Рисунок 7 – Схема установки
изомеризации на катализаторе СИ-2 с рециркуляцией
н-пентана: 1 – отпарная колонна; 2 – стабилизационная
колонна; 3 – деизопентанизатор; 4 – гексановая
колонна; 5 – печь; 6,7 – реакторы; 8 – сепаратор
В ОАО «Уфимский
НПЗ» с 2003 г. работает блок изориформинга
установки Л-35-5. Разработчик катализатора
ИПМ-02 — ОАО «ВНИИНефтехим». Основные
характеристики катализатора: содержание
платины — 0,38% мас., насыпная плотность
— ~ 0,7г/см3, диаметр экструдатов — 2,1-0,3 мм.
Производительность
установки 25 м3/ч, выход изомеризата 98% мас. В период
эксплуатации был оптимизирован технологический
режим за счет снижения суммарной кратности
циркуляции ВСГ к сырью до 730-760 нм3/м3, повышения температуры на входе
в реактор до 260-270°С на менее благоприятном
сырье, содержащем 22-26% мас. и концом кипения
81-82°С. При этом был получен изомеризат
с МОЧ 76,6 пунктов, прирост составлял всего
4,0-5,2 пункта.
Улучшение
фракционного и углеводородного состава
сырья, стабилизация режима дали возможность
получения оптимальных показателей для
цеолитсодержапдего катализатора при
следующих параметрах работы установки:
сырье — фр. 28-70°С; содержание ΣC5 — 60-65% об., в т.ч. н-С5. — 35-39% об.; парциальное давление
водорода 2,1-2,2 МПа; кратность циркуляции
— 550-650 нм3/м3; объемная скорость подачи сырья
- 2ч-1; температура процесса — 270°С; содержание
водорода в ЦВСГ — не менее 80% об. Моторное
октановое число изомеризата составляет
78-79 пунктов.
Первая в России
установка низкотемпературной изомеризации
пентан-гексановых фракций была введена
в эксплуатацию в мае 2002 г. в ОАО «НК «Роснефть-Комсомольский
НПЗ». Рабочий проект был выполнен ОАО
«Укрнефтехимпроект» (г. Киев) по лицензии
фирмы Axens (Франция). Комплектная поставка
оборудования была осуществлена НПК «Кедр-89».
Установка работает весьма эффективно:
октановые числа изомеризата 87,2-87,9. Эффективность
процесса неоспорима ввиду переработки
сырья с низким содержанием гексанов [2].
2.4 Особенности управления
процессом
На выход продуктов процесса
изомеризации в основном влияют следующие
параметры:
- температура;
- давление;
- объемная скорость подачи
сырья;
- кратность циркуляции
водородсодержащего газа (ВСГ);
Процесс изомеризации – низкотемпературный,
чем ниже температура, тем выше равновесный
выход изоалканов. Однако с уменьшением
температуры снижается скорость основных
реакций. Оптимальное значение температуры
подбирается исходя из применяемых катализаторов
ИПМ-02, СИ-2, и составляет для катализатора
ИПМ-02 200-240 °С, для катализатора СИ-2 – 130-180
°С.
Давление по термодинамическим
соображениям не должно влиять на процесс,
так как он протекает без изменения объема.
Однако с увеличением давления водорода
замедляется образование олефина на начальной
стадии реакции, в результате выход изоалканов
уменьшится. Давление в реакционной зоне
поддерживается на уровне 2,8-3,0 МПа. Повышенное
давление водорода поддерживается для
уменьшения закоксовывания катализатора.
Объемная скорость подачи влияет
обратно пропорционально температуре.
Увеличение объемной скорости аналогично
снижению температуры процесса. Этот параметр
поддерживается в пределах 1,5 – 2 ч-1. Расход
сырья составляет 110 м3/час.
Температура газосырьевой смеси
на выходе из трубчатой печи не должная
превышать 300 °С.
Колонна стабилизации состоит
из двух частей – К-301 и К-303. Колонна К-301
состоит из 28 тарелок и имеет следующие
основные параметры:
- давление верха 1,6 МПа (изб.);
- температура верха 82 °С;
- давление низа 1,65 МПа (изб.);
- температура низа 173 °С.
