Проект установки легкого гидрокрекинга для условий ОАО «КНПЗ»

 

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

Кафедра «Химическая технология переработки нефти и газа»

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

 

Проект установки легкого гидрокрекинга для условий ОАО «КНПЗ»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент V-ХТФ-1                                                        Ниршев Р.С.

 

 

Проверил: преподаватель                                                             Заботин Л.И.

 

 

 

 

 

 

 

Самара 2012

 

Содержание

 

Введение…………………………………………………………………………….

1. Характеристика  сырья, получаемых продуктов, катализаторов, СВСГ, ЦВСГ и реагентов……………………………………………………………….

2. Выбор и обоснование схемы установки и условий процесса………………………………………………………….

3. Технологическая  схема установки и её краткое  описание…………………

4. Характеристика  основного оборудования и условия  его эксплуатации…..

5. Технологический  расчет………………………………………………………..

5.1Материальные балансы установки и реактора……………………………….

5.3Технологическийрасчетреактора………………………………………………

5.2.1 Определение агрегатного состояния сырья на входе в реактор

5.2.2Определение  энтальпии паров сырья, бензина, легкого и тяжелого газойля. СВСГ,ЦВСГ, газов реакции ……..……………………………………..

5.2.3Определение  тепловогоэфекта реакции…………………………………..

5.2.4Определение  размеров реактора……………………………………………

5.2.5Расчет  потерь тепла в окружающую  среду…………………………………

5.2.6Тепловой  баланс реактора……………..……………………………………

5.2.7Гидравлический  расчет реактора…………………………………………..

5.3 Расчет  сепарации ГПС…………………………………………………………

5.3.1Расчет  горячего сепаратора ГПС……………………………………………

5.4Технологический  расчет теплообменников «ГСС-ГПС»…………………..

5.5 Расчет  печи……………………………………………………………...………

5.6 Расчет  холодильников ГПС(АВО и водяных)…………………….………….

5.7 Лабораторный контроль процесса…………………………………………….

Список использованных источников…………………………...…………………

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

В связи с устойчивой тенденцией опережающего роста потребности в дизельном топливе по сравнению с автобензином за рубежом с 1980 г. была начата промышленная реализация установок легкого гидрокрекинга (ЛГК) вакуумных дистиллятов, позволяющих получать одновременно с малосернистым сырьем для каталитического крекинга значительные количества дизельного топлива. Внедрение процессов ЛГК вначале осуществлялось реконструкцией эксплуатируемых ранее установок гидрообессеривания сырья каталитического крекинга, затем строительством специально запроектированных новых установок. Отечественная технология процесса ЛГК была разработана во ВНИИ НП еще в начале 1970-х гг., однако до сих пор не получила промышленного внедрения.[1]

Внедрение этого процесса позволяет за счёт дополнительного вовлечения в переработку вакуумного газойля сократить на НПЗ выработку товарных мазутов и увеличить выработку светлых нефтепродуктов, главным образом гидроочищенного компонента дизельного топлива с содержанием общей серы 500 – 350 ppm, а в перспективе – до 50 ppm. Глубина переработки нефти на НПЗ при внедрении легкого гидрокрекинга возрастает.[2]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ХАРАКТЕРИСТИКА  СЫРЬЯ, ПОЛУЧАЕМЫХ ПРОДУКТОВ, КАТАЛИЗАТОРОВ, СВСГ, ЦВСГ И РЕАГЕНТОВ

 

Характеристика сырья, получаемых продуктов, катализаторов, СВСГ, ЦВСГ и реагентов представлены в табл. 1.1 и 1.2.

 

Таблица 1.1

Характеристика сырья, гидроочищенного топлива и бензина-отгона

 

Показатели качества	Величина показателя
	Сырьё	Гидро-генизат	Дизельная фракция	Бензин-отгон
Плотность при 20 оС, кг/м3	897	877	834	724
Фракционный состав, оС: -НК -10 % -50 % -90%, гидрогенизат 96% -КК	340 370 435 462 480	302 371 415 458 476	119 - 280 - 360	44 - - - 156
Содержание серы, % мас.	1,8	0,15	0,035	0,02

 

Таблица 1.2

Химический состав СВСГ, ЦВСГ и углеводородных газов

 

Компоненты	Содержание, % об.
	СВСГ	ЦВСГ	УВГ
1.Водород 2.Метан 3.Этан 4.Пропан 5.Изобутан 6.Н-бутан 7. Изопентан	99,9 0,01 - - - - -	91,6 4,9 2,4 0,8 0,1 0,1 0,1	- 2,5 6,6 22,7 23,1 20,8 24,3
Итого	100,0	100,0	100,0

 

Характеристика основного катализатора представлена в таблице 1.3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.3

Характеристика основного катализатора

 

Наименование	Показатели качества	Норма
Катализатор «Критерион» DN-200 ТL	1.Массовая доля активных компонентов,%: -триоксид молибдена (МоО3) -оксид никеля (NiO) -пентоксид фосфора	19,5 5,0 4,5
	2.Физические свойства: - средний диаметр гранул, мм - средняя длина гранул, мм -насыпная плотность в слежавшемся состоянии, г/см3 -площадь поверхности, м2/г	1,33 4,2   0,69 184
Катализатор  «Критерион» RN-410	1.Массовая доляактивных компонентов, %,      -триоксид молибдена (МоО3) -оксид никеля (NiO) -пентоксид фосфора	12,0 1,9 5,2
	2.Физические свойства: - средний диаметр гранул, мм -средняя длина гранул, мм -насыпная плотность в слежавшемся  состоянии, г/см3 -площадь поверхности,м2/г	2,69 6,2   0,64 154
Катализатор «Критерион» 834НС	1.Массовая доляактивных компонентов, %,      -триоксид молибдена (МоО3) -оксид никеля (NiO) -пентоксид фосфора	5,0 2,0 4,0
	2.Физические свойства: -средний диаметр гранул, мм -средняя длина гранул, мм	8,7 8,0

 

 

 

 

 

 

 

2.2 ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ И  ПАРАМЕТРОВ ЭКСПЛУАТАЦИИ УСТАНОВКИ

Открытое акционерное общество «Куйбышевский нефтепере-рабатывающий завод» - крупнотоннажное, энергоемкое, многопрофильное предприятие с непрерывным технологическим процессом, предназначенным для переработки нефти, получения бензинов, дизельного топлива и др.

