Каталитический риформинг

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Курсовая работа

Тема:

Каталитический риформинг



Содержание

Введение

1. Общая часть

1.1 Литературный обзор

1.2 Виды риформинга

2. Технологическая часть

2.1 Химизм и механизм процесса

2.2 Выбор технологической схемы

2.3 Параметры технологического процесса

2.4 Аппаратурное оформление технологического процесса

2.5 Основное технологическое оборудование

3. Расчётная часть. Технологический расчёт реактора каталитического риформинга

4. Охрана труда технологического персонала

Заключение



Введение

Бензины являются одним из основных видов горючего для двигателей современной техники. Автомобильные и мотоциклетные, лодочные и авиационные поршневые двигатели потребляют бензины. В настоящее время производство бензинов является одним из главных в нефтеперерабатывающей промышленности и в значительной мере определяющим развитие этой отрасли.

Развитие производства бензинов связано со стремлением улучшить основное эксплуатационное свойство топлива - детонационную стойкость бензина, оцениваемую октановым числом.

Каталитический риформинг бензинов является важнейшим процессом современной нефтепереработки и нефтехимии. Он служит для одновременного получения высокооктанового базового компонента автомобильных бензинов, ароматических углеводородов - сырья для нефтехимического синтеза - и водородосодержащего газа - технического водорода, используемого в гидрогенизационных процессах нефтепереработки. Каталитический риформинг является в настоящее время наиболее распространенным методом каталитического облагораживания прямогонных бензинов. Установки каталитического риформинга имеются практически на всех отечественных и зарубежных нефтеперерабатывающих заводах.

Целью данного курсового проекта является изучение технологии каталитического риформинга; выполнение технологического расчёта реактора каталитического риформинга; рассмотрение вопросов охраны труда технического персонала.



1. Общая часть

1.1 Литературный обзор

Риформинг - это промышленный процесс переработки бензиновых и лигроиновых фракций нефти с целью получения высококачественных бензинов и ароматических углеводородов.

Каталитический риформинг - каталитическая ароматизация (повышение содержания аренов в результате прохождения реакций образования ароматических углеводородов), относящаяся наряду с каталитической изомеризацией лёгких алканов к гидрокаталитическим процессам реформирования нефтяного сырья.

Дегидрирование - реакция отщепления водорода от молекулы органического соединения. Является обратимой, обратная реакция - гидрирование. Смещению равновесия в сторону дегидрирования способствует повышение температуры и понижение давления, в том числе разбавление реакционной смеси. Катализаторами реакции гидрирование - дегидрирование являются металлы 8Б и 1Б подгрупп (никель, платина, палладий, медь, серебро) и полупроводниковые оксиды (Fe₂O₃, Cr₂O₃, ZnO, MoO₃).

Дегидрирование шестичленных нафтенов с образованием ароматических соединений в присутствии никеля и металлов платиновой группы при 300°С было открыто Н.Д. Зелинским в 1911 году. В 1936 году Б.Л. Молдавский и Н.Д. Камушер на катализаторе Cr₂O₃ при 470°С и Б.А. Казанский и А.Ф. Платэ на катализаторе Pt/C при 310°С открыли ароматизацию алканов. Первый промышленный процесс был осуществлён на катализаторе Cr₂O₃/Al₂O₃ в 1939 году. Новое поколение катализаторов было предложено фирмой UOP в 1949 году под руководством В.П. Хэнзела. Этот вариант риформинга, протекающий при 450°С и 5-6 МПа на катализаторах Pt/Al₂O₃ или Pt/алюмосиликат, получил название платформинга. Технологически процесс осуществлялся в реакторе с неподвижным слоем катализатора. Платформинг позволял получать бензин с октановым числом до 100 пунктов. В 1969 году компании Chevron был выдан первый патент на биметаллический катализатор риформинга. В качестве второго металла используют добавки рения, олова и иридия, что позволяет значительно увеличить стабильность катализатора и соответственно понизить рабочее давление в реакторе. В 1971 году фирмой UOP было предложено новое техническое решение и создана первая установка риформинга с непрерывной регенерацией катализатора. В этом случае удается ещё понизить рабочее давление в реакторе, а также снизить затраты водорода на процесс. В настоящее время в мире используются установки как с неподвижным слоем катализатора, так и с непрерывной регенерацией.

1.2 Виды риформинга

Различают 2 вида риформинга:

- термический, в котором сырье перерабатывается при высокой температуре в высокооктановый бензин;

- каталитический, в котором исходный продукт преобразуется при одновременном воздействии высокой температуры катализатора.

Основными целями риформинга являются:

- повышение октанового числа бензинов с целью получения неэтилированного высокооктанового бензина;

- получение ароматических углеводородов (аренов);

- получение водосодержащего газа для процессов гидроочистки, гидрокрекинга, изомеризации и т. д.

Жидкие продукты (риформат) можно использовать как высокооктановый компонент автомобильных и авиационных бензинов или направлять на выделение ароматических углеводородов, а газ, образующийся при риформинге, подвергают разделению.

Высвобождаемый при этом водород частично используют для пополнения потерь циркулирующего водородсодержащего газа и для гидроочистки исходного сырья, но большую же часть водорода с установки выводят.

