Тип работы:
 Предмет:
 Язык работы:


Моделирование реактора гидроочистки дизельного топлива

Работа №9044

Тип работы

Магистерская диссертация

Предмет

технология производства продукции

Объем работы158стр.
Год сдачи2017
Стоимость6400 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
779
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


Введение 14
1. Химизм процесса 15
1.1 Реакции сероорганических соединений. 15
1.2 Реакции кислородосодержащих соединений. 17
1.3 Реакции азотосодержащих соединений. 17
1.4 Металлосодержащие соединения. 18
1.5 Реакции гидрирования хлоросодержащих соединений. 18
1.6 Реакции углеводородных соединений. 19
2. Катализаторы гидроочистки 20
2.1 Активность катализатора (производительность) 21
2.2 Селективность катализатора 28
2.3 Износостойкость и прочность катализатора 28
2.4 Период регенерации и срок службы катализатора 30
3. Сравнительный анализ существующих конструкций реакторов для
осуществления данного процесса 32
3.1 Реактор с аксиальным вводом сырья 33
3.2 Реактор с радиальным вводом сырья 35
3.3 Реактор с псевдоожиженным слоем катализатора 37
3.3.1 Принципы работы с псевдоожиженным слоем 37
3.3.2 Режимы псевдоожижения 40
3.3.3 Влияние размера частиц и плотности 42
3.3.4 Перемешивание и унос твердых частиц 43
3.3.5 Массоперенос в псевдоожиженных слоях 44
3.3.6 Конструкция реактора с псевдоожиженным слоем 47
3.3.6.1 Распределитель газа 4711
3.3.6.2 Разделение частиц 56
Постановка задач исследования 62
4. Экспериментальная часть 63
4.1 Выбор катализатора 63
4.2 Гидродинамические показатели псевдоожиженного слоя. 64
4.2.1. Расчет скоростей псевдоожиженния (катализатор ГКД-202) 64
4.2.2. Расчет скоростей псевдоожиженния (мелкодисперсный
катализатор) 67
4.3 Расчет реакторов гидроочистки дизельного топлива с неподвижным и
псевдоожиженным слоем катализатора 71
4.3.1 Механический расчет реакторов 72
4.3.2. Расчет размеров реактора с неподвижным слоем катализатора
4.3.6 Расчет потери напора в стационарном слое катализатора 76
4.3.4 Расчет размеров реактора с псевдоожиженным слоем (катализатор
ГКД-202) 77
4.3.5 Расчет размеров реактора с псевдоожиженным слоем ( катализатор
мелкодисперсный ) 79
4.3.6 Расчет потери напора в псевдоожиженном слое катализатора 82
4.3.7 Расчет циклона для реактора с псевдоожиженным слоем
мелкодисперсного катализатора 83
4.4 Анализ температурного профиля по высоте слоя катализатора 86
5. Финансовый менеджмент и ресурсоэффективность 89
5.1 Предпроектный анализ 90
5.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 90
5.1.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения 91
5.1.3 Диаграмма Исикавы 9212
5.1.4 Оценка готовности проекта к коммерциализации 93
5.1.5 Методы коммерциализации результатов научно-технического
исследования 95
5.2 Инициация проекта 95
5.2.1 Цели и результат проекта 95
5.2.2 Организационная структура проекта 97
5.2.3 Ограничения и опущения проекта 97
5.3 Планирование и управление научно-техническим проектом 98
5.3.1 Бюджет научного исследования 98
5.3.2 Организационная структура проекта 102
5.3.3 Матрица ответственности 103
5.3.4 План проекта 103
5.4 Определение ресурсной, финансовой, бюджетной, социальной и
экономической эффективности исследования 107
5.4.1 Оценка сравнительной эффективности исследования 107
6. Социальная ответственность 109
6.1. Анализ вредных факторов, которые могут возникнуть при эксплуатации
объекта исследования. 110
6.1.1 Утечка токсичных и вредных веществ в атмосферу. 110
6.1.2 Отклонение микроклимата рабочего помещения. 111
6.1.3 Повышенный уровень шума и вибрации 111
6.1.4 Недостаточная освещенность рабочей зоны 112
6.2. Анализ опасных факторы, которые могут возникнуть при эксплуатации
объекта исследования. 112
6.2.1. Механические опасности 112
6.2.2. Термические опасности 11313

Целью работы были расчеты конструкций и внутренних устройств
реакторов гидроочистки с неподвижным и псевдоожиженым слоем
катализатора, сравнение их эффективности.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
–анализ конструкций реакторов гидроочистки дизельного топлива;
–исследование существующих катализаторов;
–исследование элементов реактора.
В ходе выполнения выпускной работы была проанализирована
информация о конструкциях современных реакторов гидроочистки.
Проведен подбор катализатора гидроочистки дизельного топлива.
Рассчитаны конструктивные параметры реакторов.

