Проект установки каталитического крекинга. Технологический расчет реактора

Основное назначение, параметры и механизм каталитического крекинга. Схема переработки смеси нефти месторождений Жанажол и Кенкияк с производительностью 6 миллион т/год по топливному варианту. Расчет материальных балансов всех установок, входящих в схему.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 05.10.2017
Размер файла 310,2 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

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

Найменование

Выход

%

т/г

т/сутки

кг/час

1.

Тяжелый алкилат

5,9

14929,97

43,911

1823,65

2.

Денормализат

82

884024,78

2600,07

108336,37

3.

Легкий газойль (КК)

12,6

169872,75

499,62

4.

Керосиновый газойль (ТК)

3,9

89816,50

264,16

11006,924

Всего:

100

1158644

3407,77

141990,68

Ц.Ч = 43

Таблица 27

Материальный баланс бензосмесительной станции

Наименование

Выход

%

т/г

т/сутки

кг/час

1.

Поступило

Изомеризат

6

88636,74

260,70

10862,34

2.

Рафинат(Экстр.Ау)

20

297871,25

876,09

36503,82

3.

Бензин (КК)

39

58240,85

171,30

7137,35

3.

Бензин (ТК)

20,4

304816,7

896,52

37354,98

4.

Легкий алкилат (Алкилирование)

11,8

175870,01

517,26

21552,69

5.

С5 выше (Гфу предельный)

1,3

20734,82

60,984

2541,03

6.

С5 выше (Гфу не предельный)

1,5

23392,67

68,801

2866,74

Всего:

100

1493743,04

4393,36

183,05

О.Ч= 76

Сводный материальный баланс

Таблица 28

Сводный материальный баланс

Наименование

Выход

%

т/г

т/сутки

кг/час

1.

Газ

4,2

244021,76

717,71

29904,62

2.

Бензин

25,8

1493743,04

4393,36

183056,74

3.

Ароматические углеводороды

4,7

267349,33

786,32

32763,39

4.

Керосин

9

524697,01

1543,23

64301,10

5.

Дизельное топливо

19,9

1158644

3407,77

141990,68

6.

Жидкий парафин

3,3

194054,23

570,75

23781,15

7.

Сырье для технического углерода

2,3

134819,64

396,52

16522,01

8.

Котельное топливо

30,8

1787804,05

5258,25

219093,63

9.

потери

3,2

5805133,06

17073,92

711413,36

2.6 Описание технологической схемы установки каталитического крекинга

Каталитический крекинг (рис. 2) предназначен для получения широкой газойлевой фракции, высокооктанового бензина, газа и дизельного топлива. Катализатор с частицами в 2 - 3 мм обеспечивает снижение температуры крекинга и равномерный контакт катализатора с парами сырья в реакторе и с воздухом в регенераторе.

Вакуумный газойль насосом Н - 1 прокачивается через теплообменники легкого 1 и тяжелого 2 газойля и поступает в трубчатую печь 3, где нагреваясь до температуры 460 - 4800С, поступает в реакционную зону реактора 4. В реакторе контактируя с катализатором, поступающим из бункера реактора с температурой 5200С, пары сырья крекируются. Из нижней части реактора через сепарирующее устройство пары продуктов реакции вместе с перегретым водяным паром, подаваемым на отпарку катализатора с температурой 4600С, отводятся в ректификационную колонну 5 под отбойную тарелку. С верха ректификационной колонны жирный газ, пары бензина и водяной пар с температурой 1300С поступают в конденсатор - холодильник 6. Жирный газ, бензин и вода из холодильника 6 с температурой 400С поступают в газосепаратор 7, где происходит разделение жирного газа, бензина и воды. Из газосепаратора жирный газ поступает на разделение. Нестабильный бензин частично подается на орошение колонны 5, остальная часть откачивается на стабилизацию.