Именно этим объясняется его широкое применение в процессах, потребляющих водород, особенно при гидроочистке нефтяных дистиллятов.

Кроме водородсодержащего газа из газов каталитического риформинга выделяют сухой газ (C₁-С₂ или С₁-С₃) и сжиженные газы (С₃-С₄); в результате получают стабильный дебутанизированный бензин.

В ряде случаев на установке (в стабилизационной 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 в чистом виде они непригодны для использования.

В качестве компаундирующих компонентов могут применяться легкие бензиновые фракции прямой перегонки нефти, изомеризаты и алкилаты.

Поэтому для увеличения производства высокооктановых топлив на основе бензинов риформинга необходимо расширять производства высокооктановых изопарафиновых компонентов.

Различают риформинг термический и под давлением Н₂ в присутствии катализатора.

Термический риформинг широко применяли ранее только для производства высокооктановых бензинов.

Основные реакции: дегидрогенизация и дегидроизомеризация нафтеновых углеводородов, деалкилирование и конденсация ароматических углеводородов.

Недостаток процесса - невысокие выходы целевого продукта вследствие больших потерь сырья в виде газа и кокса, а также сравнительно высокое содержание непредельных углеводородов в бензине, что снижает его стабильность и приемистость к тетраэтилсвинцу.

Поэтому, несмотря на простоту аппаратурного оформления, данный процесс практически полностью вытеснен каталитическим риформингом. [1, 2, 4]



2. Технологическая часть

2.1 Химизм и механизм процесса

В основе каталитического риформинга лежат три типа реакций:

- ароматизация исходного сырья путем дегидроциклизации алканов, дегидроизомеризации алкилциклопентанов, дегидрирования циклогексанов;

- изомеризация углеводородов;

- гидрокрекинг.

Как и при каталитическом крекинге, осуществление всех названных реакций риформинга ведет к увеличению октанового числа бензина.

Использование бифункционального катализатора значительно облегчает образование карбкатионов в процессе риформинга по сравнению с каталитическим крекингом, так как необходимые для начала реакции алкены образуются при частичном дегидрировании алканов и циклоалканов на платиновом катализаторе. Алкены далее протонизируются на кислотном катализаторе и вступают во все реакции, характерные для карбкатионов. Поэтому скорость кислотно-каталитических реакций в процессе риформинга выше, чем при каталитическом крекинге.

Превращения алканов. При риформинге алканы подвергаются изомеризации, дегидроциклизации и гидрокрекингу. Изомеризация алканов протекает по карбкатионному механизму с образованием малоразветвленных изомеров, наиболее термодинамически стабильных в условиях риформинга. Скорость изомеризации возрастает с увеличением молекулярной массы алкана.

Дегидроциклизация - одна из важнейших реакций риформинга, заключающаяся в превращении алканов в арены:

Механизм ароматизации алканов окончательно не ясен. Возможны следующие пути:

Дегидрирование алканов на платине до триена с последующей циклизацией на платине или оксиде алюминия:

С₅-циклизация на платине через циклический переходный комплекс:

Дегидрирование алканов в алкены на платине и циклизация алкенов на оксиде алюминия также с образованием пятичленного цикла. Реакция протекает по согласованному механизму, включающему протонирование двойной связи кислотным центром и одновременный отрыв протона от атома углерода в цепи:

По современным представлениям, изомеризация ксилолов протекает через образование карбкатионов, обусловленное деформацией р-электронного облака:

В промышленности для риформинга применяют платиновые (носитель - оксид алюминия, промотированный фтором или хлором; алюмосиликат; цеолит и др.) или полиметаллические катализаторы, содержащие кроме платины другие металлы: рений, иридий, кадмий, свинец, палладий, германий (носители те же).

В качестве промоторов, увеличивающих активность, селективность и термическую стабильность, предложены также редкие элементы - иттрий и церий.

Наиболее широкое распространение получил алюмоплатиновый катализатор, а сам процесс риформинга на этом катализаторе известен под названием платформинга. Содержание платины в катализаторе составляет 0,3-0,65%. Повышение содержания платины увеличивает активность катализатора и приводит к росту октанового числа бензина. Факторами, ограничивающими содержание платины в катализаторе, являются ускорение реакций деметилирования и расщепление циклоалканов, уменьшающих выход бензина, а также ее высокая стоимость.

Катализаторы платформинга могут стабильно работать без регенерации от шести месяцев до одного года, но проявляют высокую чувствительность к сернистым и азотистым соединениям, примесям свинца и мышьяка. Нежелательной примесью в сырье является влага, которая вступает во взаимодействие с хлором катализатора. Образующийся при этом хлороводород вызывает сильную коррозию оборудования. Для продления срока службы катализатора сырье платформинга подвергают гидроочистке и осушке. Регенерация дезактивированного катализатора осуществляется медленным выжиганием кокса.

Полиметаллические катализаторы обладают стабильностью биметаллических и характеризуются большими селективностью и эффективностью. Стабильность катализатора повышается при добавке редкоземельных элементов, обеспечивающих высокую дисперсность платины. Разработаны катализаторы, менее требовательные к содержанию в сырье влаги, соединений серы и азота.

