Промышленные процессы изомеризации - Производство и технологии курсовая работа

Главная

Производство и технологии
Промышленные процессы изомеризации

Цель изомеризационных процессов в нефтепереработке - улучшение антидетонационных свойств авиационных и автомобильных бензинов. Сырье для процесса изомеризации. Механизм изомеризации, катализаторы и основные параметры. Технологический расчет аппарата.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

изомеризация бензин катализатор аппарат
Объемная скорость подачи сырья, ч -1
Отношение водород: сырье, моль/моль
Катализаторы можно разделить на пять основных групп: ка-тализаторы Фриделя - Крафтса, сульфид вольфрама, бифункциональные катализаторы, синтетические цеолиты с благородными металлами (включая добавки редкоземельных металлов) и комплексные катализаторы (комбинирование бифункциональных и цеолитсодержащих катализаторов с катализаторами Фриделя - Крафтса).
Катализаторы Фриделя - Крафтса в большинстве случаев содержат безводный хлористый алюминий (иногда с треххлористой сурьмой) в виде комплекса с углеводородами, активированного хлористым водородом. Изомеризацию с использованием катализаторов Фриделя - Крафтса можно осуществлять при 20 ат и 40 - 120°С и даже при 24-50°С (катализаторы на основе хлористого брома). Однако промышленные процессы с этими катализаторами не нашли широкого применения. Недостатками катализаторов Фриделя-Крафтса являются чрезмерная их реакционная спосс бность, которая приводит к плохой селективности, большая корр лзионность и увеличение интенсивности побочных реакций, значительно возрастающих по мере использования сырья с большим молекулярным весом.
Сульфид вольфрама из сульфидных катализаторов оказался наиболее активным и избирательным при умеренных температурах реакции (около 400°С). Степень изомеризации к-гексана на нем достигала 60% при незначительном расщеплении углеводорода. Для обеспечения стабильной работы катализатора в системе необходимо поддерживать давление не ниже 40 ат . Скорость реакции возрастает с увеличением парциального давления углеводорода. Так, при увеличении парциального давления нормального бутана в 4 раза скорость изомеризации углеводорода повышается в 2 раза.
Важно отметить, что наличие в сырье нафтеновых углеводородов (до 20-25%), сернистых соединений и влаги не ухудшает показателей процесса. Применение водорода, несмотря на то что он тормозит реакцию изомеризации на сульфиде вольфрама, необходимо, так как он препятствует закоксовыванию катализатора.
Бифункциональные катализаторы относятся к типу катализаторов риформинга - это платина или палладий на окиси алюминия. Однако иногда в качестве носителя берут алюмосиликат или смесь алюминия и окиси бора. Эти катализаторы обладают достаточной селективностью для изомеризации парафиновых углеводородов С 5 -С 6 , что отличает их от катализаторов Фриделя-Крафтса, но активность их очень низкая, поэтому приходится повышать температуру.
Активность бифункционального катализатора может быть увеличена, а рабочие температуры снижены, если повысить кислотность носителя. Этого можно достичь, использовав алюмосиликат или окись алюминия на борсодержащем носителе.
Влияние носителей на температуру процесса иллюстрируют следующие данные:
Повышение кислотности бифункционального катализатора достигается также обработкой его хлорсодержащими органическими соединениями, а поддержание кислотности - путем введения в систему НС1.
Синтетические цеолиты с благородными металлами - платиной или палладием, а также с добавками редкоземельных металлов основаны на применении кристаллических алюмосиликатов - цеолитов. Эти катализаторы очень активны при изомеризации н -пеи-тана и н -гексана. Платина или палладий, нанесенные на цеолит типа Y, позволяют вести процесс изомеризации при 315-343°С, т.е. примерно на 150°С ниже, чем при использовании окиси алюминия в качестве носителя. Применение же платины на модерните позволяет поддерживать такую же активность катализатора при еще более низкой температуре (260°С). Опыты на катализаторах с различным содержанием платины показали, что даже минимальная концентрация платины обеспечивает высокую эффективность изомеризации парафиновых углеводородов. Обычно содержание платины или палладия колеблется от 0,3 до 0,6%.
