Отчет по преддипломной практике на установке каталической изомеризации Л-35-5, секция "Изориформинг" ОАО "Уфимский НПЗ"

Продолжение таблицы 6
1	2	3	4	5	6	7	8

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное образовательное

бюджетное учреждение

«УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

Кафедра технологии нефти и газа

 

 

 

 

 

 

ОТЧЕТ

ПО  ПРЕДДИПЛОМНОЙ ПРАКТИКЕ НА УСТАНОВКЕ

КАТАЛИТИЧЕСКОЙ  ИЗОМЕРИЗАЦИИ

Л-35-5, СЕКЦИЯ «ИЗОРИФОРМИНГ»

ОАО «УФИМСКИЙ НПЗ»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВЫПОЛНИЛ:                                                     ст. гр. ТП-07-02  А.М. Разяпова

РУКОВОДИТЕЛИ  ПРАКТИКИ:

ОТ ПРЕДПРИЯТИЯ   П.В. Халманских

ОТ УГНТУ      К.Г. Абдульминев

 

 

 

 

Уфа 2012

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………...3

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ УСТАНОВКЕ 4

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА 5

2.1 Химизм процесса 5

2.2 Факторы, влияющие на ход процесса 6

2.2.1. Температура реакции 6

2.2.2. Качество сырья 8

2.2.3 Объемная скорость 9

2.2.4. Давление в реакционной зоне 10

2.2.5. Защита катализатора от примесей содержащихся в сырье и ВСГ. Подготовка сырья и подпиточного ВСГ для процесса изомеризации 11

3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА УСТАНОВКИ 14

4 ХАРАКТЕРИСТИКА ПЕРЕРАБАТЫВАЕМОГО СЫРЬЯ И ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ 18

5 РЕАГЕНТЫ И МАТЕРИАЛЫ ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ПРОЦЕССЕ 22

6 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РЕГЛАМЕНТ ПРОЦЕССА 27

7 МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС УСТАНОВКИ 32

8 КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СЫРЬЯ И ПРОДУКТОВ УСТАНОВКИ 33

9 ОСНОВНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И ПРАВИЛА ЕГО ЭКСПЛУАТАЦИИ 38

10 ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И ОХРАНА ПРИРОДЫ НА УСТАНОВКЕ. ТЕХНИКА ПОЖАРНОЙ И ГАЗОВОЙ БЕЗОПАСНОСТИ 47

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 52

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 53

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Преддипломная практика, согласно учебному плану  специальности 250400 «Химическая технология переработки природных энергоносителей  и углеродных материалов» проводится после окончания студентами 10 семестра в течение трех недель.

Прохождение преддипломной практики студентами предусмотрено на промышленных предприятиях нефтяной, нефтеперерабатывающей и  нефтехимической промышленности.

Целью преддипломной  практики является сбор необходимой  информации студентом для написания  дипломного проекта.

Преддипломная практика проходила на установке  каталитической изомеризации Л-35-5, секция «Изориформинг», которая входит в  состав ОАО «Уфимский нефтеперерабатывающий  завод».

 

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ  ОБ УСТАНОВКЕ

Установка изориформинга  предназначена для получения  высокооктанового компонента бензина.

Установка построена  в 1989 году по проекту Уфимского ордена Ленина нефтеперерабатывающего завода на основании исследовательских  данных ВНИИ НП и ВНИИНефтехим. Генеральный проектировщик ГУП “Башгипронефтехим”.

В 2007 году произведена  реконструкция установки согласно проектам «Внедрение схемы с колонной на установке «Изориформинг» и монтаж узла разделения изомеризата на узкие  фракции» и «Строительство комплекса  АСУ ТП по установкам Л-35-5, Л-24-300, Изориформинг. Реконструкция печи П-301 установки  Изориформинг», выполненным ООО  «ДиаМех».

В 2008 году произведено  техническое перевооружение  установки, связанное с переводом реактора  Р-302 со среднетемпературной изомеризации на низкотемпературные условия работы. 

Перевод  реактора Р-302 на низкотемпературные условия  работы затронул следующие блоки:

- реакторный блок;

- блок осушки водородсодержащего  газа, расположенный территориально  на установке Л-35-5.

Установка состоит  из 4х основных блоков:

- реакторного блока;

- блока стабилизации;

- блока деизогексанизации;

- блока осушки  водородсодержащего  газа (блок установки Л-35-5).