1,2 - теплообменник; 3 - трубчатый печь; 4 - реактор; 5 - ректификационная колонна; 6 - холодильник; 7 - газосеператор; 8 - отпарная колонна; 9,10 - холодильник конденсатор; 11, 13, 14 - топка; 12 - регенератор; 16, 17, 17, Н-1, Н-2, Н-3, Н-4, Н-5 насосы

Рисунок. 2. Технологическая схема установки каталитического крекинга с шариковым катализатором.

С тарелки 16 колонны 5 через отпарную колонну 8 насосом Н-3 легкий газойль откачивается в резервуар товарного парка. Тяжелый газойль с низа колонны 5 частично поступает на орошение низа колонны, а остальная часть откачивается в товарный парк. Отработанный катализатор воздухом, нагретым в топках под давлением 11, транспортируется в регенератор 12, где происходит выжиг кокса за счет подачи вентилятором воздуха, нагретого в топке под давлением. Регенерированный катализатор с температурой 580 - 6000С горячим воздухом транспортируется в бункер реактора, откуда поступает в реакционную зону реактора. Тепло, выделяемое при выжиге кокса с катализатора, снимается водой, подаваемой в охлаждающие змеевики регенератора насосом Н-5. [9].

2.7 Технологический расчет основного аппарата

Исходные данные

Целью работы является изучение конструкции и методов расчета реактора установки каталитического крекинга вакуумного дистиллята в псевдоожиженном слое. Расчет включает в себя определение количества катализатора и расхода водяного пара, составление материального и теплового балансов реактора, в результате которых определяют реактора.

Задание. Рассчитать реактор установки каталитического крекинга вакуумного дистиллята в псевдоожиженном. Производительность реактора по свежему сырью = 87,58 т/ч. Количество рециркулирующего каталитического газойля составляет 16,4 масс.% на свежее сырьё. Выход газа - 16,6 масс.% на свежее сырьё. Температура крекинга Тр = 813 К. Массовая кратность циркуляции катализатора по свежему сырью 8:1. Глубина превращения 75. Температура рециркулирующего каталитического газойля Тц=500 К. Температура катализатора Тк=760 К. Температура водяного пара, подаваемого в транспортную линию Тп.1=760 К. Температура водяного пара, подаваемого в отпарную зону реактора Тп.2=580 К.

Материальный баланс

Таблица 29

Материальный баланс установки каталитического крекинга

Потоки

%

т/год

т/сут

кг/ч

Поступило

Сырьё

100

714635,73

2102,868

87577,908

Получено

Газ

17,3

123631,981

363,623

15150,978

Бензин

43,2

308722,635

908,008

37833,656

Легкий газойль

12,6

90044,102

264,836

11034,816

Тяжелый газойль

11,6

82897,745

243,817

10159,037

Кокс выжигаемый

5,3

37875,694

111,399

4641,629

Сырье для тех.угл.

10

134819,64

210,187

8757,79

Всего

100

714635,73

2102,868

87577,908

Количество катализатора и расход водяного пара:

При кратности циркуляции катализатора R=7:1 количество циркулирующего катализатора:

=7 * 87,58= 613,06 т/ч (1)

Определим расход водяного пара.

Для регулирования плотности смеси паров сырья с катализатором в транспортную линию подается водяной пар в количестве 2-6 масс.%, считая на загрузку реактора. На отпарку продуктов крекинга с закоксованного катализатора в зону отпарки подается 5-10 кг пара на 1 т катализатора.