Ниже приведены данные об изомеризации н-пентана при 425°С, давлении 35 ат и степени превращения ~ 35% в присутствии катализаторов с
различным содержанием платины; в качестве носителя была использована окись алюминия, обработанная фтором:
Комплексные катализаторы сочетают преимущества бифункциональных и цеолитсодержэщих катализаторов (которые часто называют катализаторами гидроизомеризации) с достоинствами катализаторов Фриделя - Крафтса, позволяющих проводить процесс при более низких температурах. Комплексные катализаторы можно использовать при 90-200°С. С их помощью достигаются почти равновесные выходы изопентанов и изогексанов. Селективность их высока: побочно образуется лишь незначительное количество парафинов C 1 -С 4 . Однако следует иметь в виду, что входящий обычно в состав комплексных катализаторов хлористый алюминий гигроскопичен; рано или поздно он гидролизуется, а образовавшаяся гидроокись алюминия осаждается внутри пор катализатора, уменьшая их объем и затрудняя регенерацию. В связи с этим комплексные катализаторы не нашли применения в процессах изомеризации, осуществляемых на нефтеперерабатывающих заводах. Лучше для изомеризации использовать цеолитсодержащие бифункциональные катализаторы.
При анализе этих данных было сделано заключение о том, что предпочтительнее подвергать изомеризации эти фракции раздельно (даже при работе на платиновых катализаторах).
При производстве ароматических углеводородов методом каталитического риформинга в качестве головного погона получают смешанную пентан-гексановую фракцию. Разделение этой фракции (так же, как и фракции углеводородов С 5 -С 6 ) требует больших затрат.
Влияние серы, воды и ароматических углеводородов . Лишь в редких случаях прямогонные пентан-гексановые фракции направляют на изомеризацию без предварительного обессеривания. Из некоторых видов сырья серу можно удалять относительно дешевыми способами, например щелочной или адсорбционной очисткой на молекулярных ситах. Вода, как и сера, является каталитическим ядом, поэтому в технологических схемах и на промышленных установках предусматривают осушку сырья перед изомеризацией. Если в сырье содержатся ароматические углеводороды (в частности, бензол), их можно предварительно выделить одним из имеющихся методов. Однако это не обязательно, так как при изомеризации они гидрируются с образованием циклогексана.
Температура на выходе из реактора,°С
На рис.2 показана схема установки Пенекс для переработки пентанов (с рециркуляцией), а на рис.3 - схема той же установки для переработки гексановой фракции. При этом варианте процесса прямогонная пентан-гексановая фракция поступает в изо-пентановую колонну для выделения содержащихся в ней изо-пентанов, непосредственно смешиваемых с продуктом процесса.
Рис.2. Схема установки изомеризации пентанов с рециркуляцией:
1- лентановая колонна; 2 - гексановая колонна; 3 - компрессор; 4 - печь; 5 -реактор; 6 -сепаратор.
Остаток из этой колонны подается в реактор. Продукт реакции после стабилизации разделяют на фракции С 5 и С 6 . Первую возвращают в изопентановую колонну для выделения образовавшегося изопентана, а вторую добавляют непосредственно к готовому продукту процесса - изомеризат.
Менее активным по сравнению с платиновым катализатором оказался сульфид вольфрама. Типичные результаты изомеризации на сульфиде вольфрама приведены в табл.1.
Таблица 1. Данные об изомеризации разного сырья на сульфидном катализаторе
на пропущенный углеводород, на прореагировавший углеводород
Октановое число по моторному методу
В случае необходимости получения компонента с более высоким октановым числом, чем у изомеризата, можно его подвергнуть дополнительной ректификации и отобрать более легкие фракции, имеющие повышенные октановые числа.
Рир.3. Схема установки изомеризации гексанов:
1 - гексановая колонна; 2 - компрессор; 3-печь; 4- реактор; 5- сепаратор; 6-стабилизатор.
При изомеризации бутана сера вызывает обратимое отравление катализатора. Ее действие проявляется в снижении степени изомеризации при неизменных условиях процесса. Однако после перехода на обессеренное сырье первоначальная активность катализатора восстанавивается. Незначительное количество серы требует соответствующего изменения размеров реактора или незначительного изменения температуры процесса. Влияние серы при изомеризации фракции
С 5 -С 6 такое же, как и при изомеризации бутана. Однако содержание серы при переработке такой фракции должно быть ниже, чем для бутана. Поэтому пентан-гексановые фракции при содержании в них серы более 0,03% необходимо подвергать гидрообессериванию, щелочной или адсорбционной очистке.