 

 

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ  ОСНОВЫ ПРОЦЕССА

2.1 Химизм процесса

 

Реакции изомеризации парафиновых углеводородов являются равновесными, протекают без изменения  объёма с небольшим экзотермическим  эффектом (6-8 Кдж/моль):

н-С₅Н₁₂ « изо-С₅Н₁₂

н-С₆Н₁₄ « изо-С₆Н₁₄

Образующиеся  изомеры н-гексана включают не только 2 и 3-метилпентан, но и диметил замещенные бутана (2,2 и 2,3-диметилбутан).

Реакции изомеризации сопровождаются протеканием побочной реакции гидрокрекинга, так молекула н-гексана может подвергаться гидрокрекингу  с образованием следующих продуктов:

н-С₆Н₁₄ + Н₂ ® 2С₃Н₈

н-С₆Н₁₄ + Н₂ ® С₂Н₆ + С₄Н₁₀

В процессе изомеризации в присутствии платиновых катализаторов  протекают также реакции гидрирования бензола:

С₆Н₆ + 3Н₂ ® С₆Н₁₂,

гидрокрекинга циклопентана и метилциклопентана с раскрытием кольца:

С₅Н₉СН₃ + Н₂ ® С₆Н₁₄

и с образованием газообразных продуктов:

С₅Н₁₀ + Н₂ ® С₃Н₈ + С₂Н₆

Равновесная степень образования изомеров пентана  и гексана возрастает со снижением  температуры.

Процесс изомеризации на установке проходит 2 стадии:

1. В реакторе Р-301 протекает среднетемпературная изомеризация на катализаторе ИПМ-02.

Катализатор среднетемпературной изомеризации ИПМ-02 позволяет проводить процесс  при умеренных температурах 250-310ºС. На катализаторе ИПМ-02 достигается высокая степень изомеризации и большое октановое число изомеризата.

Катализатор ИПМ-02 содержит платину, нанесенную на морденит – алюмоокисный носитель. Активным компонентом катализатора служит синтетический цеолит – морденит в водородной форме.

Изомеризация  происходит на кислотных центрах  морденита через промежуточное  образование карбокатиона.

2. Для значительного увеличения глубины изомеризации С₅ и С₆ парафиновых углеводородов, следовательно повышения октанового числа изомеризата «за проход» проводится низкотемпературная изомеризация в    Р-302 на катализаторе СИ-2. Температура реакции в начале цикла 130-160ºС, в конце цикла 150- 200ºС.

Катализатор СИ-2 представляет  собой платину равномерно распределенную по поверхности сульфатированного цирконийсодержащего носителя, модифицированного добавкой оксида алюминия. Роль платины заключается в поддержании стабильности путем предохранения кислотных центров от дезактивации из-за коксообразования.

2.2 Факторы, влияющие  на ход процесса

2.2.1. Температура реакции

 

1) В Р-301

Катализатор среднетемпературной изомеризации ИПМ-02 позволяет проводить процесс  при умеренных температурах 250-310ºС.

Изомеризация  происходит на кислотных центрах  морденита через промежуточное  образование карбокатиона.

Хотя равновесная  степень содержания изомеров пентана  и гексана возрастает по мере снижения температуры, для поддержания необходимой  активности катализатора процесс необходимо осуществлять при температуре 240-300ºС. В этом интервале повышение температуры способствует повышению содержания изомеров и соответственно повышению октанового числа изомеризата. Повышение температуры применяется также для компенсации снижения активности катализатора во времени.

Однако с  точки зрения обеспечения продолжительного межрегенерационного периода не следует форсировать рост температуры  процесса. Повышение температуры  также ухудшает селективность процесса, способствуя протеканию реакций  газообразования. Для обеспечения  стабильной работы катализатора в процессе среднетемпературной изомеризации с получением изомеризата с МОЧ 75–77,5 пунктов необходимо

-поддерживать  соотношение циркулирующего ВСГ  : сырье (с рециклом) в пределах: в Р-301-450÷550 нм³/м³, в Р-302-500÷650 нм³/м³;

-поддерживать  температуру на входе в реакторный  блок:

а) для получения изомеризата  с МОЧ 74,0-76,0 пунктов – 270-273ºС;

б) для получения изомеризата с МОЧ более 76,0 пунктов – 273-275ºС.

Процесс изомеризации протекает с выделением тепла. В  зависимости от кратности циркуляции ВСГ : сырье адиабатический подъем температуры составляет 20-40ºС.

По мере снижения активности катализатора качество изомеризата может ухудшаться. Чтобы не допускать этого, можно повышать температуру на входе в реактор на 2-3ºС. Если повышение температуры не приводит к улучшению качества продукции, необходимо (в зависимости от продолжительности и условий эксплуатации катализатора, а также его состояния) подвергнуть катализатор регенерации или заменить его.