Принимаем расход водяного пара для регулирования плотности смеси равным 4 масс.% на сырье

т/ч=3500кг/ч (2)

На катализаторе после регенерации остается кокс в количестве 0,2-0,5 масс.%, считая на свежий катализатор. Примем содержание остаточного кокса на регенерированном катализаторе равным 0,4 масс.%, что составит:

Go.k= (3)

Количество закоксованного катализатора на выходе из реактора:

Gз.к=Gк+ Gо.к+21,75=613,06+2,45+21,75=637,26т/ч (4)

Приняв расход водяного пара на отпарку 1 т закоксованного катализатора равным 7 кг, найдем часовой расход водяного пара:

Gg1=7Gз.к=7•637,26=4460,82кг/ч (5)

Тепловой баланс

Уравнение теплового баланса реактора в общем виде:

Qc + Qц1 + Qк1 + Qп1 + Qд1+Qо.к = Qг + Qб + Qл.г + Qт.г + Qк2 + Qк + Qц2 + Qд2 + Qп2 + Qр + Qп (6)

Левая часть уравнения отвечает приходу тепла (в кВт): Qc - с сырьем;

Qц1 - с рециркулирующим каталитическим газойлем; Qк1 - с циркулирующим катализатором; Qп1 - с водяным паром, подаваемым в транспортную линию;

Qд1 - с водяным паром, подаваемым на отпарку углеводородов с катализатора. Qо.к - с остаточным коксом.

Правая часть уравнения отвечает расходу тепла (в кВт): Qг - с образовавшимися газами крекинга; Qб - с парами бензина; Qл.г - с парами легкого газойля; Qт.г - с парами тяжелого газойля; Qк2 - с циркулирующим катализатором; Qк - с образовавшимся при крекинге коксом; Qц2 - с рециркулирующим газойлем. Qп2 - с водяным паром, подаваемым в транспортную линию; Qд2 - с водяным паром, подаваемым на отпарку углеводородов с катализатора; Qр - на реакции каталитического крекинга;

Qп - потери тепла в окружающую среду.

Количество потерь тепла в окружающую среду принимаем 800 кВт. Значения энтальпий крекинг-газа, бензина и каталитического газойля приведены в таблице 3 интервале температур 673-773 К. Путем интерполяции можно определить энтальпию при промежуточных температурах.

Таблица 30

Значения энтальпий в интервале температур 673-773 К

Компонент

Состояние

Энтальпия, кДж/кг

673 К

773 К

Вода

Пар

3268

3488

Крекинг-газ

Газ

980

1297

Бензин

Пар

1260

1580

Легкий газойль

Пар

1160

1470

Тяжелый газойль

Пар

1150

1440

Жидкость

950

1270

Энтальпия катализатора и кокса подсчитывается по формуле:

(7)

где с - теплоемкость катализатора или кокса, кДж/кг;

Т - температура катализатора или кокса, К.

Теплоемкость катализатора принимаем 1,1 кДж/(кг·К), теплоемкость кокса - 2 кДж/(кг·К).

кДж/кг; (8)

кДж/кг; (9)

кДж/кг. (10)

Величину теплового эффекта реакции крекинга Qр определяем по графику в зависимости от глубины превращения. При глубине превращения R=75 теплота реакции Qр=160 кВт.

Тепловой баланс сведем в таблицу 31.

Таблица 31

Тепловой баланс

Обозначение потока

Состояние

Температура, К

Количество, кг/ч

Энтальпия, кДж/кг

Количество тепла, кВт

Приход:

Qc

Ж

Тс

160000

qc

Qс

Qц1

Ж

500

26240

588,71

4 291,01

Qкат1

Т

760

1280000

836,00

297 244,44

Qп1

П

760

7450

3 459,40

7 159,04

Qп2

П

580

8960

3 063,40

7 624,46

Сумма

-

Qс +316318,95

Расход:

Qг

Г

813

26560

1 423,80

10 504,48

Qб

П

813

72000

1 846,72

36 934,37

Qл.г

П

813

23920

1 741,74

11 572,87

Qт.г

П

813

23920

1 734,94

11 527,74

Qкат2

Т

813

1280000

894,30

317 973,33

Qк

Т

813

13600

1 626,00

6 142,67

Qц2

П

813

26240

1 730,01

12 609,82

Qп1

П

813

7450

3 576,00

7 400,33

Qп2

П

813

8960

3 576,00

8 900,27

Qр

-

-

160000

160,00

7 111,11

Qп

-

-

1 000,00

Сумма

431 676,99

Из теплового баланса найдем количество тепла Qс, которое должно прийти вместе с сырьем:

Qс=431676,99 - 316318,95=115358,04 кВт. (11)

Энтальпию сырья найдем из соотношения:

(12)

кДж/кг. (13)

В соответствии с энтальпией сырья при относительной плотности =0,91 определяем температуру сырья Тс=1110,90 К.

