
- •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
На установке полимеризации в присутствии ортофосфорной кислоты перерабатывается пропан-пропиленовая фракция. Составить материальный баланс установки, если известно, что: производительность установки 100000 т/год по сырью; содержание пропилена в сырье 29,2 вес. %; глубина превращения пропилена Х=85%.
На установке полимеризации в присутствии ортофосфорной кислоты перерабатывается 65500 м3/сутки пропан-пропиленовой и бутан-бутиленовой фракции. Составить материальный баланс установки, если известно, что: состав сырья (вес. %): С3Н6 – 24,2; С3Н8 – 36,0; С4Н8 – 20,6; С4Н10 – 19,2; глубина превращения бутиленов 95 % и пропилена 80%.
Составить материальный баланс установки полимеризации, работающую в режиме получения полимербензина, при выходе его 31,2 (вес.%). Выход отработанной пропан-пропиленовой фракции составляет 64,0 (вес.%), все остальное фракция остаток выше 205 ºС. Производительность установки 240 тыс. т/год.
Литература
Сарданашвили А.Г., Львова А.И. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа, М., Химия, 1973.
Гусейнов Д.А., Спектор Ш.Ш. Технологические расчеты процессов нефтепереработки, М.-Л., Химия, 1964.
КузнецовА.А., Кагерманов С.Н., Судаков Е.М. Расчеты процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности, Л., Химия, 1974.
Практическое занятие №7 Тема: Задачи и упражнения по составлению уравнений химических реакций, протекающих при алкилировании и изомеризации с указанием механизма ее протекания
Назначение процесса алкилирования – получение бензиновых фракций, обладающих высокой стабильностью и детонационной стойкостью, с использованием реакции взаимодействия изобутана с олефинами в присутствии катализатора [1]. Алкилирование бензола пропиленом проводят с целью получения изопропилбензола – также высокооктанового компонента бензина, либо с целью получения сырья для производства фенола и ацетона. В результате алкилирования бензола этиленом получают этилбензол, который путем дегидрирования превращают в стирол – сырье для производства каучука. Катализаторами процесса алкилирования изобутана олефинами чаще всего служат серная и фтористоводородная кислоты. При алкилировании ароматических углеводородов олефинами применяют ортофосфорную кислоту на твердом носителе и хлористый алюминий [2].
Сернокислотное алкилирование изобутана бутиленами осуществляют при 0-10 °С и 0,757-0,858 МПа. Для подавления реакции полимеризации олефинов создают в реакторе избыток изобутана, составляющий 6-10:1 на олефины. В реактор подают 98%-ную свежую кислоту, а выводят отработанную - концентрацией менее 90%. Продолжительность контакта кислоты с сырьем 20-30 мин.
При составлении материального баланса установки алкилирования подсчитывают количество каждого компонента в исходном сырье и изобутана, вступившего в реакцию, по уравнению:
изо-С4Н10 + С4Н8 → изо-С8Н18
т.е. на 1 моль изобутан требуется 1 моль бутилена. Отсюда на 58 кг изобутана требуется 56 кг бутиленов. Массовое соотношение а изобутан к бутиленам составляет
а=
Практически массовое соотношение реагирующих изобутана и бутиленов от 1,1:1 до 1,2:1.
Выход алкилата определяется по количеству изобутана и бутиленов, вступающих в реакцию. В состав отработанной бутан-бутиленовой фракции входят н-бутан, изобутан и бутилены, не вошедшие в реакцию. Выход пропана равен его содержанию в исходном сырье.
Пример 7.1. Составить материальный баланс установки алкилирования бутан-бутиленовой фракции производительностью 68000 т/год по сырью, если известно: состав сырья (в масс. %): С3Н6 1,2; С3Н8 1,3; изо-С4Н8 5,5; н-С4Н8 26,6; изо-С4Н10 38,8; н-С4Н10 26,6; массовое отношение реагирующего изобутана к олефинам 1,1 : 1; алкилат состоит на 90% из авиаалкилата и на 10% из автоалкилата; глубина превращения пропилена и бутиленов 100%.
Решение. Подсчитывают общую массу олефинов
G1=68000·0,012+68000·0,055+68000·0,266=22650 т/год
Определяют массу изобутана, вступившего в реакцию
G2=22650·1,1=24915 т/год
Рассчитывают выход алкилата
G3=22650+24915=47565 т/год
В том числе авиаалкилата
G4=47565·0,90=42828 т/год
Автоалкилата
G5=47565-42808=4757 т/год
Результаты подсчетов сводят в таблицу:
Сырье |
% масс. |
т/год |
Продукт |
% масс. |
т/год |
|
Приход |
Расход |
|||||
С3Н6 С3Н8 изо-С4Н8 н-С4Н8 изо-С4Н10 н-С4Н10 |
1,2 1,3 5,5 26,6 38,8 26,6 |
780 820 3760 18110 26420 18110 |
Авиалкилат Автоалкилат Отработанная бутан-бутиле-новая фракция Пропан |
63,0 7,0
28,7 1,3 |
42808 4757
19615 820 |
Пример 7.2. На установке сернокислотного алкилирования бутан-бутиленовой фракции перерабатывается 70000 т/год сырья. Определить выход авиаалкилата и автоалкилата, если известно, что в исходной смеси содержится олефинов 31,4 % масс.
Решение. Принимают выход всего алкиалата равным 175% от олефинов, а авиалкилата 90% от всего алкилата. Определяют выход всего алкилата
G1=70000·0,314·1,75=38400 т/год
Подсчитывают выход авиаалкилата
G2=38400·0,90=34560 т/год
Находят выход автоалкилата
G3=38400·0,10=3840 т/год
Назначение процесса изомеризации – 1) выработка высокооктановых легких компонентов автомобильных бензинов из прямогонных фракций; 2) производство изопентана – сырья для производства синтетического каучука – из пентана; 3) получение изобутана для установки алкилирования изомеризацией бутана [1]. Изомеризация нормальных парафинов – процесс низкотемпературный. Понижение температуры способствует образованию изомеров, но при этом снижается скорость реакции. Снижение давления при низких температурах также вызывает увеличение выхода изомеров. С целью повышения продолжительности работы катализатора процесс ведут под давлением водорода. Катализаторами изомеризации служат хлористый алюминий, платина. Палладий, сульфид вольфрама, никель и оксид молибдена.