Основными продуктами процесса являются водородсодержаший газ и жидкая фракция - риформат. Водород используют частично для восполнения потерь циркулирующего водородсодержащего. [1, 2]

2.2 Выбор технологической схемы

В зависимости от технологии установки каталитического риформинга подразделяются по способу осуществления окислительной регенерации катализатора на:

- установки со стационарным слоем катализатора, где регенерация проводится 1-2 раза в год и связана с остановкой производства (почти все установки РФ);

- установки с движущимся слоем катализатора, где регенерация проводится в специальном аппарате.

На рисунке 1 приведена схема установки риформинга для получения высокооктанового бензина со стационарным катализатором.

Рисунок 1 - Технологическая схема установки риформинга для получения высокооктанового бензина со стационарным катализатором



1, 11, 24 - компрессоры; 2 - абсорбер; 3 - колонна очистки от сероводорода; 4 - сепаратор; 5, 12, 13, 25, 26, 29, 35, 36 - насосы; 6 - конденсатор-холодильник; 7 - отпарная колонна; 8, 22, 23 - газосепараторы; 9, 20, 30, 31 - теплообменники; 10 - кипятильник; 14, 21 - холодильники; 15 - реактор гидроочистки; 16 - многосекционная печь; 17-19 - реакторы платформинга; 27 - фракционирующий абсорбер; 28 - трубчатая печь; 32 - аппарат воздушного охлаждения; 33 - приёмник; 34 - стабилизационная колонна (стабилизатор).

На рисунке 2 приведена схема установки каталитического риформинга риформинга с движущимся слоем катализатора (CCR-риформинг)

Рисунок 2 - Технологическая схема установки риформинга с движущимся слоем катализатора (CCR-риформинг)

1.2.3 - реакторы; 4 - регенератор; 5, 6 - сепараторы высокого и низкого давления; 7 - стабилизационная колонна; 8 - многосекционная печь; 9, 10, 11, 12 - насосы; 13, 14 - теплообменники; 15, 16 - холодильники; 17 - сепаратор; 18 - печь; 19, 20 - компрессоры; 21 - аппарат воздушного охлаждения; I - сырье (бензин 85-180°С); II - катализатор на регенерацию; III - регенерированный катализатор; IV - газосырьевая смесь; V - газопродуктовая смесь; VI - циркулирующий водородсодержащий газ; VII - избыточный водородсодержащий газ; VIII - сухой газ; IX - головная фракция стабилизации; X - стабильный риформат

В данном курсовом проекте выбрана схема каталитического риформинга для получения высокооктанового числа бензиновых фракций со стационарным слоем катализатора, потому что риформинг со стационарным слоем катализатора обеспечивает выход бензина высокого качества. [3, 4]

2.3 Параметры технологического процесса

Процесс каталитического риформирования осуществляется над стационарным катализатором в токе водородсодержащего газа при повышенной температуре и давлении; процесс эндотермичен и требует межступенчатого подогрева.

К основным технологическим параметрам процесса относятся температура на входе в реактор, давление, объемная скорость подачи сырья и кратность циркуляции водородсодержащего газа.

Температура. Основным регулируемым параметром процесса является температура на входе в реактор. Процесс риформирования проводят в реакторе в интервале температур 480-530°С. С повышением температуры увеличивается жесткость процесса и ускоряются все основные реакции. Обычно о глубине процесса судят по степени ароматизации парафиновых углеводородов, конверсия которых увеличивается с молекулярной массой. Например образование ароматических углеводородов из нафтеновых уже при минимальной температуре процесса (470°С) близко к максимальному значению, с повышением температуры прирост их незначителен. В большей мере зависят от температуры реакции ароматизации парафиновых углеводородов. Так, при температуре 470°С из парафиновых углеводородов образуется всего 11,5% ароматических углеводородов; с подъемом температуры до 510°С их количество возрастает до 22,1%, т. е. увеличивается почти в два раза. Селективность превращения парафиновых углеводородов в ароматические мало зависит от температуры (44,8% при 470°С и 49,4% при 510°С), т. е. температура процесса практически одинаково влияет на скорость реакции дегидроциклизации и гидрокрекинга парафиновых. Поскольку процесс риформирования в целом эндотермичен, его осуществляют обычно в три ступени с промежуточным подогревом. Температурный режим реакторов промышленных установок близок к адиабатическому, поэтому вследствие преимущественного протекания эндотермических реакций дегидрирования нафтеновых углеводородов в первой ступени и экзотермических реакций гидрокрекинга парафиновых углеводородов в последней ступени средние температуры в реакторах всегда повышаются от первого по ходу сырья реактора к последнему. Следовательно, при любом практически возможном варьировании температур на входе в реакторы меняется лишь степень повышения средних температур от первой ступени к третьей.

С целью определения оптимального температурного режима в реакторах риформинга было проведено три длительных пробега установки с понижающимися, ровными и повышающимися температурами на входе в реакторы. Входные температуры обеспечивали при любом режиме получение катализата с октановым числом 86-87 (по ММ).

