
- •Содержание
- •Глоссарий 7
- •Конспект лекционных занятий
- •3. Практические занятия
- •4. Лабораторные занятия
- •5. Самостоятельная работа студентов
- •7 Экзаменационные вопросы 181
- •8 Технические средства обучения 182
- •Список рекомендуемой литературы 182
- •1. Глоссарий
- •2 Конспект лекционных занятий модуль 1 Лекция № 1. Перспективы развития технологии органических веществ (2 часа)
- •0,5 О2 носн2-сн2он
- •О носн2-сн2nh2
- •Лекция № 2. Физико-химические основы термического крекинга
- •Лекция № 3. Физико-химические основы каталитического крекинга
- •Лекция № 4. Физико-химические основы каталитического риформинга
- •Лекция № 5. Физико-химические основы гидрогенизационных процессов
- •Лекция № 7. Химизм и механизм технологических процессов переработки нефтяных газов
- •Лекция № 8 Технологическое оборудование и технологическое оформление основных аппаратов процессов переработки органических веществ
- •Лекция № 10 Теоретические основы очистки нефтяных фракций
- •Лекция № 11 Адсорбционные и каталитические методы очистки
- •Лекция № 12 Очистка с применением избирательных растворителей
- •Лекция № 13 Депарафинизация масел и дизельных фракций
- •3. Практические занятия
- •Практическое занятие №1
- •Тема: Расчетные методы определения физико-химических свойств
- •И состава нефти и нефтепродуктов
- •Задачи для решения
- •Практическое занятие №2 Тема: Расчетные методы вычисления материального баланса процесса термического крекинга
- •Составление материального баланса
- •Задачи для решения
- •Практическое занятие №3 Тема: Составление материального баланса процесса каталитического крекинга
- •Задачи для решения
- •Практическое занятие №4 Тема: Составление материального баланса процесса каталитического риформинга
- •Задачи для решения
- •Практическое занятие №5 Тема: Расчетные методы вычисления материального баланса гидрогенизационных процессов
- •Задачи для решения
- •Практическое занятие №6 Тема: Расчетные методы вычисления материального баланса процесса полимеризационных процессов
- •Задачи для решения
- •Практическое занятие №7 Тема: Задачи и упражнения по составлению уравнений химических реакций, протекающих при алкилировании и изомеризации с указанием механизма ее протекания
- •Задачи для решения
- •Практическое занятие №8 Тема: Технологический расчет основных аппаратов установок переработки органических веществ
- •Число тарелок
- •Практическое занятие №9 Тема: Приближенные методы построения линии однократного испарения (ои)
- •Задачи для решения
- •Практическое занятие №10 Тема: Решение задач по теоретическим основам процесса очистки нефтяных фракций
- •Задачи для решения
- •Практическое занятие №11 Тема: Решение задач по депарафинизации нефтяных фракций
- •Задачи для решения
- •Практическое занятие №12 Тема: Решение задач по закономерностям получения гомогенных растворов
- •Задачи для решения
- •4. Лабораторные занятия лабораторная работа №1 Тема: Термический крекинг (пиролиз) углеводородов и составление материального баланса опыта
- •Описание установки и методика проведения работы
- •Лабораторная работа №2 Тема: Каталитический крекинг углеводородов и составление материального баланса опыта
- •Проведение работы
- •Оформление результатов работы
- •Методика проведения эксперимента
- •Приготовление алюмохромового оксидного катализатора
- •Методика выполнения работы
- •Лабораторная работа №5 Тема: Полукоксование
- •Описание установки и методика проведения работы
- •Лабораторная работа №6 Аппараты установок термических и каталитических процессов. Тема: Методы разделения и анализа продуктов реакций
- •Методика проведения работы
- •Методика проведения работы
- •Лабораторная работа №7 Тема: Разгонка нефти на ректификационном аппарате
- •Лабораторная работа №8 Тема: Очистка сырой нефти от влаги и механических примесей
- •Определение сухого остатка
