Установка реактора гидропереработки нефтяного сырья

Размещено на http://www.allbest.ru/

План

Введение

1. Развитие гидрогенизационных процессов

2. Процесс гидроочистки

3. Катализаторы гидроочистки

4. Характеристика сырья и продуктов гидроочистки

5. Аналитическая проверка производства

6. Основные параметры процесса

7. Характеристика сырья

8. Характеристика продуктов

9. Объяснение выбора марки насоса и его типоразмера

Заключение



Введение

Все актуальнее становится проблема экологической обстановки, которая напрямую связана с нефтеперерабатывающей промышленностью. Одним из решений этой катастрофической проблемы является введение и установление более строгих требований на использование движкового горючего. Наиболее заметно в странах мира меняются требования на бензин и дизельное топливо, которые вынуждают нефтяных переработчиков вкладывать финансовые ресурсы в строительство других или в восстановлению старых установок.

Большая часть реакторов гидропереработки нефтяного сырья начали свою деятельность в середине ХХ века поэтому являются старыми и неэффективными. Поэтому для экономически успешного использования реакторной базы необходим детальный анализ характеристик функционирующих в данное время реакторных систем и подбор способов усовершенствования реакторных баз.

Европейские государства превосходят остальные в улучшении свойств ДТ. На сегодня, к огорчению, не все НПЗ могут получать ДТ с оптимальным содержанием серы.

Страны Евросоюза установили общепризнанные мерки согласно выделению вредоносных элементов для автомобильного транспорта Евро 4, которые определяют регламент содержания серы в дизельном горючем не более 0,05%. В перспективе же планируется сместить эти правила вплоть до 0,01%.

Одним из эффективных методов устранения сернистых соединений из топлива является гидроочистка. Также этому могут содействовать более продуктивные катализаторы.



1. Развитие гидрогенизационных процессов

Ход формирования индустриальных гидрогенизационных действий стартовал с гидрогенизации товаров ожижения угля. На сегодняшний день изготовление водянистого горючего на базе угля во всем мире около 6 млн. т/год. В последствие введения в широкое пользование риформинга, изготовляющего лишний дешевый водород, начинается время тотального расширения разных действий очистки сырьевых нефтяных групп и всего товара.

2. Процесс гидроочистки

Гидроочистка -- процедура химического превращения элементов под влиянием водорода при высоком давлении и температуре. Гидроочистка нефтяных фракций ориентирована на сокращение нахождения сернистых сочетаний в товарных нефтепродуктах.

Гидрооблагораживание ведет к разламыванию сероорганических и частично азот- и кислородосодержащих сочетаний.

Продукты распада наполняются водородом с соединением сероводорода, аммиака, воды и углеводородов.

3. Катализаторы гидроочистки

Правила, которые устанавливаются по отношению к улучшенным свойствам нефтяных продуктов, сводятся к поиску лучшего катализатора. Они презентованы соединением окислов активных компонентов с носителем. Носитель, который входит в структуру катализатора гидроочистки представляется одновременно инертным разбавителем и участником в образовании активных фаз, а так же является структурным промотором, который формирует пористую структуру, являющейся подходящей с целью переработки определенного сырья.

Носителем является соединение алюминия. На сегодняшний день применяются катализаторы на цеолитической основе. Катализатор АКМ содержит хорошую действенность.

Особое внимание привлекают катализаторы компаний Criterion Catalyst, Procatalyse, AKZO Nobel, и кроме этого катализаторы российской разработки.

4. Характеристика сырья и продуктов гидроочистки

Главное отличие очистки сырья от содержания серы и прочих сочетаний находится в кратности циркулирования, большой интенсивности подачи материала и прочих влияний.

Очищают от серы как прямогонне фракции, так и дистилляты вторичного основания.

С отягощением дистиллята уровень очищения в установленных обстоятельствах снижается. Когда сырье утяжеляется, его основная часть приходится в обстоятельствах очистки в жидкостном состоянии, которое создает препятствия транспортировке водорода на наружность катализатора. При жидкостной очистке с отягощением материала темп диффузии водорода через плёнку жидкости на катализаторе уменьшается, так как увеличивается вязкость и снижается взаиморастворимость водорода.