Приоритетными направлениями деятельности ОАО «КНПЗ» являются углубление переработки нефти, повышение качества выпускаемых нефтепродуктов и обновление основных фондов. В настоящее время на заводе идет строительство современной установки каталитического крекинга с лифт-реактором, к сырью которой предъявляются строгие требования по содержанию серы (до 0,3 %мас.). Строительство установки гидроочистки вакуумного газойля позволит заводу производить качественное сырье для нового каталитического крекинга, а так же получить дополнительно количество светлых фракций, которые могут использоваться для производства моторных топлив.

2.2.1 Обоснование  реакторного блока

На установках гидрокрекинга используют реакторы с аксиальным вводом сырья. Особенностью аппаратурного оформления процесса гидрокрекинга под давлением является применение реакторов с тремя-шестью слоями различных катализаторов. Между слоями катализатора предусмотрен ввод холодного водородсодержащего газа для съема избыточного тепла реакции.

2.2.2 Обоснование  выбора блока сепарации

Сепарация газопродуктовой смеси осуществляется в газосепараторах. Существует два способа сепарации гидрогенизата – холодная и горячая. Сепарацию газопродуктовой смеси будем осуществлять с использованием метода двухступенчатой горячей сепарации. Горячая сепарация осуществляется при температуре 250 °С, в отличие от холодной при 35-40 °С. Применение горячей сепарации позволит существенно снизить энергетические затраты за счет более эффективного использования вторичных энергоресурсов – тепла горячих потоков.

2.2.3 Обоснование  выбора блока стабилизации

Так как в гидрогенизате содержится значительное количество растворенных газов и легких фракций, в схему установки включен блок ректификации гидрогенизата. Ректификациягидрогенизата осуществляется в ректификационной колонне с 32 клапанными тарелками. С верха колонны получают углеводородные газы и бензин-отгон, боковым погоном – дизельную фракцию, с низа колонны – гидрогенизат. В низ колонны подается «горячая струя» для отпарки легкокипящих компонентов смеси. Этот метод привлекателен тем, что в отличие от отпарки водяным паром, не происходит обводнения гидрогенизата, а так же не требует дополнительных затрат на конденсацию водяных паров.

2.2.4 Обоснование  выбора блока очистки газов

На установке предусмотрена очистка циркулирующего водородсодержащего газа и углеводородных газов от сероводорода  раствором моноэтаноламина (МЭА), а так же регенерация насыщенного раствора МЭА. Этот метод выбран, т.к. обладает рядом преимуществ:

- высокая поглотительная способность;

- сравнительно низкая стоимость;

- простая регенерация отработанных растворов.

Для удаления сероводорода из ЦВСГ и углеводородных газов применяем абсорберы, где при температуре 35-40 °С обеспечивается глубина очистки до остаточного содержания сероводорода не выше 0,004 %об. Регенерацию МЭА проводят в десорбере при температуре 115-130 °С и давлении 0,1 МПа.

2.2.5 Обоснование  выбора условий процесса

На установке планируется осуществлять одноступенчатый одностадийный легкий гидрокрекинг вакуумного газойля, т.к. нет цели получить большое количество светлых нефтепродуктов. Условия процесса:

- парциальное давление водорода 5 МПа;

- температура  процесса 380 °С;

- кратность  циркуляции водородсодержащего  газа – 600 нм3/м3 сырья;

- объемная  скорость подачи сырья – 1,2 ч-1.

Условия процесса приняты таким образом, чтобы получать на установке максимальное количество гидроочищенного вакуумного газойля, минимизировав влияние реакций гидрокрекинга углеводородов.

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ  СХЕМА УСТАНОВКИ И ЕЕ КРАТКОЕ  ОПИСАНИЕ

Сырье насосами Н-1,2 подается на смешение с циркуляционным водородсодержащим  газом, нагнетаемым компрессором ПК-1.

 Газосырьевая  смесь проходит межтрубное пространство теплообменника Т-1, где нагревается за счёт тепла газопродуктовой смеси, выходящей из реактора, затем  догревается в печи П-1 и с температурой 350-380 0С поступает в реактор Р-101, из которого – в реактор Р-102.

В реакторе на катализаторе «Критерион» DN-200 при давлении 50 кг/см2               происходят различные реакции конверсии с образованием более легких углеводородов, аммиака, сероводорода и воды.

Из-за достаточно высокого теплового эффекта реакции, катализатор в реакторах разделен на два слоя с подачей в  качестве охлаждающего агента ЦВСГ на входе в каждый слой.

Газопродуктовая смесь после реактора Р-102 направляется в трубное пространство теплообменника Т-1, где отдает тепло на нагрев газосырьевой смеси, после чего поступает в горячий сепаратор высокого давления С-1, где происходит разделение ГПС на газопаровую и жидкую фазы.