При всех трех температурных режимах выход стабильного катализата с равным октановым числом практически одинаков, что свидетельствует о близкой селективности процесса. Таким образом, без ущерба для селективности процесса можно выбрать любое распределение входных температур, исходя из конкретных условий эксплуатации установки.

Давление. Парциальное давление при риформинге существенно влияет на результаты процесса. Снижение рабочего давления при"водит к значительному увеличению глубины ароматизации парафиновых углеводородов. Так, при снижении давления с 2,5 МПа до 1,5 МПа глубина ароматизации возрастает (при 510°С) с 38,3% до 47,7%; и главное, при снижении давления селективность превращений парафиновых углеводородов возрастает, что связано с изменением соотношения скоростей реакций, дегидроциклизации и гидрокрекинга (снижение давлений благоприятствует протеканию первых и тормозит вторые).

Связь между выходом бензина риформинга и его октановым числом при разных давлениях. По мере увеличения октанового числа бензина риформинга возрастает разница в выходах при 1,5 и 2,5 МПа. Так, при октановом числе 78 выход бензина при давлении 1,5 МПа на 2,1% (масс.) выше, чем при 2,5 МПа. При октановом числе 96 разница в выходах достигает 4,8% (масс). Таким образом, эффект, достигаемый при снижении давления процесса, тем больше, чем выше октановое число получаемого бензина. При снижении давления от 3 до 1,5 МПа выход катализата увеличивается на 6,5% (масс), а выход водорода увеличивается в 1,5 раза. При этом концентрация водорода в циркулирующем газе повышается с 77% до 85,9%. [3, 4]

2.4 Аппаратурное оформление технологического процесса

Установка риформинга со стационарным слоем катализатора включает следующие блоки:

- гидроочистки сырья;

- очистки циркуляционного газа;

- каталитического риформинга;

- сепарации газов;

- стабилизации бензина.

Рисунок 3 - Технологическая схема установки риформинга для получения высокооктанового бензина со стационарным катализатором



1, 11, 24 - компрессоры; 2 - абсорбер; 3 - колонна очистки от сероводорода; 4 - сепаратор; 5, 12, 13, 25, 26, 29, 35, 36 - насосы; 6 - конденсатор-холодильник; 7 - отпарная колонна; 8, 22, 23 - газосепараторы; 9, 20, 30, 31 - теплообменники; 10 - кипятильник; 14, 21 - холодильники; 15 - реактор гидроочистки; 16 - многосекционная печь; 17-19 - реакторы платформинга; 27 - фракционирующий абсорбер; 28 - трубчатая печь; 32 - аппарат воздушного охлаждения; 33 - приёмник; 34 - стабилизационная колонна (стабилизатор).

Сырье насосом 12 под давлением (4,7 МПа) подаётся на смешение с циркулирующим газом гидроочистки и избыточным водородсодержащим газом риформинга. Эта газосырьевая смесь подогревается в отдельной секции печи 16 (до 425°С) и поступает в реактор гидроочистки 15. В реакторе на алюмокобальтмолибденовом катализаторе разрушаются присутствующие в сырье соединения серы, которые удаляются затем в виде сероводорода. Одновременно происходит очистка сырья от соединений азота и кислорода.

Из реактора 15 парогазовая смесь выходит снизу, охлаждается в кипятильнике 10 и холодильнике 14 и с температурой 35°С поступает в газосепаратор 8. Здесь смесь разделяется на жидкий гидрогенизат и циркуляционный газ. Газ поступает в абсорбер 2 снизу на очистку от сероводорода с помощью раствора моноэтаноламина (МЭА), затем компрессором 11 сжимается до давления 4,7-5,0 МПа и возвращается в систему гидроочистки. Избыток циркуляционного газа сжимается компрессором 1 до давления 6 МПа и выводится с установки.

Гидрогенизат из сепаратора 8 охлаждается в теплообменнике 9 и поступает в отпарную колонну 7. С верха колонны выводятся сероводород, углеводородные газы и водяные пары, которые после конденсации и охлаждения в аппарате 6 направляются в сепаратор 4. С низа сепаратора 4 конденсат забирается насосом 5 и возвращается в колонну 7. Головной продукт (сероводород и углеводородные газы) из сепаратора поступает в колонну 3, где он очищается от сероводорода с помощью раствора МЭА. С верха колонны 3 пары направляются во фракционирующий абсорбер 27.

Гидрогенизат выводится из колонны 7 снизу и после кипятильника 10 и теплообменника 9 направляется насосом 13 в блок платформинга, предварительно смешиваясь с циркулирующим водородсодержащим газом. Газопродуктовая смесь подогревается вначале в теплообменнике 20, затем в соответствующей секции печи 16 и с температурой 500-520°С поступает в реактор 19. Последующий ход смеси - реакторы 18 и 17, причем перед каждым из реакторов она подогревается в змеевиках печи 16. Наконец, из последнего реактора 17 газопродуктовая смесь направляется в теплообменник 20 и холодильник 21, где охлаждается до 30°С, и поступает в сепаратор высокого давления 22 (3,2-3,6 МПа) для отделения циркуляционного газа от катализата.

