Расчет технологических параметров термических процессов переработки нефти

Типы и назначение термических процессов

Под термическими процессами подразумевают процессы химических превращений нефтяного сырья - совокупности реакций крекинга (распада) и уплотнения, осуществляемые термически, то есть без применения катализаторов. Основные параметры термических процессов, влияющих на ассортимент, материальный баланс и качество получаемых продуктов - качество сырья, давление, температура и продолжительность термолиза (термин, применяемый к термическим процессам по аналогии с катализом в каталитических процессах).

В современной нефтепереработке применяются следующие типы термических процессов:

1. Термический крекинг высококипящего дистиллятного или остаточного сырья при повышенном давлении (2–4 МПа) и температуре 500–540⁰С с получением газа и жидких продуктов.

С начала возникновения и до середины XX в. Основным назначением этого «знаменитого» в своё время процесса было получение из тяжёлых нефтяных остатков дополнительного количества бензинов, обладающих, по сравнению с прямогонными, повышенной детонационной стойкостью (60–65 пунктов по ОЧММ - октановое число по моторному методу), но низкой химической стабильностью. В связи с внедрением и развитием более эффективных каталитических процессов, таких как каталитический крекинг, каталитический риформинг, алкилирование и др., процесс термического крекинга остаточного сырья как бензинопроизводящий ныне утратил своё промышленное значение. В настоящее время термический крекинг применяется преимущественно как процесс термоподготовки дистиллятных видов сырья для установок коксования и производства термогазойля. Применительно к тяжёлым нефтяным остаткам промышленное значение в современной нефтепереработке имеет лишь разновидность этого процесса, получившая название висбрекинга. Висбрекинг – это процесс лёгкого крекинга с ограниченной глубиной термолиза, проводимый при пониженных давлениях (1,5–3 МПа) и температуре с целевым назначением снижения вязкости котельного топлива.

2. Коксование - длительный процесс термолиза тяжёлых остатков или ароматизированных высококипящих дистиллятов при невысоком давлении и температурах 470–540 ⁰С. Основное целевое назначение коксования - малоценный газ, бензины низкого качества и газойли.

3. Пиролиз - высокотемпературный (750–800⁰С) термолиз газообразного, лёгкого или среднедистиллятного углеводородного сырья, проводимый при низком давлении и исключительно малой продолжительности. Основным целевым назначением пиролиза является производство олефин - содержащих газов. В качестве побочного продукта при пиролизе получают высокоароматизированные жидкости широкого фракционного состава с большим содержанием непредельных углеводородов.

4. Процесс получения технического углерода (сажи) - высокотемпературный (свыше 1200 ⁰С) термолиз тяжёлого высокоароматизированного дистиллятного сырья, проводимый при низком давлении и малой продолжительности. Этот процесс можно рассматривать как жёсткий пиролиз, направленный не на получение олефинсодержащих газов, а на производство твёрдого высокодисперсного углерода - продукта глубокого термического разложения углеводородного сырья по существу на составляющие элементы.

5. Процесс получения нефтяных пеков (пекование) - новый внедряемый в отечественную нефтепереработку процесс термолиза (карбонизации) тяжёлого дистиллятного или остаточного сырья, проводимый при пониженном давлении, умеренной температуре (360–420 ⁰С) и длительной продолжительности. Помимо целевого продукта - пека - в результате проведения процесса получают газы и керосиногазойлевые фракции.

6. Процесс получения нефтяных битумов - среднетемпературный продолжительный процесс окислительной дегидроконденсации (карбонизации) тяжёлых нефтяных остатков (гудронов, асфальтитов деасфальтизации), проводимый при атмосферном давлении и температуре 250 - 300 ⁰С.

Технологический расчет процесса термического крекинга

Технологический расчет процесса термического крекинга может включать расчеты скорости реакции; материального баланса установки; размеров реакционных змеевика и камеры.

Определение скорости реакции. На практике для удобства за скорость реакции термического крекинга принимают количество крекинг-бензина, образующегося в единицу времени, т. е. его выход. Подобная условность допустима в пределах прямой пропорциональности выхода бензина от глубины разложения нефтяного сырья. Зависимость выхода бензина от температуры при одной и той же продолжительности реакции определяется уравнением

(4.1)

где Х₁ и Х₂ —выход бензина при температурах и соответственно, % масс;

а — температурный градиент.

Скорость образования бензина

(4.2)

где и — скорости образования бензина, % масс, в единицу времени;

— температурный коэффициент.

