Разработка совмещенного реакционно-ректификационного процесса изомеризации пентан-гексановой фракции

• Автор: Кинякин, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 05.17.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 248 с. : ил.

1.1 Общие данные об объекте исследования

1.2. Технологические основы процессов изомеризации.

1.3. Требования к качеству сырья, используемого в процессах изомеризации.

1.4. Промышленные процессы изомеризации за рубежом и в России

1.5. Перспективыиспользования принципа совмещенияпри разработке, промышленных процессов изомеризации углеводородов

1.6. Выводы .

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ РЕАКЦИОННОЙ МНОГОКОМПОНЕНТНОЙ СМЕСИ ПРОЦЕССА ИЗОМЕРИЗАЦИИ ПЕНТАНГЕКСАНОВОЙ ФРАКЦИИ. .

2.1. Вещества образующие реакционную смесь изомеризации

2.1.1. Краткая характеристика реагентов, продуктов и примесей.

2.1.2. Описание зависимости давления насыщенных паров чистых компонентов от

. температуры . .

2.2. Моделирование фазовых равновесий.
2.2.1. Основные термодинамические соотношения
2.2.2. Уравнения состояния.
2.2.3. Правила смешения .
2.2.4. Расчет иарожидкостного равновесия . .
2.3. Использование парожидкостной модели для расчета колонны
дензогексанизации
2.4. Выводы
ГЛАВА 3. ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ИЗОМЕРИЗАЦИИ ПАРАФИНОВЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ НА КИСЛЫХ КАТАЛИЗАТОРАХ И ПОСТРОЕНИЕ СООТВЕТСТВУЮЩИХ КИНЕТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
3.1 Современные представления о механизме и кинетике реакции изомеризации
парафиновых углеводородов.
3.2 Кинетические характеристики изомеризации пентана .
3.3 Эксперимен тальное исследование кинетических закономерностей
изомеризации нгексана в проточном реакторе
3.4 Построение модели реакции изомеризации гсксана
и оценка ее адекватности
ГЛАВА 4. ВЫДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ СТАЦИОНАРНЫХ РЕЖИМОВ РЕАКЦИОННОРЕКТИФИКАЦИОННОГО ПРОЦЕССА ИЗОМЕРИЗАЦИИ . ФРАКЦИИ С5Сб И ПОСТРОЕНИЕ СООТВЕТСТВУЮЩИХ ВАРИАНТОВ СХЕМ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОЦЕССА.
4.1 Исходиая информация для анализа статики.
4.1.1 Характеристика реакционных смесей и температуры кипения чистых веществ
4 Диаграммы дистилляции реакционных смесей
4.1.3 Условия протекания реакций и стехиометрия химического превращения.
4.1.4 Многообразия химического равновесия реакционных смесей
4.2 Анализ статики
4.2.1 Реакционноректификационный процесс изомеризации пентановой фракции.
4.2.1.1 Выбор варианта разделения реакционной смеси
4.2.1.2 Построение и анализ пробной траектории для предельного стационарного состояния
4.2.1.3 Воспроизведение пробной траектории посредством вычислительного эксперимента.
4.2.1.4 Обоснование варианта организации процесса
4.2.2 Реакционноректификационный процесс изомеризации гексановой фракции
4.2.2.1 Выбор варианта разделения реакционной смеси
4.2.2.2 Построение и анализ пробной траектории для предельного стационарного состояния
4.2.2.3 Воспроизведение пробной траектории посредством вычислительного эксперимента.
4.2.2.4 Обоснование варианта организации процесса
4.3 Математическое моделирование и расчет реакционноректификационных
процессов
4.3.1 Основные виды математических моделей.
4.3.2 Варианты постановки задачи расчета
4.3.3 Выбор свободных параметров математической модели и методы се решения
4.3.4 Структура математической модели реакционноректификационного процесса
ГЛАВА 5. ОБОСНОВАНИЕ ВАРИАНТА ОРГАНИЗАЦИИ БЛОКА ПОДГОТОВКИ СЫРЬЯ
5.1. Использование простой двухсекционной колонны для разделения пентан
гсксановой фракции
5.2. Разделение пентангексановой фракции в колонне с боковым отбором.
5.3. Использование схемы работающей по первому заданному разделению.
ГЛАВА 6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ РАБОТЫ1 РЕАКЦИОННОРЕКТИФИКАЦИОННЫХ КОЛОНН ПРОЦЕССА ИЗОМЕРИЗАЦИИ ПЕНТАНОВОЙ И ГЕКСАНОВОЙ ФРАКЦИЙ
6.1 Определение оптимальных параметров реакционноректификационного процесса изомеризации нпентана на основе вычислительного эксперимента.
6.1.1 Влияние давления.
6.1.2 Влияние флегмового числа.
6.1.3 Влияние протяженности реакционной зоны.
6.1.4 Влияние объема реакционной зоны
.6.1.5 Влияние доли потока через реакционную зону.
6.1.6 Оптимальное флегмовос число и суммарный объем катализатора.
6.2 Определение рабочих параметров реакционноректификационного процесса
изомеризации гексановой фракции с примссыо тяжелых компонентов
6.2.1 Соотношение продуктовых потоков колонны изомеризации.
6.2.2 Количество реакционных зон и их расположение.
6.2.3 Флегмовое число и количество теоретических тарелок
6.2.4 Оптимальное распределение катализатора в реакционной зоне.
6.2.5 Флегмовое число и общий объем катализатора
6.2.6 Режимы, обеспечивающие максимальную конверсию гексана и выход
высокооктановых компонентов
6.3 Определение рабочих параметров реакционноректификационного процесса
