
- •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. В проточном каталитическом реакторе полного смешения протекают реакции:
Им соответствуют следующие кинетические уравнения: r1=k1РА и r2=k2РВ. Потоки этилена на входе и выходе из реактора равны соответственно 10 моль/ч и 6 моль/ч. Определить соотношение констант скоростей k2/k1, если поток оксида этилена на выходе из реактора составляет 3 моль/ч.
2. В периодическом реакторе протекают реакции:
Им соответствуют следующие кинетические уравнения:
r1=k1сАсY и r2 =k2сВсY
Соотношение констант скоростей k2/k1=0,5, исходное мольное отношение сА,0/сY,0=10, конверсия оксида этилена полная.
Каково должно быть предельно допустимое массовое содержание воды в исходном спирте, чтобы содержание этиленгликоля в этилцеллозольве не превышало 1 масс. %?
3. В проточном реакторе полного смешения идут реакции:
Н2О+СН2=СН2→С2Н5ОН, r1=k1[Н2О][СН2=СН2];
С2Н5ОН+СН2=СН2→С2Н5ОС2Н5, r2=k2[С2Н5ОН][СН2=СН2].
Соотношение констант скоростей k2/ k1=0,5, а соотношение потоков воды и этилена на входе в реактор равно 4. Вычислить конверсию этилена селективность образования этилового спирта по этилену, если конверсия воды составляет 20 %.
4. Лабораторные занятия лабораторная работа №1 Тема: Термический крекинг (пиролиз) углеводородов и составление материального баланса опыта
В настоящее время широко применяются разнообразные методы переработки нефти и нефтепродуктов и в том числе термический и каталитический крекинг дистиллятов и мазутов.
Крекинг нефтепродуктов проводится для получения из тяжелых углеводородов более легких, преимущественно для выработки бензина.
Высокотемпературный крекинг (670—720° С) нефтяного сырья, называемый пиролизом, проводится для получения газов, служащих исходным сырьем для органического синтеза и в том числе и для синтеза высокооктановых компонентов моторного топлива и различных жидких продуктов с высоким содержанием ароматических углеводородов. По температурному режиму пиролиз является наиболее жесткой формой термического крекинга и характеризуется более глубоким разложением углеводородов нефти. Реакции при пиролизе в большинстве случаев, как правило, являются необратимыми, т. е. продукты первичного распада сразу же подвергаются дальнейшему превращению и не способны образовывать исходный продукт. Таким образом, пиролиз жидких углеводородов — многофазный высокотемпературный процесс, в котором разложение исходных углеводородов идет в гомогенной среде и в результате образуется газовая, жидкая и твердая фазы (кокс, сажа). На процесс пиролиза и выход продуктов влияют следующие факторы:
1. Природа исходного сырья. Скорость процесса пиролиза и характер образующихся продуктов зависят от свойств тех или иных углеводородов исходного сырья, в том числе от молекулярной массы и условий проведения процесса. С повышением молекулярной массы термическая стойкость всех углеводородов падает и наибольшей устойчивостью обладают такие низкомолекулярные соединения, как метан, этан, бензол, толуол и др. Легкое сырье дает большие выходы газа, тогда как пиролиз тяжелого сырья увеличивает выход ароматических углеводородов и жидких олефйнов. Следовательно, выбор сырья определяется, в основном, конечными продуктами пиролиза.
2. Температура пиролиза. Наименьшей термодинамической устойчивостью из углеводородов нефти и ее продуктов обладают парафиновые углеводороды, наибольшей — ароматические; олефиновые и нафтеновые углеводороды занимают промежуточное положение. С повышением температуры скорость разложения предельных углеводородов возрастает больше, чем других углеводородов, и это расщепление идет обычно посредине молекулы с образованием парафинов и олефинов меньшей молекулярной массы:
Например, С16Н34 → С8Н18 + С8Н16
твердое жидкое жидкое
Газообразные продукты пиролиза содержат непредельные углеводороды олефинового и диолефинового рядов, предельные углеводороды и водород. Выход газообразных продуктов достигает 45%, жидких — 50%. Жидкие продукты содержат большое количество ароматических углеводородов, входящих в состав легкого масла, получаемого при перегонке смолы пиролиза. Оптимальная температура пиролиза 670—720° С. Пониженный температурный режим соответствует большему выходу ксилола.
Выход бензола повышается до 750° С, после чего остается почти постоянным. Выход толуола достигает максимума при 700° С и при дальнейшем повышении температуры падает. Повышение или понижение температуры по сравнению с оптимальной уменьшает выход ароматических углеводородов и изменяет соотношение между ними. Следовательно, каждой температуре соответствует оптимальное время контакта, при котором получается максимальное количество целевого продукта.
3. Время пиролиза. Увеличение времени пребывания исходного сырья в зоне реакции повышает выход ароматических углеводородов. Как правило, реакции, идущие при пиролизе, являются необратимыми. Основная реакция — термическое разложение — обычно рассматривается как гомогенная некаталитическая мономолекулярная реакция первого порядка, протекающая в газовой фазе.
Цель: В данной работе определяют выход продуктов пиролиза в зависимости от типа исходного сырья, температуры процесса, скорости подачи сырья и проводят анализ полученных продуктов.