Дипломы, курсовые, рефераты, контрольные...
Срочная помощь в учёбе

Получение спекающих добавок в процессе жидкофазного термолиза гудрона западно-сибирской нефти

Диссертация: Получение спекающих добавок в процессе жидкофазного термолиза гудрона западно-сибирской нефти
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Производство НСД возможно осуществлять на специализированных установках, в основном, базирующихся на оборудовании процесса замедленного коксования, но с учетом специфики данного процесса. Поскольку процесс производства НСД идет по более короткому циклу, при её получении следует отказаться от применения рециркулирующих потоков и использовать схемы с последовательным трех-, четырехреакторным… Читать ещё >

Содержание

  • 1. Аналитический обзор
    • 1. 1. Перспективы развития производства нефтяных спекающих добавок (НСД)
    • 1. 2. Классификация нефтяных спекающих добавок
    • 1. 3. Ресурсы и характеристика нефтяных остатков, пригодных для получения нефтяных спекающих добавок
    • 1. 4. Химизм термолиза нефтяных остатков
    • 1. 5. Механизм и кинетика процесса жидкофазного термолиза
    • 1. 6. Основные факторы процесса
    • 1. 7. Состав и свойства НСД
    • 1. 8. Использование НСД в металлургической промышленности
    • 1. 9. Продукты процесса термолиза тяжелых нефтяных остатков
    • 1. 10. Технологические схемы получения спекающих добавок из нефтяных остатков
  • Выводы к главе 1
  • Постановка задачи исследования
  • 2. Выбор объекта и методов исследования
    • 2. 1. Выбор и обоснование сырья
    • 2. 2. Методика проведения эксперимента
    • 2. 3. Методики проведения анализов НСД
  • 3. Исследование процесса получения нефтяных спекающих добавок
    • 3. 1. Экспериментальные данные по исследованию процесса жидкофазного термолиза гудрона западно-сибирской нефти ОАО «Газпром нефтехим Салават»
    • 3. 2. Механизм термолиза гудрона
    • 3. 3. Влияние нефтяных спекающих добавок на прочность металлургического кокса
    • 3. 4. Влияние карбонатов щелочноземельных металлов на свойства НСД.,
    • 3. 5. Эффективность снижения оксидов серы в газах горения нефтяных коксов и коксобрикетов, пропитанных соединениями щелочных и щелочноземельных металлов
    • 3. 6. Прогнозирование основных качественных показателей НСД
  • Выводы к главе 3
  • 4. Моделирование промышленного реактора термолиза гудрона
    • 4. 1. Математическая модель реактора термолиза гудрона
    • 4. 2. Технологическое оформление процесса получения НСД

Получение спекающих добавок в процессе жидкофазного термолиза гудрона западно-сибирской нефти (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Согласно федеральной программы «Энергоэффективная экономика ТЭК» (раздел «Модернизация нефтеперерабатывающей промышленности») глубина переработки нефти к 2012 г. должна увеличиться до 75%, а к 2020 г. -до 85% «при значительном улучшении качества нефтепродуктов, обеспечивающем их конкурентоспособность». Решение этой актуальной проблемы невозможно без разработки и внедрения промышленных технологий переработки тяжелых нефтяных остатков (ТНО).

Нефтяным компаниям, предприятиям и организациям отрасли рекомендовано программой научно-технического сопровождения работ по реконструкции и коренной модернизации нефтеперерабатывающей промышленности на перспективу до 2012 г. в максимальной степени использовать отечественные разработки в области технологий, катализаторов и оборудования [1].

