Повышение эффективности технологии риформинга бензинов путем снижения интенсивности процесса коксообразования с использованием математической модели

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ДАЛЬНЕЙШЕГО РАЗВИТИЯ ПРОЦЕССОВ КАТАЛИТИЧЕСКОГО РИФОРМИНГА 12
1.1 Развитие процесса каталитического риформинга в отечественной нефтепереработке 12
1.2 Оптимизация состава сырья поступающего на риформинг 16
1.3 Варианты промышленной реализации каталитического риформинга с непрерывной регенерацией катализатора 20
1.3.1 Процесс платформинга фирмы UOP (ЮОП) 22
1.3.2 Процесс октонайзинга фирмы Axens (Аксенс) 27
1.3.3 Процесс дуалформинга фирмы Axens (Аксенс) 30
1.3.4 Процесс CycleX фирмы UOP (ЮОП) 32
1.4 Обзор рынка катализаторов 34
1.5 Выводы по главе 1. Постановка задачи исследования 46
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ И АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ 49
2.1 Характеристика установки каталитического риформинга Л-35-11/600 со стационарным слоем катализатора 50
2.2 Характеристика установки каталитического риформинга Л-35-11/1000 с непрерывной регенерацией катализатора 63
2.3 Метод математического моделирования 71
2.4 Квантово-химический метод расчета термодинамических параметров 74
2.5 Физико-химические методы исследования характеристик нефтяных фракций 76
2.6 Выводы по главе 2 77
ГЛАВА 3. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ДИНАМИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ПОДАЧИ ВОДЫ НА РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОЦЕССА РИФОРМИНГА 78
3.1 Методика расчета водно-хлорного баланса согласно руководству по катализаторам серии RG фирмы Axens (Аксенс) 78
3.2 Методика расчета водно-хлорного баланса с учетом реакции гидрирования аморфного кокса 85
3.3 Изменение динамики коксообразования в условиях оптимальной подачи воды в реакторный блок 89
ГЛАВА 4. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОЦЕССА РЕГЕНЕРАЦИИ В РЕАКТОРАХ СО СТАЦИОНАРНЫМ И ДВИЖУЩИМСЯ СЛОЕМ КАТАЛИЗАТОРА 96
4.1 Механизм протекания реакций окисления кокса на поверхности катализатора 97
4.2 Основы процесса выжига кокса с поверхности катализаторов 100
4.3 Применение программного модуля для расчета процесса регенерации 104
4.4 Определение области протекания процесса выжига кокса на примере установки Л-35-11/600 107
4.4.1 Кинетическая область протекания процесса 107
4.4.2 Расчет скорости внешней диффузии 113
4.4.3 Расчет скорости внутренней диффузии 118
4.5. Выбор оптимального использования компрессорного оборудования при регенерации катализатора на установке Л-35-11/600 120
4.6. Расчет режима регенерации и оптимизация конструкции регенератора установки Л-35-11/1000 после замены катализатора 126
4.6.1 Расчет зоны выжига 128
4.6.2 Расчет зоны оксихлорирования 134
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 139
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 141
Приложение А 154
Приложение Б 160
Приложение В 162

Весь текст будет доступен после покупки

Актуальность работы
Дезактивация катализаторов является главной проблемой энерго- и ресурсосбережения в промышленной химии. Полностью предотвратить дезактивацию катализаторов невозможно, также как и протекание в процессах каталитической переработки нефтяного сырья побочных реакций, но необходимо проводить систематические исследования процесса дезактивации с применением методов математического моделирования. Быстрая и необратимая дезактивация катализаторов риформинга приводит к существенному росту затрат. При этом математические модели, разработанные на основе данных, полученных в лабораторных условиях, для интенсификации и прогнозирования нефтехимических процессов предложено использовать на промышленных установках с учётом специфики технологии данного процесса, конструкции реактора, разнообразия используемого сырья. Исследования, проведенные в данном направлении в рамках научной школы по математическому моделированию многокомпонентных каталитических процессов на физико-химической основе Томского политехнического университета, показали, что одним из главных условий оптимального использования бифункциональных катализаторов процесса риформинга является сбалансированность их металлической и кислотной активности (диссертация Фалеева С.А.). Также установлено, что процесс формирования активных Pt-центров катализаторов риформинга в аппаратах циркуляционного контура регенерации протекает через стадию превращения хлористого водорода в хлор (HCl/Cl2) в процессе оксихлорирования (диссертация Занина И.К.). В то же время было показано (диссертация Молотова К.В.), что реконструкция установок большой единичной мощности в масштабах промышленного производства и перевод их на работу с непрерывной регенерацией катализатора является неэффективным решением, из-за их удельного объема в прибыли предприятия. Вместе с тем, до сих пор не была решена актуальная научная задача, связанная с повышением эффективности технологии каталитического риформинга бензинов в циркуляционном контуре реактор-регенератор на основе установленных закономерностей взаимосвязи явлений, протекающих в аппаратах на стадии химического реагирования и регенерации.

