Разработка химико-технологической системы комбинированного процесса гидроочистки дизельных топлив тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.01, кандидат наук Шишкин, Сергей Николаевич

• Шишкин, Сергей Николаевич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Шишкин, Сергей Николаевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1 Характеристика химико-технологической системы гидроочистки и гидрооблагораживания дизельных топлив

1.2 Основные альтернативные методы извлечения сераорганических соединений из нефтяных фракций

1.3 Компьютерное моделирование химико - технологических систем

1.4 Оценка эффективности функционирования химико-технологических систем (ХТС)

1.5 Постановка задачи исследования

ГЛАВА 2. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЯ ПОДСИСТЕМ ЭКСТРАКЦИОННОЙ И АДСОРБЦИОННОЙ ОЧИСТКИ

2.1 Экстракционная очистка атмосферного газойля

2.2 Адсорбционная очистка дизельных топлив от сернистых соединений

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЯ ПОДСИСТЕМ ОЧИСТКИ ГАЗОЙЛЕЙ ОТ СЕРАОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

3.1 Подсистема экстракционной очистки атмосферного газойля и легкого газойля висбрекинга

3.2 Подсистема адсорбционной очистки

ГЛАВА 4. АНАЛИЗ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПРОЦЕССА ГИДРООЧИСТКИ ДИЗЕЛЬНЫХ ТОПЛИВ

4.1 Обоснование использования комбинированного процесса гидроочистки

4.2 Моделирование совмещенного процесса гидроочистки и экстракции

4.3 Выбор оптимальных параметров ХТС

4.4 Структурно-параметрическая оптимизация (синтез ХТС)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Зависимость концентрации серы на выходе из реактора гидроочистки установки Л-24/6 ООО «КИНЕФ» от режимных параметров

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Кривые разгонок и разбивка нефтяных фракций на псевдокомпоненты

ПРИЛОЖЕНИЕ В. Параметры элементов ХТС

ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Программа синтеза тепловой системы

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ

а - статическая активность адсорбента, г/г, С - концентрация, мольные доли,

Ст —концентрация адсорбата в растворе в момент времени т, %масс.,

С0> Ср- начальная и равновесная концентрации, %масс.,

Сз-содержание общей серы, %масс.,

С} - стоимость >ой тепловой нагрузки, руб./ГДж,

ск- стоимость рециркуляционного потока, руб./кг,

Е- энергия активации, кДж/(кмоль- К),

^-поверхность теплопередачи, м2,

С- расход, кг/час,

расход рециркуляционного потока Г\Г-метилпирролидона, кг/час, Н- высота слоя сорбента, м, К - приведенные затраты, руб./год, А:-константа скорости, час"1, к3д- коэффициент защитного действия, кт- коэффициент теплопередачи, кДж/(л<2- час -°С), т - навеска, г, Р- давление , кПа,

количество теплоты ого теплоносителя, ГДж/час, - соотношение растворитель- атмосферный газойль, г- флегмовое число,

5М0Л- количество молей общей серы, превращенной в результате реакции гидрогенолиза, моль, Т- температура, °С,

£50- температура выкипания 50% точки, °С,

л

V - объем, м ,

\У- объемная скорость, час"1, х - степень превращения сернистых соединений,

осп- доля пара в потоке на входе в колонну, (3 —расходный коэффициент, моль/моль, у- коэффициент адиабатического разогрева, °С,

8- нормативный коэффициент (величина, обратно пропорциональная

сроку окупаемости оборудования ), год"1,

0 — время работы до проскока, с,

0О —время потери защитного действия, с,

р15- плотность при 15 °С, кг/л,

т- время работы установки в год, час/год,

Тздвремя защитного действия, с,

(р- коэффициент разделения, тэд

Д£ср - средняя разность температур, определенная из температурно-тепловой диаграммы, °С,

П- потери И-метилпирролидона, кг/час,

Ци - цетановый индекс,

Цкат." цена катализатора, руб./кг,

Доборуд.- цена оборудования (теплообменники, холодильники, нагреватели, ректификационные колонны, реактор, экстрактор, сепараторы),

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка химико-технологической системы комбинированного процесса гидроочистки дизельных топлив»

ВВЕДЕНИЕ

Установка гидроочистки дизельного топлива представляет собой сложную химико-технологическую систему (ХТС), состоящую из взаимосвязанных блоков: подготовки сырья, реакторного блока, блока сепарации, блока очистки водородсодержащего газа и блока стабилизации. От эффективного управления каждым из блоков и системы в целом зависит качество конечного продукта - дизельного топлива.

Повышение качества продукта или фракции в процессе гидроочистки достигается за счет удаления нежелательных примесей, таких, как сера, азот, кислород, смолистые соединения, непредельные углеводороды.

В связи с переходом европейских стран на новые нормативы, ужесточающие требования к качеству дизельного топлива, одной из главных задач отечественных нефтеперерабатывающих заводов является переход на производство экологически чистых продуктов класса ЕВРО.

С 2008 года на территории Российской Федерации введен технологический регламент «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту»[1]. В этом регламенте предусматривается постепенное снижение содержания серы в дизельном топливе с 500 ррт в 2013 г. до 10 ррт в 2016 г.

Существующие типовые установки гидроочистки дизельных фракций среднего (до 4 МПа) давления позволяют перерабатывать прямогонное сырье при умеренной глубине обессеривания.

Однако глубокая гидроочистка вторичного сырья с получением низкосернистых продуктов сопряжена с сокращением межрегенерационного периода пробега таких установок из-за ускоренной дезактивации катализаторов, забивкой оборудования смолами и полимерными продуктами.

Альтернативой является строительство установок гидроочистки более высокого (жесткого) давления (6-10 МПа) с высокоэффективными

6

катализаторами, которые потребуют увеличения капиталовложений в 2 раза, а эксплуатационных затрат ~ до 80 % по сравнению с действующими установками гидроочистки [2], в основном, за счет увеличения парциального давления водорода в системе и усложнения аппаратурного оформления[3].

Возрастает техногенная нагрузка на экосистему, так как при гидроочистке водород, взаимодействуя с сернистыми, азотистыми и кислородсодержащими соединениями, образует сероводород, аммиак и воду, что приводит к увеличению выбросов в атмосферу и сточные воды. Обезвреживание выбросов требует дополнительных капитальных и эксплуатационных затрат.

В связи с этим наряду с оптимизацией процессов гидрооблагораживания особую актуальность приобретает поиск новых, нетрадиционных для гидроочистки методов удаления серы при нефтепереработке.

В качестве альтернативных методов снижения содержания гетероатомных соединений и полициклоаренов могут быть использованы:

— экстракция сульфидов водными растворами серной кислоты;

— экстракция сераорганических и азотсодержащих соединений, аренов органическими растворителями;

— методы окислительного обессеривания;

— адсорбционные методы.

Особый интерес эти методы представляют для мини - НПЗ, на которых, как правило, отсутствуют установки каталитического риформинга, производящие водородсодержащий газ для процессов гидроочистки.

