
- •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
Задачи для решения
№1. Определить выход продуктов термического крекинга прямогонного сырья, если теплота реакции q=1646 кДж/кг бензина, плотности (относительные) при 15,6°С сырья, бензина и остатка равны 0,980; 0,795 и 1,000 соответственно.
№2. Установка двухпечного термического крекинга перерабатывает мазут плотностью d1515=0,946. Определить выходы газа, бензина и остатка, если известно, что плотность бензина d1515=0,790; остатка d1515=0,996 и теплота реакции qР=1310 Дж/кг бензина.
№3. Составить материальный баланс процесса термического крекинга при переработке гудрона производительностью 250000 т/год.
№4. Составить материальный баланс процесса термического крекинга при переработке полугудрона производительностью 168000 т/год.
Литература
Сарданашвили А.Г., Львова А.И. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа, М., Химия, 1973.
Практическое занятие №3 Тема: Составление материального баланса процесса каталитического крекинга
Выход продуктов каталитического крекинга можно определить по эмпирическим формулам Бондаренко, а также по таблицам и графикам Нельсона. Формулы Бондаренко справедливы лишь для каталитического крекинга прямогонных керосиновых и соляровых дистиллятов при однократном их пропуске. Методом Нельсона можно приближенно подсчитать выход продуктов для различных видов сырья и с разной степенью рециркуляции газойля. По этому методу вначале необходимо подсчитать фактор жесткости крекинга. Фактор жесткости – это отношение кратности циркуляции катализатора к скорости подачи сырья в реактор. По фактору жесткости и характеризующему фактору сырья, используя график на рисунке 3.1, определяют глубину превращения сырья за однократный пропуск. График составлен для следующих условий процесса: температура 482 ºС; активность катализатора 30; остаточное содержание кокса на регенерированном катализаторе 0,5 %. Если заданные условия крекинга отличаются от выше приведенных, то необходимо внести поправку на глубину превращения сырья, используя данные таблицы 1.
Таблица 1 – Влияние различных факторов каталитического крекинга на глубину превращения сырья
Активность катализатора |
Температура в ректоре, ºС |
Содержание кокса на регенерированном катализаторе, % |
Поправка к глубине превращения, % масс. на сырье |
1 |
2 |
3 |
4 |
15 20 25 27,5 28,5 - 30 - 32 33 36 38 40 45 |
- - - 468 474 478 482 486 490 496 510 524 - - |
- - - - 0,8 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 - - - - |
-18 -11 -5 -2,6 -1,6 -0,7 0 +0,7 +1,5 +2,5 +5,2 +8,0 +10,0 +14,0 |
Рисунок 3.1 Рисунок 3.2
Например, если глубина превращения сырья 60% масс., то при заданных условиях крекинга (таблица 1) – температура сырья 486 ºС, активность катализатора 32 и остаточном содержании кокса 0,6% - она составит: Х=60+0,7+1,5-0,7=61,5%.
По графику на рисунке 3.2 определяют выход продуктов крекинга. Если значение характеризующего фактора сырья отличается от 11,8-12,0, то выход продуктов определяют по рисунку 3.3 и 3.4.
Рисунок 3.3
Рисунок 3.4
В зависимости от системы установки каталитического крекинга вносят коррективы в материальный баланс процесса, умножая полученные значения выхода продуктов на коэффициенты, приведенные ниже:
Продукт Установки со слоем катализатора
подвижным кипящим
Кокс …………………0,9-0,93 1,11-1,14
Бензин ……………… 1,0 1,0
Бутан-бутиленовая
фракция 1,07-1,12 0,86-0,93
Сухой газ 0,91-0,94 1,06-1,09
Панченков
и др., обработав опытные данные о кинетике
реакций каталитического крекинга в
кипящем слое катализатора, предложили
следующее уравнение зависимости выхода
бензина (Хб,
% масс.) от глубины превращения сырья:
(3.1)
где Х – глубина превращения сырья, % масс; k – константа скорости реакции.
Для определения оптимальной глубины превращения Хопт, соответствующей максимальному выходу бензина Хб,макс, следует продифференцировать уравнение (3.1) и уравнять полученную производную к нулю.
Для
керосино-газойлевой фракции плотностью
=0,866,
молекулярной массы 220, с содержанием
ароматических и олефиновых углеводородов
21-28 %, нафтеновых 19-30%, парафиновых 40-55 %
и для алюмосиликатного катализатора
состава (в % масс.): 86,3 SiO2;
12,7 Al2O3;
0,5 CaO; 0,3 SO
;
0,12 Fe2O3;
0,35 Na2O,
константа k
при 450-465 ºС равна 0,28-0,30.
Выведена зависимость содержания кокса на катализаторе от продолжительности пребывания последнего в зоне реакции:
(3.2)
где
-
содержание кокса на катализаторе, %
масс.;
τ – продолжительность пребывания катализатора в зоне реакции, ч;
А, В и D – константы коксообразования, зависящие от условий процесса; для крекинга керосино-газойлевой фракции при 450 ºС они равны соответственно 0,0075, 1,17 и 0,955.
Уравнение (3.2) хорошо описывает процесс в интервале 430-450 ºС.
Орочко и Черникова вывели уравнения зависимости выхода продуктов (Х, массовые доли) от глубины превращения тяжелого газойля на установке каталитического крекинга с реактором ступенчато-противоточного типа
легкого газойля
(3.3)
бензина
(3.4)
кокса
(3.5)
где Х – глубина превращения сырья, массовые доли;
и
- макрокинетические коэффициенты,
значения которых приведены ниже в
зависимости от температуры в реакторе
и числа секций.
Число секций
и температура, ºС
Шесть
520 ………………………...1,45 0,80
500 ………………………...1,45 0,65
475 ………………………...1,25 0,60
450 ………………………...0,95 0,55
Четыре
500 ………………………...1,50 0,70
475 ………………………...1,25 0,65
Выход газа определяют по разности между глубиной превращения сырья и выходом легкого газойля, бензина и кокса.