ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ 

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО  ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ТЮМЕНСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» 

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ 
 
 
 

Кафедра химии и технологии нефти и  газа 
 
 
 
 
 
 
 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА 

к курсовому  проекту по дисциплине «Химическая технология топлив и углеродных материалов»

на тему «Проект установки процесса гидроочиски дистилятного сырья (дизельного топлива) мощностью по сырью 800т.т./год. Реактор процесса гидроочистки.» 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил: студент гр. ХТТ-01-1

Барабаш Е.В.

                                                                                   Проверил:        Дроздова С.Н. 
 
 
 

Тюмень 2005г.

Реферат 

    Пояснительная записка к курсовому проекту  содержит, 1 рисунок,  5 таблиц, 5 источников.

    Объектом проектирования является реактор процесса гидроочистки. Мощность установки составляет 800 тыс. т/год.

    Цель  проекта – выполнить технологический  и гидравлический расчёт реактора.

    В результате проведенного расчета получили, что для установки мощностью 800 тыс. т/год  потребуется реактор: диаметр 2,1 метров, высота 4,2 метра. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 

Содержание.

Перечень единиц, используемых в проекте, в системе СИ……………………4

Введение…………………………………………………………………………..5

Перечень единиц, используемых в проекте, в системе СИ

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

       Гидроочистка  проводится с целью удаления из нефтяных фракций таких нежелательных  компонентов как сера, азот, кислород и металлорганические соединения, а  также для гидрирования олефинов и диеновых углеводородов.

       Сырьем  гидроочистки может быть бензиновая фракция прямой перегонки нефти  термического коксования, керосино газойливые фракции прямой перегонки и деструктивного происхождения, а также вакуумрыйгазойль.

       Принципиальная технологическая схема гидроочистки практически одинакова для всех видов перерабатываемого сырья.

         

Схема установки гидроочистки дизельного топлива:

1 — печь; 2 — реактор; 3 — теплообменники; 4 — холодильник; 5 — газосепаратор высокого давления; 6 — абсорбер для моноэтаноламиновой очистки циркулирующего водородсодер-жащего газа; 7 — циркуляционный компрессор; 8 — газосепаратор низкого давления; 9 — абсорбер для моноэтаноламиновой очистки углеводородного газа; 10 — колонна регенерации моноэтаноламина  (десорбер);  11— колонна отгонки бензина;

I — свежий водородсодержащий газ; II — сырье; III— отдув (водородсодержащий газ); IV — углеводородный газ; V — сероводород; VI— бензин; VII — дизельное топливо гидроочищенное 
 
 
 
 

1.Литературный  обзор.

1.1 Химизм реакций  гидрогенолиза гетероорганических соединений сырья. 

       Гидрогенолиз  гетероорганических соединений в процессах гидрооблагораживания происходит в результате разрыва связей C-S, C-N,С-О и насыщения водородом образующихся гетероатомов и двойной связи у углеводородной части молекул нефтяного сырья. При этом сера, азот и кислород выделяются в виде соответственно H₂S, NH₃ и H₂O. Содержащиеся в сырье непредельные гидрируются до предельных парафиновых углеводородов. В зависимости от и процессов возможны частичное гидрирование и гидрокрекинг полициклических ароматических и смолисто асфальтеновых углеводородов. Металлоорганические соединения сырья разрушаются, и выделяющиеся металлы отлагаются на катализаторе.

       Гидрогенолиз  сераорганических соединений.

       Меркаптаны гидрируются до сероводорода и соответствующего углеводорода:

       RSH + H₂ → RH + H₂S

       Сульфиды  гидрируются через образование  меркаптанов:

       RSR + H₂ → RSH + R^lH R^lH + RH + H₂S

       Дисульфиды  гидрируются аналогично:

       RSSR^l + H₂ → RSR + R^lSH RH + R^lH + 2H₂S

       Циклические сульфиды, например тиофан и тиофен, гидрируются с образованием соответствующих  алифатических углеводородов:

       

       Бенз- и дибензтиофены гидрируются  по схеме:

       

       Гидрогенолиз  азоторганических соединений.

