- •Виробничі процеси та обладнання об’єктів автоматизації конспект лекцій доцента кафедри нгтт і т Гаєвої Любов Іванівни
- •1.1 Зміст і задачі дисципліни
- •1.2 Класифікація технологічних процесів
- •1.3 Хімічний і фракційний склади нафти
- •1.3.1 Парафінові вуглеводні
- •1.3.2 Нафтенові вуглеводні
- •1.3.3 Ароматичні вуглеводні
- •1.3.4 Фракційний склад нафти
- •2 Основні поняття масообмінних процесів
- •2.1 Загальні ознаки масообмінних процесів
- •2.2 Способи визначення складу фаз
- •2.3 Основне рівняння масопередачі
- •3.1 Призначення і суть процесу абсорбції
- •3.2 Використання абсорбції в нафтогазовій промисло-вості
- •3.3 Робота системи абсорбер-десорбер неперервної дії
- •3.4 Параметри контролю і регулюванню при абсорбції та десорбції
- •3.4.1 Температура в абсорбері
- •3.4.2. Тиск в абсорбері
- •3.4.3 Питома витрата абсорбенту
- •3.4.4 Рівень рідини в низу абсорбера і десорбера
- •3.4.5 Температура в десорбері
- •3.4.6 Тиск в десорбері
- •3.4.7 Рушійна сила абсорбції
- •3.4.8 Площа контакту і час контакту абсорбенту і газової суміші
- •3.5 Вимоги до абсорбентів
- •3.6 Типи абсорберів
- •4 Процес адсорбції
- •4.1 Призначення і суть процесу
- •4.2 Використання адсорбції в нафтогазовій промисло-вості
- •4.3 Робота системи адсорбер-десорбер періодичної дії
- •4.4 Робота системи адсорбер-десорбер неперервної дії
- •4.5 Параметри контролю і регулювання при адсорбції і десорбції
- •4.5.1 Температура в адсорбері
- •4.5.2 Тиск в адсорбері
- •4.5.3 Питома витрата адсорбенту
- •4.5.4 Температура в десорбері
- •4.5.5 Тиск в адсорбері
- •4.5.6 Природа газової суміші і властивості адсорбенту
- •5 Процес ректифікації
- •5.1 Призначення і суть процесу
- •5.2 Використання процесу в нафтогазовій промисло-вості
- •5.3 Будова і робота простої ректифікаційної колони
- •5.4 Будова і робота складної ректифікаційної колони
- •5.5 Параметри контролю і регулювання при ректифікації
- •5.5.1 Температура верха колони
- •5.5.2 Температура низу колони
- •5.5.3 Тиск в колоні
- •5.5.4 Температура і витрата сировини
- •5.5.5 Рівень залишку в колоні
- •5.5.6 Температура на тарілках виводу бокових фракцій
- •5.6 Матеріальний баланс ректифікаційної колони
- •5.7 Крива рівноваги фаз: її побудова та рівняння
- •5.8 Ізобарні температурні криві
- •5.9 Графічний метод визначення кількості тарілок в колоні
- •5.10 Визначення температурного режиму простої ректифікаційної колони
- •5.11 Визначення геометричних розмірів колони: діаметра і висоти
- •6 Процес екстракції
- •6.1 Призначення і суть процесу
- •6.2 Використання в нафтогазовій промисловості
- •6.3 Методи екстракції
- •6.3.1 Однократна екстракція
- •6.3.2 Багатократна екстракція
- •6.3.3 Протитічна екстракція
- •6.4 Будова і робота екстракційної колони
- •6.5 Параметри контролю і регулювання при екстракції
- •6.5.1 Температура
- •6.5.2 Співвідношення розчинник: сировина
- •6.5.3 Якість розчинника
- •6.5.4 Рівень границі розділу фаз
- •6.6 Визначення складу фаз за допомогою трикутної діаграми
- •7 Теплові процеси
- •7.1 Теплообмінні апарати
- •7.1.1 Кожухотрубні теплообмінники з нерухомим трубними решітками
- •7.1.2 Теплообмінні апарати з температурними компенсаторами
- •7.1.3 Теплообмінні апарати з плаваючою головкою (з рухомою трубною решіткою)
- •7.1.4 Теплообмінні апарати з u-подібними трубками
- •7.1.5 Теплообмінники типу «труба в трубі»
- •7.1.6 Випарники з паровим простором
- •7.1.7 Апарати повітряного охолодження
- •7.2 Класифікація і маркування апо
- •7.3 Маркування та розрахунок кожухотрубчастих теплообмінників
- •7.3.1 Маркування кожухотрубчастих теплообмінників
- •7.3.2 Розрахунок кожухотрубчастих теплообмінників
- •7.4 Трубчасті печі