Циркуляционный газ под давлением 5 МПа компрессором 24 возвращается в систему платформинга, а избыток его - в систему гидроочистки. Нестабильный катализат из сепаратора 22 поступает в сепаратор низкого давления 23 (давление 1,9 МПа). Выделившийся из катализата углеводородный газ выходит с верха сепаратора и смешивается с углеводородным газом гидроочистки перед входом во фракционирующий абсорбер 27. В этот же абсорбер насосом 25 подается и жидкая фаза из сепаратора 23. Абсорбентом служит стабильный катализат (бензин). В абсорбере 27 при давлении 1,4 МПа и температуре внизу 16°С и вверху 40°С отделяется сухой газ.

Нестабильный катализат насосом 26 прокачивается через теплообменник 31 и подается в колонну 34, где и происходит его стабилизация. Часть продукта для поддержания температуры низа в аппаратах 27 и 34 циркулирует через соответствующие секции печи 28. Головная фракция стабилизации после охлаждения и конденсации в аппарате 32 поступает в приемник 33, откуда насосом 35 частично возвращается в колонну на орошение, а избыток выводится с установки.

Стабильный бензин с низа колонны 34 после охлаждения в теплообменниках 31 и 30 насосом 29 подается во фракционирующий абсорбер 27, избыток его выводится с установки. [7]

2.5 Основное технологическое оборудование

В технологической схеме применяется технологическое оборудование: реактор, трубчатая печь, сепаратор, колонны, теплообменное и нагнетательное оборудование.

Реактор. По термодинамическому признаку реакторы риформинга относятся к реакторам адиабатического типа, работающим без подвода или отвода тепла. В них катализатор загружают сплошным слоем. Для лучшего распределения паров выше и ниже слоя насыпают фарфоровые шары.

По направлению потока газовой смеси реакторы риформинга бывают с аксиальным (осевым) вводом и движением по центральной трубе сверху вниз и с радиальным вводом от периферии к центру. По материальному оформлению реакторы бывают двух типов:

- с наружной тепловой изоляцией, когда металл корпуса подвергается воздействию рабочих температур;

- с внутренней защитной футеровкой торкрет-бетоном, предохраняющий металл от непосредственного контакта с продуктами реакции.

Основными факторами, определяющими число реакторов в блоках риформинга, является содержание нафтенов в сырье и требуемая глубина превращения, или ароматизации сырья. Информирование сырья, содержащего 30-35% нафтенов, производят в 3-х реакторах, при содержании нафтенов 40-50% и выше число реакторов должно быть увеличено до 4-х. В связи с высокой скоростью протекания реакции дегидрирования нафтенов тепловой и температурный эффекты особенно интенсивно проявляются в первом реакторе и уменьшаются в следующих.

Конструкция реактора приведена на рисунке 5.

Рисунок 5 - Реактор установки каталитического риформинга

1 - корпус; 2 - днище; 3 - опорное кольцо; 4 - футеровка; 5 - распределитель; 6 - опорная решетка; 7 - вход парогазовой смеси; 8 - выход парогазовой смеси; 9 - штуцер; 10 - наружные термопары; 11 - люк; 12 - люк для выгрузки катализатора; 13 - штуцер; 14 - фарфоровые шарики; 15 - катализатор; 16 - шарики; 17 - шарики; 18 - шарики; 19 - легкий шамот; 20 - защитный стакан; 21 - отбойный зонт; 22 - лючок для очистки; 23 - вход охлаждающего газа.

Трубчатые печи установок каталитического риформинга. Особенностью теплового режима работы трубчатых печей установок каталитического риформинга являются высокие начальные температуры потоков, поступающих в печь, в связи с тем, что от 60 до 80% тепла для нагрева сырья или продуктов реакции используется за счет утилизации тепла в теплообменниках. Вторая характерная особенность - высокая температура дымовых газов, покидающих камеру радиации. В этой связи для печей установок риформинга и гидроочистки используют различные методы утилизации тепла (воздухонагреватели, котлы-утилизаторы для выработки пара и др.). Еще одной особенностью трубчатых печей установок риформинга является низкая теплонапряженность радиантных труб.

Конструкция трубчатой печи приведена рисунке 6.

Рисунок 6 - Многокамерная трубчатая печь

каталитический риформинг нефтепереработка высокооктановый бензин

1 - горелка; 2 - камера конвекции; 3 - змеевики; 4 - канал топочных газов; 5 - окно для отвода продуктов сгорания; 6 - камера радиации; 7 - смотровое окно; 8 - стенки.

Жесткие условия эксплуатации трубчатых печей вынуждают к применению дорогих легированных сталей для изготовления змеевиков, в связи с чем стоимость изготовления составляет значительную долю от стоимости всей установки.

Конструкция печей позволяет размещать их в непосредственной близости от реакторов, что дает возможность сократить расход высоколегированных труб для связей реакторов с печью и снизить теплопотери.

Газосепараторы. Конструкция газосепаратора приведена на рисунке 7.

Рисунок 7 - Продуктовый сепаратор высокого давления блока риформинга комбинированной установки каталитического риформинга

1 - корпус; 2 - днища; 3 - люк; 4 - вход продукта; 5 - выход циркуляционного газа; 6 - выход катализата; 7 - штуцер для предохранительного клапана; 8 - штуцеры для регулятора уровня; 9 - муфта для манометра; 10 - лестница; 11 - оси опор сепаратора.

