Кондрашева Н.К., Кондрашев Д.О. Технологические расчеты и теория процесса гидроочистки

Подождите немного. Документ загружается.

0,0010,10 0,0001 250300 23 5 150

0,10,2 0,0001 250300 23 4 150

0,61,6 0,050,11 340345 2,85,0 2,54,0 200350

1,5 0,15 300400 45 3 200

1,5 0,15 300400 45 2 300

2.5 0,51,0 350400 45 2 400

Òàáëèöà 1  Ïàðàìåòðû ãèäðîî÷èñòêè íåôòÿíûõ ôðàêöèé

Ñûðüå

Ïðÿìîãîííûé áåíçèí 85180 °Ñ

(85 %) è áåíçèí òåðìè÷åñêîãî

êðåêèíãà (15 %)

Ïðÿìîãîííàÿ äèçåëüíàÿ ôðàê-

öèÿ

Ïðÿìîãîííàÿ êåðîñèíî-ãàçîéëå-

âàÿ ôðàêöèÿ

Ïðÿìîãîííàÿ êåðîñèíî-ãàçîéëå-

âàÿ ôðàêöèÿ (70 %) è ãàçîéëåâàÿ

ôðàêöèÿ êàòàëèòè÷åñêîãî êðå-

êèíãà (30 %)

Âàêóóìíûé ãàçîéëü

Ñîäåðæàíèå ñåðû,

% (ìàñ.)

Òåìïå-

ðàòóðà,

Äàâëåíèå,

ÌÏà

Îáúåìíàÿ

ñêîðîñòü,

1

Îòíîøåíèå

/ñûðüå,

/ì

â ñûðüå

â ïðîäóêòå

ÀÊÌ 12,0 4,0  0,08 4,05,5 640740 1,2 200

ÃÊÄ-205

ÃÊÄ-300 9,0  2,5 2,53,3 600800  200

ÍÊÞ- 220 11,014,0  3,05,0 0,07 23 600800  220-240

ÐÊ-222 12,015,0  4,00,0 0,06 2,03,0 550800 2,2 

ÊÒÌ-70 12,010,0  2,54,5 0,08 2,03,0 700900 0,97 150

ÃÏ-497Ò 10,013,0  2,04,0 0,08 1,33,0 600750 1,4 

ÒÍÊ-2003 12,015,0  3,04,0 0,08 1,52,5 800 2,0 

ÃÎ-70 12,015,0 4,05,0  0,08 1,52,5 670850 2,0 250

ÒÍÊ-2000 15,018,0 4,05,0  0,08 1,52,5 670810 2,1 250

ÒÍÊ-2001 14,010,0  4,55,5 0,1 2,53,5 700800 1,1 150

ÃÎ-117 23,0  7,07,4 Í.ä. Í.ä. 830910 1,3 Í.ä.*

Òàáëèöà 2  Õàðàêòåðèñòèêà êàòàëèçàòîðîâ ãèäðîî÷èñòêè äèñòèëëÿòíûõ ôðàêöèé

Êàòàëèçàòîð

Õèìè÷åñêèé ñîñòàâ, %

Ôèçè÷åñêèå ñâîéñòâà

Îêñèä

ìîëèáäåíà,

íå ìåíåå

Îêñèä

êîáàëüòà,

íå ìåíåå

Îêñèä

íèêåëÿ,

íå ìåíåå

Îêñèä

íàòðèÿ,

íå áîëåå

Äèàìåòð

ãðàíóë,

ìì

Íàñûïíàÿ

ïëîòíîñòü,

êã/ì

Èíäåêñ

ïðî÷íîñòè,

êã/ìì,

íå ìåíåå

Óäåëüíàÿ

ïîâåðõ-

íîñòü,

/ã,

íå ìåíåå

ÃS -168ø 14,621,0  3,53,6  3,05,0 750910 1,7-1,9 Í.ä.

ÃÊÄ-202 13,013,8  0,40,6 0,4 1,52,2 650820 2,2 230

ÐÊ-221 12,015,0 4,06,0  Í.ä. 2,13,0 600800 2,0 180

ÐÊ-322 11,013,0  3,04,5 Í.ä. 2,53,0 600800 1,1 Í.ä.