Колонна К-303 состоит из 20 тарелок
и имеет следующие основные параметры:
- давление верха 1,62 МПа (изб.);
- температура верха 162 °С;
- давление низа 1,64 МПа (изб.);
- температура низа 178 °С.
Колонна деизогексанизации
(ДИГ) состоит из двух частей – К-302 и
К-304. Колонна К-302 состоит из 84 тарелок
и имеет следующие основные параметры:
- давление верха 0,1 МПа (изб.);
- температура верха 72 °С;
- давление низа 0,15 МПа (изб.);
- температура низа 119 °С.
Колонна К-302 состоит из 30 тарелок
и имеет следующие основные параметры:
- давление верха 0,1 МПа (изб.);
- температура верха 69 °С;
- давление низа 0,12 МПа (изб.);
- температура низа 84 °С
На установке необходимо
отображение следующих параметров:
температуры, давления (перепад давлений),
расхода и уровня.
Индикация значений температуры
должна быть предусмотрена в теплонагруженных
участках установки (реактора, печи, теплообменники).
Отображение давления (или перепада давлений)
необходимо в основном на блоке ректификации
установки, а также на потоках реакторного
блока. Величина давления позволяет не
только регулировать оперативные параметры
с целью поддержания качества конечных
продуктов на должном уровне, но и дает
возможность судить о работоспособности
некоторых узлов, аппаратов или, например,
о закоксованности катализатора. Уровень
в колоннах и емкостях регулируется для
обеспечения нормальной работы насосов,
а также во избежание захлебывания аппаратов.
Величина расходов потоков является важным
и технологическим, и коммерческим параметром.
Изменением расхода можно напрямую или
косвенно влиять на различные технологические
параметры процесса.
2.5 Особенности энергопотребления
В процессе на установке задействовано
большое количество электрооборудования,
основная часть которого представлена
электродвигателями насосов и охлаждающих
установок различной мощности – от 3 до
400 кВт. Все они относятся к электроприемникам
первой категории.
- Особенности проектирования
объекта
3.1 Общие особенности
Технологические процесс разрабатывается
на основании исходных данных на технологическое
проектирование в соответствии с требованиями
обеспечения промышленной безопасности.
Для всех действующих и вновь
вводимых в эксплуатацию производств,
опытно-промышленных, опытных установок
и мини- НПЗ разрабатываются и утверждаются
в установленном порядке технологические
регламенты. Состав и содержание разделов
технологических регламентов должны соответствовать
установленным требованиям на технологический
регламент на производство продукции
нефтеперерабатывающих производств.
В технологических регламентах
должны быть разработаны условия безопасного
пуска нефтеперерабатывающих производств
при отрицательных температурах наружного
воздуха.
Для каждого взрывопожароопасного
объекта должен быть разработан план локализации
аварийных ситуаций (ПЛАС), в котором, с
учетом специфических условий подразделения,
предусматриваются необходимые меры и
действия персонала по предупреждению
аварийных ситуаций и аварий, а в случае
их возникновения — по их локализации,
исключению отравлений, воспламенения
или взрывов, максимальному снижению тяжести
их последствий.
ПЛАС предусматриваются средства
оповещения об аварии всех находящихся
на территории организации лиц и меры,
исключающие образование источников зажигания
в обозначенных соответствующими табличками
зонах. Перечень производств и отдельных
объектов, для которых разрабатываются
планы локализации аварийных ситуаций,
определяется и утверждается руководителем
организации в установленном порядке.
Сбросы газов от предохранительных
клапанов, установленных на сосудах и
аппаратах с взрывоопасными и вредными
веществами, должны направляться в факельные
системы. Сброс нейтральных газов и
паров из технологической аппаратуры
в атмосферу следует отводить в безопасное
место. Высота выхлопного стояка (свеча)
должна быть не менее чем на 5 м выше самой
высокой точки (здания или обслуживающей
площадки наружной аппаратуры в радиусе
15 м от выхлопного стояка). Минимальная
высота свечи должна составлять не менее
6 м от уровня планировочной отметки площадки.
Склады сжиженных газов (СГ),
легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ)
под давлением должны соответствовать
установленным требованиям безопасности
для складов сжиженных углеводородных
газов и легковоспламеняющихся жидкостей
под давлением.