Основное назначение газосепараторов ? разделение газопродуктовых потоков на газовую и жидкую фазы. Например, в блоке риформинга в газосепараторе высокого давления водородсодержаший газ отделяется от нестабильного катализата.

Абсорберы. Абсорберы служат для удаления из циркулирующего водородсодержащего газа сероводорода и водяных паров абсорбцией 15%-ным раствором моноэтаноламина (МЭА). Абсорбция проходит при пониженных температурах, десорбция при температуре несколько выше 100°С. Абсорберы для очистки от сероводорода оборудованы тарелками с желобчатыми или S-образными элементами.

Конструкция абсорбера приведена на рисунке 8.

Рисунок 8 - Абсорбер очистки циркуляционного ВСГ секции гидроочистки комбинированной, установки риформинга

1 - корпус; 2 - днища; 3 - тарелка с S-образными элементами; 4 - каплеотбойник; 5 - отбойник; 6 - сепарирующее устройство; 7 - гидрозатвор; 8 - люк; 9 - лаз; 10 - вход газа; 11 - выход газа; 12 - вход раствора МЭА; 13 - выход раствора МЭА; 14 - вывод конденсата; 15 - выход инертного газа для продувки; 16 - штуцер для регулятора уровня; 17 - воздушник; 18 - муфта для манометра.

Теплообменники. Теплообменная аппаратура в реакторных блоках установок каталитического риформинга и гидроочистки служит для подогрева газосырьевой смеси продуктами реакции перед входом ее в нагревательную печь. Количество тепла, передаваемое газосырьевой смеси, зависит от схемы регенерации тепла, глубины охлаждения продуктов реакции и поверхности нагрева или охлаждения.

Конструкция теплообменника приведена на рисунке 9.

Рисунок 9 - Теплообменник реакторного блока [4]

1 - корпус; 2 - фланцы; 3 - полушаровые днища; 4 - трубка; 5 - трубная решетка; 6 - поперечные сегментные перегородки (срезаны по боковым хордам); 7 - вход газопродуктовой смеси; 8 - выход газопродуктовой смеси; 9 - вход газопродуктовой смеси; 10 - вход газопродуктовой смеси; 11 - воздушники; 12 - спускники; 13 - неподвижная опора; 14 - подвижная опора; 15 - катковая опора трубного пучка.

На установках гидроочистки и каталитического риформинга нашли применение два типа теплообменников:

? унифицированные одноходовые противоточные теплообменники кожухотрубчатого типа с плавающей головкой, поверхностью нагрева 350м. Корпус теплообменника имеет диаметр 800 мм, длина трубного пучка 12 м. Наружный диаметр трубок 25 мм, толщина стенки трубок 3 мм. Количество трубок 376 штук с коридорным расположением по углам квадрата с шагом 32 мм. Эти теплообменники применяются для установок малой мощности.

Для охлаждения газопродуктовой смеси после теплообменников до температуры 45-50°С применяются аппараты воздушного охлаждения АВО, рассчитанные на работу с высокими давлениями для коррозионных сред и конденсаторы-холодильники водяного охлаждения.

Теплообменная аппаратура установок риформинга для удобства ее обслуживания устанавливается горизонтально на уровне земли.



3. Технологический расчёт реактора каталитического риформинга

Таблица 6

Материальный баланс реактора

Наименование сырья и продуктов	Кг/ч	% масс.
Реактор риформинга
Поступило:
Сырье (фракция 90 - 180оС)	162 994,8	100,00
Получено:
Циркулирующий газ, в т.ч.: Водород УВГ	11 746,6 19 238	9,8 16,05
Газы реакции в т.ч.: Водород УВГ	3 476 6 832,2	2,9 5,7
Бутан-бутиленовая фракция	1 798	1,5
Риформат	119 863	64,05
Всего	162 994,8	100,00

Из 365 дней установка работает 340 дней перерабатывает сырье, 22 дня - ремонт установки, 3 дня - регенерация катализатора.

Расчёт диаметра аппарата: реакционный объём определяется с учётом производительности, по объёмной скорости подачи сырья.

, (1)

где - объём реакционной зоны, ;

- удельная скорость подачи сырья, , принимаем 5,6;

- расход сырья, кг/ч.

,

Диаметр реактора (), м, рассчитываем по формуле:

(2)

где - секундный объём смеси в реакторе, м³/с;

- допустимая скорость потока, м/с.

Принимаем допустимую скорость потока равной 0,25 м/с. Средние молекулярные массы ароматических, непредельных и парафиновых углеводородов рассчитываем по формуле:

,

(3)

,

где - углеводородное число.

(4)

где - содержание парафиновых и ароматических углеводородов, мольные доли;

- молекулярная масса сырья, кг/кмоль. кмоль/кг,

г/моль,

г/моль,

г/моль.

Реакционный объём смеси, проходящей через свободное сечение реактора, находим по формуле:

(5)

где -средняя температура в реакторе, ⁰С;

- молекулярные массы компонентов, г/моль;

- массовые доли компонентов в смеси, % (масс.);

- давление при нормальных условиях, МПа;

- среднее давление в реакторе, МПа.

