Реферат 10
Введение 14
1 Патентный обзор 15
2 Аналитический обзор 24
2.1 Теоретические основы процесса 24
2.2 Сырье процесса 25
2.3 Химизм процесса 26
2.3.1 Гидрирование сернистых соединений 27
2.3.2 Гидрирование кислородсодержащих соединений 28
2.3.3 Гидрирование азотсодержащих соединений 29
2.3.4 Гидрирование олефиновых соединений 29
2.3.5 Гидрирование хлорорганических соединений 29
2.3.6 Дегидрирование нафтеновых углеводородов с образованием ароматических 30
2.3.7 Дегидроизомеризация пятичленных нафтенов с образованием ароматических
углеводородов 30
2.3.8 Дегидроциклизация парафиновых углеводородов до ароматики 30
2.3.9 Изомеризация парафиновых углеводородов (алканов) 30
2.3.10 Гидрокрекинг (деструктивная гидрогенизация) алканов 31
2.3.11 Гидрогенолиз 31
2.4 Основные факторы процесса риформинга 32
2.4.1 Температура 32
2.4.2 Давление 34
2.4.3 Кратность циркуляции водородсодержащего газа 34
2.4.4 Объемная скорость подачи сырья 36
2.4.5 Содержание хлора на катализаторе 36
2.4.6 Активность катализатора 36
3 Характеристика исходного сырья, готовой продукции и вспомогательных материалов 38
4 Описание технологической схемы 41
4.1 Блоки деаэрации, гидроочистки и риформинга 41
4.2 Узел промывки тракта блока гидроочистки от солей аммония 45
4.3 Блок утилизации тепла отходящих дымовых газов 45
4.4 Цикл регенерации 47
4.4.1 Регенерация алюмокобальтмолибденового катализатора блока гидроочистки 47
4.4.2 Регенерация полиметаллического катализатора риформинга 53
4.4.3 Регенерация цеолитов 59
4.5 Узел приготовления и подачи хлорорганического и сераорганического соединений ... 60
4.6 Узел увлажнения системы каталитического риформинга 62
5 Технико-технологический расчет 63
5.1 Мониторинг работы установки риформинга ЛЧ-35-11/1000 63
5.2 Влияние состава сырья на показатели свойств катализата 69
5.3 Направления дезактивации катализатора и методы сохранения активности 72
5.4 Окисление аморфного кокса водой. Методология расчета оптимального расхода воды в
реактор 75
5.5 Коррекция баланса металлических и кислотных центров катализатора с целью
оптимизации эксплуатационных характеристик катализатора 78
5.6 Динамика изменения скорости коксонакопления в условиях оптимальной подачи воды
в реакторный блок 79
5.7 Регулирование содержания хлора на Р1/Л120з-катализаторе 83
5.8 Сравнительная характеристика методов расчета расходов воды и хлорорганики в
реакторы риформинга 86
6 Аналитический контроль технологического процесса 88
7 Автоматизация технологического процесса 94
8 Обеспечение производственной и экологической безопасности 111
8.1 Производственная безопасность 111
8.2 Санитарно-гигиенические условия труда на установке 113
8.3 Экологическая безопасность 120
8.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 122
8.5 Средства индивидуальной и коллективной защиты на установке 123
8.6 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 125
9 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 127
9.1 Предпроектный анализ 127
9.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 127
9.1.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции ресурсоэффективности и
ресурсосбережения 128
9.1.3 SWOT-анализ 130
9.1.4 Оценка готовности проекта к коммерциализации 131
9.1.5 Методы коммерциализации результатов научно-технического исследования 133
9.2 Инициация проекта 133
9.2.1 Цели и результаты проекта 134
9.2.2 Организационная структура проекта 134
9.2.3 Ограничения и допущения проекта 135
9.3 Планирование научно-исследовательских работ 136
9.3.1 Иерархическая структура работ проекта 137
9.3.2 Контрольные события проекта 137
9.3.3 План проекта 138
9.4 Бюджет научного исследования 140
9.4.1 Сырье, материалы, покупные изделия и полуфабрикаты (за вычетом отходов) .... 140
9.4.2 Расчет затрат на специальное оборудование для научных (экспериментальных)
работ 141
9.4.3 Расчет затрат на электроэнергию 142
9.4.4 Расчет заработной платы исполнителей темы 142
9.4.5 Дополнительная заработная плата научно-производственного персонала 144
9.4.6 Отчисления на социальные нужды 145
9.4.7 Накладные расходы 145
9.4.8 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта 145
9.4.9 Организационная структура проекта 147
9.5 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и
экономической эффективности исследования 147
9.5.1 Оценка сравнительной эффективности исследования 147
Заключение 151
Список публикаций студента 152
Список использованных источников 153
Реферат
Выпускная квалификационная работа студента содержит 157 страниц,
25 рисунков, 40 таблиц, 50 литературных источников, 1 приложение.
Ключевые слова: риформинг, высокооктановый компонент,
моделирование, гидроочистка, товарный бензин, катализатор риформинга, октановое число.
В представленной работе осуществлены исследования в области повышения эффективности работы установки риформинга прямогонных бензиновых фракций.
Для достижения указанной цели были поставлены и достигнуты следующие задачи:
• проанализировать работу установок риформинга ЛЧ-35-11/1000 и Л-35-11/600 ООО «Киришинефтеоргсинтез» в г.Кириши;
• осуществить анализ оптимальной работы реакторных блоков указанных установок;
• рассмотреть пути максимизации ресурса катализатора риформинга путем оптимизации подачи деминерализованной воды и хлорорганических соединений в реакционную зону;
• оценить экономический эффект предлагаемого проекта на основании существующих методик оптимизации.