При одном и том же фракционном содержании очищение от серы материала второстепенного возникновения протекает существенно труднее. Это объясняется тем, что продукты, которые подверглись крекингу, несут гетероатомы в структуре самых стабильных, которые с трудом подвергаются гидроочистки соединений. Помимо этого, продукты второстепенного возникновения имеют много непредельных углеводородов, которые являются хорошо адсорбируемыми и которые задерживают гидрирование гетероорганических соединений.

Свойство ДТ должно соответствовать требованиям, приведенным ниже (таблица 1.3, таблица 1.4):

Таблица 1.3. Качественные показатели серы

Качественные показатели серы	Содержание сероводорода, % объемныхне менее 99,0
Применяется как сырья для производства серной кислоты

Таблица 1.4. Показатели качества отгоняемого бензина

Показатели качества продукта:
Содержание сероводорода, % объемных	не более 0,2
Применяется как печное топлива на установке.

Чтобы содержание отечественного дизельного топлива соответствовало нормам ЕН 590, нужно вводить в НПЗ современнейшие дорогостоящие установки гидроочистки и использование качественных присадок.

В настоящее время для высчитывания воспламеняемости топлива вместе с цетановым числом в странах зарубежья и России используют дизельный индекс.

Дизельный индекс (ДИ) вычисляют по формуле :

ДИ =tан d/100

где tан - анилиновая точка;

d - плотность.

На сегодняшний день для определения качества и количества серосодержащих веществ используются специальные методы. Способы для проверки качества нужны для установления сероводорода, тиолы и свободной серы. Обширное использование для проверки качества используют пробу на медную пластинку и докторскую пробу. Проверка докторской пробы представляет собой то, когда нефтяной продукт тщательнейшим образом перемешивают с веществом порошковой серы и плюмбита натрия.

Докторская проба помогает выявить сероводородные соединения в топливе при его содержании 0,0006%.

Тиолы взаимодействуют с плюмбатом натрия по реакции :

Na2PbO2+ 2RSH = (RS)2Pb + 2NaOH

Нефтяной продукт при совершении это реакции окрашивается в коричневый, черный или оранжевый цвет. С целью выявить сероводородные соединения и свободную серу используют проверку на медную пластинку, которая считается установленной стандартом . В процессе этого взаимодействия медная пластинка, которая находилась в нефтяном продукте, окрашивается в серый и черный.

К другим средствам выявления содержания серных соединений принадлежат масс-спектроскопия.

Полярографный способ помогает выявить в нефтяных продуктах концентрацию свободной, тиольной, сероводородной.

Способы выявления сероводорода бывают химические и физические. К физическим методам анализа относят нейтронно-активационный (НАА), рентгено-флюоресцентный (РФА) и рентгено-радиометрический (РРМ). Нейтронно-активационный метод представляет собой взаимодействие нейтронов с ядрами облучаемой пробы, предел выявления серы которого составляет 5-10%. Рентгено-радиометрический способ представляет собой вычисление поглощения рентгеновских лучей при зависимости величины поглощения от содержания анализируемого вещества. Рентгено-радиометрический метод пригоден для вычисления нефтяных продуктов, массовая доля которых составляет не меньше 0,5%.

Предел обнаружения серы при Рентгено-флюоресцентном способе составляет 5-10%

Другими широко используемыми способами являются окислительные методы. В основе окислительных методов лежит сжигание навески нефтяного продукта в приборах разного строения. Окислителем тут является воздух, кислород, диоксид марганца. В основании способов сжигания находится реакция окисления всех серосодержащих сочетаний рассматриваемого нефтепродукта в оксиды серы (SO2,SO3) с последующим их поглощением и разбором.

5. Аналитическая проверка производства

Для обеспечения результативного анализа любых проводимых химико-технологического процессов следует установить контроль выполнения, а также проведение лабораторных анализов. Важнейшим условием на НПЗ является установление лабораторией контроля качества за сырьем, которое подверглась переработке. Результаты, которые были получены в процессе лабораторных исследований, обязаны отвечать установленным стандартам.