Необходимость применения и
тип систем пожаротушения взрывопожароопасных
объектов определяются проектной организацией
в соответствии с установленными требованиями
по противопожарному проектированию предприятий,
зданий и сооружений нефтеперерабатывающей
и нефтехимической промышленности.
Для обеспечения гидравлической
устойчивости работы системы обогревающих
спутников, работающих на теплофикационной
воде, необходимо устанавливать ограничительные
шайбы на каждом спутнике. Диаметры отверстий
шайб определяются расчетом.
Запорные, отсекающие и предохранительные
устройства, устанавливаемые на нагнетательном
и всасывающем трубопроводах насоса или
компрессора, должны находиться в удобной
и доступной для обслуживания зоне.
Места расположения предохранительных
клапанов должны быть оборудованы площадками,
обеспечивающими удобство их обслуживания.
Выбор, установка и техническое
обслуживание предохранительных устройств
должны соответствовать требованиям нормативно-технических
документов в области промышленной безопасности.
- Специфические особенности
За содержанием подтоварной
воды в подаваемом на установку нефтепродукте
проектом предусматривается постоянный
контроль, и ее количество не должно превышать
предельно допустимую величину, установленную
проектом.
Проект регулировки подачи
воды в барометрический конденсатор должна
исключать унос отходящей водой жидкого
нефтепродукта, контроль и поддержание
регламентированного уровня жидкости
в промежуточных вакуум-приемниках должны
исключать попадание горячего нефтепродукта
в барометрический конденсатор по уравнительному
трубопроводу.
За работой горячих печных насосов
проектом предусматривается постоянный
контроль. Снижение уровня продукта в
аппаратах, питающих насосы и (или) сброс
давления до предельно допустимых величин,
установленных регламентом, необходимо
обеспечить световой и звуковой сигнализацией.
3.3 Особенности проектирования
энергоснабжения объекта
Основные потребители электроэнергии
на установки – электроприемники первой
категории – электродвигатели насосов,
вентиляторов. Особая группа первой категории
– электродвигатели насосов, обеспечивающих
подачу масла в систему смазки насосов
, подающих сырье в трубчатые печи. Для
электроприемников этой категории необходимо
проектировать обеспечение энергией от
двух независимых источников питания.
Электроснабжение таких приемников прерывается
лишь на время автоматического ввода резервного
питания. Это наиболее ответственные потребители,
перерыв в электроснабжении которых может
сопровождаться взрывами, пожарами, порчей
основного технологического оборудования.
Источником электроснабжения
является сооружаемая возле НПЗ ТЭЦ, мощность
которой определяется потребностью предприятия
в тепловой энергии.
Система электроснабжения установки
включает в себя понизительные цеховые
трансформаторные подстанции (ТП), распределительные
ТП, распределительные пункты (РП). Для
распределения электроэнергии нужного
напряжения проектируют распределительные
устройства (РУ), в состав которых входят
коммутационные аппараты, устройства
защиты и автоматики, сборные и соединительные
шины.
Все механизмы установки, имеющие
электропривод, поставляются комплектно
с электродвигателями. Выбор двигателя
зависит от рода тока, напряжения, мощности,
исполнения. Наибольшее распространение
в нефтепереработке получили асинхронные
электродвигатели трехфазного тока
с короткозамкнутым ротором. Рекомендуется
максимально использовать низковольтные
двигатели с возможностью прямого пуска
от питающей сети.
При выборе электродвигателей
к насосам следует выполнять проверочные
расчеты, которые учитывают расхождение
между числом оборотов привода и агрегата.
При проектировании необходимо
предусмотреть защиту электродвигателей
от перегрузки и коротких замыканий.
Электрические сети установки
проектируются согласно ПУЭ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Объектом исследования данной
работы является установка изомеризации
алканов нефтеперерабатывающего завода.
Рассмотрено назначение установки и место
ее в схеме современного НПЗ.
Приведены принципиальная схема
с описанием технологии и аппаратуры,
рассмотрены их положительные и отрицательные
стороны, основные факторы, влияющие на
процесс, нормы технологического режима,
материальный баланс действующей установки.
Рассмотрены различные виды катализаторов,
типы существующих производств. Установка
проанализирована как объект управления.