Рециркуляция способствует повышению октановых чисел. Работа с рециркуляцией и включение в процесс секции по разделению ароматических углеводородов позволяют превратить гексаны в высокооктановые изомеры, а нафтеновые углеводороды в бензол; общий продукт, если не выделять бензол, имеет октановое число выше 100 (по исследовательскому методу, с 0,8 мл ТЭС на 1 л ; см . табл.2).
Эксплуатация установок изомеризации . Эксплуатация установок изомеризации имеет много общего с эксплуатацией установок каталитического риформинга. Большинство процессов, получивших распространение, проводят в паровой фазе и при довольно высоких температурах. Это, а также значительная стоимость фракционирующей секции установки, сдерживает широкое промышленное внедрение процесса. Внедрению должно способствовать улучшение технико-экономических показателей. Для решения этой задачи необходимо продолжать поиски путей удешевления и совершенствования ректификации, а также разработки новых катализаторов, обладающих более высокой изомеризующей активностью.
По мере роста требований, предъявляемых к качеству автомобильных бензинов, и увеличения производства изопреновых синтетических каучуков изомеризация, несомненно, получит дальнейшее развитие в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Этому будет также способствовать дальнейшее изучение потенциальных возможностей вовлечения в процесс не только парафинов, но и других углеводородов.
Давление насыщенных паров, мм. рт. ст.:
Кислотное число, мг КОН на 1 г нефти
Характеристика легких керосиновых дистиллятов, полученная при температурах отбора 120-140 и 120-200°С, следующая: выход на нефть - 10,8 и 6,0 % соответственно; с - 0,7890 и 0,7775; фракционный состав: н. к. - 142 и 134°С, 10 % - 155 и 143°С; 50 % - 179 и 157°С, 90 % - 213 и 179°С, 98 % - 225 и 193°С; v 50 - 1,38 и 1,05 мм 2 /с; температура вспышки в закрытом тигле - 34 и 28°С, начала кристаллизации - минус 50 и ниже минус 60°С; содержание ароматических углеводородов - 23 и 31 %, серы - следы; кислотность - 1,08 мг КОН на 100 г дистиллята (для фракции 120-240°С).
Свойства остаточных базовых масел, полученных адсорбционным методом из нефти, X горизонта, определялись для остатка выше 490°С и смеси нафтено - парафиновых углеводородов и I-Ш групп ароматических: выход на остаток 100,0 и 37,7 % соответственно; выход на нефть 39,7 и 14,9 %; с 20 4 - 0,9373 и 0,8200; п 20 - 1,5090 (смесь); М=600 (смесь); V 50 - 272,3 мм 2 /с (смесь); v 100 - 130,9 и 32,5 мм 2 /с; v 50 /v 100 - 8,4 (смесь); ИИ, ВВК и температура застывания для смеси равны соответственно 96, 0,847, минус 21°С; содержание серы в остатке - 0,31 %.
Месторождение Дунга - Еспелисай открыто в 1969г. Оно приурочено к одноименным структурам, осложняющим западное окончание Беке-Башкудукского вала. Структура Еспелисай представляет собой полусвод, раскрывающийся на восток и соложненный субмеридиональным способом. На фоне моноклинального погружения пород на запад от Еспелисая выделяется Дунгинская структура, по подошве валанжина также являющаяся полусводом.
Нефтесносность Дунгинской группы установлена в 1968 г. В дальнейшем при проведении поисково-разведочных работ на данных месторождениях установлена нефтегазоносность аптских и келловейских отложений. На Дунгинском месторождении нефтяные залежи А и Б выявлены в аптских отложениях. На месторождении Еспелисай установлена, одна газовая залежь в Ю-1 горизонте. Глубина залегания продуктивных горизонтов 1682-2285 м.
Дегазированная нефть характеризуется малым содержанием окисленных продуктов (3,5 - 3,9%) и высоким потенциалом светлых фракций (46%), что предопределает низкие плотности и вязкости в поверхностных условиях: с 20 4 - 0,82 - 0,83г/ см 3 , вязкость при 50єС 3,5 - 4,8 мм 2 /с и в пластовых условиях 0,74 - 0,76 г/см 3 , 1,1 - 1,5 мПа·с.