ÐÊ-233 13,016,0 4,05,0  Í.ä. 2,53,0 600800 2,1 Í.ä.

ÃÎ-30-7 17,019,0  4,05,0 Í.ä. 2,0 900 2,0 180

ÃÎ-86 12,015,0 4,05,0  Í.ä. 2,0 900 2,0 180

ÃÊÄ-700 10,0  3,2 0,03 2,6 610 2,5 185

ÒÊ-551 17,0  3,8 0,05 1,5 760 1,7 125

S-12 15,0 4,6  0,06 1,7 580 1,6 120

* Íåò äàííûõ.

RSH + H

¾® RH + H

S 59 67 1850 2100

RSR¢ + H

¾® RH + R¢H + H

S 105 112 3300 3500

RSSR¢ + 3H

¾® RH + R¢H + 2H

S 134 162 4200 5060

S + 2H

® n-C

+ 2H

S 113 122 3600 3810

S + 2H

® n-C

+ 2H

S 104 118 3260 3700

S + 2H

® n-C

+ H

S 261 278 8150 8700

* Òåïëîâîé ýôôåêò ðåàêöèè ãèäðèðîâàíèÿ îëåôèíîâ â óñëîâèÿõ ãèäðîî÷èñòêè ìîæíî ïðèíÿòü ðàâíûì

126000 êÄæ/ìîëü, ìîíîöèêëè÷åñêèõ àðîìàòè÷åñêèõ óãëåâîäîðîäîâ  214000 êÄæ/ìîëü.

Òàáëèöà 3  Òåïëîâîé ýôôåêò ðåàêöèè ãèäðèðîâàíèÿ îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé ñåðû*

Ðåàêöèÿ

q, êÄæ/ìîëü

q, êÄæ/êã ñåðû

300 Ê

800 Ê

300 Ê

800 Ê

S + 2H

¾® n-C

+ 2H

S + 2H

¾® n-C

+ 2H

S + 2H

¾® n-C

+ H

ñåðíèñòûõ ñîåäèíåíèé n = 1, ïðè ãèäðîãåíîëèçå íåôòÿ-

íûõ ôðàêöèé îáû÷íî (1 < n < 2);

k  êîíñòàíòà ñêîðîñòè ðåàêöèè;

t  âðåìÿ ïðîõîæäåíèÿ ðåàêöèè, ÷.

×àñòî íàáëþäàåìûé âòîðîé ïîðÿäîê îáúÿñíÿåòñÿ íåîäèíà-

êîâîé ðåàêöèîííîé ñïîñîáíîñòüþ ñåðíèñòûõ ñîåäèíåíèé, ñîäåð-

æàùèõñÿ â íåôòÿíûõ ôðàêöèÿõ:

(2)

ãäå dV  ýëåìåíò îáúåìà ðåàêòîðà, ì;

G¢  ïîäà÷à ñûðüÿ â ðåàêòîð, ì

/÷.

Ïîäñòàâèâ âûðàæåíèå dt â óðàâíåíèå (1), ïîëó÷èì

(3)

Óðàâíåíèå (3) áóäåò èñïîëüçîâàíî äàëåå äëÿ ðàñ÷åòà ðåàêöè-

îííîãî îáúåìà ïðè ãèäðîî÷èñòêå íåôòÿíûõ ôðàêöèé.

Íèæå ïðèâåäåí ïðèìåð ðàñ÷åòà ðåàêòîðíîãî áëîêà òèïîâîé

óñòàíîâêè ãèäðîî÷èñòêè äèçåëüíîãî òîïëèâà íà àëþìîêîáàëüòìî-

ëèáäåíîâîì êàòàëèçàòîðå [7, ñ. 140].

