Технологические особенности риформинга бензиновых фракций над стационарным слоем катализатора

ВВЕДЕНИЕ
Теоретическая часть……………………………………………….
1.1 Технология процесса риформинг…………………………….
1.2 Катализаторы риформинга……………………………………
1.3 Механизм регенерация каталитического риформинга……...
1.4 Установка каталитического риформинга со стационарным слоем катализатора…………………………………………..........
Технологическая часть……………………………………………
2.1 Технологический и конструкционный расчет……………….
2.2 Материальный баланс реактора………………………………
2.3 Тепловой баланс реактора…………………………………….
2.4 Основные размеры реактора………………………………….
Безопасность и экологичность работы…………………………...
3.1 Безопасность…………………………………………………...
3.1.1 Расчет системы местного освещения………………............
3.2 Экологичность работы………………………………………...
3.2.1. Определение предельно допустимого содержания загрязняющих веществ в водоеме………………………………..
3.3 Пожароопасность……………………………………………...
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………
Перечень использованных информационных ресурсов………...

Весь текст будет доступен после покупки

Каталитический риформинг является одним способов переработки углеводородного сырья. Главный продукт, получаемый на установках риформинга – высокооктановый бензин с достаточно большим содержанием ароматических углеводородов. Данный продукт в основном используют для производства автомобильного бензина.
Процесс каталитического риформинга направлен на производство бензина с высоким октановым числом и с повышенной детонационной стойкостью, а также на увеличение октанового числа путём каталитического реформирования гидроочищенных прямогонных бензиновых фракций. В результате каталитического риформинга получают компонент бензина с октановым числом не ниже 84 пунктов по моторному методу и 94 по исследовательскому методу, в соответствии с введённым режимом.
Процесс осуществляется в среде водорода на полиметаллическим катализаторе при температуре до 520 °C, при этом давление до 38 кгс/м^2 и протекает с поглощением тепла, поэтому температура в зонах реакции устанавливается путём межступенчатого подогрева в печи газосырьевой смеси.
Помимо этого, каталитический риформинг – это основной процесс производства аренов для дальнейшего синтеза различных продуктов нефтехимии.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Теоретическая часть