За последние 15−20 лет для переработки ТНО разработаны достаточно эффективные процессы, которые позволяют получать высококачественные моторные топлива. По сообщениям фирм-лицензиаторов: Kellogg Brown & Root (МАК Fining HDC), ABB Lummus Global (LC-Fining), Chevron (Isocracking), UOP (Unicracking), IFF (H-Oil и T-Star) они постепенно внедряются в промышленную практику. Однако их продвижение сдерживается высокими капитальными и эксплуатационными (энергетическими) затратами. Кроме того, в этих технологиях используются дорогостоящие катализаторы, а процессы гидрокрекинга протекают под большим давлением водорода (от 10 до 25 МПа). Из общего объема затрат на катализатор приходится 20−30%, водород — 30−40%, подготовку сырья -10−15%.

Более эффективным и менее затратным является процесс «легкого», или «мягкого» гидрокрекинга, который реализуется при давлении 5−10 МПа, как правило, по двустадийной схеме. Однако сырьем для него служит вакуумный газойль [1].

Ресурсы остаточного сырья на отечественных НПЗ довольно велики. Выход гудрона из нефтей типа западно-сибирской составляет примерно 30% на нефть [2]. Возможным квалифицированным решением задачи углубления переработки нефти является жидкофазный термолиз тяжелых нефтяных остатков. Основное целевое назначение данного процесса — производство высококачественных углеродных спекающих добавок (НСД), используемых в качестве связующих веществ, например, в шихтах коксования в черной металлургии и для брикетирования углей [3].

Кроме основного продукта — спекающей добавки, — в процессе образуется значительное количество керосино-газойлевых фракций. В отличие от термического крекинга или других видов термической конверсии, процесс жидкофазного термолиза исключает интенсивную деструкцию, так как проводится в определенных термических условиях, способствующих протеканию в системе преимущественно процессов термополиконденсации, участвующих в превращениях структурных элементов сырьевой системы [4, 5].

Отличительными особенностями технологических установок процесса жидкофазного термолиза являются [4]:

— простота аппаратурного оформления;

— малые капитальные затраты на промышленную реализацию;

— гибкость по отношению к изменению вида перерабатываемого сырья и рабочих условий процесса;

— относительно высокая степень конверсии.

Производство НСД возможно осуществлять на специализированных установках, в основном, базирующихся на оборудовании процесса замедленного коксования, но с учетом специфики данного процесса. Поскольку процесс производства НСД идет по более короткому циклу, при её получении следует отказаться от применения рециркулирующих потоков и использовать схемы с последовательным трех-, четырехреакторным заполнением с одного потока сырья. Внедрение новых технологических решений в переработку нефтяного остаточного сырья с включением в схему процесса получения НСД способствует увеличению глубины переработки нефти, подготовке сырья для различных технологических процессов, организации производства новых видов продукции [6, 7]. Имеются данные по наработке опытных партий коксующихся добавок на установках замедленного коксования использованием технологии раздельной выгрузки кокса из камеры замедленного коксования [8, 9].

Производство НСД позволит решить задачи, связанные с утилизацией значительных объемов гудронов, которые после углубленной переработки имеют высокие значения плотности, коксуемости, вязкости и серы, ухудшающие качество получаемого котельного топлива. В перспективе увеличение отбора вакуумных дистиллятов из мазутов будет способствовать ухудшению качественных показателей получаемых гудронов, однако это не скажется на качестве вырабатывемых из них НСД.

Таким образом, организация производства спекающих добавок на базе термодеструктивных процессов расширит возможности утилизации сернистых, высокосернистых нефтяных остатков, и одновременно даст импульс решению проблемы углубления переработки нефти, так как наряду со спекающей добавкой образуются значительные объемы вторичных дистиллят-ных фракций, облагораживание которых позволит заметно увеличить выработку моторных топлив [10, 11].

Цель работы:

— исследование процесса жидкофазного термолиза гудрона западносибирской нефти, вырабатываемого на предприятии ОАО «Газпром нефтехим Салават» для получения нефтяных спекающих добавок;

— изучение возможности использования полученных спекающих добавок в качестве заменителей коксующихся и жирных природных углей в шихте для коксования в черной металлургии.