 

2) В Р-302

 

Рабочей температурой процесса изомеризации на катализаторе СИ-2, является диапазон 130-200ºС. Температура на входе в реактор: в начале цикла 130-160ºС, в конце цикла 150-180ºС.

Для обеспечения  требуемой температуры на входе в реактор низкотемпературной изомеризации Р-302 предусмотрено промежуточное охлаждение газо-продуктовой смеси из реактора Р-301 в существующих теплообменниках.

2.2.2. Качество сырья

 

Сырьем процесса служит гидроочищенная пентан-гексановая фракция бензина, содержащая изомеры  пентана, гексана, а также нафтеновые углеводороды С₅-С₆ (циклопентан, метилциклопентан, циклогексан). В составе сырья могут присутствовать примеси бензола и углеводородов С₇.

Присутствие в сырье повышенного содержания изопарафинов приводит к снижению селективности  процесса. Предварительное извлечение из сырья изомеризации высокооктанового компонента (изопарафинов) позволяет  увеличить степень превращения  нормального пентана до равновесной, а также позволяет увеличить  долю нормального гексана в сырье.

Снижение  температуры начала кипения < 25ºС влечет за собой увеличение легких углеводородов С₃-С₄ в сырье. Повышенное содержание бутанов в сырье изомеризации снижает время контакта С₅-С₆ углеводородов с катализатором.

В сырьевых пентан-гексановых фракциях, в особенности с повышением их температуры конца кипения (до 70-75ºС), кроме основных компонентов (парафинов) содержатся циклопарафины и бензол, количество которых зависит от четкости разделения в процессе ректификации и от типа нефти. Утяжеление конца кипения выше 70ºС приводит к увеличению содержания углеводородов С₇ и ароматических углеводородов. Нормальная эксплуатация катализатора заключается в использовании его в процессе изомеризации пентан-гексановой фракции с содержанием углеводородов С₇₊ не более 2,5% масс.

Для эффективного проведения процесса желательно минимизировать присутствие тяжелых углеводородов, т.к. они участвуют в побочных реакциях гидрирования и гидрокрекинга, повышают расход водорода в процессе и снижают его селективность. Незначительное повышение содержания бензола вызывает значительное повышение температуры в слое, ухудшая равновесие целевых реакций, а также оказывает отравляющее воздействие на катализаторы низкотемпературной изомеризации. Повышения давления позволяет частично компенсировать отрицательное воздействие примесей бензола. Для катализатора СИ- 2 ограничение по бензолу  не более 3% масс.

2.2.3 Объемная скорость

 

Объемная  скорость характеризует время пребывания сырья в зоне реакции. Процесс изомеризации обычно осуществляется при объемной скорости подачи сырья 1,0-1,5 ч^-1, хотя, в принципе, возможна работа установки в интервале объемной скорости 0,7-2,0 ч^-1. Чем ниже объемная скорость, тем выше степень изомеризации парафиновых углеводородов и октановое число изомеризата. Это утверждение справедливо, если изменение объемной скорости сопровождается соответствующим изменением расхода циркулирующего ВСГ, т.е. сохранением величины кратности циркуляции. При снижении объемной скорости ниже рекомендуемого предела концентрация смеси приближается к равновесной и увеличения степени превращения практически не происходит.

Демонтаж  существующих внутренних устройств и установка новых устройств позволила увеличить объем катализаторов в Р-301 и Р-302.

Новые внутренние устройства обеспечивают максимальное использование объема реакторов для загрузки катализатора и равномерное распределение газосырьевого потока по объему катализатора.

Объем катализаторов  в Р-301 – 30м³, Р-302 – 30м³ ( 45т) , что обеспечивает  требуемую объемную скорость подачи сырья (не более 2,8 ч^-1 для катализатора СИ-2).

2.2.4. Давление в реакционной зоне

 

Для катализатора ИПМ-02 давление в системе изомеризации поддерживают, как правило, в пределах 2,96 – 3,36 МПа изб.

Для катализатора СИ-2 рабочий диапазон давления составляет           2,85 – 3,05 МПа изб. Оптимальное мольное отношение Водород: Углеводороды следует поддерживать 2:1. Мольное отношение следует поддерживать кратностью циркуляции ВСГ и концентрацией водорода.

Кратность циркуляции ВСГ : сырье (с рециклом) для процесса изомеризации в Р-301-450÷550 нм³/м³, в Р-302-500÷650 нм³/м³, при этом содержание водорода в циркулирующем газе не должно быть менее 75 % объемных. Высокое содержание в циркулирующем ВСГ легких углеводородов С₁ – С₃ приводит к уменьшению времени контакта и соответственно к уменьшению конверсии углеводородов С₅ и С₆.