По итогам исследований были сформулированы рекомендации по оптимальному режиму ведения процесса, разработана собственная методика расчета оптимальных расходов воды и хлора с учетом коксонакопления на катализаторе.
Магистерская диссертация выполнялась в рамках научноисследовательской практики на установке ЛЧ-35-11/1000 цеха № 4 ООО «КИНЕФ» под руководством доктора технических наук, профессора кафедры ХТТ и ХК НИ ТПУ Иванчиной Э.Д студентом группы 2ДМ5Б Глик П.А.
В связи с усовершенствованием технологий и усилением контроля экологического воздействия топлив при сгорании на окружающую среду возникает ряд проблем, с которыми сталкиваются нефтеперерабатывающие компании. Одной из таких проблем является быстрая дезактивация катализаторов риформинга в виду неоптимальной подачи деминерализованной воды и хлорорганических соединений в реакционную зону.
К решению данной проблемы нефтяные компании подходят по-разному, но наиболее быстрый и рациональный способ - компьютерное моделирование процессов риформинга.
Каталитические системы являются довольно сложными в описании, поскольку представляют собой многофакторные динамические объекты, при этом состоящие из каскада процессов или объектов. В частности, реакторный блок риформинга - трех или четырех реакторная система, в каждом реакторе протекают различные процессы, поэтому метод моделирования обеспечивает индивидуальный подход к каждому из реакторов.
На сегодняшний день большинство нефтеперерабатывающих компаний стремятся к математическому и компьютерному моделированию процессов нефтепереработки и нефтехимии, поскольку это открывает новые возможности в оптимизации всего процесса, блока процессов и завода в целом.
Таким образом, крупные нефтяные компании стремятся к развитию теоретической и практической базы знаний путем интегрирования с научноисследовательскими центрами или на основании школ моделирования при высших учебных заведениях. Такая интеграция на сегодняшний день позволяет не только успешно сотрудничать ВУЗам и нефтяным компаниям, но и обеспечивает отработку практических навыков студентов еще в момент обучения в университете.
1 Патентный обзор
Наиболее важным документом при проведении технологического процесса наряду с технологическим регламентом и технологическим руководством является патент. Современное патентное право определяет исключительное правомерное использование оригинальных изобретений, методов и усовершенствований.
Целями патентных исследований являются:
- определения уровня развития техники и технологии направления;
- анализ применения прогрессивных решений предлагаемого проекта по сравнению с выявленными наиболее совершенными разработками в процессе патентного поиска.
Период патентного поиска составил 24 года - с 1994 по 2017 гг. В качестве предмета поиска выступал «катализатор риформинга бензинов».
Согласно Международной патентной классификации определено, что изобретения относятся к разделу «C10G» - Крекинг углеводородных масел; производство жидких углеводородных смесей, например путем деструктивной гидрогенизации, олигомеризации, полимеризации; извлечение углеводородных масел из горючих сланцев, нефтеносных песков или газов; очистка смесей, состоящих в основном из углеводородов; риформинг бензинолигроиновых фракций;; минеральные воски.
Патентный поиск осуществлялся по бюллетеням «Изобретения. Полезные модели» патентного фонда Российской Федерации по базам данным Федерального института промышленной собственности (ФИПС) [1].
За указанный период поиска было выявлено 169 патентов на изобретения, способствующие усовершенствованию работы катализатора риформинга бензиновых фракций, в свою очередь было отобрано 24 изобретения наиболее значимых в данной работе.
Перечень найденных и выбранных изобретений представлен ниже в таблицах 1 и 2.
Оптимизация подачи воды и хлора в реакционную зону позволяет увеличить ресурс катализатора риформинга до 6 месяцев, путем взаимного соответствия в расходах воды и хлора.
При этом расход воды в диапазоне 0,3 - 0,5 л/ч имеет наиболее благоприятные результаты для установки Л-35-11/600, а 0,5 - 0,8 л/ч для установки ЛЧ-35-11/1000. Оптимальное содержание хлора в реакторе находится в диапазоне 1-2 ppm, что составляет расход хлорорганики 30,0 - 45,0 г/ч для Л-35-11/600 и 80,0 - 95,0 г/ч для установки ЛЧ-35-11/1000. При этом содержание СО в реакционном объеме не превышает 0,6 ppm, что допустимо для работы катализаторов риформинга.
Лабораторные исследования подтвердили аморфность структуры кокса дезактивированных образцов катализатора риформинга.
Расчет оптимального значения расхода воды и хлора позволяет увеличить срок службы катализатора. При увеличенной подаче воды концентрация кокса при коксонакоплении на один и тот же объем переработанного сырья существенно ниже, что достигается увеличенным значением степени конверсии кокса.
Сравнение значений интегральных показателей эффективности позволило определить, что существующий вариант решения поставленной в магистерской диссертации технической задачи с позиции финансовой и ресурсной эффективности является наиболее приемлемым.
Проведён анализ условий труда оператора установки риформинга с позиций приоритета сохранения жизни и его здоровье. Изучены и выявлены вредные и опасные факторы, механические и термические опасности, которые могут возникнуть в производственном процессе, а также возможные аварийные ситуации и план их ликвидации.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