Â ñõåìû ïåðñïåêòèâíûõ íåôòåïåðåðàáàòûâàþùèõ çàâîäîâ

îáÿçàòåëüíî âêëþ÷àþò ïðîöåññû ãèäðîî÷èñòêè äèçåëüíûõ ôðàê-

öèé, ïîëó÷åííûõ ïðè ïðÿìîé ïåðåãîíêå íåôòè è â äåñòðóêòèâíûõ

òåðìè÷åñêèõ è êàòàëèòè÷åñêèõ ïðîöåññàõ. Ãèäðîî÷èñòêà ëèáî âõî-

äèò â ñîñòàâ êîìáèíèðîâàííîé óñòàíîâêè (íàïðèìåð, ËÊ6ó), ëèáî

âêëþ÷àåòñÿ â ñõåìó çàâîäà â âèäå îòäåëüíîé óñòàíîâêè [2, 9].

Íèæå äàíû ìåòîäèêà è ïðèìåð ðàñ÷åòà ãèäðîî÷èñòêè äèçåëü-

íîé ôðàêöèè, êîòîðàÿ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñìåñü ïðÿìîãîííîé äè-

çåëüíîé ôðàêöèè è äèçåëüíîé ôðàêöèè, âûäåëåííîé èç ïðîäóêòîâ

òåðìè÷åñêîãî êðåêèíãà ãóäðîíà. Ïðè ãðàôîàíàëèòè÷åñêîì ðàñ÷åòå

ðåàêòîðà ãèäðîî÷èñòêè ïðèíÿòà ìîäåëü àäèàáàòè÷åñêîãî ðåàêòîðà

èäåàëüíîãî âûòåñíåíèÿ.

Èñõîäíûå äàííûå:

1 Ïðîèçâîäèòåëüíîñòü óñòàíîâêè ïî ñûðüþ G

= 2 ìëí ò/ãîä.

2 Õàðàêòåðèñòèêà ñûðüÿ:

ôðàêöèîííûé ñîñòàâ, °Ñ .......................................... 200350;

ïëîòíîñòü r

, êã/ì

............................................................ 850;

ñîäåðæàíèå cåðû S

, % ìàñ. ................................................ 2;

â ò. ÷.:

à) ìåðêàïòàíîâîé S

...................................................... 0,1;

á) ñóëüôèäíîé S

............................................................ 1,0;

â) äèñóëüôèäíîé S

........................................................ 0,2;

ã) òèîôåíîâîé S

............................................................. 0,7;

 íåïðåäåëüíûõ óãëåâîäîðîäîâ 10 % ìàñ. íà ñûðüå.

3 Îñòàòî÷íîå ñîäåðæàíèå ñåðû â î÷èùåííîì äèçåëüíîì òîï-

ëèâå S

< 0,2 % ìàñ., ò. å. ñòåïåíü èëè ãëóáèíà ãèäðîîáåññåðèâàíèÿ

äîëæíà áûòü 90 %.

4 Ãèäðîî÷èñòêà íà àëþìîêîáàëüòìîëèáäåíîâîì êàòàëèçàòî-

ðå ïðîâîäèòñÿ ïðè:

äàâëåíèè ð = 4,0 ÌÏà;

êðàòíîñòè öèðêóëÿöèè âîäîðîäñîäåðæàùåãî ãàçà ê ñûðüþ

c = 400 íì

/ì

5 Êèíåòè÷åñêèå êîíñòàíòû ïðîöåññà:

= 4,62

;

Å = 67040 êÄæ/ìîëü;

n = 2.

2.1.1 ÂÛÕÎÄ ÃÈÄÐÎÎ×ÈÙÅÍÍÎÃÎ ÒÎÏËÈÂÀ

Âûõîä ãèäðîî÷èùåííîãî äèçåëüíîãî òîïëèâà Â

äò

, % (ìàñ.) íà

èñõîäíîå ñûðüå ðàâåí

(4)

ãäå Â

, Â

, DS  âûõîäû áåíçèíà, ãàçà è êîëè÷åñòâî óäàëåííîé

èç ñûðüÿ ñåðû ñîîòâåòñòâåííî íà ñûðüå, % (ìàñ.).