- •Методика определения
- •Прокаленный остаток
- •Методика определения
- •Лабораторная работа №9 Тема: Депарафинизация бензиновой фракции карбамидным методом
- •Методика определения
- •Лабораторная работа №10 Тема: Адсорбционная очистка масляных дистиллятов
- •Порядок выполнения работ
- •5. Самостоятельная работа студентов под руководством преподавателей (срсп) срсп №1. Реакционная способность органических соединений. Электронные эффекты
- •Срсп № 2. Классификация органических реакций
- •Срсп № 3. Характеристика основных механизмов реакций органических соединений
- •Срсп № 4. Образование пироуглерода и сажи
- •Срсп №5. Термические превращения углеводородов в жидкой фазе
- •Срсп №6. Процесс коксования нефтяного сырья
- •Срсп №7. Кислотный катализ
- •Реакции карбкатионов
- •Срсп №8. Классификация каталитических реакций и катализаторов
- •Энергия активации каталитической реакции
- •Срсп №9. Кинетика газофазных реакций в присутствии твердых катализаторов
- •Срсп №10. Теоретические основы подготовки и переработки газообразного сырья
- •6. Самостоятельная работа студентов срс
- •7 Экзаменационные вопросы
- •8 Технические средства обучения
- •Список рекомендуемой литературы
- •9.1 Основная литература
- •9.2 Дополнительная литература
Лекция № 11 Адсорбционные и каталитические методы очистки
• Адсорбционная очистка
• Каталитическая очистка
Адсорбционная очистка. При переработке нефти широко используется способность некоторых естественных глин, синтетических алюмосиликатов, силикагеля, алюмогеля и других веществ адсорбировать на свей поверхности различные компоненты и примеси. Упомянутые вещества являются полярными адсорбентами, их молекулы состоят в основном из оксидов кремния и алюминия, а в природных адсорбентах также из оксидов других металлов.
На нефтеперерабатывающих предприятиях адсорбенты применяются для следующих целей: очистки масляных фракций от нежелательных примесей; доочистки предварительно обработанных селективными растворителями и депарафинированных масляных фракций; доочистка жидких и твердых парафинов; очистки индивидуальных ароматических углеводородов; осушки углеводородных газов и нефтяных фракций и т.д. особую группу представляют процессы избирательной адсорбции с применением синтетических цеолитов. Они используются для выделения из жидких фракций нормальных алканов.
При адсорбционной очистке от нежелательных компонентов из очищаемых масляных фракций удаляются смолы и полициклические ароматические компоненты. Очистка проводится в аппаратах колонного типа при противоточном движении продуктов – адсорбент движется сверху вниз, а носитель (масляная фракция, подвергающаяся очистке) – снизу вверх. В качестве адсорбента используется синтетический алюмосиликат с зернами размером 0,25-0,50 мм. Адсорбционная очистка обеспечивает более высокий выход масла, чем селективная, поскольку при адсорбции удаляются только нежелательные компоненты и полностью сохраняются ценные углеводороды исходного сырья. Ввиду высоких эксплуатационных затрат и трудностей в конструктивном исполнении адсорбционная очистка масел не нашла пока широкого распространения.
Доочистка масляных фракций, прошедших несколько ступеней очистки, предназначается для удаления примесей – кислого гудрона, солей, нафтеновых кислот, серной кислоты, избирательных растворителей, смол. Применяются два метода адсорбционной очистки – контактная очистка и перколяция. При контактной очистке масло смешивается с адсорбентом, смесь нагревается и выдерживается при определенной температуре, затем смесь отфильтровывается. Нагрев необходим, чтобы понизить вязкость масла и облегчить его проникновение во внутренние поры адсорбента. В качестве адсорбента применяются природные глины (отбеливающие глины) – гумбрин, бентониты, зикеевская и балашеевская опеки, а также синтетические алюмосиликаты.