^оC,

МПа,

м³/с.

Тогда диаметр реактора будет равен:

м

Принимаем диаметр реактора равным 4,1 м.

Площадь сечения реактора (), м², находим по формуле:

(6)

м²

Высоту слоя катализатора (), м, находим по формуле:



(7)

м.

Высоту реактора (), м, определяем по формуле:

(8)

где 0,4; 0,2; 0,1 - конструктивные размеры, м.

Н_р-ра = 4,1 - 0,4 - 2,1 + 0,2 + 4,1 + 0,1 = 9,5 м

Таким образом основные размеры реактора составили: диаметр 4,1 и высота 9,5 м. Определяем плотность реакционной смеси по формуле:

(9)

Для расчета потери напора, получим следующее:

кг/м²м.

кг/м²МПа.

Из расчета видно, что потеря напора в слое катализатора не превышает предельно-допустимых значений 0,2 - 0,3 МПа, поэтому к проектированию принимаем реактор цилиндрической формы с высотой и диаметром реакционной зоны 4,1 м соответственно. [5]



4. Охрана труда

4.1 Охрана труда технологического персонала

К самостоятельной работе оператором ТУ могут быть допущены лица не моложе 18 лет, прошедшие медицинское обследование, обучение по специальной программе и имеющие квалификационное удостоверение оператора ТУ, прошедшие вводных инструктаж при приеме на работе, первичный (повторный) инструктажи на рабочем месте, стажировку с последующей проверкой знаний.

Вводный инструктаж по охране труда проводится:

- со всеми принимаемыми на работу лицами;

- работниками, командированными в организацию, а также с работниками сторонних организаций, выполняющими работы на выделенном участке;

- с учащимися образовательных учреждений соответствующих уровней, проходящими в организации производственную практику;

- с другими лицами, участвующими в производственной деятельности организации.

При необходимости по решению руководителя предприятия вводный инструктаж по охране труда проводится и для лиц, посещающих производственные подразделения предприятия и (или) находящихся на подконтрольных предприятию территории и объектах в иных целях.

Вводный инструктаж по охране труда проводит специалист по охране труда или работник, на которого приказом работодателя (или уполномоченного им лица) возложены эти обязанности.

Вводный инструктаж по охране труда проводится по программе, разработанной на основании законодательных и иных нормативных правовых актов РФ с учетом специфики деятельности организации и утвержденной в установленном порядке работодателем (или уполномоченным им лицом).

Перед допуском к самостоятельной работе оператор ТУ должен пройти стажировку в течение 10 рабочих смен. От стажировки освобождаются рабочие, имеющие стаж работы по специальности не менее трех лет, переходящие из одного цеха (бригады) в другой, если характер их работы и тип оборудования, на котором они работали ранее, не меняется.

Стажировка проводится на рабочем месте под руководством лиц, назначенных распоряжением по цеху. В распоряжении указывается фамилия и профессия непосредственного руководителя стажировки из числа наиболее квалифицированных рабочих и лица, осуществляющего контроль за проведением стажировки из числа мастеров. Все лица, поименованные в распоряжении, знакомятся с ним под роспись.

Первичный инструктаж на рабочем месте проводится до начала самостоятельной работы непосредственно на рабочем месте со всеми вновь принятыми в организацию работниками.

Первичный инструктаж на рабочем месте проводится руководителями структурных подразделений организации.

Первичный инструктаж на рабочем месте проводится по программам, разработанным и утвержденным в установленном порядке в соответствии с требованиями законодательных и иных нормативных правовых актов по охране труда, локальных нормативных актов организации, инструкций по охране труда, технической и эксплуатационной документации.

После прохождения первичного инструктажа и прохождения стажировки на рабочем месте работник сдает экзамен, и при успешной его сдаче, допускается к самостоятельной работе.

Производственному не электротехническому персоналу, выполняющему работы, при которых может возникнуть опасность поражения электротоком, проводится инструктаж, проверка знаний и присваивается I группа по электробезопасности.

Повторный инструктаж проводится со всеми работниками, прошедшими первичный инструктаж на рабочем месте.

Повторный инструктаж проводится непосредственно на рабочем месте по программам, разработанным для проведения первичного инструктажа на рабочем месте.

Повторный инструктаж может быть при необходимости по распоряжению организатора обучения ограничен только проведением проверки знаний требований охраны труда в объеме сведений, содержащихся в программе первичного инструктажа на рабочем месте.

Внеплановый инструктаж проводится:

- при введении в действие новых или изменении законодательных и иных нормативных правовых актов, содержащих требования охраны труда, а также инструкций по охране труда;

- при изменении технологических процессов, замене или модернизации оборудования, приспособлений, инструмента и других факторов, влияющих на безопасность труда;

- при нарушении работниками требований охраны труда, если эти нарушения создали реальную угрозу наступления тяжких последствий (несчастный случай на производстве, авария и т.п.);

- по требованию должностных лиц органов государственного надзора и контроля;

- при перерывах в работе (для работ с вредными и (или) опасными условиями - более 30 календарных дней, а для остальных работ - более двух месяцев);

- по решению работодателя (или уполномоченного им лица).