       Азот  в нефтяном сырье находится преимущественно в гетероциклах в виде производственных пиррола и пиридина. Гидрирование их протекает в общем аналогично гидрированию сульфидов:

       

       Гидрогенолиз  кислородсодержащих соединений.

       Кислород  в топливных фракциях может быть проедставлен соединениями типа спиртов, эфиров, и нафтеновых кислот. В газойлевых фракциях и нефтяных остатках кислород находится в основном в мостиковых связях и в циклах полициклических ароматических и смолисто-асфальтеновых соединений нефти.

       При гидрировании кислородных соединений образуются соответствующие углеводороды и вода:

         
 

       1.2 Термодинамика и кинетика гидрогенолиза гетероорганических соединений сырья.

       В таблице 1 представлены термодинамические  данные для реакций гидрогенолиза  некоторых серо- и кислородсодержащих органических углеводородов.

Как видно  из этих данных, реакции гидрогенолиза  гетероатомных углеводородов экзотермичны и протекают либо без изменения объема или в случае гидрогенолиза непредельных гетероорганических соединений (как, например, производных тиофена) - с уменьшением объема и более высоким экзотермическим эффектом. Следовательно, реакции гидрогенолиза всех без исключения гетероорганических соединений являются термодинамически низкотемпературными. Давление либо не оказывает влияния на равновесие газофазных реакций, либо благоприятствует образованию продуктов гидрогенолиза.

Таблица 1. 

Тепловой  эффект и константы равновесия (Кр) реакций гидрогенолиза некоторых  гетероорганических соединений (данные Ю.М.Жорова) 

 

       Из  табл. 1 следует, что с повышением температуры константы равновесия реакций гидрогенолиза уменьшаются, особенно сильно для тиофена и его производных. Тем не менее в интервале температур, представляющем практический интерес, равновесие реакций практически нацело смещено вправо для всех гетероорганических соединений, за исключением тиофенов, для которых термодинамические ограничения все же ощутимы и их гидрирование следует проводить при пониженных температурах на высокоактивных катализаторах.

Требуемая применительно к современным  процессам каталитического риформинга глубина очистки от серы до остаточного ее содержания в гидрогенизате ≈1∙10^-6 для прямогонных бензинов с исходным содержанием серы (200-1000) млн^-1 составит 99,8%. Таким образом, для обеспечения таковой глубины гидрогенолиза требуется проведение процесса при температурах ниже 350 °С.

       На  кинетику реакций  гидрогенолиза сильное влияние оказывают тип и строение гетероорганических соединений. Скорость гидрогенолиза в общем возрастает в ряду тиофены < тиофаны < сульфиды < дисульфиды <меркаптаны. С увеличением числа ароматических и циклопарафиновых колец в молекуле сероорганического соединения его реакционная способность относительно гидрогенолиза падает. Так, относительная скорость гидрогенолиза при идентичных условиях для тиофена, бензтиофена и дибензтиофена составляет соответственно 2,9; 2,8 и 1,0.

       При одинаковом строении реакционная способность  относительно гидрогенолиза понижается в ряду гетероорганических соединений: сероорганические < кислородоорганические < азотор-ганические.

       Среди азотсодержащих углеводородов циклические соединения подвергаются гидрогенолизу значительно труднее, чем содержащие азот в аминогруппах.

       Скорости  реакций обессеривания нефтяных фракций удовлетворительно описываются формальным кинетическим уравнением типа

       где Р_sи Р_H2 - парциальные давления сернистых соединений и водорода.

       При гидрогенолизе индивидуальных сероорганических соединений и обессеривании узких нефтяных фракций порядок гидрообес-серивания по сере обычно составляет п,= 1. При гидрообессерива-нии сырья широкого реакционного состава вследствие содержания в нем сернистых соединений, сильно различающихся по реакционной способности, кинетический порядок по сере может изменяться от 1 до 2 и более.