Однако, перечисленные выше методы удаления серы при нефтепереработке также не свободны от недостатков. Для них характерно увеличение энергоемкости, потерь реагентов и сложности оборудования.

Поэтому представляется целесообразным использование комбинированного процесса гидроочистки совместно, например, с

экстракцией, адсорбцией или окислительным обессериванием в мягких условиях, так как они взаимно дополняют друг друга.

Решение перечисленных задач в условиях действующего производства возможно только путем обработки информации с объекта исследования - ХТС гидроочистки дизельного топлива, имитационного моделирования каждого блока и химико - технологической системы в целом, проведения ее структурной и параметрической оптимизации. Все это, даже в случае незначительного положительного результата, дает существенный экологический и экономический эффекты.

На защиту выносятся:

Модель ХТС комбинированного процесса гидроочистки дизельного топлива, включающей подсистемы производства дизельного топлива с предварительной экстракцией атмосферного газойля и последующей гидроочисткой смеси фракции 200-320°С и газойля при умеренных давлениях, обеспечивающей получение топлива с содержанием серы не более 10 ррш и концентрацией полициклоаренов, соответствующих нормам ЕВРО -5.

Модель реактора процесса гидроочистки, в которой кинетика гидрогенолиза описывается уравнением первого порядка, а состав компонентов, определяется, как функция количества прореагировавшей общей серы, а также модель экстрактора.

Модифицированный эволюционный метод структурно-параметрической оптимизации комбинированного процесса гидроочистки. Модификацией метода является реализация двухуровнего подхода в решении задачи синтеза ХТС с использованием экономического критерия.

Апробация работы

Основные результаты докладывались на международных научных конференциях: «Ресурсосбережение в химической технологии» (Санкт-Петербург, 2012), «III научно-техническая конференция молодых ученых, НЕДЕЛЯ НАУКИ 2013» (Санкт-Петербург, 2013).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ, из них 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

ГЛАВА 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

В настоящей главе проведен анализ существующих процессов гидроочистки и гидрооблагораживания дизельных топлив. Рассмотрены альтернативные методы извлечения сераорганических соединений из нефтяных фракций. Рассмотрены методы моделирования, структурной и параметрической оптимизации химико-технологических систем и их элементов, представлены основные принципы построения математических моделей технологического оборудования^

Выполнен обзор компьютерных программ, предназначенных для моделирования и оптимизации ХТС.

Рассмотрены основные энергосберегающие методы, используемые при разработке комбинированного процесса сероочистки углеводородного сырья. Установлено, что построение энергосберегающих ХТС, обеспечивающих выпуск дизельных топлив, соответствующих мировым стандартам позволяет улучшить экономические показатели и повысить конкурентоспособность нефтеперерабатывающего предприятия.

Проведено описание объекта исследования - ХТС гидроочистки дизельного топлива и сформулированы задачи научной работы.

1.1 Характеристика химико-технологической системы гидроочистки и гидрооблагораживания дизельных топлив

Основными гидрогенизационными технологиями, которые широко используют для решения проблем производства экологически чистых дизельных топлив, являются каталитическое гидрообессериваниие и гидродепарафинизация[4-10].

Выбор технологической схемы и параметров процесса зависит от качества сырья, химического состава присутствующих в нем примесей и требований к качеству получаемых продуктов.

Реакционная способность сераорганических соединений уменьшается

в ряду меркаптаны - сульфиды - дисульфиды -алкилтиофены[11,12] (Рисунок 1.1).

Содержание гомологов бензотиофена и дибензотиофена в дизельном топливе составляет - 80% от общей серы [2]. Особенно низкая скорость процесса гидроочистки у 4,6-диалкил производных дибензотиофена. Относительная скорость их гидрообессеривания составляет 0,01 (при К=1 для бензотиофена) [13].

Типичные установки гидроочистки эксплуатируются при давлении 34 МПа, температуре 330-380 °С и объемной скорости подачи сырья 3,8-4,0ч-1.

При содержании общей серы в прямогонной фракции 180-360 °С 0,8-1,1%масс. даже при применении высокоэффективных катализаторов для таких установок степень обессеривания не превышает 96 % (остаточное содержание серы 300-350 ррт).

Для углубления обессеривания необходимо регулирование температуры кипения и состава сырья, повышение температуры процесса и парциального давления водорода.

В работе [14] отмечается, что при глубоком обессеривании прямогонной дизельной фракции определяющим фактором служит не содержание общей серы, а содержание компонентов, кипящих выше 340 °С.

Степень гидрообессеривания 99,9 % может быть достигнута либо за счет повышения давления в реакторах выше 6 МПа, либо снижением объемной скорости до 0,8-1,0 ч"1 (Рисунок 1.2).

Меркаптаны Сульфиды Дисульфиды Алкилтиофены

Рисунок 1.1- Скорость гидрогенолиза сера органических соединений относительно бензотиофена (К=1)

400

350

Е

о. о. 300

Ъ а. 250

01

и

01 200

X

го ¥ 150

о.

<и

о 100

и

50

■Р=4МПа • Р=6МПа

2 4 6

Объемная скорость, 1/ч

Рисунок 1.2- Требуемая объемная скорость при углубленном гидрообессеривании дизельной фракции на новых типах катализаторов[2].

Учитывая сложность глубокой гидроочистки дизельных топлив до содержания серы < 10 ррш в работе [15] отмечается целесообразность

сооружения нового поколения установок, рассчитанных на парциальное давление водорода 7-10 Мпа, с совмещением процесса депарафинизации.

Например, в 2011 г. на ООО «КИНЕФ» запущена в эксплуатацию установка Л-24/10-2000, обеспечивающая степень гидрообессеривания > 99,9%.

Установка гидродепарафинизации смеси атмосферного газойля с бензином висбрекинга предназначена для получения дизельной фракции 180340 (360) °С со сверхнизким содержанием серы - 5 ррш, путем гидрирования серу-, азот- и кислородсодержащих соединений и для обеспечения низких температур помутнения дизельного топлива зимних сортов.

Глубокое обессеривание сырья протекает при давлении 9,0 МПа и температуре 313-398 °С на катализаторах фирмы Axens в двух последовательно установленных реакторах.

Процесс депарафинизации протекает в третьем реакторе при давлении 8,6 МПа и температуре 340-405 °С на катализаторе фирмы Sud-Chemie.

Проект установки выполнен с учетом обеспечения устойчивой работы и получения качества товарной продукции на два варианта работы:

1 вариант - на производительность 2000 тыс.т./год на смесевом сырье: атмосферный газойль, бензин висбрекинга и прямогонная дизельная фракция;

2 вариант - на производительность 1200 тыс.т./год на смесевом сырье: атмосферный газойль и бензин висбрекинга.

Технологическая схема включает в себя: реакторный блок, блоки стабилизации и ректификации, блок очистки водородсодержащего газа и углеводородных газов и регенерации МДЭА, узел регенерации катализаторов, узлы приготовления ингибитора коррозии и раствора МДЭА, узел подачи сероорганики на сульфидирование катализатора.

