня очищення і складає для дистилятних фракцій не більше 2 ч^-1, а для рафінаду залишкової фракції - не більше 1,5 ч^-1.

3. ХАРАКТЕРИСТИКА СИРОВИНИ,ПРОДУКТІВ І ДОПОМІЖНИХ МАТЕРІАЛІВ.

3.1 Характеристика сировини, продуктів та допоміжних матеріалів приведена в табл. 3.1:

Таблиця 3.1

Характеристика сировини, продуктів та допоміжних матеріалів

Найменування початкової сировини, матеріалів, реагентів, каталізаторів, полу-фабрикатів, виготовля-ємої продукції	Міждержавний, національний або галузевий стандарт, технічні умови або методика	Показники якості обов'язкові для перевірки (найменування і одиниця вимірювання)	Норма (допустимі межі) по нормативній документації	Область використан-ня
1	2	3	4	5
Вихідна сировина
1 Фракція 420-500 ?С де парафінована	СТП 0152307.02.74	1.Індекс в'язкості, не менше 2.Температура спалаху у відкритому тиглі,?С, не нижче 3.Температура застигання, ?С, не вище з 1 квітня по 1 жовтня Вміст сірки, % (мас.), в тому числі: - меркаптанової Sм - сульфідної Sc - дисульфідної Sд - тиофенової Sт - вміст ненасичених вуглеводнів на сировину	85 190 мінус 10 мінус 5 0,05 0,6 0,05 0,8 10	-
Продукція, що виробляється
2.Компонент масел - фракція 420-500 ?С гідроочищенна	СТП 00152307.02.77	1Температуру спалаху у відкритому тиглі,?С, не нижче 2 Масова частка сірки ,%, не більше 3 Колір,ед. ЦНТ, не більше 4 Вміст води	220 0,9 2,5 Відсутність	Використову-ється як компонента при приготуванні товарних масел
Реагенти
1.Воднев-містний газ	СТП 0152307.02.101	1 Об'ємну частку водню, %, не менше 2 Об'ємна частка сірководню, %, не більше	80,0 0,003	Використову-ється як реагент
Побічна продукція
1.Газ сірководневмістний	СТП 0152307.02.94.87	Мас. частка сірководню, %	97	-
Каталізатори
1.Каталізатор PK - 0,12	ТУ 38.1011381	1. Масову частку компонентів каталізатора в перерахунку на суху речовину %: - оксид молібдену - оксид нікелю - оксид натрію, не більше - оксид вольфраму 2. Насипна щільність, г/см3, не менше 3. Діаметр гранул, мм 4. Індекс міцності на розколювання на ножі 0,1 мм, кг/мм, не менше 5. Механічна міцність на роздавлювання по торцю, МПа, не менше 6. Питома поверхня, м2/г, не менше 7. Форма гранул	- 1,0-2,0 0,1 - 0,8 10,0-18,0 - 10 100 циліндри	Використовується як каталізатор захисного шару
2.Каталізатор PK - 438 W	ТУ 2177-005-40431454-2002	1. Масову частку компонентів каталізатора в перерахунку на суху речовину %: - оксид молібдену - оксид нікелю - оксид натрію, не більше - оксид вольфраму 2. Насипна щільність, г/см3, не менше 3. Діаметр гранул, мм 4. Індекс міцності на розколювання на ножі 0,1 мм, кг/мм, не менше 5. Механічна міцність на роздавлювання по торцю, МПа, не менше 6. Питома поверхня, м2/г, не менше 7. Форма гранул	- 6,0-8,0 0,1 12,0-20,0 0,8 2,0-3,0 1,8 185 ектсрудати	Використовується як каталізатор основного шару

4. ВИБІР, ОБГРУНТУВАННЯ ТА ОПИС ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИ БЛОКУ ГІДРООЧИТСКИ ДИСТИЛЯТНОЇ МАСЛЯНОЇ ФРАКЦІЇ

Відповідно до завдання на дипломний проект необхідно провести реконструкцію діючої установки гідроочистки дистилятної масляної фракції 420 - 500 °С. Процес являється кінцевим і повинен забезпечити потрібну якість базового масляного компоненту. В основі роботи установки лежить процес гідроочищення сировини. Він забезпечує необхідну якість сировини, з найменшими витратами.

На АТ “УКРТАТНАФТА” працює набір каталізаторів КГОМ. На основі літературних даних, та робіт науково дослідницьких інститутів, для конкретних умов роботи установки пропонуються каталізатори серії РК, їх переваги: технологічний режим та технологічна схема залишаються не змінними.