изомеризации гексановой фракции для сырья отчищенного от тяжелых компонентов
6.3.1 Соотношение продуктовых потоков колонны изомеризации
6.3.2 Флегмовое число и количество теоретических тарелок.
, 6.3.3 Оптимальное распределение катализатора в реакционной зоне.
6.3.4 Флегмовое число и общий объем катализатора
6.3.5 Режимы, обеспечивающие максимальную конвесию гексана и выход
высокооктановых компонентов.
6.4 Выводы
ГЛАВА 7. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПРОЦЕССА ИЗОМЕРИЗАЦИИ ПЕНТАНГЕКСАНОВОЙ ФРАКЦИИ
7.1 Схема со сложной колонной с боковым отбором и двухколонная схема
работающая по первому заданному разделению.
7.2 Схема с простой двухсекционной колонной.
7.3 Результаты сравнения технологических и экономических показателей.Л.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Следует отметить, что при высокотемпературной изомеризации на катализаторах типа ПАЬОзР ограничения на концентрацию примесей намного менее жесткие, чем при низкотемпературной изомеризации с использованием катализатора ПАОзС. Поэтому в первом случае подготовка сырья сводится фактически к удалению из него воды посредством азеотронной осушки, а из циркулирующего водородсодержащего газа путем адсорбции на молекулярных ситах. В случае низкотемпературной изомеризации каталитическая очистка сырья и водородсодержащего газа требует дополнительных затрат, однако последние целиком окупаются высокими показателями процесса. Таблица 1. Массовая доля примесей в уг Сернистых соединений Азотистых соединений Влаги Нафтеновых углеводородов. Содержание примесей в водороде вод ных уело Влаги Оксида углерода Диоксида углерода Сероводорода Кислорода, объемная доля, , не более. В промышленности зарубежных стран процессы изомеризации фракций Сб представлены. Наиболее передовые разработки в этой области предложены фирмами , ii , ,. I., . I., а также Институтом нефти г. Лион, Франция. Фирма является передовой в области разработки и внедрения процессов изомеризации фракции С5С6. Процесс осуществляют при давлении водорода 19 МПа и температуре от 0 до 4 С. В качестве сырья в основном используют прямогонные фракции С5 Сб, С5Сб, рафинаг Сб с установок селективной экстракции рифирмингбензинов. Исходная пентангексановая фракция проходит стадию гидроочистки, а углеводородное сырье реактора и водородсодержащий газ адсорбционную осушку па молекулярных ситах. Следует отметить, что в данном случае не требуется тонкая очистка сырья от примеси гептанов и циклических углеводородов Сб. Алюмоплатиновый хлорсодержащий катализатор обеспечивает увеличение октанового числа пентангексановой фракции за один проход сырья через реактор на пунктов. При организации рецикла по нпентаиу октановое число может быть увеличено до , при рециркуляции пеитана и мгексана до , а при рециркуляции пентана, нгсксана, а также 2 и 3метилпентанов до ИМ. Пентан и гексан выделяют посредством адсорбции на молекулярных ситах и ректификации. Принципиальная схема процесса, предусматривающая циркуляцию нпентана, приведена на рис. Рисунок 1. После гидроочистки и осушки сырье подают в колонну 7, где отгоняют изопентан. Пентан и гексан, отводимые из куба колонны 7, проходят осушку, смешивается с циркулирующим водородсодержащим газом и после подогрева направляют в реактор 2. В реактор 2 также осуществляют непрерывную подачу промотора хлорогранического соединения десятитысячные доли процента по отношению к подаваемому сырью. Из реактора 2 реакционную смесь после охлаждения направляют в сепаратор 5. Потери водорода, а также его расход на гидрокрекинг, протекающий в незначительной степени, компенсируют непрерывной подачей водорода через осушитель б. Жидкий продукт из сепаратора 5 с целью стабилизации направляют в колонну 3, в которой происходит удаление легких компонентов, образующихся в результате гидрокрекинга и присутствующие в водороде, подаваемом на подпитку. Показатели процесса приведены в табл. Таблица 1. Состав сырья и продуктов изомеризации пентангексаиовой фракции в процессе Репех, достигаемый при однократном проходе сырья . Выход продукта. ССз 0. Бутаны 2. Изопептан . Япентан . Циклопентан 1. Изогексаны . Ягсксан . Нафтены Сб 5. Бензол 1. Гептаны 0. ИМ . ММ . Процесс Iii фирмы ii ,. Процесс осуществляют на алюмоплатиновом катализаторе, промотированном хлором, при температуре С, давлении 2. МПа и циркуляции водорода. На поверхность катализатора, расположенного в реакторе, хлор наносят хлорорганическими соединениями по методике, рекомендованной ВР. Катализатор характеризуется высокой активностью и избирательностью, рабочий цикл его составляет два года. Впоследствии его можно практически полностью регенерировать непосредственно в самом реакторе установки изомеризации. Однако после стадии регенерации требуется активирование катализатора. Практика использования данного катализатора показывает, что число циклов его регенерации может достигать семи.