В ходе использования ДТ сернистые соединения подвергают топливо коррозии. Для выявления таких соединений помогает проба на медную пластинку.

Это происходит следующим образом: Изолированную пластинку величиной 10-25 мм. помещают в чашку из фарфора. После этого, поверхность пластины заливают тем топливом, которое испытывают, затем чашку помещают в сушильный шкаф, в котором сохраняется температура равная 500 ⁰С, так держат чашку 2 часа. После этого сопоставляет две пластины, которая помещалась в топливо и прогревалась и пластинка, которая никаким испытаниям не подвергалась. Цвет поверхности пластинки пригодного топлива меняться не должен.

Также широко применяется метод проверки на содержание сероводорода.

Для этого опыта следует в воронку налить 10 мл. испытуемого топлива и такое же количество 2%-ный NаОН. Затем следуют помешать получившийся раствор и дать настояться. Следующий этап- это к краю пробирки поднести свинцовую индикаторную бумажку. Данная бумажка не должна окрашиваться в коричневый цвет, если же это произойдет, то топливо непригодно.

6. Основные параметры процесса

Для того чтобы продукт, подвергающийся очистке, соответствовал определенным требованиям, необходимо, чтобы параметры процесса поддерживались в определенных пределах.

Температура. Наилучший для протекания процесса это промежуток температур 365-425°С. Ниже 365°С процесс очистки от серы происходит недостаточно быстро, выше 425°С происходит усиление процесса крекинга и происходит повешенное образование кокса.

При пуске установки со свежим катализатором держат температуру ниже, для того, чтобы увеличение температуры компенсировала низкую активность работы катализатора.

Давление. Во всей системе давление должно быть в промежутке от 26 до 61 ат, в этих условиях парциальное давление водорода будет составлять 16-38 ат. Чем выше температура кипения очищаемого продукта, чем больше содержится в нем непредельных углеводородов, тем больше должно быть парциальное давление водорода на входе в реактор. Чем выше парциальное давление водородсодержащего газа , тем лучше очищение и меньше образования кокса, а так же дольше использования катализаторов.

Кратность подачи (циркуляции) водородсодержащего газа должно соответствовать от 255 до 755 объемов газа ( при 0°С и 760 мм.рт.ст) к одному объему сырья.

Когда подвергаются очистке дистилляты с большим содержание непредельных углеводородов, например дизельные фракции или вакуумный газойль, отношение водородсодержащего газа и сырья больше. При повышенной кратности циркуляции повышается время работы установки без замены катализатора.

Объемная скорость должна соответствовать следующим значениям: от 2 до 11 ч^-1 в зависимости от требуемого качества очищения, а так же от исходного состояния сырья. При гидроочистке бензина прямогонного объемная скорость должна соответствовать 6 ч^-1, при гидроочистке очистке дизельного топлива - 2 ч^-1.

Расход водорода. При очистке водородсодержащий газ затрачивается на гидрирование, растворение и отдув. Трата водорода на гидрирование связано с тем, что в очищаемом продукте содержатся непредельные углеводороды, и присутствие смол, которые примерно соответствуют следующим значениям: от 0,16 вес.% на прямогонный бензин, до 0,65 вес.% на бензин от процесса коксования или вакуумный газойль. Трата водородсодержащего газа на растворение в жидких продуктах реакции повышается с возрастанием молекулярного веса сырья, подвергающегося гидроочистке, а так же общего давления во всей системе.

Когда происходит гидроочистка вторичного продукта содержание водородсодержащего газа в циркулирующем водородсодержащем газе после реактора соответствует значению, который ниже допускаемого предела из-за большого расхода водорода, а так же разбавления газами реакции. Для того чтобы поддержать нужную концентрацию водородсодержащего газа перед реактором некоторую часть газа убирают из системы и заменяют газом с каталитического риформинга. Требуемое количество отдуваемого газа рассчитывается. При дальнейшем использовании в гидроочистке этот газ не используется, так как концентрация водорода в нем мало.