Н-1 - сировинний насос, Т-1 - Т-3 - теплообмінники, ЗБ - збірник, П-1 - трубчата піч, Р-1 - реактор, С-1 - високотемпературний сепаратор високого тиску, Х-1 - холодильник циркулюючого газу, С-2 - низькотемпературний сепаратор високого тиску, К-1 - відпарна колона, Х-3 - конденсатор - холодильник, С-3 - газосепаратор та водовідділювач, Н-2 - насос для відкачки оливи, К-2 - колона вакуумної сушки, Х-2 - холодильник, С-4 - сепаратор - краплевідбійник, СМ-1,СМ-2 - змішувач, Ф-1- фільтр, Х-4 - кінцевий холодильник.1 - сировина, 2 - свіжий водневмістний газ, 3 - доочищена олива, 4 - відгон, 5 - гази віддуву, 6 - вуглеводні гази, 7 - водяна пара, 8 - до вакуумної системи, 9 - циркулюючий ВСГ, 10 - конденсат водяної пари, 11 - вода, 12 - очищений ВСГ.

мал. 4.1

На мал. 4.1 наведена принципова технологічна схема процесу гідроочистки масел.

Вихідна сировина - депарафінована фракція 420 - 500?С 1 з резервуарного парку насосом Н-1 прокачується через теплообмінники Т-1, Т-3 попередньо змішавшись з водневмістним газом 2 у змішувачі СМ-1, нагрівається до температури 240?С і направляється в піч П-1. Далі нагріта газосировинна суміш при температурі 350?С та тиску 4 МПа надходить у реактор Р-1, який являє собою вертикальний торкретований з середини апарат заповнений шаром каталізатора, де відбувається процес гідроочистки. Гідроочистку масляних дистилятів рекомендовано проводити в реакторі в стаціонарному прошарку каталізатора РК - 438 W на суміші рідкої та газоподібної сировини. Цей каталізатор характеризується високою механічною міцністю, високою стабільністю та селективністю, що призводить до покращення якості готової продукції по таким показникам як колір, індекс в'язкості. Газопродуктова суміш та надлишковим ВВГ та продуктами реакції (сірководень, вуглеводні гази, відгін) знизу реактора направляються до теплообміннику Т-1, в якому охолоджуються віддаючи тепло газо сировинній суміші та поступає у високотемпературний сепаратор високого тиску С-1, де при температурі 250?С та тиску 4,0 МПа відбувається розділення парів вуглеводнів та газів від рідкого гідрогенізату.

Гаряча гідроочищенна олива після дроселювання самоплинно поступає у відпарну колону К-1, де з очищеного продукту видаляються розчинні гази та легкі фракції. Колона К-1 працює з вводом водяної пари. Суміш газів та парів, яка виходить з верху колони, охолоджується в конденсаторі - холодильнику Х-3 та направляється ємкість С-3. Утворений водяний конденсат 10 відводиться з лівої частини сепаратора, а сконденсована частина вуглеводнів з правої. Вуглеводні гази 6 з сепаратора С-3 направляються у паливну сітку заводу.

Надлишковий циркулюючий ВВГ та пари вуглеводнів зверху високотемпературного сепаратора високого тиску С-1 надходять через теплообмінник Т-2 та трубний простір холодильника Х-1, де охолоджуються до температури 50?С, в низькотемпературний сепаратор високого тиску С-2, де при тиску 4,0 МПа відбувається вітділення сконденсувавшихся парів та газів від водневмісного газу.

Циркулюючий водневмістний газ, що виходить з сепаратора С-2, очищається від сірководню моноетаноламіном в секції очистки газу. Далі очищений ВСГ 12 стискується компресором і пройшовши сепаратор - краплевідбійник С-4, збірник ЗБ та теплообмінник Т-2 приєднується до потоку сировини.

Конденсат з сепаратора С-2 проходить через дросельний клапан в сепаратор С-3. Вуглеводні гази 6 з сепаратора С-3 направляються у паливну сітку заводу.

Очищена олива з колони К-1 направляється у колону вакуумної сушки К-2, у якій при температурі низа колони 230?С та залишковому тиску 4,2 МПа випаровується влага. Гаряча осушена олива з низа колони насосом Н-2 прокачується через трубний простір теплообмінника Т-3, де охолоджується до температури 130?С сировинною суміщу, далі через трубний простір холодильника Х-2, охолоджується до температури 90?С.

При наявності вмісті механічних домішок у гідроочищеному маслі вище допустимих СТП, то охолоджене масло 3 після холодильника Х-2 йде через фільтр Ф-1 для видалення механічних домішок та каталізаторного пилу. Після чого гідроочищене масло через кінцевий холодильник виводиться з установки в резервуарний парк.