1.1 Технология процесса риформинга

Каталитический риформинг – процесс, предназначенный для повышения детонационной стойкости и октанового числа бензинов, а также для получения различных ароматических углеводородов.
Промышленная цель каталитического риформинга заключается во взаимодействии активного катализатора, содержащего платину с сырьем. Именно поэтому процесс получил название платформинг. Каталитический риформинг является современным и широко применяем процессом в настоящее время.
Повышение октанового числа бензина, получение водородсодержащего газа (ВСГ) для различных нефтехимических процессов (гидроочистка, изомеризация, гидрокрекинг и др.), являются основными задачами риформинга.
При проведении риформинга, в реакторе происходит множество химических превращений. Процесс дегидрирования шестичленных нафтенов проходит достаточно быстро и без образования побочных продуктов реакций, а скорость ароматизации циклопентана гораздо ниже. Дегидроциклизация парафинов является одной из самых медленных реакций ароматизации. В итоге, параллельно с нежелательными реакциями гидрокрекинга образуются как низко-, так и высокомолекулярные углеводороды, а вместе с ними и кокс, который образуется на поверхности катализатора и влияет на срок его службы.
Реакции дегидрирования и дегидроциклизации проходят с поглощением тепла, реакции изомеризации имеют тепловой эффект, близкий к нулю, а процесс гидрокрекинга протекает с выделением тепла. Согласно принципу Ле-Шателье, равновесная глубина ароматизации увеличивается с повышением температуры и понижением парциального давления водорода. Процесс риформинга вынуждено осуществляют при повышенных давлениях для подавления реакций коксообразования, а снижение равновесной глубины ароматизации компенсируется увеличением температуры.
Процесс каталитического риформинга происходит на бифункциональных катализаторах, а позже на полиметаллических катализаторах, которые обладают повышенной стабильностью, селективностью и активностью. Процесс каталитического риформинга сделало значительный шаг вперед. Полифункциональные катализаторы сочетают в себе кислотную и гидрирующую-дегидрирующую функции. Реакции гидрирования и дегидрирования происходят на металлических центрах платины или платины, промотированной добавками рения, иридия, олова, галлия, германия и др., тонким слоем нанесенные на носителе. Кислотную функцию в промышленных катализаторах используют выполняет носитель, в качестве которого используют оксид алюминия.
Прямогонные бензиновые фракции нефти, газовые конденсаты и бензины вторичного происхождения, которые получают с помощью термической или термокаталитической переработки нефтепродуктов, а также из продуктов переработки углей и сланцев являются сырьем каталитического риформинга. В зависимости от необходимого результата процесса, выбирается фракционный состав сырья. Если главной целью процесса является получение индивидуальных ароматических углеводородов, то для получения бензола, толуола и ксилолов используют соответственно фракции, которые содержат углеводороды С6 (62 - 85? С), С7 (85 - 105? С), С8 (105 - 140? С). Если риформинг проводят, чтобы получить высокооктановый бензин, то сырьём обычно служит фракция 85 - 180? С, которая соответствует углеводородам С7 – С10.
Перед процессом риформинга сырье подготавливают, отправляя на гидроочистку и ректификацию. При гидроочистке из сырья удаляется вредные примеси (сера, азот и др.), которые способны отравить катализаторы риформинга. При переработке вторичных бензинов, подвергают также гидрированию и непредельные углеводороды. Ректификация необходима, чтобы выделить определенные бензиновые фракции.
Из-за того, что процесс протекает с поглощением тепла, его осуществление происходит в цепочке из трёх-четырёх реакторов с промежуточным подогревом сырья. В первом реакторе достаточно сильно протекает эндотермическая реакция дегидрирования нафтенов. В последнем реакторе – происходят преимущественно эндотермические реакции дегидроциклизации и достаточно интенсивно экзотермические реакции гидрокрекинга парафинов. Из-за этого в первом реакторе преобладает самый высокий перепад температур (30 – 50 ?С), а в последнем наименьший перепад температур сырья на входе и выходе из него. Высокий перепад температур в главных реакторах можно понизить, если уменьшить время контактирования сырья с катализатором, а именно объём катализатора в них. Именно поэтому на промышленных установках риформинга первый реактор имеет самый маленький объём катализатора, последний – самый большой. Например, для трёхреакторного блока распределение объёма катализатора по ступеням от 1:2:4 до 1:3:7 (учитывая химический состав вещества и цель процесса).
Из-за того, что происходит понижение парциального давления водорода, увеличивается интенсивность и глубина ароматизации сырья, а также повышается селективность превращений парафиновых углеводородов. При уменьшении давления, происходит торможение реакций гидрокрекинга и реакции ароматизации протекают при более благоприятных условиях.
Исходя из того, что концентрация водорода в циркулирующем водородсодержащем газе изменяется в достаточно широких пределах – от 64,5 до 90 % об., а также молекулярная масса сырья зависит от фракционных составов или химических свойств вещества, одним из лучшим вариантом будет использовать мольное отношение водород : сырьё. Данное отношение в достаточной мере увеличивает скорость дезактивации катализатора, что увеличивает межрегенерационный пробег установки. Однако из-за этого сильно возрастают энергозатраты, повышение гидравлического сопротивления и объём трубопроводов и аппаратов. В таком случае этот параметр выбирают, учитывая стабильность катализатора, качество сырья и продуктов, межрегенерационного цикла и жёсткости процесса.
При использовании на установках со стационарным слоем полиметаллические катализаторы, мольное отношение водород : сырьё будет равно 5 – 6, что обеспечивает длительность межрегенерационного цикла до одного года. На установках с непрерывной регенерацией катализатора это отношение поддерживается на уровне 4 – 5.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Маслянский, Г.Н. Каталитический риформинг бензинов / Г.Н. Маслянский, Р.Н. Шапиро. - Ленинград: Изд. «Химия», 1985. – 61 с.
2. Евдокимова Н.Г. Технологические расчеты химических реакторов переработки углеводородного сырья: учеб. Пособие для вузов / Н.Г. Евдокимова, К.В. Александрова, Р.Г. Хасанов, Е.В. Грызина. - Уфа: УГНТУ, 2011. – 34 с.
3. Жирнов Б.С. Первичная переработка нефти: учеб. пособие для вузов / Б.С. Жирнов, Н.Г. Евдокимова Уфа: УГНТУ, 2005. – 167 с.
4. Евдокимова Н.Г. Альбом технологических схем процессов переработки углеводородного сырья / Н.Г. Евдокимова, К.В. Кортянович, В.А. Будник – Уфа: УГНТУ, 2006. – 59 с.
5. Потехин В.М., Основы теории химических процессов технологии органических веществ и нефтепереработки: учебник для вузов / В.М. Потехин, В.В. Потехин – Санкт-Петербург: Химиздат, 2005. – 912 с.
6. Технологический регламент установки ГО-2, цеха № 9, НПЗ, ОАО «Салаватнефтеоргсинтез».
7. Макаров, Г.В. Охрана труда в химической промышленности./ Г.В. Макаров, А.Л. Васин. – Москва: Химия, 1989. – 495 с.
8. Методические указания к разделу «Экологичность и безопасность работы» выпускной квалификационной работы/ В. Л. Гапонов, Ю.А. Батищев, С.Е. Гераськова, Е.Ю. Гапонова. - Ростов н/Д.: Издательский центр ДГТУ, 2021. – 28 с.

Весь текст будет доступен после покупки