Нефть месторождения Дунга (скв. № 6) характеризуется следующими физико-химическими свойствами с 20 4 0,816; температура застывания 26 єС; коксуемость 0,65 ?; кислотное число 0,08 мг КОН на 1 г; содержание смол силикагелевых 0,78 %; асфальтенов 1,31, парафина 20,4, температура его застывания 54 єС, серы 0,15 %, вязкость кинематическая при 50 єС 4,25 мм 2 /с, выход светлых фракций: до 200 єС - 23,0 %, до 350 єС - 57,0 %.
Физико-химические свойства дунгинской нефти из скважины № 8 и скважины № 6 таковы: с 20 4 0,8409 и 0,7980 соответственно; М - 219 и 165; вязкость кинематическая при 50 єС 9,614 и 2,13 мм 2 /с температура застывания-20 и 12 єС; коксуемость 3,38 и 0,50 ?; кислотное число 0,12 и 0,07 мг КОН на 1 г; содержание смол силикагелевых 4,07 и 0,56 %; асфальтенов 1,31, парафина 20,4, температура его застывания 54 єС, серы 0,15 %,, выход светлых фракций: до 200 єС - 22,6 и 35,8 %, до 350 єС - 47,0 и 69,8%.
Таблица 7. Характеристики смеси нефтей.
Кинематическая вязкость при 50єС, мм 2 /с
2.3 Расчет материальных балансов, входящих в поточную схему
Таблица 1. Материальный баланс установки ЭЛОУ
Таблица 2. Материальный баланс установки АВТ
Таблица 3. Материальный баланс установки каталитического риформинга
Таблица 4. Материальный баланс экстракции ароматических углеводородов.
3. Суммарные ксилолы (включая этилбензол)
4. Высшие ароматические углеводороды
Таблица 5. Материальный баланс установки изомеризации
Таблица 6. Материальный баланс установки ГФУ предельных углеводородов
Таблица 7. Материальных баланс установки карбамидной депарафинизаций ДТ
Таблица 8. Материальный баланс установки каталитического крекинга
4. Сырье для производства технического углерода
Таблица 9. Материальный баланс УЗК.
4. Керосиновый газойль и легкий газойль
Таблица 10. Материальный баланс установки ГФУ непредельных углеводородов
Газ и головка стабилизации коксования
Газ и головка стабилизации кат. крекинга
Таблица 11. Материальный баланс установки алкилирования
Таблица 12. Материальный баланс ССДТ
1. Легкий газойль кат. крекинга (56)
4. Керосино-газойль и легкий газойль (45)
ЦЧ = 56*0,19 + 52*0,012+49*0,686+0,112*45=50
Таблица 13. Материальный баланс ББС
ОЧ = 98*0,056+94*0,66+72*0,052+83*0,029+93*0,136+97*0,067=92
Таблица 14. Сводный материальный баланс
7. Сырье для производства технического углерода
Объемная скорость подачи сырья, ч -1
Подача водорода в реактор, % масс, на сырье
Глубина превращения за однократный пропуск сырья, % масс
Конверсия при полной рециркуляции непрореагировавшего сырья для С 6 - 80% масс, для C 5 - 95% масс.
Парофазную изомеризацию н -бутана в присутствии хлористого алюминия осуществляют в трубчатом реакторе. В трубках реактора находится катализатор, а между трубками для снятия теплоты реакции циркулирует масло, которое выходит с низа реактора, проходит холодильник и подается наверх. Подогретое сырье и хлористый водород поступают с верха реактора. Условия процесса следующие:
Объемная скорость подачи сырья, ч -1
Расход хлористого алюминия, кг/м 3 изобутана
Изомеризацию на металлических катализаторах осуществляют в реакторах со стационарным слоем катализатора. Ниже приведены условия изомёризции н-пентана на различных катализаторах:
Объемная скорость подачи сырья, ч -1
Кратность циркуляции водородсодержащего газа, моль/моль сырья
Отечественный катализатор ИП-62 промотируется фтором. Температура процесса на этом катализаторе 350-450°С. Катализатор ГК-15 (платина и палладий на цеолите) позволяет снизить температуру процесса до 315-340°С.
Изомеризация протекает с выделением тепла (71-113 кДж/кг превращенного сырья для С 4 -С 9 ) .
Задание . Определить размеры и число трубчатых реакторов на установке парофазной изомеризации н -бутана в присутствии хлористого алюминия, если известно: производительность установки по жидкому сырью u с =100 м 3 /сут; объемная скорость подачи сырья ю=0,8 ч -1 ; глубина превращения за однократный пропуск сырья Х'=45% масс; трубка реактора имеет внутренний диаметр 50 мм, длину 6 м.