Размеры реактора

Площадь поперечного сечения реактора равна:

(14)

где V - объем паров, проходящих через свободное сечение реактора, м3/ч; щ - допустимая скорость паров в свободном сечении реактора, м/с.

Величину V можно определить по формуле:

(15)

где - количество паровой смеси в реакторе, кмоль/ч; Тр - температура в реакторе, К;

р - давление в реакторе над псевдоожиженным слоем, принимаемое равным 0,2•106 Па.

Рассчитаем величину :

(16)

Тогда

м3/ч. (17)

Этот объем паров является наибольшим, так как суммарный объем всех получающихся продуктов крекинга больше объема сырья.

Для установок каталитического крекинга с псевдоожиженным слоем катализатора средняя скорость движения газов в свободном (над псевдоожиженным слоем) сечении реактора рекомендуется принимать равной от 0,5 м/с до 0,89 м/с. Примем =0,7 м/с. Тогда площадь поперечного сечения реактора равна:

м2. (18)

Диаметр реактора:

м. (19)

На существующих промышленных установках применяются реакторы диаметром от 2,5 до 12.

Диаметр зоны отпарки (десорбера) найдем после того, как будем знать давление у верхнего основания десорбера.

Эскиз реактора приведен на рисунке 3.

Рисунок 3. Схема для расчета рабочей высоты реактора

Полная высота реактора:

H = h + h1 + h2 + h3 + h4 + h5 (20)

где h - высота псевдоожиженного слоя; h1 - высота переходной зоны от псевдоожиженного слоя до зоны отпарки (распределительного устройства);

h2 - высота зоны отпарки (конструктивно принимается равной 6 м); h3 - высота сепарационной зоны,м; h4 - часть высоты аппарата, занятая циклонами, зависит от размеров циклонов (конструктивно принимается равной 6 м); h5 - высота верхнего полушарового днища, равная 0,5•D=3,25 м.

Высота псевдоожиженного слоя в промышленных реакторах составляет 4,5 - 7,0 м. В данной работе высоту псевдоожиженного слоя рассчитать по формуле:

(21)

где Vp - объем реакционного пространства, м3;

(22)

где Gк.р. - количество катализатора в реакционном пространстве реактора, кг; - плотность псевдоожиженного слоя катализатора, обычно равная 450-500 кг/м3.

Величина Gк.р равна:

(23)

где Gс - загрузка реактора, кг/ч; nд - массовая скорость подачи сырья, ч-1. Массовая скорость подачи сырья изменяется в пределах 1,1-2,3ч-1.

Примем nд =1,5

Тогда

кг; (24)

м3; (25)

м. (26)

Высота переходной зоны h1:

(27)

где - высота цилиндрической части переходной зоны, м;

- высота конической части переходной зоны, м.

Примем высоту переходной зоны равной h1=7 м. Величины и найдем после определения диаметра десорбера.

Площадь поперечного сечения десорбера:

(28)

где Vд - объем паров, проходящих через свободное сечение десорбера, м3/ч; щд - линейная скорость паров в расчете на полное сечение десорбера, которая может находиться в пределах 0,3-0,9 м/с.

Наибольший объем паров будет в верхней части десорбера. Величина Vд рассчитывается по формуле:

(29)

где - количество паровой смеси в десорбере, кмоль/ч; рд - давление в реакторе в верхней части десорбера, Па.

Количество паровой смеси в десорбере равно:

(30)

где Gп - количество паров углеводородов, уносимых с катализатором в десордер, кмоль/ч; Мп - средняя молекулярная масса уносимых паров углеводородов; Gд1 - количество водяного пара, подаваемого в десорбер, кг/ч.

