Введение 11
1 Литературный обзор 12
1.1 Технологии получения олефинов 12
1.1.1 Процесс « Shamprogetti/Y arsintez» 12
1.1.2 Процесс «Catofin» 13
1.1.3 Процесс «Oleflex» 15
1.1.4 Процесс «STAR» 16
1.1.5 Процесс «MTO» 17
1.1.6 Процесс «MTP» 17
1.1.7 Процесс «OCT» 18
1.1.8 Процесс «SHOP» 19
1.1.9 Процесс «Pacol» 20
1.2 Пути повышения эффективности процесса дегидрирования 20
1.2.1 Совершенствование состава катализаторов дегидрирования 20
1.2.2 Модернизация конструкционного устройства реакторов 23
дегидрирования
2 Объекты и методы исследования 28
2.1 Кинетические и термодинамические особенности процесса 29
дегидрирования
2.2 Механизм процесса дегидрирования на платиновом катализаторе 32
2.3 Механизм коксообразования 32
2.4 Механизм действия воды и водорода на катализатор 34
2.5 Технологическая линия получения олефинов 35
2.6 Установка Пакол-Дифайн 36
2.7 Технологический режим работы установки 37
2.8 Характеристика сырья, катализатора и продуктов в процессе 38 дегидрирования парафинов
3 Оптимизация режимов работы промышленной установки получения 40 олефинов
3.1 Мониторинг работы установки получения олефинов 40
3.2 Влияние давления и мольного соотношения ВСГ/сырье на основные 45 показатели процесса дегидрирования
3.3 Рекомендуемый расход подачи воды в реактор дегидрирования 51
3.4 Анализ катализатора дегидрирования 52
3.5 Прогнозирование срока службы катализатора 54 4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 56
4.1 Предпроектный анализ 56
4.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 56
4.1.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции 56 ресурсоэффективности и ресурсосбережения
4.1.3 SWOT-анализ 56
4.1.4 Оценка готовности проекта к коммерциализации 57
4.1.5 Методы коммерциализации результатов научно-технического 57 исследования
4.2 Инициация проекта 58
4.3 Планирование научно-исследовательских работ 58
4.3.1 Структура работ в рамках научного исследования 58
4.3.2 План проекта 60
4.4 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) 61
4.4.1 Расчет материальных затрат НТИ 61
4.4.2 Расчет затрат на специальное оборудование для НТИ 61
4.4.3 Расчет заработной платы исполнителей НТИ 62
4.4.4 Отчисления во внебюджетные фонды 62
4.4.5 Накладные расходы НТИ 63
4.4.6 Формирование бюджета затрат НТИ 63
4.5 Определение ресурсосберегающей, финансовой, бюджетной, 64
социальной и экономической эффективности исследования
5 Социальная ответственность 67
5.1 Характеристика опасных факторов объекта исследования 67
5.2 Характеристика опасных факторов рабочей зоны 69
5.3 Охрана окружающей среды 76
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 76
5.5 Правовые вопросы обеспечения безопасности 78
Заключение 79
Список публикаций студента 80
Список используемых источников 81
Приложение А 86
Приложение Б 87
Приложение В 89
Приложение Г 91
Приложение Д 93
Процесс дегидрирования парафинов с каждым годом становится все более востребованным в промышленности. Олефины - продукты процесса дегидрирования - нашли широкое применение в нефтехимической промышленности. Они являются сырьем для получения ряда ценных продуктов нефтехимии. Так из низших олефинов С3-С5 возможно получить полиэтилен, полипропилен, синтетический каучук, МТБЭ и др. Высшие олефины С10-С13 - это сырье для биоразлагаемых поверхностно-активных веществ (преимущественно ПАВ на основе линейных алкилбензолов - ЛАБ). Мощность отечественного производства синтетических моющих средств в 2015 году составляла 1,54 млн. т в год [1].
Дегидрирование - это реакция отщепления водорода от углеводорода под действием температуры (разрыв углерод-водородной связи) в присутствии катализатора. Направление протекания реакции зависит от параметров, влияющих на термодинамическое равновесие. Протеканию реакции в сторону образования целевых продуктов (олефинов) способствует повышение температуры и понижение давления. Кроме целевой реакции (превращение парафинов в олефины) протекает ряд побочных реакций, наибольший отрицательный эффект из которых имеют реакции коксообразования. Снижение активности катализатора происходит в результате накопления коксогенных структур на его поверхности [2].
Сбережение ресурса работы катализатора происходит путем регулирования технологических параметров процесса, расходов воды и водородсодержащего газа (ВСГ) в реакторе дегидрирования.
Целью данной работы является оптимизация режимов работы установки получения олефинов для повышения производительности установки, а также сохранение срока службы катализатора путем регулирования расхода воды и водородсодержащего газа в реактор с использованием математической модели.
При выполнении работы была проведена оптимизация технологического режима работы реактора дегидрирования при пониженном давлении. По результатам работы были внесены изменения в моделирующую программу, описывающие процесс дегидрирования высших парафинов при пониженных давлениях.
В ходе исследований был проведен сравнительный мониторинг сырьевых циклов работы платинового катализатора, проанализировано влияние давления и мольного соотношения водород/сырье на выход целевых и побочных продуктов, а также на процесс коксообразования при замене теплообменного оборудования. Таким образом, процесс дегидрирования парафинов рекомендовано вести при давлении в реакторе 0,18-0,187 МПа и мольном соотношении 6,5/1.
В результате работы для сохранения ресурса платиносодержащего катализатора дегидрирования был получен рекомендованный расход воды в реактор при различных температурах, а также определен его верхний предел равный 14-18 л/час. В рамках данной работы был проведен термогравиметрический анализ отработанного катализатора дегидрирования, результаты которого были сравнены с результатами анализа катализатора предыдущего сырьевого цикла.
По результатам оптимизации удалось увеличить производительность установки дегидрирования, обеспечить сбережение ресурса катализатора дегидрирования и сохранить его срок службы. Концентрация олефинов при этом в продуктовом потоке увеличилась в среднем на 7-9 %.