Внеплановый инструктаж может быть при необходимости распоряжением работодателя заменен на целевое специальное обучение и проверку знаний требований охраны труда.

Внеплановый инструктаж проводят по программам, разработанным и утвержденным организатором обучения в установленном порядке, либо непосредственно по новым инструкциям по охране труда и (или) безопасному выполнению работ на данном рабочем месте, или по иным необходимым для инструктажа локальным нормативным актам и документам в соответствии с целями внепланового инструктажа.

Целевой инструктаж проводится:

- при выполнении разовых работ;

- при ликвидации последствий аварий, стихийных бедствий;

- при выполнении работ, на которые оформляются наряд-допуск, разрешение или другие специальные документы;

- при проведении в организации массовых мероприятий;

- при направлении работника в командировку, по условиям которой он не попадает под юрисдикцию другого работодателя.

Перечень работ и массовых мероприятий, перед выполнением которых проводится целевой инструктаж, устанавливается организатором обучения самостоятельно с учетом специфики его производственной деятельности и соответствующих национальных нормативных требований.

Целевой инструктаж проводят по программам целевого инструктажа, разработанным и утвержденным в установленном порядке в соответствии с характером выполняемых работ или массовых мероприятий, перед выполнением которых проводится целевой инструктаж, либо непосредственно по инструкциям по охране труда и (или) безопасному выполнению работ, или по иным необходимым для целевого инструктажа локальным нормативным актам и документам.

Повторный (периодический) инструктаж на рабочем месте проводится ежеквартально начальником объекта, в непосредственном подчинении которого находится оператор.

Проведение первичных, повторных, внеочередных и целевых инструктажей возлагается на непосредственного руководителя работ.

Оператор ТУ проходит периодическую проверку знаний не реже одного раза в год. Результаты всех проверок знаний фиксируется в «Журнале проверки знаний персонала» и в «Удостоверении по проверке знаний», которое оператор ТУ должен иметь при себе на рабочем месте.

При отрицательном результате проверки знаний оператор ТУ от самостоятельной работы отстраняется, согласно ст. 76 ТК РФ и повторная проверка назначается не позднее одного месяца. [8]



Заключение

Каталитический риформинг бензинов является важнейшим процессом современной нефтепереработки и нефтехимии. Он служит для одновременного получения высокооктанового базового компонента автомобильных бензинов, ароматических углеводородов - сырья для нефтехимического синтеза - и водородосодержащего газа - технического водорода, используемого в гидрогенизационных процессах нефтепереработки. Каталитический риформинг является в настоящее время наиболее распространенным методом каталитического облагораживания прямогонных бензинов.

В основе каталитического риформинга лежат три типа реакций: ароматизация исходного сырья путем дегидроциклизации алканов, дегидроизомеризации алкилциклопентанов, дегидрирования циклогексанов; изомеризация углеводородов; гидрокрекинг.

Как и при каталитическом крекинге, осуществление всех названных реакций риформинга ведет к увеличению октанового числа бензина.

В зависимости от технологии установки каталитического риформинга подразделяются по способу осуществления окислительной регенерации катализатора на: установки со стационарным слоем катализатора, где регенерация проводится 1-2 раза в год и связана с остановкой производства (почти все установки РФ) и установки с движущимся слоем катализатора, где регенерация проводится в специальном аппарате.

К самостоятельной работе оператором ТУ могут быть допущены лица не моложе 18 лет, прошедшие медицинское обследование, обучение по специальной программе и имеющие квалификационное удостоверение оператора ТУ, прошедшие вводных инструктаж при приеме на работе, первичный (повторный) инструктажи на рабочем месте, стажировку с последующей проверкой знаний.

В данном курсовом проекте изучена технология каталитического риформинга; выполнен технологический расчёт реактора каталитического риформинга; рассмотрены вопросы охраны труда технического персонала.



Список используемых источников

1. Ахметов С.А. и др. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа: Учебное пособие / С.А. Ахметов, Т.П. Сериков, И.Р. Кузеев, М.И. Баязитов; под ред. С.А. Ахметова. CПб.: Недра, 2006. 868 с.

2. Гуреев А.А. Производство высокооктановых бензинов / А.А. Гуреев ? М.: Химия, 1981. ? 457 с.

3. Кузьмина Р.И., Севостьянов В.П., Сидоров Г.М., Корякин В.А. Каталитический риформинг углеводородов / Под ред. проф. Р.И. Кузьминой. Саратов: Изд-во СЮИ МВД России, 2010. ? 252 с.

4. Маслянский Г.Н. Каталитический риформинг бензинов / Г. Н. Маслянский ? Санкт-Петербург: Химия, 1985. ? 971 с.

5. Трубчатые печи: Каталог / Составители В.Е. Бакшалов, В.Ф. Дребенцов, Т.Г. Калинина, Н.И. Сметанкина, Е.И. Ширман, М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1985 г., 34 с.

6. Каталитический риформинг. Что такое каталитический риформинг? Техническая библиотека Neftegaz.RU

7. Нефтепереработка. Каталитический риформинг.

8. Охрана труда и производственный контроль на установке

Размещено на Allbest.Ru

...