Проект блока стабилизации установки изомеризации легких бензиновых фракций
ВВЕДЕНИЕ
Процесс изомеризации является одним из самых рентабельных спосо-бов получения высокооктановых компонентов бензинов с улучшенными экологическими свойствами. Актуальность установок изомеризации возросла с введением новых сверхжестких ограни¬чений на экологические свойства автомобильных бензинов, включая ограничение по фракционному составу, содержанию ароматических соединений, в частности бензола. Установки изомеризации позволяют получить топливо с характеристиками, отвечающими жестким стандартам ЕВРО - 4 и ЕВРО - 5 [1].
Для осуществления процесса изомеризации требуются высокоэффек-тивные аппараты, к которым предъявляются высокие требования по эконо-мичности, надежности, технологичности и эргономичности. Одним из этапов, реализующих данные требования в части обеспечения их надежной работы, является этап, связанный с конструированием аппаратов и машин.
Основная цель выпускной квалификационной работы заключалась в конструировании оборудования, входящего в блок стабилизации установки изомеризации легких бензиновых фракций, а именно колонного аппарата и теплообменного аппарата.
Объектом проектирования явились стабилизационная колонна и теплообменный аппарат блока стабилизации установки изомеризации легких бензинoвыx фракций.
СОДЕРЖАНИЕ
Bведение......................................................................................................................... 5
1 Литературный обзор................................................................................................... 6
1.1 Понятие и назначение процесса изомеризации................................................ 6
1.2 Процесс изомеризации в России и в мире......................................................... 7
1.3 Химические основы процесса................................................................................. 8
1.4 Сырье и продукты процесса изомеризации........................................................... 11
1.5 Основные технологические пaрaметры процесса................................................. 11
1.6 Катализаторы процесса изомеризации.................................................................. 15
2 Обоснование выбора темы......................................................................................... 17
3 Технологический раздел............................................................................................. 18
3.1 Описание технологической схемы блока стабилизации...................................... 18
3.2 Проектировочный расчет теплообменного аппарата........................................... 19
4 Механический раздел………………………………………………………………. 27
4.1 Конструирование колонного аппарата.................................................................. 27
4.2 Расчет аппарата на прочность................................................................................. 32
4.3 Расчет на прочность элементов теплообменного аппарата................................. 42
5 Общие вопросы экономики, автоматизации процессов и охраны труда.............. 51
5.1 Нормы и требования, ограничивающие воздействие процессов производства и выпускаемой продукции на окружающую среду....................................................
5.2 Отходы производства, сточные воды и выбросы в атмосферу…....................... 52
5.3 Производственная безопасность…........................................................................ 55
5.4 Охрана труда…......................................................................................................... 63
5.5 Автоматизация технологического процесса……………………………………. 65
Заключение..................................................................................................................... 78
Список использованных источников........................................................................... 79
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1 Хаимова, Т.Г., Мхитарова, Д.А. Изомеризация как эффективный путь производства высокооктановых компонентов бензина // Информационно-аналитический обзор. -М.: ЦНИИТЭнефтехим, 2005. – 80 с.
2 Воевода, Н.В. Повышение октановых чисел бензинов // Информационно-аналитический обзор. -М.: ЦНИИТЭнефтехим, 2001. – 114 с.
3 Турукалов, М. Полная изомеризация // Нефтегазовая вертикаль. – 2008. – № 16. – C. 22-28.
4 Агабеков, В.Е., Сеньков, Г.М. Каталитическая изомеризация легких парафиновых углеводородов // Катализ в химической и нефтехимической промышленности – 2006. – № 5. – C. 31-41.
5 Ахметов, А.Ф. Тенденции развития процесса изомеризации в России и за рубежом // Нефтегазовое дело. - 2010
6 Гейтс, Б., Кейтцир, Дж., Шуйт, Г. Химия каталитических процессов. -М.: Мир, 1981.- 552 c.
7 Ахметов, С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа: Учебное пособие для вузов. - Уфа: Изд-во Гилем, 2002. - 672 с.
8 Бруно Домерг, Лоран Ватрипон. Передовые решения для процессов изомеризации парафинов // Нефтепереработа и нефтехимия – 2003. – № 7. – C. 3-9.
9 Нефедов, Б.К., Радченко, Е.Д., Алиев, Р.Р. Катализаторы процессов углубленной переработки нефти. -М.: Химия, 1992. - 265 с.
10 Технологический регламент установки изомеризации легких бензиновых фракций, 2009. - 484 с.
11 Каталог выпускаемого оборудования ОАО «Уралтехнострой-Туймазыхиммаш». – Изд. 2-е, перераб. и доп. – Уфа, 2005. – 343 с.
12 ГОСТ Р 52857.1. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Общие требования, 2007.
13 ГОСТ Р 52857.2. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет цилиндрических и конических обечаек, выпуклых и плоских днищ и крышек, 2007.
14 ГОСТ 14249-89. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность.
15 ГОСТ Р 51273-99. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность.- М.: Госстандарт России, 2006. – 11 с.
Объемная скорость определяется как отношение часового объемного расхода сырья, подаваемого в реактора, к объему катализатора, находящегося в реакторах. Высокая объемная скорость подачи сырья уменьшает время кон¬такта сырья с катализатором, что приводит к уменьшению конверсии углево¬дородов С5 и С6 и уменьшению октанового числа стабильного изомеризата «за проход». Для компенсации снижения конверсии С5—С6 при увеличении объемной скорости требуется подъем температуры. Но возможность повы¬шения температуры ограничена термодинамическим равновесием и разви¬тием реакций гидрокрекинга.
Расчетная объемная скорость для эксплуатации установки изомериза¬ции составляет от 1,0 до 2,5 ч-1. Снижение мольного отношения ведет к снижению парциального дав¬ления водорода и усилению ингибирующего влияния нафтеновых углеводо¬родов на реакцию изомеризации парафинов, то есть к снижению октанового числа изомеризата.
Мольное соотношение следует поддерживать концентрацией циркули¬рующего ВСГ и кратностью циркуляции отношения водорода к сырью. Оп¬тимальная кратность циркуляции – 560000 нм3/м3 сырья в час. Низкая цирку¬ляция приводит к уменьшению мольного соотношения водород: сырье, а бо¬лее высокая – к снижению времени контакта сырья с катализатором. И в пер¬вом, и во втором случае это обуславливает снижение глубины изомеризации.
Концентрация водорода в циркулирующем газе реакторного блока изомеризации должна поддерживаться не ниже 80 %. Для этого необхо¬димо подпитывать циркулирующий ВСГ свежим газом.