Количество углеводородных паров, заключенных в объеме между частицами катализатора и адсорбированных на его поверхности циркулирующего катализатора равно:

(31)

где yп - доля углеводородных паров, переносимых с потоком катализатора, рассчитываемая по формуле:

(32)

где =2400 кг/м3 - плотность материала катализатора; - плотность адсорбированных папров углеводородов и газообразных продуктов в условиях температуры и давления в верхней части десорбера, кг/м3.

Если принять среднюю молекулярную массу Мп адсорбированных углеводородных паров и газообразных продуктов равной средней молекулярной массе Мг крекинг-газа, то при нормальных условиях имеем:

(33)

В рабочих условиях для верхней части десорбера

(34)

при этом Твр=758 К, а давление в верхней части десорбера равно:

(35)

Тогда

(36)

(37)

кг; (38)

а величина

кмоль/ч. (39)

Подставив в формулу для расчетов объема газов и паров все известные величины, получим:

м3. (40)

Примем линейную скорость паров в расчете на полное сечение десорбера равной щд=0,74 м/с. Тогда:

м2. (41)

Диаметр десорбера

= 1,128=1,9м (42)

Принимая, что угол образующей конуса с вертикалью составляет 45о, и зная диаметр реактора (6,5м), геометрически легко найти высоту конического перехода =2,25 м. Получим:

м. (43)

Высота сепарационной зоны h3 рассчитывается по формуле:

=0.85•0.851.2(7,33-1,2)=5,2м (44)

где - скорость паров в свободном сечении реактора, м/с.

Тогда

H = 4,55 + 7 + 6 + 5,2 + 6 + 3,75 = 32,5 м. (45)

Высота цилиндрической части корпуса:

Hц = h + + h3 + h4 = 4,55+4,75+5,2+6=20,5 (46)

В промышленных реакторах отношение высоты цилиндрической части корпуса к диаметру Hц/=1,4 - 4. Меньшие значения этого отношения характерны для мощных реакторов. Для нашего случая: [10].

(47)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В литературном обзоре проведен анализ процесса каталитического крекинга. Описаны технологические схемы процесса.

В данной работе приведена поточная схема переработки смеси нефтей месторождении Жанажол и Кенкияк в соотношении 80:20 с производительностью 6 миллион т/год по топливному варианту и рассчитаны материальные балансы всех установок, входящих в поточную схему. По физико-химическим характеристикам нефть является сернистой, парафинистой, малосмолистой.

При переработке смеси нефтей месторождений Жанажол и Кенкиякв соотношении 80:20 были получены следующие фракции: бензиновая фракция, дизельная фракция, вакуумный газойль и гудрон.Затем фракции были направлены на вторичные установки такие, как каталитический риформинг, каталитический крекинг, термический крекинг,газофракционирующая установка непредельных углеводородов,алкилирование,депарафинизация дизельного топлива и т.д.

При расчете материальных балансов было произведено 1493743,04 т/год бензина с октановым числом 76; 1158644 т/год дизельного топлива с цетановымчислом 43; 267349,33 т/год ароматических углеводородов; 1787804,05 т/год котельного топлива; 524697,01 т/год керосина; 194054,23 т/год жидкого парафина; 134819,64 т/год сырья для Т.У.; 244021,76 т/год газа. Потери составляют 3,2%.

Также описывается технологическая схема процесса каталитического крекинга. В работе был проведен технологический расчет основного аппарата - реактора. По расчетам диаметр реактора d = 6500 мм, высота реактора H = 32500 мм.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Сериков Т.П., Оразова Г.А., Буканова А.С. Теоретические основы и технология глубокой переработки нефти. Атырау, 2009.

2. Бишимбаева Г.К., Букетова А.Е., Надирова Н.К. Химия и технология нефти и газа. Алматы, «Бастау» 2007.