Температурные градиент и коэффициент зависят от энергии активации и температуры процесса. В среднем энергия активации процесса термического крекинга составляет 209,3—251,2 кДж/моль.

Если известно время ,необходимое для получения определенного выхода бензина при температуре , то время, необходимое для того же выхода бензина при температуре , можно вычислить по формулам

(4.3)

где , — время, в течение которого получают определенный выход бензина при температуре и , мин;

, —температурные коэффициент и градиент скорости термического крекинга (табл. 4.2).

Таблица 4.2 - Температурные коэффициенты и градиенты скорости термического крекинга

Сырье	при температуре, ºС					при температуре, ºС
Сырье	400	450	500	550	400		450	500	550
Газойлевая фракция Гудрон	1,83 -	1,68 -	1,58 -	1,5 -	11,5 12,2		13,3 15,0	15,2 17,0	17,2 -

Пример 1. Продолжительность термического крекинга газойлевой фракции при = 450 °С с выходом бензина 20% масс, составляет = 80 мин. Какова продолжительность крекинга при = 500°С и той же глубине разложения?

Решение. По таблице 4.1 находят значение для интервала температур 450—500 °С; =14,0. Продолжительность крекинга при 500 ºС подсчитывают по формуле (120)

Пример 2. Скорость реакции термического крекинга газойлевой фракции при = 450°C составляет = 0,25% масс, в 1 мин, Определить скорость реакции крекинга при = 500°С.

Решение. По табл. 2 находят значение =14,0. Скорость реакции определяют по формуле (4.2)

Варианты заданий

(выбирается согласно порядкового номера в списке группы)

1. Продолжительность термического крекинга гудрона при =425°С и выходе бензина 6,2% масс, составляет =2 мин. Определить продолжительность крекинга ( ) при =480°С и той же глубине разложения.

2. Продолжительность термического крекинга гудрона при =450°C и выходе бензина 15,6% масс, составляет =33 мин. Определить продолжительность крекинга ( ) при ==500°С и той же глубине разложения.

3. При термическом крекинге гудрона в течение =11 мин при =450°C выход бензина 5,1% масс. Сколько бензина ( ) образуется за это же время при =480°С?

4. Скорость термического крекинга газойлевой фракции при =500°C составляет = 5% масс, бензина в 1 мин. Какова скорость крекинга при =460 °C?

5. Продолжительность термического крекинга газойлевой фракции при =460°С и выходе бензина 7,2% масс, составляет =3 мин. Определить продолжительность крекинга ( ) при =540°С и той же глубине разложения.

6. Продолжительность термического крекинга газойлевой фракции при =500°C и выходе бензина 12% масс, составляет =20 мин. Определить продолжительность крекинга ( ) при ==520°С и той же глубине разложения.

7. При термическом крекинге газойлевой фракции в течение =9 мин при =470°C выход бензина 9,2% масс. Сколько бензина ( ) образуется за это же время при =495°С?

8. Скорость термического крекинга гудрона при =470°C составляет = 9% масс, бензина в 1 мин. Какова скорость крекинга при =450 °C?

9. Продолжительность термического крекинга гудрона при =450°С и выходе бензина 8,3% масс, составляет =3,5 мин. Определить продолжительность крекинга ( ) при =490°С и той же глубине разложения.

10. Продолжительность термического крекинга гудрона при =500°C и выходе бензина 19,6% масс, составляет =30 мин. Определить продолжительность крекинга ( ) при ==475°С и той же глубине разложения.

11. При термическом крекинге гудрона в течение =1 мин при =540°C выход бензина 7,1% масс. Сколько бензина ( ) образуется за это же время при =480°С?

12. Скорость термического крекинга газойлевой фракции при =490°C составляет = 7% масс, бензина в 1 мин. Какова скорость крекинга при =500 °C?

13. Продолжительность термического крекинга газойлевой фракции при =480°С и выходе бензина 9,1% масс, составляет =2,5 мин. Определить продолжительность крекинга ( ) при =510°С и той же глубине разложения.

14. Продолжительность термического крекинга газойлевой фракции при =520°C и выходе бензина 18% масс, составляет =26 мин. Определить продолжительность крекинга ( ) при ==480°С и той же глубине разложения.

15. При термическом крекинге газойлевой фракции в течение =8 мин при =500°C выход бензина 15,2% масс. Сколько бензина ( ) образуется за это же время при =480°С?

16. Скорость термического крекинга гудрона при =490°C составляет = 14% масс, бензина в 1 мин. Какова скорость крекинга при =460 °C?

