Анализ и оптимизация химико-технологической системы производства ксилолов

• Автор: Мануйлова, Елена Викторовна
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 131 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР
1.1 Принципы и средства моделирования элементов ХТС
1.2 Методы анализа и оптимизации ХТС
1.3 Анализ существующих ХТС производства ксилолов
1.4 Описание ХТС производства ксилолов
1.5 Постановка задачи исследования
ГЛАВА 2 ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ УСТАНОВКИ СУММАРНЫХ КСИЛОЛОВ
2 Л Разработка моделей ректификационных колонн установки суммарных ксилолов
2.2 Обоснование и опытно-промышленная проверка возможности увеличения содержания ароматических углеводородов Cg в катализате риформинга
2.3 Моделирование содержания ароматических углеводородов С8 в катализате риформинга
2.4 Поиск оптимальных режимных параметров для установки суммарных ксилолов
2.5 Разработка алгоритма поддержки принятия решений по ведению технологического процесса получения фракции суммарных ксилолов
ГЛАВА 3 ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ УСТАНОВКИ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ОРТО- И ПАРАКСИЛОЛА
3.1 Анализ схемы материальных потоков установки и определение возможных путей оптимизации ее работы
3.2 Оценка эффективности переработки дополнительно количества сырья за счет увеличения степени извлечения ортоксилола

3.3 Оценка эффективности переработки дополнительно количества сырья за счет увеличения степени извлечения параксилола
3.4 Оценка эффективности переработки дополнительно количества сырья за счет увеличения степени извлечения этилбензола в колонне К5
ГЛАВА 4 СТРУКТУРНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ХТС ПРОИЗВОДСТВА КСИЛОЛОВ
4.1 Обоснование возможности структурной оптимизации ХТС производства ксилолов
4.2 Разработка плана проведения активного эксперимента
4.3 Учет времени переходного процесса при проведении активного эксперимента
4.4 Поверочный расчет колонны ТЮЗ по паровым нагрузкам
4.5 Поверочный расчет колонны Кб по парожидкостным нагрузкам
4.6 Результаты активного эксперимента
ВЫВОДЫ
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ПРИЛОЖЕНИЕ В
ПРИЛОЖЕНИЕ Г

ВВЕДЕНИЕ
Для исследования эффективности функционирования сложных химикотехнологических процессов широко применяется системный подход, позволяющий учесть большинство факторов, влияющих на работоспособность рассматриваемой химико-технологической системы (ХТС) и отдельных ее элементов, а также взаимосвязи между аппаратами, установками и производствами.
Применение системного подхода к исследованию действующего промышленного производства ксилолов предполагает решение задач анализа и структурно-параметрической оптимизации. В частности, одной из задач является увеличение выпуска товарных орто- и параксилола на существующем оборудовании, поскольку производство индивидуальных ксилолов является растущим сегментом как отечественного, так и мирового рынка.
Современные комплексы производства ксилолов представляют собой многоступенчатые, непрерывно функционирующие системы со сложными внутренними организационными связями материальных потоков. Они включают в себя широкое разнообразие технологических процессов переработки углеводородного сырья: ректификацию многокомпонентных смесей,
каталитические процессы гидроочистки, риформинга и изомеризации с последующей стабилизацией целевых продуктов, низкотемпературную кристаллизацию, процессы экстракции с последующей регенерацией селективных растворителей и т.д. Особенностью систем является наличие рециркуляционных потоков. Кроме того, каждый из процессов характеризуется сложностью аппаратурного оформления, а, соответственно, и его математического описания. На функционирование системы накладываются технологические ограничения по выпуску заданного количества товарной продукции, соответствующей установленным стандартам качества, и технические ограничения по устойчивой и надежной работе оборудования.
с фактическими параметрами работы колонн К1-КЗ и К5-К6 установки суммарных ксилолов. Таким образом, был сделан вывод о том, что разработанные модели адекватны реальному производственному процессу и могут быть использованы для дальнейших исследований.
2.2 Обоснование и опытно-промышленная проверка возможности увеличения содержания ароматических углеводородов С» в катализате риформинга
Согласно результатам анализа экспериментальных данных по эксплуатации комплекса получения ксилолов, полученных на промышленной установке, при неизменной загрузке и фиксированной выработке целевой фракции 105-127°С вариации содержания ароматических углеводородов С8 в катализате риформинга достигают ±5-6%масс. (что эквивалентно изменению выработки суммарных ксилолов на ±1,5т/ч, рис. 2.3). При условии стабильной работы установки каталитического риформинга основная причина этого явления - колебание количества ксилолообразующих компонентов в целевой фракции 105-127°С.
60 — , г

О І І І І І і
О ‘ і
30 і
40 45 50 55 60
Расход целевой фракции, т/ч
Озагрузка 190-255мЗ/ч о загрузка 256-270мЗ/ч Д загрузка 271-31 ОмЗ/ч
Рисунок 2.3 - Зависимость содержания ароматических углеводородов С8 в стабильном катализате риформинга от расхода целевой фракции при различных
загрузках установки
Загрузка установки, плановое задание на выпуск целевой фракции и
режимы работы колонн К1-КЗ определяют содержание ксилолообразующих