Введение
Нефть является одним из основных ресурсов, влияющих на
энергетический баланс как России, так и других стран мирового сообщества.
Процесс гидроочистки дизельных фракций один из наиболее
масштабных в нефтепереработке. Это связано как с включением в топливные
смеси продуктов переработки тяжелых остатков, так и с постоянным
ужесточением требований к дизельному топливу.
Повышение эффективности гидроочистки возможно за счет повышения
эффективности контакта реакционной смеси с частицами катализатора,
оптимизации температуры по высоте слоя катализатора и организации
непрерывной регенерации катализатора.
Добиться этого можно осуществлением гидроочистки с
псевдоожиженым слоем катализатора.
Благодаря активному движению частиц катализатора в
псевдоожиженом слое, реактора характеризуются интенсивным тепло- и
массообменом, низким гидравлическим сопротивлением слоя катализатора,
возможностью непрерывного отвода и подачи частиц катализатора в слой,
что позволяет регенерировать катализатор без остановки процесса.
В соответствии с заданием на квалификационную работу необходимо
разработать реактора гидроочистки дизельного топлива с псевдоожиженным
и неподвижным слоем катализатора.

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!
ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ
КУРСОВЫЕ СТАТЬИ ВКР

В результате исследования были разработаны два реактора
гидроочистки дизельного топлива со стационарным и псевдоожиженным
слоем катализатора.
Исходные параметры при расчете реакторов были приняты
одинаковыми : производительность установки по сырью – 600 тыс. т/год,
давление в реакторе – 4 МПа, кратность циркуляции водородсодержащего
газа - 300 нм3/м3, температура в реакторе 370-430 С
Подобранны катализаторы, ГКД-202 Новокуйбышевского завода для
реактора со стационарным слоем и мелкодисперсный алюмо-никельмолибденовый для реактора с псевдоожиженным слоем.
Определен интервал скоростей устойчивого псевдоожижения: для
катализатора ГКД-202 1,66 -10,056 м/c; для мелкодисперсного катализатора
0,08- 0,82 м/с.
Произведен технологический расчет основных размеров реакторов: со
стационарным слоем , ; с псевдоожиженным слоем
катализатора ГКД-202 , ; с псевдоожиженным слоем
мелкодисперсного катализатора, , .
Для реактора с псевдоожиженным слоем мелкодисперсного
катализатора, с целью предотвращения уноса твердых частиц подобран
циклон диаметром 1000мм.
Проведен анализ распределения температур по высоте слоя
катализатора, в реакторе со стацонарным слоем температура монотонно
растет, а в реакторе с кипящем слоем по всему объему устанавливается
одинаковая температура.
Применение псевдоожиженного слоя в реакторе гидроочистки по
сравнению со стационарным слоем дает нам следующие преимущества:
- Возможность замены катализатора без остановки процесса;
- Равномерность оптимальной температуры по всей высоте слоя125
катализатора;
- Повышение эффективности контакта реакционной смеси с частицами
катализатора.
Наряду с достоинствами псевдоожиженному слою свойственны и
определенные недостатки.
- Объем реактора для той же массы катализатора в случае
псевдоожиженного слоя больше;
- В реакторе наблюдается режим идеального перемешивания,
следовательно, моделирование таких систем становиться более
сложным и, соответственно, усложняются проблемы масштабного
перехода, промышленной реализации;
- Наличие существенного уноса частиц требует большого свободного
пространства аппарата и эффективных циклонных систем
Для окончательного вывода о целесообразности применения
псевдоожиженного слоя в реакторе гидроочистки дизельного топлива
требуется экономическая оценка.


