Получение высокоплотных компонентов реактивных топлив для сверхзвуковой авиации путем гидрирования концентратов ароматических углеводородов

• Автор: Ахметов, Артур Вадимович
• Шифр специальности: 05.17.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 157 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Реактивные топлива, их свойства

1.2 Марки реактивных топлив

1.3 Методы получения реактивных топлив для сверхзвуковой авиации

1.3.1 Групповой анализ углеводородов как компонентов реактивных топлив для сверхзвуковой авиации

1.3.2 Получение высокоплотных реактивных топлив путем прямой перегонки нефти

1.3.3 Получение высокоплотных реактивных топлив путем гидрирования нафталиновых углеводородов

1.3.4 Химический синтез высокоплотных углеводородов

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Сырье процесса
2.2 Катализаторы процесса
2.3 Описание схемы экспериментальной установки 2.4Методика проведения экспериментов
2.5 Анализ сырья и продуктов реакции
2.6 Оценка эффективности процесса гидрирования
2.7 Анализ возможных источников сырья
2.8 Подбор и формирование оптимального сырья
3. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ГИДРИРОВАНИЯ КОНЦЕНТРАТОВ АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ГИДРИРОВАНИЯ КОНЦЕНТРАТОВ АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ
4.1 Исследование сравнительной активности катализаторов гидрирования концентратов ароматических углеводородов
4.2 Влияние технологических параметров на процесс гидрирования

концентратов ароматических углеводородов
4.3 Влияние исходного сырья на процесс гидрирования концентратов ароматических углеводородов и качество получаемой продукции
5. ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ ЕИДРИРОВАНИЯ КОНЦЕНТРАТОВ АРОМАТИЧЕСКИХ УЕЛЕВОДОРОДОВ
5.1 Определение порядка реакции по сырью
5.2 Определение порядка реакции по водороду
6. ТЕХНОЛОЕИЯ ПРОЦЕССА ГИДРИРОВАНИЯ КОНЦЕНТРАТА АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ С ПОЛУЧЕНИЕМ ВЫСОКОПЛОТНОГО КОМПОНЕНТА РЕАКТИВНОГО ТОПЛИВА МАРКИ Т-
6.1 Расчет реакторного блока установки гидрирования ароматических углеводородов
6.2 Принципиальная технологическая схема процесса
6.3 Определение экономической эффективности проекта
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Приложение 1 Термодинамический расчет процесса гидрирования концентратов ароматических углеводородов
Приложение 2 Протокол испытаний № 7/14

ВВЕДЕНИЕ
На сегодняшний день мировая авиационная промышленность представляет собой быстроразвивающийся комплекс, включающий в себя большое количество отраслей - гражданскую и военную авиацию, самолето-и вертолетостроение, производство двигателей и авиационное агрегато- и приборостроение.
В России авиапромышленность является важным фактором национальной безопасности, привлекает в свою сферу инвестиции иностранных компаний, обеспечивает значительный доход и высокую занятость высококвалифицированными кадрами. Развитие авиационной промышленности представляет собой важную задачу для российской экономики.
На рисунке 1 приведена динамика выпуска продукции авиапромышленности по различным отраслям в период с 1992 по 2012 года в относительных долях. 1992 год принят за 100 % [1]. Как видно из рисунка, после значительного спада уровень 1992 года был достигнут лишь в 2010 году, в 2011 и 2012 году наблюдается дальнейший рост. Из рисунка также видно, что в настоящее время основную долю авиапромышленности России составляет военная авиация.
К основным особенностям военной авиации по сравнению с гражданской следует отнести:
- применение более высоких скоростей, активное использование сверхзвуковых летательных аппаратов;
- более жесткие условия полета, как следствие - повышенные требования к надежности летального аппарата, его составляющих, используемого топлива и т.д.
- активное внедрение и использование новейших научных разработок.

Основной задачей процесса гидродепарафинизации является селективный гидрокрекинг н-парафиновых углеводородов. Помимо этого, в ходе процесса протекают дополнительные реакции гидрирования и гидрогенолиза.
Катализаторы гидродепарафинизации представляют собой цеолиты с нанесенными металлами VI, VIII групп. Наиболее применяемые катализаторы марки СГК-1 и СГК-5 содержат в своем составе высококремнеземные цеолиты группы пентасилов, окись алюминия и гидрирующие компоненты. Основные показатели катализаторов приведены в таблице 1.4.
Внедрение блока гидродепарафинизации ограничивается установкой дополнительных реакторов, которые послойно загружаются необходимыми катализаторами. Схема загрузки реакторов приведена на рисунке 1.7 [88]. Как видно из рисунка, реакторы Р-1 и Р-2 полностью загружаются катализатором гидрирования НВС-А, реактор Р-3 - на 70-80% катализатором гидродепарафинизации СГК-1 и на 20-30%- НВС-А.
При данном внедрении за счет дополнительных реакций гидрокрекинга тяжелой остаточной фракции значительно увеличивается выход целевого топлива (на 20-30% масс.). Помимо этого, несколько улучшаются низкотемпературные свойства получаемого реактивного топлива [88,91,92].
Существует двухступенчатый процесс получения высокоплотного реактивного топлива путем гидрирования и последующей гидродепарафинизацией смеси газойлей каталитического крекинга и коксования в пропорциях от 90-10% до 70-30% [93]. Помимо этого, с целью снижения теплового эффекта в сырьё добавляют прямогонный газойль в количестве до 30% масс, от суммарной загрузки. Процесс протекает в 3 реакторах, схема загрузки реакторов аналогична схеме, приведенной на рисунке 1.7.