Задачи работы:

— исследование кинетики накопления ос-фракции в процессе жидкофазного термолиза гудрона западно-сибирской нефти;

— составление кинетической модели процесса жидкофазного термолиза;

— изучение влияния качества сырья и параметров процесса на физико-химические свойства нефтяных спекающих добавок;

— снижение содержания оксидов серы в продуктах горения сернистых нефтяных спекающих добавок и коксов из них;

— разработка технологической схемы процесса жидкофазного термолиза тяжелых нефтяных остатков.

Научная новизна:

— исследована кинетика процесса жидкофазного термолиза гудрона западно-сибирской нефти;

— доказан автокаталитический механизм образования а-фракции в остаточном продукте реакции жидкофазного термолиза;

— получены корреляционные зависимости для прогнозирования основных качественных показателей НСД;

— изучена спекающая способность полученных нефтяных спекающих добавок в зависимости от содержания в них а-фракции и состава исходной шихты для получения металлургического кокса;

— показан способ снижения содержания серы в продуктах горения углеродных материалов на основе сернистых нефтяных спекающих добавок и сернистых нефтяных коксов.

— предложена комбинированная модель из последовательно соединенных реакторов типа идеального смешения и периодического действия, позволяющая сократить продолжительность процесса термолиза по сравнению с традиционным типом реактора замедленного коксования в 1,5 — 2,0 раза.

Практическая ценность работы:

Разработана и внедрена на кафедре химико-технологических процессов филиала ФГБОУ ВПО УГНТУ в г. Салавате методика и лабораторная установка по процессу получения нефтяных спекающих добавок из тяжелых нефтяных остатков для выполнения учебно-исследовательской работы студентов. Акт внедрения прилагается.

Изготовлены и апробированы образцы углеродных носителей, полученные на основе спекающей добавки и нефтяного кокса на пилотной установке в ООО «НТЦ Салаватнефтеоргсинтез», на которых проверено каталитическое действие нанесенных металлов. Акт испытаний прилагается.

Выражаем особую благодарность главному научному сотруднику ГУП «Институт нефтехимпереработки РБ», д.х.н., профессору Хайрудинову Инь-дару Рашитовичудоценту кафедры химико-технологических процессов филиала ФГБОУ ВПО УГНТУ в г. Салавате, к.т.н. Морозову Андрею Николаевичу за оказанную помощь и поддержку при выполнении данной работы.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.

1 На основе комплексных исследований процесса получения нефтяных спекающих добавок заданного качества в интервале от 400 до 450 °C и времени пребывания в интервале от 0 до 4 часов составлена кинетическая модель процесса термолиза.

2 Нефтяная спекающая добавка должна соответствовать следующим требованиям: выход летучих веществ, не более 30−35% масс.- содержание а-фракции, не ниже 60−65% масс.- спекаемость, индекс Рога, не ниже 50- коксуемость по Конрадсону, не ниже 60% масс.

3 Доказан предложенный ранее автокаталитический механизм самоускоряющихся радикальных процессов образования а-фракции в остаточном продукте реакции введением концентрата а-фракции в сырье процесса — гудрона западно-сибирской нефти.

4 Предложены и экспериментально подтверждены корреляционные зависимости, связывающие основные показатели качества нефтяных спекающих добавок (коксуемость, выход летучих веществ, содержание а-фракции, спекаемость, температура размягчения) в процессе их получения.

5 Экспериментально получены оптимальные условия по удельному содержанию а-фракции в шихте (от 4 до 16% масс.), позволяющие получать НСД с требуемой спекающей способностью (Ы более 50).

6 Экспериментально изучено снижение содержания серы в газообразных продуктах горения нефтяных углеродных материалов:

— с 2,8 до 0,5% масс, (в пересчете на НСД) путем введения в сырье процесса термолиза добавок солей СаСОз и ВаС03;

— с 3,2 до 0,4% масс, (в пересчете на кокс) методом пропитки сернистых нефтяных коксов растворами карбонатов и оксидов щелочных и щелочноземельных металлов.