Баннов П.Г. Процессы переработки нефти. – М.: ЦНИИТЭ-нефтехим,
2000. – 224 с.
2. Ахметов С.А.. Технология глубокой переработки нефти и газа: учебное
пособие для вузов. – Уфа: Гилем, 2002. – 671 с.
3. Аспель Н.Б. Гидроочистка моторных топлив/ Н.Б. Аспель., Г.Г.
Демкина.-Л.: Химия, 1977.-160 с.
4. Математическое моделирование многокомпонентных химических
процессов: учебное пособие / А.В. Кравцов, Н.В. Ушева, О.Е. Мойзес, А.Ф.
Федоров; Томский политехнический университет – 2-е изд., – Томск: Изд-во
Томского политехнического университета, 2015. – 108 с.
5. Забродский С. С. Гидродинамика и теплообмен в псевдоожиженном
(кипящем) слое. М.—Л., Госэнергоиздат, 1963.
6. Дэвидсон Дж., Харрисон Д. Псевдоожижение: Пер. с англ. - М.: Химия,
1974. - 725 с.
7. Псевдоожижение / Под ред. В. Г. Айнштейна, А. П. Баскакова. - М.:
Химия, 1991. - 400 с.
8. Химия нефти и газа: учеб. пособ. для вузов /А.И. Богомолов [и др.]; под
ред. В.А. Проскурякова, А.Е. Драбкина. - Л.: Химия, 1981. - 359 с.
9. Рогов, С.П. Гидрооблагораживание сернистого сырья - путь к
повышению выхода и качества масел / С.П. Рогов, Е.Д. Радченко, Е.Б.
Солодкова //Химия и технология топлив и масел. - 1986. - №10. - С. 2-4.
10. Внедрение процесса гидрооблагораживания сырья для производства
масел / Е.Д. Радченко [и др.] // Химия и технология топлив и масел. - 1992. -
№3. - С. 34-36.128
11. А.с. 95121611 Российская Федерация, B01J23/883, А. Способ
гидроочистки нефтяных фракций / С.И. Глинчак, Р.Р. Алиев, Э.Ф.
Каминский, Н.А. Григорьев, В.А. Овсянников, А.П. Скибенко, Н.А. Осокина,
Ю.Б. Сорокин. - 1997.
12. Получение экологически чистого дизельного топлива: гидроочистка на
катализаторах серии ГКД / Р.Р. Алиев [и др.] // Химия и технология топлив и
масел. - 1997. - №6. - С. 11-13.
13. Гидроочистка дизельного топлива на АКМ-катализаторе / В.Г. Дырин
[и др.] // Химия и технология топлив и масел. - 1989. - №12. - С. 39.
14. Гидрообессеривание дизельных топлив и вакуумных дистиллятов на
мелкогранулированных катализаторах / Л.Н. Осипов [и др.] // Химия и
технология топлив и масел. - 1994. - №4. - С. 7-9.
15. Отечественные технологии и катализаторы гидроочистки нефтяных
фракций / Н.Р. Сайфуллин [и др.] // Химия и технология топлив и масел. -
2001. - №2. - С. 13-15.
16. Комбинированный способ осернения катализаторов на установках
гидроочистки / Н.Я. Виноградова [и др.] // Химия и технология топлив и
масел. - 1996. - №4. - С. 26-27.
17. Овсянников, В.А. Опыт эксплуатации цеолитсодержащих
катализаторов гидроочистки / В.А. Овсянников, Н.А. Григорьев, Р.Р. Алиев //
Химия и технология топлив и масел. - 1996. - №5. - С. 34-35.
18. Отечественные установки гидроочистки / А.И. Ёлшин [и др.] // Химия и
технология топлив и масел. - 2005. - №3. - С. 15-17
19. Дидушинский Я. Основы проектирования каталитических реакторов.
М.: Химия, 1972 г. – 376 с.129
20. Нагиев М. Ф. Основы разработки комплексных химических процессов
и проектирование реакторов. Баку: Аз. Гос. Изд–во, 1961 г. – 490 с.
21. M. Pell, "GAS FLUIDIZATION HANDBOOK OF POWDER
TECHNOLOGY, VOL. 8," Drying Technology, vol. 10, pp. 805-805, 1992/06/01
1992.
22. H. Ernst-Ulrich and W. Joachim, "Elutriation and Entrainment," in
Handbook of Fluidization and Fluid-Particle Systems, ed: CRC Press, 2003.
23. T. Baron, C. L. Briens, and M. A. Bergougnou, "Study of the transport
disengaging height," The Canadian Journal of Chemical Engineering, vol. 66, pp.
749-760, 1988.
24. D. Geldart, Gas Fluidization Technology: U.M.I.
25. H.-P. Wan and C.-S. Chyang, "Transport Disengaging Height and Elutriation
Rate of a Vortexing Fluidized Bed," Journal of Chemical Engineering of Japan,