17. Продолжительность термического крекинга гудрона при =450°С и выходе бензина 7,2% масс, составляет =2,3 мин. Определить продолжительность крекинга ( ) при =475°С и той же глубине разложения.

18. Продолжительность термического крекинга газойлевой фракции при =510°C и выходе бензина 19,6% масс, составляет =21 мин. Определить продолжительность крекинга ( ) при ==480°С и той же глубине разложения.

19. При термическом крекинге гудрона в течение =13 мин при =480°C выход бензина 6,5% масс. Сколько бензина ( ) образуется за это же время при =500°С?

20. Скорость термического крекинга газойлевой фракции при =480°C составляет = 6% масс, бензина в 1 мин. Какова скорость крекинга при =500 °C?

21. Продолжительность термического крекинга газойлевой фракции при =490°С и выходе бензина 9% масс, составляет =2,8 мин. Определить продолжительность крекинга ( ) при =530°С и той же глубине разложения.

22. Продолжительность термического крекинга газойлевой фракции при =520°C и выходе бензина 10% масс, составляет =18 мин. Определить продолжительность крекинга ( ) при ==480°С и той же глубине разложения.

23. При термическом крекинге газойлевой фракции в течение =10 мин при =490°C выход бензина 12% масс. Сколько бензина ( ) образуется за это же время при =450°С?

24. Скорость термического крекинга гудрона при =490°C составляет = 10% масс, бензина в 1 мин. Какова скорость крекинга при =530 °C?

25. Продолжительность термического крекинга гудрона при =500°С и выходе бензина 9% масс, составляет =5 мин. Определить продолжительность крекинга ( ) при =520°С и той же глубине разложения.

26. Продолжительность термического крекинга гудрона при =470°C и выходе бензина 17% масс, составляет =25 мин. Определить продолжительность крекинга ( ) при ==490°С и той же глубине разложения.

27. При термическом крекинге гудрона в течение =1 мин при =450°C выход бензина 8% масс. Сколько бензина ( ) образуется за это же время при =490°С?

28. Скорость термического крекинга газойлевой фракции при =500°C составляет = 9% масс, бензина в 1 мин. Какова скорость крекинга при =470 °C?

29. Продолжительность термического крекинга газойлевой фракции при =500°С и выходе бензина 10% масс, составляет =2 мин. Определить продолжительность крекинга ( ) при =450°С и той же глубине разложения.

30. Продолжительность термического крекинга газойлевой фракции при =500°C и выходе бензина 15% масс, составляет =20 мин. Определить продолжительность крекинга ( ) при ==470°С и той же глубине разложения.

31. При термическом крекинге газойлевой фракции в течение =9 мин при =520°C выход бензина 19% масс. Сколько бензина ( ) образуется за это же время при =470°С?

32. Скорость термического крекинга гудрона при =500°C составляет = 18% масс, бензина в 1 мин. Какова скорость крекинга при =450 °C?

33. Продолжительность термического крекинга гудрона при =470°С и выходе бензина 5,3% масс, составляет =2,1 мин. Определить продолжительность крекинга ( ) при =510°С и той же глубине разложения.

34. Продолжительность термического крекинга гудрона при =470°C и выходе бензина 16% масс, составляет =19 мин. Определить продолжительность крекинга ( ) при ==450°С и той же глубине разложения.

35. При термическом крекинге гудрона в течение =9 мин при =480°C выход бензина 9,3% масс. Сколько бензина ( ) образуется за это же время при =520°С?

36. Скорость термического крекинга газойлевой фракции при =490°C составляет = 6% масс, бензина в 1 мин. Какова скорость крекинга при =510 °C?

37. Продолжительность термического крекинга газойлевой фракции при =530°С и выходе бензина 14,2% масс, составляет =2 мин. Определить продолжительность крекинга ( ) при =500°С и той же глубине разложения.

38. Продолжительность термического крекинга газойлевой фракции при =490°C и выходе бензина 11% масс, составляет =15 мин. Определить продолжительность крекинга ( ) при ==530°С и той же глубине разложения.

39. При термическом крекинге газойлевой фракции в течение =7 мин при =460°C выход бензина 10,5% масс. Сколько бензина ( ) образуется за это же время при =540°С?

40. Скорость термического крекинга гудрона при =490°C составляет = 5% масс, бензина в 1 мин. Какова скорость крекинга при =530 °C?

Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 2426; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 12

Мы поможем в написании ваших работ!