Глубокая гидроочистка дизельных топлив характеризуется жесткими условиями ведения процесса, что приводит к большим капиталовложениям и удельными энергозатратами, поэтому в последние годы появилось много

исследований, направленных на разработку альтернативных методов повышения качества дизельных топлив.

1.2 Основные альтернативные методы извлечения сераорганических соединений из нефтяных фракций

В настоящее время известны разнообразные методы концентрирования и извлечения сераорганических соединений из углеводородного сырья, однако, масштабное применение нефтяных сернистых соединений сдерживается ввиду отсутствия простых и промышленно приемлемых способов их извлечения из нефтепродуктов [16].

Окислительные методы обессеривания дизельных фракций

Окислительные методы обессеривания углеводородного сырья можно разделить на две группы [17-20]:

• окисление концентратов сульфидов;

• окисление сульфидов в дизельной фракции с последующим извлечением сульфоксидов или сульфонов.

В качестве окислителей могут использоваться: серная кислота, гидропероксиды, озон, молекулярный кислород и др.

Наиболее хорошо изучено окисление сернистых соединений нефтяных фракций гидропероксидом водорода. В работе [19] показано, что комбинация окисления дизельной фракции смесью Н202-НС00Н с последующей адсорбцией позволяет удалить до 96 % серы. Гидроочистка приводит к удалению би- и триароматических углеводородов в большей степени, чем окислительное обессеривание, однако серосодержащие ароматические соединения удаляются хуже.

Предварительное окисление дизельной фракции с последующей гидроочисткой позволяет более чем на 50 % увеличить степень удаления 4-метилдибензотиофена и 4,6-диметилдибензотиофена, по сравнению с

использованием каждого способа в отдельности и снизить дополнительно содержание серы в топливе почти в два раза.

Авторами [21] разработан способ окислительного дообессеривания гидроочищенного топлива в пенно-эмульсионном реакторе. При температуре процесса 100°С, скорости воздуха 0,05-0,1 м/с и расходе уксусной и серной кислот 0,25 и 0,2 моль на 1 г-атом серы степень обессеривания составляет 89,6%.

В работе [22] рассмотрены различные варианты окислительных процессов получения концентратов сульфоксидов из дизельной фракции:

• окисление сульфоксидов, выделенных экстракцией серной кислотой, пероксидомводорода;

• окисление сульфидов непосредственно в дизельной фракции с последующим выделением сульфоксидов, 62% серной кислотой;

• окисление сульфидов в дизельной фракции пероксидом водорода в присутствии ацетона с последующей экстракцией образующихся сульфоксидов ацетоном, содержащим 25% воды.

В первом варианте получается большое количество смол с высоким удельным расходом серной кислоты.

Вторая технология характеризуется повышенной коррозионной активностью водных растворов серной кислоты, необходимостью очистки сточных вод и трудностью утилизации разбавленной кислоты.

При окислении сульфидов в дизельной фракции пероксидом водорода в присутствии ацетона, происходит ускорение окисления ацетоном сульфидов, что объясняется промежуточным образованием пероксидных соединений, которые превосходят Н2О2 по окислительной способности. Одновременно ацетон является экстрагентом. Однако, образуются загрязненные сточные воды на стадии окисления из-за частичного осмоления.

В работах [23,24] проведены комплексные исследования процесса озонирования компонентов среднедистиллятных высокосернистых

прямогонных фракций и фракций процесса каталитического крекинга.

Глубина превращения сернистых соединений в озонированной фракции составила 96,5 %, бициклических аренов - 67 %, трициклических аренов - 67,2 %. Полученные данные показывают, что озонирование прямогонных дизельных фракций, интенсифицирует процесс гидроочистки, однако в процессе озонирования среднедистиллятных фракций, возможно осадко- и смолообразование.

При обработке озоном дизельной фракции окислению подвержены все типы соединений, присутствующих в ней [19]. Производные бензотиофена и дибензотиофена окисляются в большей степени, чем их углеводородные аналоги, причем степень их удаления растет сувеличением степени замещенности молекулы.

Несмотря на недостатки окислительных способов обессеривания дизельных топлив введены в эксплуатацию пилотные и промышленные установки.

Фирмами UniPureCorp , Texaco и MustangEngineering разработан процесс ASR-2, который позволяет снижать содержание серы в топливе с 500 до 5ррш[25].

Сернокислотная очистка

Концентрированная серная кислота является сильным окислителем, поэтому сераорганические соединения сульфируются и окисляются [26]: меркаптаны до дисульфидов, сульфиды, тиофаны и тиофены до сульфоксидов.

Следует отметить, что применение концентрированной серной кислоты для удаления сернистых соединений затруднительно, так как наряду с комплексообразованием сернистых соединений происходят нежелательные процессы окисления, осмоления, сульфирования и растворения сернистых соединений в кислоте, в результате чего часть их разрушается, а другая теряется в виде высокополимерных продуктов. Поэтому для выделения

16

сернистых соединений из нефти и нефтепродуктов применяется неконцентрированная, а 80%-ная серная кислота.

Более эффективным экстрагентом сераорганических соединений является хлорная кислота, однако она значительно дороже серной кислоты и взрывоопасна.

Адсорбционные методы очистки дизельных топлив

Известно, что нефтяные сераорганические соединения включают сульфиды, дисульфиды, меркаптаны и тиофены [27]. Выделение этих соединений, растворенных в многокомпонентных смесях углеводородов нефти,представляет собой трудоемкую и сложную задачу.

Для выделения сернистых соединений из дизельных фракций может использоваться жидкостная адсорбция[17,28,29]. В качестве адсорбентов чаще всего применяют силикагели, оксид алюминия и цеолиты.

Известно, что низкомолекулярные сернистые компоненты на силикагеле адсорбируются слабее, чем азот и кислородсодержащие соединения, но сильнее, чем углеводороды.

Адсорбционная активность сернистых соединений увеличивается в ряду тиофены - алифатические меркаптаны - алифатические дисульфиды -ароматические и циклические тиолы - алифатические и циклические сульфиды.

Для сераорганических соединений алифатического строения адсорбционное сродство уменьшается с повышением молекулярной массы соединения. С увеличением цикличности для циклических сульфидов адсорбционная активность их возрастает.

В [16] отмечается, что значительное влияние на адсорбцию оказывает структура поверхности адсорбента. Мелкопористые силикагели более селективны к сернистым соединениям, чем крупнопористые, что обусловлено, более развитой поверхностью.

В работах [30,31] показано, что, несмотря на большую величину

поверхности, силикагель и алюмогель уступают по степени обессеривания алюмосиликагелям и природным сорбентам. Адсорбционная способность силикагеля по отношению к сероорганическим соединениям значительно увеличивается, если на его поверхность нанесены окислы железа и никеля[32,33], а также сульфид никеля или ацетат ртути[34].

Изучение адсорбционной способности сераорганических соединений к силикатам металлов (М^, Ре, Сг, А1, Мо) с различным соотношением окислов металлов и кремния показало, что наиболее эффективным адсорбентом является силикат хрома [35] на котором удалось адсорбировать 99,6% сераорганических соединений, однако на поверхности силиката хрома сераорганические соединения претерпевают каталитические превращения.