vol. 31, pp. 977-986, 1998.
26. E. K. Levy, H. S. Caram, J. C. Dille, and S. Edelstein, "Mechanisms for
solids ejection from gas-fluidized beds," AIChE Journal, vol. 29, pp. 383-388,
1983.
27. M. Y. Large JF, Bergougnou MA., "Interpretative model for entrainment in a
large gas fluidized bed," presented at the International Powder Bulk Solids
Handling and Processing Conference, Chicago, 1976.
28. W. Wu and P. K. Agarwal, "The Effect of Bed Temperature on Mass
Transfer between the Bubble and Emulsion Phases in a Fluidized Bed," The
Canadian Journal of Chemical Engineering, vol. 81, pp. 940-948, 2003.130
29. L. D. a. J. F. Richardson, " Gas interchange between bubbles and the
continuous phase in a fluidized bed," Trans. Inst. Chem. Eng, vol. 44, pp. 1293-
1305, 1966.
30. S. P. Sit and J. R. Grace, "Interphase mass transfer in an aggregative
fluidized bed," Chemical Engineering Science, vol. 33, pp. 1115-1122, 1978.
31. D. Kunii and O. Levenspiel, Fluidization Engineering: ButterworthHeinemann, 1991.
32. S. P. Sit and J. R. Grace, "Effect of bubble interaction on interphase mass
transfer in gas fluidized beds," Chemical Engineering Science, vol. 36, pp. 327-
335, 1981.
33. E. R. Gilliland, "Fluidised particles, J. F. Davidson and D. Harrison,
Cambridge University Press, New York (1963). 155 pages. $6.50," AIChE Journal,
vol. 10, pp. 783-785, 1964.
34. R. a. J. R. G. Clift, " Continuous Bubbling and Slugging," in Fluidization, R.
C. a. D. H. J.F. Davidson, Ed., Second Edition ed London, UK: Academic Press,
1985, pp. 73–132.
35. "Fluid Bed Design Aspects," in Fluid Bed Technology in Materials
Processing, ed: CRC Press, 1998.
36. W. C. Yang, "Fluidization, Solids Handling, and Processing - Industrial
Applications," ed: William Andrew Publishing/Noyes, 1998.
37. Litz, "Design of gas distributors," Chemical engineering, vol. November 13,
pp. 162-166, 1972.
38. H. Kage, N. Iwasaki, H. Yamaguchi, and Y. Matsuno, "Frequency Analysis
of Pressure Fluctuation in Fluidized Bed Plenum," Journal of Chemical
Engineering of Japan, vol. 24, pp. 76-81, 1991.131
39. S. R. Karri and W. Joachim, "Gas Distributor and Plenum Design in
Fluidized Beds," in Handbook of Fluidization and Fluid-Particle Systems, ed: CRC
Press, 2003.
40 A. E. Qureshi and D. E. Creasy, "Fluidised bed gas distributors," Powder
Technology, vol. 22, pp. 113-119, 1979.
41. P. J. Sanderson, "Experimental verification of the simplest scaling laws for
bubbling beds at large scales," Doctorate of Philosophy, Department of Chemical
Engineering, Monash University, 2002.
42. T. R. Blake, H. Webb, and P. B. Sunderland, "The nondimensionalization of
equations describing fluidization with application to the correlation of jet
penetration height," Chemical Engineering Science, vol. 45, pp. 365-371, 1990.
43. I. Tosun and M. S. Willis, "Drag stress—pressure drop relationship in
filtration," Chemical Engineering Science, vol. 38, pp. 485-487, 1983.
44. C. L. Briens, M. A. Bergougnou, and T. Baron, "Reduction of particle
entrainment from gas-fluidized beds. Prediction of the effect of disengagement
zones," Powder Technology, vol. 62, pp. 135-138, 1990.
45. C. D. Cooper and F. C. Alley, Air pollution control: a design approach:
Waveland Press, 2002.
46. R. H. Perry and D. W. Green, "Perry's Chemical Engineers' Handbook (7th
Edition)," ed: McGraw-Hill, 1997.
47. D. Leith and D. Mehta, "Cyclone performance and design," Atmospheric
Environment (1967), vol. 7, pp. 527-549, 1973.

Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2025 Cервис помощи студентам в выполнении работ
.