Для того, щоб на установці гідроочистки можна було переробляти декілька оливних фракцій одночасно її виконують багатопоточною. Найчастіше використовують три паралельні потоки по сировині з загальним блоком абсорбції та очистки циркулюючого водневмістного газу від сірководню.

5. ТЕХНОЛОГІЧНИЙ РОЗРАХУНОК

5.1 Розрахунок реакторного блока

У схеми перспективних нафтопереробних заводів включають процеси гідроочищення масляних фракцій, одержаних при перегонці нафти і в деструктивних термічних і каталітичних процесах. Гідроочищення або входить до складу комбінованої установки, або включається в схему заводу у вигляді окремої установки.

Нижче дані методика розрахунку гідроочищення масляної фракції.[11]

Вихідні дані:

1.Продуктивність установки по сировині G = 120 тис.т/рік.

2.Ступінь, або глибина знесірювання складає 66,7 %

3.Тиск Р = 3,5 МПа

4.Кратність циркуляції водневмістногого газу до сировини

ч = 300 нмі/мі

5.Кінетичні константи процесу: k₀ = 4,62*10⁶,

Е = 67 040 кДж/моль, n = 2.

5.1.1 Вихід гідроочищенного масла

Вихід гідроочищенного масла Вм, % (масс.) на вихідну сировину рівний

Вм =100 - Во - Вг - ?S(5.1)

де Во, Вг, ?S - виходи відгіну, газу і кількість видаляємої з сировини сірки відповідно по сировині, % (масс).

Відгін і газ утворюються переважно при гидрогенолізі сірчистих з'єднань. Якщо прийняти рівномірний розподіл атомів сірки по довжині вуглеводневого ланцюжка, то при гидрогенолізі сероорганічних з'єднань з розривом у атома сірки вихід відгону і газу складе:

Во =?S = 1,0 % (масс)(5.2)

Вг = 0,3*?S = 0,3% (масс).(5.3)

Тоді вихід масла буде рівний

Вм = 100 - 1,0 - 0,3 - 1,0 = 97,70 % (масс).(5.4)

Одержана величина в подальших розрахунках уточнюється після визначення кількості водню, що увійшов до складу масла при гидрогенолізе сірчистих з'єднань і гідруванні ненасичених вуглеводнів. Отриманні значення виходу газу, масла далі буде використане при складанні матеріального балансу установки і реактора гідроочищення.

5.1.2 Витрата водню на гідроочистку

Водень в процесі гідроочистки витрачається на: 1) гидрогеноліз сіркоорганічних з'єднань, 2) гідрування ненасиченних вуглеводнів, 3) втрати водню з потоками, що відходять (отдувом і рідким гидрогенізатом).

Витрата водню на гидрогеноліз сіркоорганічних з'єднань можна знайти по формулі

G1 = m*?S(5.5)

де G1 - витрата 100% - го водню % (масс.) по сировині;

?S - кількість сірки, що видаляється при гідроочищенні % (мас.) на сировині;

m - коефіцієнт, що залежить від характеру з'єднань сірки.

Оскільки в нафтовій сировині присутні різні з'єднання сірки, визначається витрата водню на гидрогеноліз кожного з них, і отримані результати сумуються.

Значення m для вільної сірки рівне 0,0625, для меркаптанів- 0,062, циклічних і аліфатичних сульфідів - 0,125, дісульфідів - 0,0938, тіофенів - 0,250 і бензотіофенів - 0,187.

Найбільш стабільні при гідроочисці тіофенові з'єднання, тому при розрахунку приймаємо, що вся залишкова сірка (0,5% мас, по сировині) в гидрогенізаті - тіофенова, а решта серкоорганічних з'єднань розкладається повністю.

При цьому одержуємо

G1 = 0,05*0,062 + 0,6*0,125 + 0,05*0,0938 + (0,8 - 0,5)*0,25 = 0,158 %.(5.6)

Витрата водню на гідрування ненасичених вуглеводнів рівна

G₂ = 2?C_H/M,(5.7)

деG₂ - витрата 100% - го водню % (мас.) на сировині;

?C_H - різниця вмісту ненасичених вуглеводнів в сировині і гидрогенізаті % (масс.) по сировині, рахуючи на монооліфіни;

M - середня молекулярна маса сировини.

Середню молекулярну масу сировини розраховуємо по наступній емпіричній формулі:

M = 44,29* с₁₅¹⁵/1,03- с₁₅¹⁵ (5.8)

M = 44,29*0,8833/1,03 - 0,8833 = 267

Приймаючи, що ступінь гідрування ненасичених вуглеводнів і гидрогеноліз з'єднань сірки однаковий, знаходимо

...