При обессеривании топлив на алюмосиликатных катализаторах также отмечаются каталитические превращения сераорганических соединений.

Данные ИК - спектроскопии [16] показали, что адсорбция сераорганических соединений протекает с образованием водородной связи серосодержащих молекул со свободными гидроксильными группами поверхности силикагеля.

Чем больше свободных гидроксильных групп, тем сильнее влияние функциональных особенностей атома серы на процессы адсорбции.

Доля участия гидроксильных групп в адсорбционном взаимодействии зависит от размера молекул и заполнения поверхности. В целях повышения адсорбционной способности по отношению к сераорганическим соединениям силикагели модифицируют.

Наибольшей адсорбционной и разделяющей способностью обладает адсорбент с нанесенной на его поверхность пленкой сульфида никеля.

Адсорбционные методы позволяют достаточно полно выделить меркаптаны, сульфиды и тиофены из различных дистиллятов, выкипающих от40 до 450°С. Концентрация серы в полученных адсорбатах колеблется от 5 до 11 %, причем наиболее полно отделяются только парафино-нафтеновые углеводороды, а сульфиды, тиофены и меркаптаны концентрируются вместе

с ароматическими углеводородами, что является основным недостатком этого метода.

Дальнейшее разделение сернисто-ароматических концентратов представляется сложной задачей, поскольку молекулы ароматических углеводородов и сераорганических соединений склонны к ассоциативному взаимодействию.

Преимуществами адсорбционного метода являются мягкие условия разделения, возможность варьировать адсорбенты и растворители, условия адсорбции.

Запатентован способ обессеривания дизельного топлива или газойля каталитического крекинга адсорбцией оксидами металлов А1, Со,7л\с последующей регенерацией, активацией сорбента[36]. Содержание серы в дизельном топливе снижается до 5 ррт, однако способ можно использовать для доочистки гидроочищенного сырья.

В работе [37] отмечается очистка моторных топлив до содержания серы 1рршс помощью селективной адсорбции переходными металлами.

Фирма БКСогр [38] разработала способ поглощения азотистых и сернистых соединений из дизельных фракций. Предварительное деазонирование повышает степень очистки дизельных топлив от сернистых соединений.

Компания СопосоРЫШрв разработала процесс гидроадсорбции 8-2огЬ[39,40], основанный на удалении серы из моторных топлив без образования сероводорода. В технологии Б^огЬ удаление серы происходит, когда органическая молекула, содержащая серу, захватывается поверхностью частицы сорбента, посредством механизма, схожего с гидрообессериванием. Затем атом серы отделяется от оставшейся части молекулы, которая после этого высвобождается в окружающую жидкость. При обычном гидробессеривании адсорбированная сера восстанавливается с образованием газообразного Н28. Кроме того происходит гидрирование ароматических колец.

В процессе Б^огЬ сероводород в продукте отсутствует, гидрирование аренов незначительное, расход водорода минимален.

При удалении серы в процессе Б^огЬнет существенных изменений в плотности, кривой разгонки, цетановом числе и температурах помутнения и застывания.

Сорбент не содержит благородных металлов. Плотность активных центров значительно выше, чем у типичных катализаторов гидроочистки.

Технологическая схема процесса 8-2огЬ аналогична схеме процесса гидрообессеривания гидроочистки при низком давлении, за тем исключением, что неподвижный слой заменяется псевдоожиженным слоем с непрерывной регенерацией. Регенерация сорбента производится воздухом, причем воздух имеет ограниченное содержание водорода. Отходящий из регенератора газ состоит, в основном, из азота и диоксидов углерода и серы.

Благодаря непрерывной регенерации и специфичному механизму удаления серы процесс может протекать при более высоких температурах и низких давлениях (температура 385-415 °С, давление 2,5-3,5 МПа), чем при обычной гидроочистке.

Способ Э^огЬ можно использовать для доочистки гидроочищенного сырья. В [39] отмечается применение Б^огЬ для очистки дизельного топлива от 500 до 15 ррт.

Экстракционная очистка дизельных топлив

Результаты исследований очитки дизельной фракции от ароматических углеводородов и сераорганических соединений представлены в ряде патентов [41,42] и статей [43-47].

Среди сераорганических соединений дизельной фракции преобладают гомологи тиофена и бензотиофена. Их доля составляет -54-55%, причем около 30% алкилбензотиофенов.

По степени извлечения экстракцией соединения, содержащие серу, располагаются в следующий ряд: дибензотиофены > бензотиофены >

20

насыщенные сераорганические соединения, причем последние характеризуются сравнительно низкой степенью извлечения [48].

Экстракционное облагораживание дизельных топлив имеет следующие достоинства [2]:

• мягкие условия проведения процесса (невысокие температуры и давления);

• низкие эксплуатационные затраты (нет необходимости в использовании дорогостоящих катализаторов);

• отсутствие блоков абсорбции сероводорода и установок для его переработки;

• повышение цетанового индекса за счет удаления полициклоаренов;

• возможность перерабатывать дизельные топлива с более высоким концом кипения прямогонных фракций.

В то же время необходимо отметить сложность разделения аренов и серосодержащих соединений в экстрактах.

Представляется перспективным применять экстракционные методы для очистки дизельных топлив на мини НПЗ, на которых отсутствуют установки получения водородсодержащего газа.

1.3 Компьютерное моделирование химико - технологических систем

При разработке современных ХТС со сложной структурой трудно получать оптимальные решения без использования компьютерного моделирования.

Сейчас появилась устойчивая тенденция быстро решать задачи проектирования, реконструкции и диверсификации производств с помощью универсальных моделирующих программ(УМП),эти программы позволяют имитировать на компьютерах все необходимые варианты стационарных и динамических режимов промышленных объектов.

Основой УМП служат базы и банки данных свойств веществ,

включающие и такие сложные вещества, как нефть и нефтепродукты, а основу моделирования составляют общие принципы расчетов материально-тепловых балансов химических производств, связанных с изменением агрегатного состояния, компонентного и химического состава материальных потоков. Так как любое производство, как правило, состоит из стадий (блоков), на каждой стадии производится определенное воздействие на материальные потоки и превращение энергии. Последовательность стадий обычно описывается с помощью технологической схемы, каждый блок которой соответствует определенному технологическому процессу (или группе совместно протекающих процессов). Соединения между элементами технологической схемы соответствуют материальным и энергетическим потокам, протекающим в системе. В целом моделирование технологической схемы основано на применении общих принципов термодинамики к отдельным элементам схемы и к системе в целом.

Основными программами сейчас являются: АзрепНуБув, ит811тЮе81£п, СЬешСас! и Рго/И. Эти программы обладают большими библиотеками технологических модулей, обширными банками физико-химических свойств и удобным для пользователя интерфейсом. В модулях использованы сложные и соответственно адекватные математические модели аппаратов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Шишкин, Сергей Николаевич, 2013 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. «Об утверждении технического регламента "О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту» [Текст]: Постановление Правительства Российской Федерации от 27 февраля 2008 г. № 118. Москва // Российская газета. -2008. - 5 марта. -№ 4604. - С. 2.