3. Суханов В.П. Каталитические процессы в нефтепереработке. Москва, «Химия», 1979.

4. Омский научный вестник №2, 2010.

5. Огородников С.К. Справочник нефтехимика Т-1. 1978

6. Рудин М.Г., Сомов В.Е., Фомин А.С. Карманный справочник нефтепереработчика. Москва, «ЦНИИТЭнефтехим» 2004.

7. Надиров Н. К. Нефть и газ Казахстана. Часть 2. Алматы, «Гылым» 1995.

8. Кузнецов А.А, Камерганов С.М., Судаков Е.Н. Расчеты процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности. Ленинград, «Химия» 1974.

9. Магарил Р.З. Теоретические основы химических процессов переработки нефти. Ленинград, «Химия» 1985.

10. Эрих В.Н., Расина М. Г., Рудин М. Г. Химия и технология нефти и газа. Ленинград, «Химия» 1972.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Характеристика вакуумных дистилляторов и их применение. Выбор и обоснование поточной схемы глубокой переработки нефти. Расчет основных аппаратов (реактора, колонны разделения продуктов крекинга, емкости орошения) установки каталитического крекинга.

    курсовая работа [95,9 K], добавлен 07.11.2013

  • Технологическая схема каталитического крекинга. Выбор и описание конструкции аппарата реактора для получения высокооктановых компонентов автобензинов из вакуумных газойлей. Количество катализатора и расход водяного пара. Параметры реактора и циклонов.

    курсовая работа [57,8 K], добавлен 24.04.2015

  • Назначение и область применения установки каталитического крекинга. Процессы, протекающие при переработке нефти. Технологический и конструктивный расчет реактора. Монтаж, ремонт и техническая эксплуатация изделия. Выбор приборов и средств автоматизации.

    дипломная работа [875,8 K], добавлен 19.03.2015

  • Описание технологической схемы установки каталитического крекинга Г-43-107 (в одном лифт-реакторе). Способы переработки нефтяных фракций. Устройство и принцип действия аппарата. Назначение реактора. Охрана окружающей среды на предприятиях нефтехимии.

    курсовая работа [2,3 M], добавлен 12.03.2015

  • Анализ влияния технологических режимов на количество и качество продукции. Оптимальные режимы работы установок каталитического крекинга по критерию снижения себестоимости переработки. Управленческие промышленные технологии, технологии управления данными.

    дипломная работа [1,3 M], добавлен 07.10.2013

  • Процесс каталитического крекинга гидроочищенного сырья, описание технологической схемы. Физико-химические свойства веществ, участвующих в процессе. Количество циркулирующего катализатора, расход водяного пара. Расчет и выбор вспомогательного оборудования.

    курсовая работа [58,0 K], добавлен 18.02.2013

  • Каталитический крекинг как крупнотоннажный процесс углубленной переработки нефти. Количество катализатора и расход водяного пара, тепловой баланс. Расчет параметров реактора и его циклонов. Вычисление геометрических размеров распределительного устройства.

    курсовая работа [721,3 K], добавлен 16.05.2014

  • Общая схема и этапы переработки нефти. Процесс атмосферно-вакуумной перегонки. Реакторный блок каталитического крекинга. Установка каталитического риформинга, ее назначение. Очистка и переработка нефти, этапы данного процесса, его автоматизация.

    презентация [6,1 M], добавлен 29.06.2015

  • Схема переработки нефти. Сущность атмосферно-вакуумной перегонки. Особенности каталитического крекинга. Установка каталитического риформинга с периодической регенерацией катализатора компании Shell. Определение качества бензина и дизельного топлива.

    презентация [6,1 M], добавлен 22.06.2012

  • Физико-химические основы процесса каталитического крекинга. Дистиллятное сырье для современных промышленных установок каталитического крекинга. Методы исследования низкотемпературных свойств дизельных фракций. Процесс удаления из топлива парафина.

    курсовая работа [375,4 K], добавлен 16.12.2015

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.