Тепловой эффект реакции. При протекании процесса гидрирования происходит выделение тепла. При очистке легких фракций тепловой эффект не большой и соответствует значениям: 19-21 ккал/кг сырья. При очистке тяжелых фракций тепловой эффект соответствует значениям 65-125 ккал/кг.

Чтобы вывести лишнее тепло из места, где протекает реакция необходимо подавать в реактор между слоями катализатора холодного циркуляционного газа или смеси холодного газа и холодного жидкого нестабильного продукта гидроочистки.

7. Характеристика сырья

Обычно сырьем для очистки ДТ есть прямогонные дизельные фракции, которые способны выкипать в следующих интервалах температур 190--250°С, 190--370 °С и 250-- 370 °С.

В сырье, которое перерабатывалось единожды допускается добавлять до 28% дизельных фракций, которые получились при вторичной переработке.

Во фракциях 190--250°С содержание серы соответствует значению от 0,11 до 0,23% (масс.). Такое сырье очищать не рекомендуется, потому что возможно получить товарное топливо, если смещать не гидроочищенную фракцию до 250 °С с гидроочищенной фракцией 250--370 °С.

В сырье, которое поступает га гидроочистку содержание воды не должно быть выше чем 0,025--0,035% (масс.). Если влаги содержится больше, то это может привести к нарушению нормальной работы колонны стабилизации, к уменьшению прочности катализатора, а так же увеличению коррозионных процессов.

В сырье, поступающего на установку, ни в коем случае не должно содержаться механических примесей, потому что когда они попадут в аппарат, где происходит реакция гидрирования, то она может скапливаться на катализаторе, что снижает активность процесса гидроочистки.

8. Характеристика продуктов

В качестве продукта очистки есть стабильное ДТ. Выход стабильного ДТ обычно соответствует 97% (масс.).

Продукт процесса гидроочистки должен пройти испытание на медную пластинку, а так же в нем не должно быть влаги и механических примесей.

Бензин, газ второй ступени и с процесса стабилизации, сероводород и отдуваемый водородсодержащий газ есть второстепенные продукты процесса гидроочистки.

Выход побочных продуктов сильно зависит от свойств исходных фракций. В основном это зависит от того, сколько есть легкокипящих фракций в сырье и обычно составляет 0,6--1,6% (масс.).

9. Объяснение выбора марки насоса и его типоразмера

На нынешних стандартных аппаратах НПЗ зачастую используют центробежные консольные одноблочные моноступенчатые воздухонепроницаемые химически устойчивые насосы. Одноблочная бессальниковая взрывозащищенная структура и особые вещества электронасосов гарантируют абсолютную плотность научно-технического хода. Используются в химической, нефтяной, нефтехимической, газовой, топливно-энергетической, пищевой и перерабатывающей индустрии.

Сферы: нужны с целью перекачивания в нормированных обстоятельствах промежуточных, химически энергичных, ядовитых, топких и включающих опасные элементы всех видов опасности жидкостей , пары которых создают в атмосфере опасные связи. Уплотненность перекачиваемой жидкости до 1600кг/м3 (для насосов ЦГ 25/12,5-3Б-1 и ЦГ 50/12,5-5,5Б-1 - до 1800кг/м3; вязкость - до 40мм2/с, Считается нормой наличие жестких неабразивных соединений с массовой долей до 0,2% и величиной частиц не более 0,2мм. Отмеченные далее характеристики представлены для рабочей жидкости плотностью 1000кг/м3 и вязкостью 1мм2/с. Когда происходит перекачивание жидкостей плотностью более 1000кг/м3 и/или с учетом вязкости насосы привозятся с пониженным напором за счет обточки рабочего колеса для исключения перегрузки мотора.

Одноблочная бессальниковая взрывозащищенная структура и особые вещества насоса гарантируют:

1. полную воздухонепроницаемость;

2. отсутствие утечек;

3. сохранение стерильности и чистоты перекачиваемого сырья;

4. улучшенные антикавитационные свойства;

5. широчайший интервал по высокой производительности;

6. соблюдение правил безопасности персонала и окружающей среды;

7. долговечность, безопасность и экономность в эксплуатации;

8. отсутствие внешних звуковых раздражителей.