Перколяция представляет собой периодический процесс – фильтрование масла через неподвижный слой зерненного адсорбента. Применяются природные глины с размером зерен 0,3-2,0 мм. Недостатки контактной очистки: значительная потеря масла с отработавшими глинами, низкая активность и трудная регенерируемость глин.
Адсорбционная очистка твердых алканов служит для удаления нестабильных, красящих и обладающих запахом веществ; проводится теми же методами, которые используются для доочистки масел (контактная и перколяционная доочистка). Из жидких парафинов посредством адсорбционной доочистки можно удалять ароматические и сернистые соединения, а также смолистые вещества.
Каталитическая очистка. Для повышения качества нефтепродуктов, полученных при первичной перегонке и вторичных процессах, применяется каталитическая очистка. В промышленной практике распространены следующие методы очистки в присутствии катализаторов: а) очистка от сернистых соединений под давлением водорода в присутствии А1-Со-Мо или А1-Ni-Mo катализаторов (гидроочистка); б) очистка от непредельных углеводородов с помощью алюмосиликатов; в) очистка от сернистых соединений с помощью природных бокситов и алюмосиликатных катализаторов; г) каталитическая демеркаптанизация (процесс Мерокс).
Каталитической очистке от непредельных углеводородов подвергают обычно бензины, полученные каталитическим крекингом, пропуская пары бензина через слой алюмосиликатного катализатора. Очистка проводится на обычных установках каталитического крекинга без изменения их схемы и замены катализатора. На некоторых нефтеперерабатывающих заводах сооружены блоки из трех установок каталитического крекинга с движущимся катализатором, две из которых служат для превращения тяжелых фракций в легкие, а третья – для каталитической очистки бензина. Температура процесса составляет 425-475оС. При этой температуре превращениям подвергаются только непредельные углеводороды: главными реакциями являются разрыв С – С-связей, изомеризация, полимеризация, а также насыщение двойных связей и образование Аренов. В результате очистки содержание непредельных углеводородов снижается, а ароматических – растет. Октановое число бензина повышается на 5-7 пунктов.
В присутствии алюмосиликатного катализатора подвергаются превращениям также различные сернистые соединения, входящие в состав нефтяных фракций. Как правило, сернистые соединения распадаются с образованием сероводорода.
Широко распространен процесс Мерокс – каталитическая демеркаптанизация сжиженных газов и нефтяных фракций. По всему миру для очистки этим способом построено около 1000 установок. Меркаптаны превращаются в нейтральные дисульфидные соединения путем окисления воздухом на специальном катализаторе в щелочной среде:
4 RSH + O2 2 RSSR + 2 H2O
Для очистки легких продуктов (сжиженные газы, бензин), содержащих меркаптаны, растворимые в щелочи, применяется экстракция меркаптанов циркулирующим раствором катализатора в водном растворе NaOH с последующим окислением меркаптанов в дисульфиды и возвратом дисульфидов в сырье. Катализатор представляет собой соль кобальта.
В тех случаях, когда сырье содержит более тяжелые меркаптаны, нерастворимые в щелочи, используется способ непосредственного окисления, проводимого на твердом катализаторе – носителе, пропитанном солями кобальта. Поскольку процесс Мерокс чувствителен к присутствии сероводорода, связывающего щелочь, содержащуюся в циркулирующем растворе катализатора, сырье, содержащее сероводород, предварительно очищают этаноламинами или щелочью.
Контрольные вопросы
Принцип адсорбционной очистки масляных дистиллятов.
Принцип каталитической очистки масляных дистиллятов.
Литература
Казакова Л.П., Крейн С.П. Физико-химические основы производства нефтяных масел, М., Химия, 1978.
Черножуков Н.И. Технология переработки нефти и газа. Часть III М., Химия,1982.
Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа. – Уфа: Гилем, 2002. – 672 с.