2. Гайле, А. А. Альтернативные негидрогенизационные методы повышения качества дизельного топлива: монография / А. А. Гайле, Б. М. Сайфутдинов - СПб.: СПбГТИ(ТУ), 2009. - 112 с.

3. Кривцов, Е. Б. Превращения сернистых соединений дизельной фракции в процессах окислительного обессеривания / Е. Б. Кривцов, А. К. Головко // Химия нефти и газа: материалы VII международной конференции - Томск : Изд-во Института оптики атмосферы СО РАН, 2009. - С.592-595.

4. Ахметов, С. А. Технология глубокой переработки нефти и газа: учебное пособие для вузов / С. А. Ахметов.- Уфа : Гилем, 2002. - 672 с.

5. Смидович, Е. В. Технология переработки нефти и газа. Крекинг нефтяного сырья и переработка углеводородных газов / Е. В. Смидович. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Химия, 1980. - Ч. 2. - 328 с.

6. Аспель, Н. Б. Гидроочистка моторных топлив / Г. Г. Дёмкина. - М. : Химия, 1977.- 160 с.

7. Каминский, Э. Ф. Деароматизация прямогонных дизельных дистиллятов при умеренном давлении водорода / Э. Ф. Каминский, В. А. Хавкин, В. М. Курганов//Химия и технология топлив и масел.- 1996.-№ 6-С. 13-14.

8. Магарил, Р. 3. Теоретические основы химических процессов переработки нефти: учебное пособие для вузов / Р. 3. Магарил - Л.: Химия, 1985.- 280 с.

9. Томина, Н. Н. Комплексный анализ сырья гидроочистки дизельного

топлива / Н. Н.Томина [и др.] // Нефтехимия. - 2009. - Т. 49, № 2. - С. 1-7.

10. Рабинович, Г. Б. Разработка математического описания процесса гидрообессеривания высокосернистого дизельного топлива на сферическом широкопористом алюмокобальтмолибденовом катализаторе / Г. Б. Рабинович [и др.] // Кинетика и катализ. - 1988. -Т.29, Вып. 3. - С. 759-762.

11. Суханов, В. П. Каталитические процессы в нефтепереработке/ В. П. Суханов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М. : Химия, 1979.-413 с.

12. Оболенцев, Р. Д. Гидрогенолиз сераорганических соединений нефти / Р. Д. Оболенцев, А. В. Машкина - М.: Гостехиздат, 1961. - 21 с.

13. Материалы семинара фирмы Аксенс по нефтепереработке, Москва, 27-28 марта 2002 г.

14. Stratiev, D Effect of feedstock and boiling point on product sulphur duringultra deep diesel hydrodesulphurization/ D. Stratiev, A.Ivanov, M. Jelyaskova // Oil Gas - Eur. Mag.- 2004. -V. 30, № 4. - P. 188-192.

15. Виноградова, H. Я. О современных технологиях глубокой гидроочистки дизельных топлив / Н. Я. Виноградова, Л. А.Гуляева, В. А. Хавкин // Технология нефти и газа. - 2008 - № 1.- С. 4-9.

16. Байманова, А. Е. Серосодержащие соединения нефти и основные методы очистки нефти и нефтяных фракций от них: учеб. пособие / А. Е. Байманова, Г. Ж. Жакупова. - Актобе: АГУ им. К.Жубанова, 2010. - 36 с.

17. Харлампиди, X. Э. Сераорганические соединения нефти, методы очистки и модификации / X. Э. Харлампиди // Сорос, образ, ж. - 2000. - Т.6, № 7. - С. 42-46.

18. Шарипов, А. X. Окислительное обессеривание дизельного топлива / А. X. Шарипов, В. Р. Нигматуллин // Нефтехимия. - 2005. - Т.45, № 6. -С.45-51.

19. Кривцов, Е. Б. Превращения сернистых и ароматических углеводородов дизельных фракций нефтей в процессах окислительного

обессеривания: автореферат диссертации на соискание учёной степени канд. хим. наук: 02.00.13/ Е. Б. Кривцов ; Томск, 2011. - 23 с.

20. Анисимов, А. В. Окислительное обессеривание углеводородного сырья / А. В. Анисимов, А. В. Тараканова // Рос.хим. ж. - 2008. - Т.52, № 4. -С. 32-40.

21. Шарипов, А. X. Удаление серы из гидроочищенного дизельного топлива / А. X. Шарипов, В. Р. Нигматуллин // Химия и технология топлив и масел. - 2005. - № 3. - С. 42-46.

22. Шарипов, А. X. Технология органических соединений серы / А. X. Шарипов, В. Р. Нигматуллин, И. Р. Нигматуллин, A.C. Меджибовский. - М. : ООО «Издат.центр «Техинформ» МАИ», 2011. - 76 с.

23. Лихтерова, Н.М. Особенности процесса озонирования среднедистиллятных фракций нефти / Н. М. Лихтерова [ и др.] // Химия и технология топлив и масел. - 2006. - № 4. - С. 18-21.

24. Лихтерова, Н. М. Особенности озонирования прямогонной дизельной фракции и легкого газойля каталитического крекинга: тезисы докладов / Н. М. Лихтерова [и др.] //«Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России», 7-я Всероссийская научно-техническая конференция (2007; Москва), 29-30 января 2007. - Москва: НЕВЕС, 2007. - с. 242-243.

25. Окислительный способ обессеривания дизельного топлива // Мир нефтепродуктов. - 2001. - №4. - С.24-25.

26. Большаков, Г. Ф. Сераорганические соединения нефти: монография / Г. Ф. Большаков - Новосибирск : Наука, 1986. - 248 с.

27. Гальперн, Г. Д. Успехи химии, 45, 1395 1976.

28. Наумов, И.У. Состав, свойства и методы выделения гетерогенных компонентов нефтей Юга Средней Азии / И.У. Наумов [и др.]// Изв. АН Туркм. ССР, Сер.физ.-техн., хим. и геолог, наук. - 1963. - № 6.- С. 31-35.

29. Никифоров, В. И. О промышленном извлечении и применении сераорганических соединений, содержащихся в дизельных дистиллятах

Ишимбайских нефтей / В. И. Никифоров, JL К. Езова // Химия сераорганических соединений, содержащихся в нефтях и нефтепродуктах: учеб. пособие/ В. И. Никифоров, JL К. Езова. - М. : Изд-во АН СССР, 1959. -С. 351-355.

30. Белавинская, JI. М. Гихт, Б. М., Грязев, Н. Н., Дмитриева, К. А., Перфилова, В. Б., Шубина, Н. М., Щитикова, В. К., в сб. Химия сераорганических соединений, содержащихся в нефтях и нефтепродуктах, т. 8, «Высшая школа», М., 1968, с. 370.

31. Грязев, Н. Н. Сидоренко, Г. Г. в сб. Химия сераорганических соединений, содержащихся в нефтях и нефтепродуктах, т. 7, «Химия», 1964, с. 205.