Решение . Находим коэффициент загрузки реактора:
где 0,55 - доля непрореагировавшего сырья.
Определяем объем реакционного пространства:
Подсчитываем объем одной трубки и общее число трубок
Принимаем три реактора с числом трубок в каждом N 1 =328. Находим число трубок, расположенных по диаметру реактора:
где b - расстояние между центрами двух соседних трубок; принимают b =2 d = 50-2=100 мм.
где h ц - высота цилиндрической части реактора, м; h - высота длина, м.
Разработка проекта функциональной схемы автоматизации узла изомеризации пентана в изопентан. Характеристика технологического процесса повышения октанового числа природного бензина и нафтенов: выбор параметров контроля, регулирования, блокировки и защиты. курсовая работа [421,8 K], добавлен 05.04.2011
В производстве автомобильных бензинов наблюдается тенденция к повышению их октанового числа. Сырье, продукты, катализаторы процесса алкилирования. Механизм алкилирования изобутана бутиленом. Метод определения давления насыщенных паров бензинов. курсовая работа [1,4 M], добавлен 15.06.2008
Описание процесса изомеризации. Гидрирование олефиновых углеводородов. Разрыв колец у нафтеновых углеводородов и их изомеризация. Гидрокрекинг парафиновых углеводородов. Яды, которые вызывают отравление катализатора. Тепловые эффекты химический реакций. дипломная работа [266,4 K], добавлен 25.04.2015
Проблемы переработки нефти. Организационная структура нефтепереработки в России. Региональное распределение нефтеперерабатывающих предприятий. Задачи в области создания катализаторов (крекинга, риформинга, гидропереработки, изомеризации, алкилирования). учебное пособие [1,6 M], добавлен 14.12.2012
Научная деятельность исследуемого предприятия. Схема установки для измерения каталитической активности в реакции изомеризации н-гексана. Влияние природы металлической компоненты в катализаторе на активность в реакции гидроизомеризации н-гексана. отчет по практике [260,0 K], добавлен 25.11.2014
Изучение методов производства листового стекла. Описание физического процесса растрескивания стекла. Выбор технологического оборудования. Составление операционной карты. Улучшение показателей технологического процесса изготовления автомобильных стекол. дипломная работа [1,4 M], добавлен 13.11.2016
Классификация теплообменников, применяемых в нефтепереработке и схема их работы. Основа процесса теплопередачи. Температура нефти на выходе из теплообменника и его тепловая нагрузка. Физические параметры теплоносителей при их средних температурах. курсовая работа [88,8 K], добавлен 24.02.2009
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Промышленные процессы изомеризации курсовая работа. Производство и технологии.
Анализ Контрольной Работы Физике
Курсовая Работа На Тему Смертность Населения Российской Федерации За Период 1997–1999 Гг
Курсовая Работа Современные Требования К Менеджеру
Реферат На Тему Ульцерогенные Эндокринные Заболевания
Реферат: Возрастные особенности нервной системы и высшей нервной деятельности. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат по теме Анализ финансовой деятельности предприятия (на примере предприятия ОАО “Машук”, г. Ессентуки)
Реферат: Применение биотхнологии в пищевой промышленности. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат: Учет движения основных средств на предприятии 2
Контрольная работа по теме Размножение документов с помощью компьютера
Сочинение 9 3 Сильный Характер
Курсовая Работа Образец На Казахском Языке
Лабораторная Работа 5 9 Класс Перышкин
Реферат: Хо Ши Мин 2
Реферат по теме Техники медитации в учении Гурджиева
Чему Учат Произведения Пушкина Сочинение
Курсовая работа по теме Генератор гармонических колебаний RC-типа с мощным выходным каскадом
Курсовая работа по теме Характеристика аскорбінової кислоти
Реферат: Рецидив преступлений. Скачать бесплатно и без регистрации
Курсовая Разница Относится К Доходам
Охрана Здоровья Человека Реферат
Современные технологии в розничной торговле и их эффективность - Маркетинг, реклама и торговля курсовая работа
Сучасні технології інформаційного впливу - Журналистика, издательское дело и СМИ курсовая работа
Управление Сибирью в XVII веке - История и исторические личности реферат