Вследствие этого, руководствуясь имеющимися и заданными параметрами процесса Н=43 м, Q=25 м³/ч, выбираем нефтяной электронасос, который соответствует параметрам ГОСТ 23447-79 (ЦГ 25/80К-11-4-У), где ЦГ-центробежный герметичный; 25-подача (м³/ч); 80-напор (м); К- относительные обозначения выполнения согласно материалу; 11-производительность интегрированного электродвигателя; 4 - плодотворное выполнение в связи от температуры и давления считываемой жидкости.

В последствии подбора насоса выбираем нужный мотор согласно каталогам моторов, соответствующий условиям по мощности:



где

где с - плотность перекачиваемой жидкости, кг/м³; g - ускорение свободного падения; Н - потребный напор, м; Q - расход жидкости, м³/с.

Более оптимальным из каталога асинхронных электродвигателей представляется двигатель 4А80В2РОМ5 с мощностью N=1,5 кВт и с n=2870 об/мин.

Оснащение насосов и компрессоров

На применяемых на I потоке установки насосах, для их герметизации, используется двойное торцевое уплотнение и сальниковая набивка.

Для более надежной защиты как насосного оборудования, так и окружающей среды, на основной массе насосного оборудования применено двойное торцевое уплотнение типа УТТ,УТТХ,УСГ, одинарное торцевое уплотнение типа БО. В качестве уплотняющей жидкости используется индустриальное масло.

Для торцевых уплотнений насосов предусмотрена:

· сигнализация максимальной температуры уплотнительной жидкости;

· сигнализация минимального уровня уплотнительной жидкости в бачке;

· сигнализация повышения давления в бачке с уплотнительной жидкостью;

· блокировка при достижении минимального уровня уплотнительной жидкости в бачке и при достижении максимального давления в бачке, по которой автоматически останавливаются насосы.

Кроме того, осуществляется контроль за состоянием подшипников насосов ЦН-1, ЦН-2, ЦН-3,ЦН-13,13а,14 по температуре с сигнализацией в ПАЗ.

Сальниковая набивка используется в следующих насосах:

· ПН-3, который применяется для подачи раствора щёлочи в К-1 при регенерации катализатора;

· ЦН-5, который применяется для подачи щелочи на защелачивание бензина в Е-8;

· Н-6, перекачиваемой средой в котором является раствор МЭА и паровой конденсат;

· Н-1к, перекачивающим паровой конденсат из ёмкости Е-1к в заводскую сеть.

Компрессоры ПК-1, ПК-2, для обеспечения устойчивой работы оснащены следующими системами контроля с блокировкой и сигнализацией при достижении:

· максимальной температуры подшипника (левого, правого), при которой автоматически останавливаются компрессоры;

· минимального давления масла в циркуляционной системе смазки компрессоров, при котором останавливаются компрессоры и давления масла с разрешением на пуск;

· минимального давления воздуха на обдув электродвигателей компрессоров, при котором останавливаются компрессоры и давления воздуха с разрешением на пуск;

· минимального давления воды к маслобаку компрессора с разрешением на пуск.

Расчет показал, что рассчитанный диаметр стабилизационной колонны в сечении I - I меньше реального (Wдоп>Wфакт в верхней части колонны), также диаметр в сечении II - II оказался меньше реального диаметру в нижней части колонны (Wдоп>Wфакт). Это говорит о том, что существующая колонна К - 3А справляется с нагрузкой.

гидрогенизационный очистка цеолитический катализатор



Заключение

На сегодняшний день мы наблюдаем постепенное ужесточение запросов на соблюдение регламента по отношению к нефтяным продуктам, в особенности, к ДТ.

Происходит разработка современных методов и средств переработки нефти для повышения количества производимой нефтяной продукции и улучшения их качества. Одним из эффективных процессов обработки нефти является гидроочистка.

Размещено на Allbest.ru

...