32. .К. Wehner, G. Seidel, Chem. Techn., 15, 276 (1963).

33. Исследование процессов адсорбционной и каталитической очистки нефтепродуктов в присутствии пористых тел, Изд-во Саратовского ун-та, 1965, вып. 1.

34. W. L. On, Anal. Chem., 38, 1558 (1966).

35. Гальперн, Г. Д. Каричева, В. Н. Некрасова, А. С. в сб. Химия сера-и азоторганических соединений, содержащихся в нефтях и нефтепродуктах, т. 3. Изд-во Башкирского филиала АН СССР, Уфа, 1960, с. 219

36. Патент 6482314 В1 США, МГПСС 01 G29/04. Desulfurization for craced gasoline or diesel fuel / Khare G.; РЖХим., 2004, 1П158; заявл. 13.10.2000; опубл. 19.11.2002.

37. Fuels desulfurization // Chem.Eng.(USA) / - 2002. -V.109,№ 5. - P.21.

38. Способ подготовки дизельного топлива к глубокой гидроочистке // Нефтегазовые технологии. - 2002. - №1. - С.99.

39. Мейерс, P.A. Основные процессы нефтепереработки: справочник / Р. А. Мейерс. - СПб: «Профессия», 2011.- 940 с.

40. Dieseldesulfurization // Chem.Eng.(USA) - 2002. -V.109, № 8. -Р.19

41. Пат. 2148070 Российская Федерация, МПК С 10 G 21/14, С 10 G 21/20. Способ получения экологически чистого дизельного топлива / Сомов

В. Е., Гайле А. А., Залищевский Г. Д. [и др.]; заявитель и патентообладатель ООО «ПО«Киришинефтеоргсинтез». - № 99102856/04 ; заявл. 15.02.1999; опубл. 27.04.2000.

42. Пат. 2185416 Российская Федерация, МПК С 10 G 21/20, С 10 G 21/28. Способ одновременного получения экологически чистого дизельного топлива ароматического растворителя / Сомов В.Е. [и др.]; заявитель и патентообладатель ООО «ПО «Киришинефтеоргсинтез». - № 2001102113/04 ; заявл. 23.01. 2001 ; опубл. 20.07.2002.

43. Варшавский, О. М. Экстракция и применение аренов среднедистиллятных нефтяных фракций: сб. трудов ООО «КИНЕФ» / О. М. Варшавский [и др.]; под ред. А. А. Гайле и В. Е. Сомова. - СПб. : ИК Синтез, 1998.-С. 11-18.

44. Гайле A.A., Сомов В.Е., Семенов JI.B. и др. // Наука и технология углеводородов. 2000. №1. С.8-12.

45. Гайле A.A., Залищевский Г.Д., Семенов JI.B. и др. // Ж. прикл. химии. 2004, Т. 77, №4. С. 571-575.

46. Гайле A.A., Залищевский Г.Д., Семенов JI.B. и др. // Нефтепереработка и нефтехимия. 2004. №1. С. 23-27.

47. Гайле, А. А. Селективные растворители. Разделение и очистка углеводородного сырья : монография / А. А. Гайле, В. Е.Сомов, Г. Д. Залищевский. - СПб.: ХИМИЗДАТ, 2008. - 736 с.

48. Козин В.Г., Комлева Л.Е., Дияров H.H. // Нефтехимия. 1989. Т29, № 1.С. 19-24.

49. Викторов, В. К. Методы оптимизации химико-технологических систем: учеб. пособие / В. К. Викторов [и др.]. - СПб. : СПбГТИ, 1999. - 166 с.

50. Островский, Г. М. Оптимизация химико-технологических процессов. Теория и практика / Г. М. Островский, Т. А. Бережинский. — М. : Химия, 1984.-240 с.

51. Мухленов, И. П. Химико-технологические системы. Синтез, оптимизация и управление: учеб. пособие / под. ред. И. П. Мухленова. - JI. : Химия, 1986.-424 с.

52. Лисицын, Н. В. Оптимизация нефтеперерабатывающего производства: монография / Н. В. Лисицын. - СПб.: Химиздат, 2003. - 184 с.

53. Садчиков, И. А. Экономика химической отрасли / И. А. Садчиков, [ и др. ] - СПб.: Химиздат, 2000. - 384 с.

54. Кочеров, Н. П. Технико-экономическое обоснование инженерных решений при проектировании химических производств: методические указания / Н. П. Кочеров. - СПб.: ГОУВПОСПбГТИ(ТУ), 2006. - 4с.

55. PIMS User's manual. Bechtel Corp., Houston, Texas, 1995. 321 p

56. Сомов, B.E. Повышение эффективности функционирования систем теплообмена установки первичной переработки нефти / В. Е. Сомов [и др.] // Нефтепереработка и нефтехимия. - 2002. - № 1. - С. 10-17.

57. Ягудин, С. Ю. Алгоритм расчета экономического эффекта (дохода) от внедрения новых и усовершенствования технологических процессов и оборудования / С. Ю. Ягудин // Нефтепереработка и нефтехимия. - 2003. -№ 2.-С. 6-10.

58. Лисицын, Н. В. Методология оптимизации интегрированных нефтеперерабатывающих производственных систем / Н. В. Лисицын // Химическая промышленность. - 2003. - Т. 80, № 3. - С. 46-50.

59. Кафаров, В. В. Синтез оптимальных схем ректификации многокомпонентных смесей методом динамического программирования / В. В. Кафаров [и др.] // ТОХТ. -1975. - Т. 9, № 2. - С. 262-269.

60. Лисицын, Н. В. Методология оптимизации интегрированных нефтеперерабатывающих производственных систем: дис. на соискание д-ра техн. наук : 05.13.06 / Н. В. Лисицын; СПбГТИ(ТУ). - СПб. - 2003. - 372 с.

61. Кочеров, Н. П. Технико-экономическое обоснование инженерных решений при проектировании химических производств / Н. П. Кочеров -СПб.: ГОУВПО СПбГТИ(ТУ), 2004. - 4с.

62. Лисицын, Н. В. Технологические системы. Оптимизация и ресурсосбережение: учеб. пособие для вузов / Н. В. Лисицын, В. К. Викторов, Н. В. Кузичкин. - СПб.: Менделеев, 2007. - 311 с.

63. Тимофеев, В. С. Принципы технологии основного органического и нефтехимического синтеза: учеб. пособие для вузов / В. С. Тимофеев, Л. А. Серафимов. - 2-е изд., перераб. - М.: Высш. школа, 2003. - 436 с.

64. Егоров, С. В. Декомпозиционно-координационная концепция управления и оптимизации сложных химико-технологических систем / С. В. Егоров, В. П. Мешалкин, Б. Е. Сельский //ТОХТ. - 1998. - Т. 32, № 1. - С. 8291.

65. Дорохов, И. Н. Системный анализ процессов химической технологии. Интеллектуальные системы и инженерное творчество в задачах интенсификации химико-технологических процессов и производств / И. Н. Дорохов, В. В. Меньшиков. - М. : Наука, 2005. - 584с.