- •7.5 Умовні позначення типових трубчастих печей
- •8 Товарні нафтопродукти
- •8.1 Технологічна класифікація нафт
- •8.2 Основні напрями переробки нафти
- •8.3 Класифікація і характеристика товарних нафтопродуктів
- •8.4 Палива
- •8.4.1 Карбюраторні палива
- •8.4.2 Реактивні палива
- •8.4.3 Дизельні палива
- •8.4.4 Газотурбінні палива
- •8.4.5 Котельні палива
- •8.5 Нафтові оливи
- •8.5.1 Моторні оливи
- •8.5.2 Трансмісійні оливи
- •8.5.3 Індустріальні оливи
- •8.5.4 Турбінні і компресорні оливи
- •8.5.5 Спеціальні оливи
- •8.6 Пластичні мастила
- •8.7 Парафіни, церезини, вазеліни
- •8.8 Нафтові розчинники та ароматичні вуглеводні
- •8.9 Нафтові бітуми
- •8.10 Нафтовий кокс
- •8.11 Технічний вуглець
- •8.12 Присадки до палив та олив
- •9.2 Методи руйнування нафтових емульсій
- •9.3 Будова і робота електродегідраторів
- •9.3.2 Горизонтальні електродегідратори
- •9.4 Схема електрознесолювальної установки та її опис
- •9.5 Параметри контролю і регулювання на установці
- •9.5.1 Температура і тиск в електродегідраторі
- •10.2 Первинна переробка нафти
- •10.2.1 Призначення первинної переробки і класифікація установок авт
- •10.2.2 Сировина і одержувані продукти
- •10.2.3 Принципова технологічна схема авт з трьохкратним випаровуванням і їх опис
- •10.3 Термічні процеси переробки нафти (коксування)
- •10.3.1 Призначення, і суть процесу
- •10.3.2 Механізми реакцій
- •10.3.3 Сировина і одержувані продукти
- •10.3.4 Технологічна схема установки сповільненого коксування і її опис
- •10.3.5 Параметри контролю і регулювання на установці
- •10.3.5.1 Якість сировини
- •10.3.5.2 Температура входу сировини в реактор
- •10.3.5.3 Тиск в реакторі
- •10.3.5.4 Час перебування сировини в реакторі
- •10.3.5.5 Коефіцієнт рециркуляції
- •10.4 Каталітичні процеси
- •10.4.1 Каталітичний реформінг
- •10.4.1.1 Призначення, суть і хімізм процесу
- •10.4.1.2 Сировина і одержувані продукти
- •10.4.1.3 Каталізатори
- •10.4.1.4 Принципова технологічна схема установки каталітичного риформінгу і її опис
- •10.4.2 Параметри контролю і регулювання на установці
- •10.4.2.1 Якість сировини
- •10.4.2.2 Температура на вході в реактори
- •10.4.2.3 Об’ємна швидкість подачі сировини
- •10.4.2.4 Тиск в реакторах
- •10.4.2.5 Кратність циркуляції водневмісного газу
- •10.5.2 Сировина і одержувані продукти
- •10.5.3 Каталізатор
- •10.5.4 Принципова технологічна схема установки каталітичного крекінгу з ліфт- реактором і її опис
- •10.5.5 Параметри, що впливають на процес
- •10.5.5.1 Якість сировини
- •10.5.5.2 Температура в реакторі
- •10.5.5.3 Час контакту сировини і каталізатора
- •10.5.5.4 Кратність циркуляції каталізатора
- •10.5.5.5 Тиск в реакторі
- •11 Процеси очищення продуктів
- •11.1 Процес гідроочищення
- •11.1.1 Призначення установки, суть і хімізм процесу
- •11.1.2 Сировина і одержувані продукти
- •11.1.3 Умови проведення процесу
- •11.1.4 Каталізатори
- •11.1.5 Принципова технологічна схема гідроочищення дизельного палива в паровій фазі і її опис
- •11.1.6 Параметри контролю і регулювання на установці
- •11.1.6.1 Якість сировини
- •11.1.6.2 Температура в реакторі
- •11.1.6.3 Тиск в реакторі
- •11.1.6.4 Об’ємна швидкість подачі сировини і кратність циркуляції водневмісного газу
- •11.2 Процес карбамідної депарафінізації
- •11.2.1 Призначення і суть процесу
- •11.2.2 Сировина і одержувані продукти
- •11.2.3 Параметри, що впливають на процес
- •11.2.3.1 Якість сировини
- •11.2.3.2 Склад і концентрація карбаміду
- •11.2.3.3 Співвідношення карбамід-сировина
- •11.2.3.4 Температура
- •11.2.3.5 Склад і кількість активатора та розчинника
- •11.2.3.6 Час контакту сировини з карбамідом
