Теоретические и инженерные основы гидроочистки дизельных фракций основ масел ВМГЗ

1.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ИНЖЕНЕРНЫЕ
ОСНОВЫ ГИДРООЧИСТКИ
ДИЗЕЛЬНЫХ ФРАКЦИЙ
ОСНОВ МАСЕЛ ВМГЗ
Выполнил:
студент группы ТВК-574
Сафонов Д.С.

2.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ
Целью выпускной работы бакалавра является разработка
химико-технологической
концепции
гидроочистки
дизельного
топлива для получения основы гидроочищенного ВМГЗ.
В рамках достижения данной цели необходимым является
решение следующих основных задач:
провести анализ патентной и научно-технической литературы по
процессу
гидроочистки
дизельных
фракций,
а
также
проанализировать производство-аналог и предложить возможные
пути усовершенствования производственного процесса;
произвести термодинамические расчеты реакции, реализуемой в
выбранном способе;
рассмотреть механизм реакции;
опираясь на особенности процесса, выбрать реактор для его
осуществления. Произвести расчеты материального и теплового
балансов реактора, определить его объем и объем катализатора;
разработать операторную модель процесса и на её основе технологическую схему.
2

3.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕХНОЛОГИИ ПРОМЫШЛЕННОГО АНАЛОГА
Установка № 61 предназначена для выработки широкого
ассортимента
продукции:
изопарафинового
базового
масла,
высокоиндексных
низкозастывающих
основ
гидравлических
и
авиационных масел, трансформаторного, индустриальных масел, основ
рабочих жидкостей и СОЖ. Основным сырьем для производства является:
керосин, дизельное топливо, I вакуумный погон установок АВТ, рафинат I
вакуумного погона с установок селективной очистки, гач с установок
депарафинизации.
В качестве сырья для выработки основы ВМГЗ используется
дизельная фракция с блока ВПДТ 250-340 ˚С
Установка № 61 состоит из следующих секций (блоков):
Секция 100 – предназначена для гидроочистки исходного сырья.
Секция 200 – предназначена для гидродепарафинизации гидрогенизата поступающего с секции 100.
Секция 300 – секция циркуляции водородосодержащего газа на секции 100 и секции 200.
Секция 400 – секция стабилизации, ректификации и вакуумной
осушки.
3

4.

СУЩНОСТЬ ПРОЦЕССА ГИДРООЧИСТКИ
Первоочередной задачей для производства ВМГЗ стоит очистка
исходного сырья от соединений серы, азота и кислорода, а также
удаление из сырья смол и ароматических углеводородов. Эта задача
может быть успешно решена освоением и применением в
промышленности гидрогенизационных методов очистки.
Сущность гидрогенизационного метода или метода гидроочистки
заключается в разрушении гетероатомных соединений, гидрирования
ароматических и непредельных соединений при взаимодействии с
водородом в присутствии катализаторов.
Гидроочистка
имеет
преимущество
перед
контактными,
селективными и сернокислотными методами очистки, в частности, более
простым
аппаратурным
оформлением,
отсутствием
отходов,
универсальностью к любым видам сырья.
В результате гидроочистки происходит осветление и уменьшается
коксуемость нефтепродуктов и содержание в них серы, повышается
вязкость, устойчивость к окислению.
4

5.

ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА ПРОЦЕСС ГИДРООЧИСТКИ
Факторы
Давление
Температура
Кратность циркуляции
водородосодержащего
газа
Объемная скорость
подачи сырья
Активность
катализатора
5

6.

ОСНОВНЫЕ РЕАКЦИИ ПРОЦЕССА ГИДРООЧИСТКИ
6

7.

ХИМИЯ ПРОЦЕССА
Соединения тиофенового ряда - наименее активные сернистые
соединения нефти, поэтому реакции их гидрирования наиболее
медленные.
На рисунке представлена схема гидрирования бензотиофена на
алюмокобальтмолибденовом катализаторе.
7

8.

МЕХАНИЗМ ПРОЦЕССА
пунктирные линии — медленные реакции; ГИД — маршрут гидрирования,
ГДС — маршрут прямой гидродесульфуризации
Рисунок – Механизм гидрогенолиза тиофена
8

9.

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
Для термодинамического анализа выбираем реакцию гидрирования
бензтиофена с образованием этилбензола и сероводорода:
Зависимость изменения энтальпии от температуры
Зависимость изменения энтропии от температуры
9

10.

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
Зависимость изменения энергии Гиббса от температуры
Зависимость изменения константы равновесия от температуры
10

11.

МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС ГИДРООЧИСТКИ
Приход
Наименование
В пересчете на 100 кг
т/год
кг/ч
Сырье
100
140000
23333,33
Водородсодержащий газ
0,99
1386
231,00
в том числе 100% H2
0,29
406
67,67
∑
100,99
141386
23564,33
очищенная
99,76
139664
23277,33
Сероводород
0,20
280
46,67
Сухой газ
0,79
1106
184,33
Бензин
0,19
266
44,33
0,05
70
11,67
100,99
141386
23564,33
Расход
Дизельная
Механические
H2
∑
фракция
потери
11

12.

РЕАКТОР ГИДРООЧИСТКИ Р-101
Основным аппаратом на установке № 61
является
реактор
Р-101,
конструкция
которого
представляет
собой
приведена на чертеже.
Реактор
вертикальный
(Р-101)
цилиндрический аппарат: диаметр –
1400 мм и высота – 5600 мм. Сырьё подаётся сверху
вниз, т.е. аксиальный тип. Аппарат выполнен из
низколегированной стали 12ХМ с аустенитным
покрытием сталью 08Х18Н10Т. Толщина стенки 65
мм, внутри реактор покрыт слоем биметалла для
антикоррозионной защиты.
12
Реактор Р-101

13.

ОПЕРАТОРНАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ГИДРООЧИСТКИ ДИЗЕЛЬНОЙ
ФРАКЦИИ
УВГ
10
11
Конденсат
9
ВСГ
ВСГ
УВГ
Дизельная
фракция
1
2
3
4
5
Гидрогенизат
6
УВГ
7
8
1 — смешение; 2— нагревание; 3 — испарение; 4 — реактор; 5, 10 — конденсация;
6, 8, 11 — разделение; 7 — расширение.
13

14.

ВЫВОДЫ
Проведен анализ производства-аналога установки №61 гидроочистки дизельного топлива
ООО «ЛУКОЙЛ-Волгограднефтепереработка».
Изучены теоретические и инженерные основы процесса гидроочистки дизельных фракций.
Рассмотрен механизм процессов гидрогенолиза сероорганических соединений, а также
основные кинетические закономерности их протекания.
Проведен термодинамический анализ основной реакции, который позволил сделать вывод о
протекании экзотермической реакции гидрогенолиза бензтиофена в прямом направлении в условиях
проведения процесса.
Для катализатора ГКД-202 определены основные геометрические параметры реактора (диаметр
- 1400 мм, высота 5600 мм), объем слоя катализатора 7,94 м3.
Составлен материальный баланс реактора, определено адиабатическое повышение температуры
в слое катализатора 36°С.
Разработана операторная модель процесса и предложена технологическая схема стадии
гидроочистки дизельных фракций.
14

15.

СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ
15