66. Островский, Г. М. Оптимизация химико-технологических процессов. Теория и практика / Г. М. Островский, Т. А. Бережинский. - М. : Химия, 1984.-240 с.

67. Гилл, Ф. Практическая оптимизация / Ф. Гилл, У. Мюррей, М. Райт. - пер. с англ. - М.: Мир, 1985. - 509 с.

68. Островский, Г. М. Методы оптимизации сложных химико-технологических систем / Г. М. Островский, Ю. М. Волин. - М. : Химия. -1970.-325 с.

69. Островский, Г. М. Моделирование сложных химико-технологических систем / Г. М. Островский, Ю. М. Волин. - М. : Химия, 1975.-312 с.

70. Островский, Г. М. Методы оптимизации химико-технологических процессов: учеб. пособие / Г. М. Островский, Ю. М. Волин, Зиятдинов. -Изд. КДУ.-2008.-424 с.

71. Хадзарагова, Е. А. Теоретические основы и методы реализации многокритериальных задач в многоуровневых системах управления

промышленным предприятием: дис. на соискание д-ра техн. наук: 05.13.01 / Е. А. Хадзарагова. - Владикавказ. - 2005. - 299 с.

72. Кафаров, В. В. Принципы математического моделирования химико-технологических систем / В. В. Кафаров, В. J1. Перов, В. П. Мешалкин. - М.: Химия, 1974. - 344 с.

73. Химико-технологические системы. Синтез, оптимизация, управление / под ред. И. П. Мухленова. - JI. : Химия, 1986. -424 с.

74. Кашин. О. Н. Разработка оптимальной технологической схемы процесса изомеризации углеводородов / О. Н. Кашин, Н. В. Кузичкин, Н. В. Лисицын // Нефтепереработка и нефтехимия. - 2011. - №4. - С. 36-39.

75. Гайле, А. А. Экстракционная очистка атмосферного газойля N -метилпрролидоном / А. А. Гайле [и др.] // Журнал прикладной химии. - 2006. - Т.79, Вып.4. - С. 599-604.

76. Школьников, В.М. Колесник, И.О. Октябрьский, Ф.В. и др. // Нефтепереработка и нефтехимия. 1989.№12. С.11-12.

77. Альдерс, Л. Жидкостная экстракция / Л. Альдерс . - М. : Иностранная литература. - 1962. - 260 с.

78. Этцель, М. С. Очистка конденсатов сульфитного производства целлюлозы сорбционно-каталитическим методом: дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук: / М. С. Этцель. - Ленинград. -1987. - 180 с.

79. Кельцев, Н. В. Основы сорбционной техники / Н. В. Кельцев. - М.: Химия, 1976.-512 с.

80. Рыбак, Б. М. Анализ нефти и нефтепродуктов / Б. М. Рыбак. - 5-е изд., доп. и перераб. -М.: Гостоптехиздат, 1962. - 888 с.

81. Гайле, А. А. Экстракционная очистка легких газойлей висбрекинга и замедленного коксования диметилформамидом / А. А. Гайле, В. Н. Чистяков, Л. Л. Колдобская, В. В. Колесов // Нефтепереработка и нефтехимия. - 2011. - №12. - С. 23-27.

82. Смирнов, В. К. Гидрокаталитические превращения гетероорганических соединений среднедистиллятных фракций / В. К.

Смирнов, К. Н. Ирисова, Е. J1. Талисман и др. // Нефтепереработка и нефтехимия.- 2007. - №6.-13-18.

83. Сотников, В. В. Автоматизированное проектирование и управление процессом гидроочистки дизельного топлива: учеб. пособие / В. В. Сотников [и др.]. - СПб.: Химиздат, 2006. - 213 с.

84. Кафаров, В. В. Математические основы автоматизированного проектирования химических производств: Методология проектирования и теория разработки оптимальных технологических схем / В. В. Кафаров, В. П. Мешалкин, В. Л. Перов. - М.: Химия, 1979. - 320 с.

85. Банов, П.Г. Процессы переработки нефти / П. Г. Банов. - М. : ЦНИИТЭнефтехим, 2001. -Ч. 1. -415 с.

86. Кашин, О. Н. Оптимизация химико-технологической системы нефтеперерабатывающего завода с использованием энергосберегающих методов: дис. на соискание ученой степени канд.техн. наук: 05.13.01 / О. Н. Кашин; СПбГТИ(ТУ). - СПб., 2011. -133 с.

87. Box, M.J. A new method of constrained optimization and a comparison with other method / M. J.Box // Computer Journal. - 1965. - Vol. 8, No. 1. - P. 42-52.

88. Викторов, В. К. Синтез теплоинтегрированных систем ректификации / В. К. Викторов, Н. В. Кузичкин, М. В. Жуковец // ТОХТ. -2001.- Т.35, №1. - С. 49-56.

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Зависимость концентрации серы на выходе из реактора гидроочистки установки Л-24/6 ООО «КИНЕФ» от режимных параметров.

Концен

Дата Конц-я серы, ВСГ Сырье ВСГ/ W Температура, трация серы,

вход %масс мЗ/ч мЗ/ч сырье час"1 °С выход %масс

08.01.2008 0,43 33400,7 104,7 318,9 4,540 326,6 0,008

18.01.2008 0,41 33769,4 112,5 300,2 4,876 332,2 0,007

28.01.2008 0,45 34267,1 112,4 304,9 4,871 332,5 0,004

08.02.2008 0,46 30089,0 131,8 228,3 5,713 340,8 0,007

13.02.2008 0,42 32900,6 114,3 288,0 4,953 331,5 0,004

18.02.2008 0,40 32412,6 115,1 281,7 4,988 330,7 0,006

28.02.2008 0,44 31184,6 113,7 274,2 4,930 330,5 0,009

08.03.2008 0,45 31697,6 110,7 286,3 4,798 331,1 0,003

18.03.2008 0,45 29223,6 117,2 249,3 5,080 330,4 0,005

18.05.2008 0,38 33432,5 137,9 242,5 5,977 349,1 0,001

18.08.2008 0,49 27282,9 137,4 198,5 5,958 340,8 0,002

28.12.2008 0,45 31399,7 124,9 251,5 5,413 339,0 0,01

08.01.2009 0,43 31349,7 106,5 294,5 4,352 336,9 0,008

18.01.2009 0,38 34282,4 99,5 344,6 4,067 333,1 0,005

28.01.2009 0,42 34687,2 120,2 288,7 4,913 340,8 0,009

08.02.2009 0,43 38862,6 133,0 292,1 5,439 342,7 0,008

18.02.2009 0,42 37527,4 131,0 286,6 5,354 346,1 0,007

28.02.2009 0,43 37781,7 132,6 285,0 5,420 346,6 0,006

08.03.2009 0,44 39284,5 131,7 298,2 5,386 344,9 0,006

11.03.2009 0,41 39576,6 131,5 301,0 5,375 344,4 0,006

18.03.2009 0,44 39261,5 130,2 301,6 5,322 345,0 0,008

28.03.2009 0,43 38940,6 127,6 305,2 5,217 344,5 0,005

08.04.2009 0,34 38332,0 128,1 299,3 5,236 340,2 0,007

27.05.2009 0,56 40198,7 129,1 311,5 5,276 344,5 0,011

23.06.2010 0,41 33176,7 122,91 269,9 4,579 346,1 0,006

Результаты получены при среднем значении давлений 3,68 МПа, средняя температура 50%-го отгона фракции 244 °С.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Кривые разгонок и разбивка нефтяных фракций на

псевдокомпоненты.