- •11.3 Опис технологічної схеми установки карбамідної депарафінізації дизельного палива
10.5.5.4 Кратність циркуляції каталізатора
Кратність циркуляції каталізатора – це маса каталізатора, що приходиться на 1 тонну сировини, яка подається в реактор. Вона зв’язана з допустимою величиною коксовідкладення, яка не перевищує 1,0-1,5% мас. на каталізатор (3,5-4,5% мас. на сировину). Крім того, кратність циркуляції каталізатора визначається температурним режимом реактора і регенератора. Збільшення кратності циркуляції каталізатора зменшує час його перебування в зоні реакції. Кількість коксу на кожній частині каталізатора зменшується, а це в свою чергу сприяє зростанню степені перетворення сировини, тобто підвищенню виходу газу, бензину та коксу. Збільшення виходу коксу пояснюється зниженням ефективності відпарювання відпрацьованого каталізатора. Зміною кратності циркуляції каталізатора можна регулювати кількість теплоти, яку необхідно підводити ззовні, степінь перетворення сировини, степінь закоксованості каталізатора. З іншого боку зростання кратності циркуляції каталізатора збільшує енергетичні затрати на експлуатацію установок каталітичного крекінгу. При цьому також зростають розміри реакторно-регенеративного блоку. Кратність циркуляції каталізатора на установках каталітичного крекінгу з киплячим шаром каталізатора становить 8-12, а в реакторах ліфтного типу - 2,5-7. Кратність циркуляції каталізатора регулюється кількістю сировини, що подається в реактор.
10.5.5.5 Тиск в реакторі
Процес каталітичного крекінгу ведуть при невеликому надлишковому тиску 0,07-0,18 МПа. Підвищення тиску мало впливає на процес, оскільки він відбувається на поверхні каталізатора. При підвищенні тиску незначно зростає вихід коксу, оскільки збільшується кількість компонентів, які адсорбуються на поверхні каталізатора. При цьому вихід бензину і його октанове число зменшується. Тиск в реакторі підтримується дещо вищим атмосферного для проштовху-вання пароподібних продуктів процесу з реактора в ректифікаційну колону. Тиск в реакторі регулюється автоматично клапаном, який встановлюється на лінії виводу газоподібних продуктів з нього.
11 Процеси очищення продуктів
11.1 Процес гідроочищення
11.1.1 Призначення установки, суть і хімізм процесу
Призначення установки – покращення якості і підвищення стабільності світлих і темних палив, олив, сировини каталітичного крекінгу шляхом вилучення S, N, O – сполук і насиченняолефінових вуглеводнів.
Суть процесу гідроочищення полягає в тому, що сировина змішується з водневмісним газом, підігрівається в печі і пропускається через каталізатор. В результаті контакту сировини з каталізатором проходить деструктивна гідрогенізація S, -N, і О – сполук і гідрування олефінових вуглеводнів.
Процес гідроочищення підвищує стабільність палив, знижує їх корозійну активність, покращує колір і запах. Процес гідроочищення світлих палив проходить в паровій фазі; темних – в рідкій.
Основними реакціями при гідроочищенні є наступні:
- гідрогеноліз сірчаних сполук (меркаптанів, сульфідів, дисульфідів, тіофенів). Реакції гідрогенолізу полягають в розриві С-S зв’язку і насиченням воднем вільних валентностей
RSH+H2 RН+H2S (11.1)
R1-S-R2+2H2 R1H+R2H+H2S (11.2)
R1-S-S-R2+3H2 R1H+R2H+2H2S (11.3)
+4H2 C4H10+H2S (11.4)
- гідрогеноліз азотистих сполук
RNH2+4H2 RH+NH3 (11.5)
- гідрогеноліз кисневих сполук
ROH+H2 RH+H2O (11.6)
+3Н2 +Н2 +Н2О (11.7)
фенол циклогексанол циклогексан
- гідрування олефінових вуглеводнів
CnH2n+H2 CnH2n+2 (11.8)
- гідрування ароматичних сполук
+5Н2 (11.9)
- гідрокрекінг парафінових вуглеводнів
C10H22+H22C5H12 (11.10)
декан пентан
Основні реакції гідроочищення протікають з виділенням теплоти.