Áåíçèí è ãàç îáðàçóþòñÿ ïðåèìóùåñòâåííî ïðè ãèäðîãåíîëè-

çå ñåðíèñòûõ ñîåäèíåíèé. Èõ âûõîä ïðèíèìàåòñÿ ïî ýìïèðè÷åñ-

êèì çàâèñèìîñòÿì

(5)

(6)

Òîãäà âûõîä äèçåëüíîãî òîïëèâà áóäåò ðàâåí

äò

= 100  1,8  0,54  1,8 = 95,86 % ìàñ.

Ïîëó÷åííàÿ âåëè÷èíà â äàëüíåéøèõ ðàñ÷åòàõ óòî÷íÿåòñÿ ïîñ-

ëå îïðåäåëåíèÿ êîëè÷åñòâà âîäîðîäà, âîøåäøåãî â ñîñòàâ äèçåëü-

íîãî òîïëèâà ïðè ãèäðîãåíîëèçå ñåðíèñòûõ ñîåäèíåíèé è ãèäðè-

ðîâàíèè íåïðåäåëüíûõ óãëåâîäîðîäîâ. Ïîëó÷åííûå çíà÷åíèÿ âû-

õîäà ãàçà, áåíçèíà è äèçåëüíîãî òîïëèâà äàëåå áóäóò èñïîëüçîâà-

íû ïðè ñîñòàâëåíèè ìàòåðèàëüíîãî áàëàíñà óñòàíîâêè è ðåàêòîðà

ãèäðîî÷èñòêè.

2.1.2 ÐÀÑÕÎÄ ÂÎÄÎÐÎÄÀ ÍÀ ÃÈÄÐÎÎ×ÈÑÒÊÓ

Âîäîðîä â ïðîöåññå ãèäðîî÷èñòêè ðàñõîäóåòñÿ:

1) íà ãèäðîãåíîëèç ñåðîîðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé;

2) ãèäðèðîâàíèå íåïðåäåëüíûõ óãëåâîäîðîäîâ;

3) ïîòåðè âîäîðîäà ñ îòõîäÿùèìè ïîòîêàìè (îòäóâ è æèäêèé

ãèäðîãåíèçàò).

Ðàñõîä âîäîðîäà íà ãèäðîãåíîëèç ñåðîîðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíå-

íèé G

, % ìàñ. íà ñûðüå:

(7)

ãäå DS

 êîëè÷åñòâî ñåðû (ìåðêàïòàíîâàÿ, ñóëüôèäíàÿ, äèñóëü-

ôèäíàÿ, òèîôåíîâàÿ è ò. ä.), óäàëÿåìîé ïðè ãèäðî-

î÷èñòêå, % ìàñ. íà ñûðüå;

 êîýôôèöèåíò, çàâèñÿùèé îò õàðàêòåðà ñåðíèñòûõ

ñîåäèíåíèé è ñõåìû èõ ãèäðîãåíîëèçà [7, 10].

Êîýôôèöèåíò m îòðàæàåò ãëóáèíó ïðåâðàùåíèÿ ñåðîñîäåð-

æàùåãî ñîåäèíåíèÿ è ÷èñëåííî ðàâåí

(8)

ãäå M

 ìîëåêóëÿðíàÿ ìàññà âîäîðîäà, M

= 2;

 ìîëåêóëÿðíàÿ ìàññà ñåðû, M

= 32;

 ÷èñëî ìîëåêóë âîäîðîäà, ó÷àñòâóþùèõ â ðåàêöèè ãèä-

ðîãåíîëèçà ìîëåêóëû;

 ÷èñëî àòîìîâ ñåðû â ìîëåêóëå ñîåäèíåíèÿ.

Íàïðèìåð, äëÿ ñâîáîäíîé ñåðû è ìåðêàïòàíîâ

êîýôôèöèåíò m

áóäåò ðàâåí

Äëÿ ðåàêöèé ãèäðîãåíîëèçà ñóëüôèäîâ

RSR¢ + H

¾® RSH + R¢H ¾® RH + R¢H + H

êîýôôèöèåíò m

áóäåò ðàâåí

Ãèäðîãåíîëèç äèñóëüôèäîâ

RSSR¢ + H

¾® RSH + R¢SH ¾® RH + R¢H + 2H

Ãèäðîãåíîëèç òèîôåíîâ

¾® R



+ H

Ïðåâðàùåíèå áåíç-, äèáåíç- è íàôòîáåíçòèîôåíîâ ìîæåò ïðî-

òåêàòü ñ ãèäðèðîâàíèåì àðîìàòè÷åñêèõ êîëåö èëè áåç íåãî.