Весь текст будет доступен после покупки

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ДАЛЬНЕЙШЕГО РАЗВИТИЯ ПРОЦЕССОВ КАТАЛИТИЧЕСКОГО РИФОРМИНГА

1.1 Развитие процесса каталитического риформинга в отечественной нефтепереработке

Нефтеперерабатывающая отрасль Российской Федерации занимает второе место по мощностям первичной переработки сырой нефти, а также находится на третьем месте по мощности одного из основных процессов вторичной переработки – каталитического риформинга [1, 2]. Стоит учесть тот факт, что доля данного процесса вторичной переработки составляет всего 11% от общего объема первичной переработки Российской федерации и поэтому показателю значительно отстает от ведущих нефтеперерабатывающих стран мира.
Увеличение объема продукции получаемой на установках каталитического риформинга должно происходить за счет соответствующего количества бензиновой фракции, получаемой из перерабатываемой нефти, а не за счет роста производственных мощностей установок данного процесса. Доля прямогонных бензинов в нефтеперерабатывающей отрасли Российской Федерации, составляющая 10-15%, говорит о том, что строительство новых установок каталитического риформинга имеет необходимость только для небольшого количества нефтеперерабатывающих производств, в таких городах как: Туапсе, Нижнекамск, Новокуйбышевск. Остальные крупные нефтеперерабатывающие предприятия Российской федерации имеют достаточные ресурс и производственные мощности процесса каталитического риформинга.
Достаточные мощности процесса не говорят о том, что технологически устаревшие и материально изношенные установки каталитического риформинга не должны быть модернизированы. Целесообразно данные установки реконструировать под один из самых перспективных процессов вторичной переработки – изомеризацию легких фракций (в качестве сырья используется пентан-гексановая фракция и н-бутан) [3]. Несмотря на то, что в виду недоработки технологических схем разделения поступающей на предприятия нефти, данное решение не может быть реализовано в кратчайшей перспективе, это бы позволило в будущем избежать ситуаций, когда установки риформинга на большинстве заводов сильно недозагруженны по сырью или находятся на технологическом простое. Также, что бы избежать недозагруженности или простоя установок, целесообразно использовать в качестве сырья процесса бензины вторичной перегонки, что должно сопровождаться предварительной подготовкой.
На данный момент в отечественной нефтепереработке осуществляют свою деятельность около 27 относительно крупных НПЗ и 200 мини-НПЗ (МНПЗ). Небольшое количество газоперерабатывающих заводов (ГПЗ) также осуществляют переработку конденсата (жидких фракций). В 2010 г. около 86% (216 млн. т/г) от всей первичной переработки жидких углеводородов осуществлялось на нефтеперерабатывающих заводах, которые входят в состав 8 крупных вертикально-интегрированных нефтегазовых компаний (ВИНК), что говорит о высокой концентрации нефтеперерабатывающего производства. Лидерами в данной отрасли, безусловно, являются такие крупные компании как: "НК ЛУКОЙЛ", "ТНК-BP", "Газпром-нефть", "НК "Роснефть", при этом они владеют или планируют покупку и строительство нефтеперерабатывающих заводов за рубежом (Румыния, Болгария, Сербия, Китай) [4].
С другой стороны, в 2010 г. объем первичной переработки нефти более мелкими компаниями и мини-НПЗ составил относительно ВИНКов довольно незначительную величину - 26 млн. т/г (около 10,4% от всего общероссийского объема) и 7,3 млн. т/г (2,6%) соответственно, а показатели загрузки установок первичной переработки нефти 94,9 и 72% соответственно [5].
На 2015 год объемная доля произведенного дизельного топлива в структуре производства нефтяных топлив нашей страны составила примерно 37,5 % (70 млн. т/г), мазута - 37,5 % (70 млн. т/г), товарного бензина - 20% (36 млн. т/г), остальных нефтепродуктов (авиационного бензина, авиационного керосина и масел) - около 5,0%.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Стратегические приоритеты российских нефтеперерабатывающих предприятий / В.Е. Сомов, И.А. Садчиков, В.Г. Шершун, Л.В. Корешков – М.: ОАО «ЦНИИТЭнефтехим», 2002. – 292 С.
2. Nakamura D. Ethylene capacity rising, margins continue to suffer / D. Nakamura // Oil and Gas. – 2002. – Vol.100. – №10. – P.66-122.
3. Левинбук М.И. О некоторых проблемах российской переработки / М.И. Левинбук, Э.Ф. Каминский, О.Ф. Глаголева // Химия и технология топлив и масел. – М., 2000. – №2. – С.6-11.
4. Современное состояние процесса каталитического риформинга бензиновых фракций. Опыт производства и промышленной эксплуатации катализаторов риформинга серии ПР / Д.И. Кирьянов, М.Д. Смоликов, В.В. Пашков, А.Г. Проскура, Е.В. Затолокина, И.Е. Удрас, А.С. Белый // Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева. – М., 2007. – т. LI №4. – С.60-69.
5. Коржубаев А.Г. Современное состояние нефтеперерабатывающей промышленности России / А.Г. Коржубаев, И.А. Соколова, А.С. Ивашин // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. – М., 2011. – С.50-62.
6. Дуплякин В.К. Современные проблемы российской нефтепереработки и отдельные задачи ее развития / В.К. Дуплякин // Российский химический журнал. – 2007. – т.LI №4. – С.11-12.
7. Проблемы нефтепереработки в России и пути их решения, по материалам круглого стола Технологического Центра «Россия - Евросоюз» // Нефть, газ и энергетика. – 2006. – №1. – С.6-8.
8. Бородачева А.В. Тенденции развития нефтеперерабатывающей промышленности и экономические особенности нефтепереработки в России / А.В. Бородачева, М.И. Левинбук // Российский журнал. – 2008. – т. LII №6. – С.37-43.

Весь текст будет доступен после покупки