420,0 т----------

400,0-----------Э'

JT

я

380,0:----------А-

360,0:----------

и ♦ "

% 340,0:-----—-----

£ *

5 :

| 320,0-----------

I

H 300,0:---4---------

j ►

0

280,0:----------

>'

J*

260,0 ----------

i Г

240.0 ......... .........Ь......1,|м,п„„|.........I,,....... ......... ......... ......... .........

0,0000 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,0

% масс.

Рисунок Б.1 - Кривая разгонки атмосферного газойля (ИТК)

340,0 т----------

320,0^---------->'

/

300,0-----------

280,0^----------

: J г

260,0-------Ж----

s. ♦

£ 240,0:----^------

6 I .

и *

Н 220,0-----------

♦

200,0:----------

♦

180,0:--#----------

♦

160,0:-»----------

- ♦

»

1 40,0 f < Г. V*'. ■ . . ......... ....... г I j I I ) I I I I I I I .........I I I I...... .........Ml'....... .........

3,0000 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,0

% mace.

/ jr *

г (

л г

) у <

1 г

i # ш (

* J* * У

г

A

У

J J* Г

i i r

j

< /f ►

>

i И <

♦ ♦

♦ »

Рисунок Б.2 - Кривая разгонки фракции 200-320°С (ИТК)

Таблица Б.1 - Разбивка нефтяных фракций на псевдокомпоненты

Атмосферный газойль Фракция 200-320 С

Название Температура Молекулярный Плотность Название Температура Молекулярный Плотность

псевдо- °С вес кг/мЗ псевдо- °С вес кг/мЗ

компонента компонента

КВР_259 259,5 207,4 827,5 ШР_151 150,5 125,2 766,2

ЫВР_275 274,8 221,6 835,4 КВР_166 165,5 134,0 776,1

ИВР_290 290,1 236,6 843,2 КВР_181 181,3 144,3 786,1

КВР_305 305,2 251,9 850,8 ^Р_196 195,6 156,2 795,9

ИВР_321 320,5 267,9 858,3 ИВР_210 210,2 166,7 803,6

КВР_336 336,1 284,7 865,8 ИВР_225 225,2 177,6 810,5

КВР_351 351,5 302,0 873,3 ИВР_244 244,3 195,3 820,5

ЫВР_366 366,4 318,2 880,3 КВР_255 255,0 203,9 824,9

КВР_378 378,3 329,8 885,4 КВР_273 273,2 221,1 833,0

КВР_396 395,7 344,7 892,1 КВР_283 283,0 230,4 837,1

ШР_300 300,2 247,3 844,1

МВР_315 315,2 263,1 850,4

ПРИЛОЖЕНИЕ В. Параметры элементов ХТС

Колона выделения К-метилпирролидона из экстракта- РК-1:

Тарелки клапанные 14 шт.

КПД тарелок=0.6

Высота колонны 11м

Подача сырья на 4 тарелку

Доля пара в питании 0,5

Температура в ребойлере 302,5°С

Флегмовое число 0,27

Давление в ребойлере 50 кПа

Давление в конденсаторе 45 кПа

Стабилизационная колонна-РК-2:

Диаметр - 1771/2564 мм Высота - 32065 мм

Тарелки клапанные:

верх - 5 шт. низ - 20 шт.

Подача сырья на 14 и 20 тарелки.

КПД тарелок=0.8

Доля пара в питании 0.09

Давление на первой тарелке 720 кПа

Давление в конденсаторе 700 кПа

Флегмовое число 0,26

Отбор бензина- отгона 1812 кг/час

Реактор

Объем реактора 60 м3 Катализатор

Продолжение ПРИЛОЖЕНИЯ В Трубчатая печь

Тепловая нагрузка 68,99 ГДж/час

Подогреватель экстракта на входе в колонну РК-1

Тепловая нагрузка 151 ГДж/час

Холодильник М-метилпирролидона

Тепловая нагрузка 31,34 ГДж/час

Теплообменник газосырьевой смеси Т-1:

Потеря давления в трубном пространстве 30 кПа

Потеря давления в межтрубном пространстве 30 кПа

^-поверхность теплопередачи 1656 м2

Диаметр кожуха - 1,32 м

Длина трубок - 8,0 м

Кт ■ F=1230 (Кт ~ коэффициент теплопередачи)

Теплообменник сырьевой Т-2:

Потеря давления в трубном пространстве 50 кПа

Потеря давления в межтрубном пространстве 50 кПа

^-поверхность теплопередачи 2826 м2

Диаметр кожуха - 1,2 м

Длина трубок - 6,0 м

Кт.Р=4500-?ЁИ-

град.-час Теплообменник Т-3:

Потеря давления в трубном пространстве 10 кПа

Потеря давления в межтрубном пространстве 10 кПа

^-поверхность теплопередачи 200 м

Диаметр внутр.- 0,8 мм

Длина трубок - 6,0 м

Кт.Р=1300-ЛЁ£-

град.-час

Сепаратор продуктовый Б-1:

Продолжение ПРИЛОЖЕНИЯ В Объем -50,15 м3 Диаметр - 3,3м Длина - 7,6 м

Сепаратор продуктовый Б-2:

л

Объем - 50 м

Диаметр - 2,9 м

Высота - 10,04 м

Холодильник Х-1

Тепловая нагрузка 6,099 ГДж/час

Холодильник Х-2

Тепловая нагрузка 30,74 ГДж/час

Холодильник Х-3

Тепловая нагрузка 30,74 ГДж/час

ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Программа синтеза тепловой системы

Sub Utility (ng,nx,WG,WX,tgn,tgk,TXN,TXK,dt,q,qcool,qheat,tp,k) 'Процедура определения теплоты нагрева, охлаждения и рекуперации 'ng,nx - число горячих и холодных потоков

'WG,WX- массивы водяных эквивалентов горячих и холодных потоков 'tgn,tgk - массивы горячих начальных и конечных температур 'TXN,TXK- массивы холодных начальных и конечных температур 'dt - минимальная разность температур на концах теплообменника 'q,qcool,qheat- теплоты рекуперации, охлаждения и нагрева„к Чр - вспомогательный массив размерностью к 'k=2*(ng+nx) qxol=0 For i=l To nx qxol=qxol+WX(i)*(TXK(i)-TXN(i)) Next i qgor=0

For i=l To ng qgor=qgor+WG(i)* (tgn(i)-tgk(i)) Next i For i=l Tok tp(i)=0 Nexti

For i=l To ng

j=ng+i

tp(j)=tgn(i)

tp(i)=tgk(i)

Nexti

For i=l To nx tp(2*ng+i)=TXN(i)