Íàïðèìåð, äëÿ áåíçòèîôåíà

êîýôôèöèåíò m

ïî (1) ðåàêöèè, ïðîòåêàþùåé áåç ãèäðèðîâàíèÿ

àðîìàòè÷åñêîãî êîëüöà,

êîýôôèöèåíò m

ïî (2) ðåàêöèè, â êîòîðîé ïðîèñõîäèò ãèäðèðîâà-

íèå êîëüöà,

Íàèáîëåå ñòàáèëüíû ïðè ãèäðîî÷èñòêå òèîôåíîâûå ñîåäèíå-

íèÿ, ïîýòîìó ïðè ðàñ÷åòå ïðèíèìàåì, ÷òî âñÿ îñòàòî÷íàÿ ñåðà

(0,2 % ìàñ. íà ñûðüå) â ãèäðîãåíèçàòå  òèîôåíîâàÿ, à îñòàëüíûå

ñåðîîðãàíè÷åñêèå ñîåäèíåíèÿ ðàçëàãàþòñÿ ïîëíîñòüþ.

Ïðè ýòîì ïîëó÷àåì:

Êîëè÷åñòâî âîäîðîäà, íåîáõîäèìîå äëÿ ãèäðèðîâàíèÿ ìîíî-

îëåôèíîâ G

, % ìàñ. íà ñûðüå,



+ H

S (1)

RCH



+ H

S (2)

¾®

(9)

ãäå DC

íåïðåä

 ðàçíîñòü ñîäåðæàíèÿ íåïðåäåëüíûõ óãëåâîäîðî-

äîâ â ñûðüå è ãèäðîãåíèçàòå, % ìàñ. íà ñûðüå,

ñ÷èòàÿ íà ìîíîîëåôèíû;

 ñðåäíÿÿ ìîëåêóëÿðíàÿ ìàññà ñûðüÿ.

Ôîðìóëà äëÿ ðàñ÷åòà êîëè÷åñòâà âîäîðîäà, íåîáõîäèìîãî äëÿ

ãèäðèðîâàíèÿ íåíàñûùåííûõ ñâÿçåé â ìîëåêóëàõ óãëåâîäîðîäîâ

ñûðüÿ (â ò. ÷. äëÿ ãèäðèðîâàíèÿ àðîìàòè÷åñêèõ êîëåö), ìîæåò áûòü

ïðåäñòàâëåíà â âèäå

(10)

ãäå n  ÷èñëî ìîëåêóë âîäîðîäà, ó÷àñòâóþùèõ â ãèäðèðîâàíèè

íåíàñûùåííûõ ñâÿçåé â ìîëåêóëå;

DC  êîëè÷åñòâî ãèäðèðóåìûõ ìîëåêóë ñûðüÿ, % ìàñ. íà ñûðüå.

Ñðåäíÿÿ ìîëåêóëÿðíàÿ ìàññà ñûðüÿ ìîæåò áûòü ðàññ÷èòàíà

ïî ôîðìóëå Á. Ï. ÂîèíîâàÀ. Ñ. Ýéãåíñîíà [11]

(11)

ãäå Ê  õàðàêòåðèçóþùèé ôàêòîð (ôàêòîð ïàðàôèíèñòîñòè

Âàòñîíà).

(12)

ãäå Ò

ñð. ì

 ñðåäíÿÿ ìîëÿðíàÿ òåìïåðàòóðà êèïåíèÿ íåôòåïðî-

äóêòà, Ê;

 ïëîòíîñòü íåôòåïðîäóêòà.

Ñðåäíèå çíà÷åíèÿ K ñëåäóþùèå:

ïàðàôèíèñòûå íåôòåïðîäóêòû .......................................... 12,513,0;

íàôòåíîàðîìàòè÷åñêèå ....................................................... 10,011,0;