7 Для математического описания промышленного реактора термолиза использованы комбинированные модели реакторов. Показано, что комбинированная модель реактора смешения и реактора периодического действия для промышленных условий имеет оптимальное время пребывания и составляет 1,25 ч для НСД с выходом летучих веществ 30% масс, и 3,3 ч — с выходом летучих веществ 20% масс., что позволяет сократить продолжительность процесса термолиза по сравнению с традиционным типом реактора замедленного коксования в 1,5 — 2,0 раза.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Оптимизация процессов переработки тяжелых нефтяных остатков. -М.: ЦНИИТЭнефтехим, 2005. 92 с.
  2. О.Ф. Нефтяной кокс. Ресурсы сырья и технологии прокаливания // Химия и технология топлив и масел. 2005. -№ 3. — С. 20−23.
  3. .П., Игонина А. Ю. Современные аспекты термолиза нефтяного сырья // Химия и технология топлив и масел. 2005. — № 2. — С. 52−53.
  4. И.Б., Синицин С. А. Термолиз остаточного нефтяного сырья в присутствии наноуглерода // Химия и технология топлив и масел 2007, № 6. -С.39−42.
  5. JI.B., Хайрудинов И. Р., Гаскаров Н. С. Пути получения пека из нефтяного сырья. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1991. — 48 с.
  6. М.И., Габбасов Р. Г. Опыт использования нефтяного кокса с повышенным содержанием летучих веществ в коксохимическом производстве // Нефтегазопереработка 2010: международная научно-практическая конференция.- Уфа: Издат-во ГУЛ ИНХП РБ, 2010. С.61−62.
  7. Д.Ф., Хайрудинов И. Р., Галеев Р. Г. Перспективы производства и применения спекающих добавок при получении металлургического кокса из шихт с повышенным содержанием слабоспекающихся и неспекающих-ся углей. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1990. — 40 с.
  8. В.В., Левин И. С. Получение специальных нефтяных спекающих добавок для коксования угольных шихт // Химия твердого топлива 1970, № 1-С. 104−109.
  9. Г. И. // Химия и технология топлив и масел. 1988. — № 1. -С. 43−44.
  10. И.Р. Перспективы развития процесса замедленного коксования // Вестник АИНГ. 2005 — № 6−7.
  11. ., Хофман X. // Нефть, газ и нефтехимия за рубежом. 1984.- № 2. С. 109−119.
  12. С.М., Свердлин В.А" Ласукова Л. П., Ицков М. Л., Денисенко В. И. Связующие материалы некаменноугольного происхождения // Химия твердого топлива 1979, № 4 С. 115−121.
  13. Н.В., Магарил Р. З. Термические процессы переработки нефти -М.:КДУ, 2008−96 с.
  14. Д.Б., Стуков М. И., Макеев A.C., Царев E.H., Цыганков И. В. Российский рынок производства и потребления коксующихся углей. Информационный бюллетень. -М.: Расмин, 2006. 101 с.
  15. Мировые цены на уголь // Металлургия России. 2006. -http://www.newman — rus.ru.
  16. H.A. Уголь: рост в 2008 году// Международная экономика. 2008. — № 11. — С. 35−45.
  17. З.И. Нефтяной углерод. М.: Химия, 1980. — 272 с.
  18. И.Р. Производство нефтяной спекающей добавки новое направление глубокой переработки сернистых нефтяных остатков // Сб. тр. БашНИИНП, 1988.-С. 116−123.
  19. Э.Л. Обжиг коксопековых материалов с различным содержанием связующего // Химия твердого топлива 1976, № 64 С. 53−56.24А.с. 1 279 997 (СССР).
  20. Патент 59−179 586 (Япония).
  21. В.В. Получение спекающих материалов из тяжелых остатков нефтей: Автореф. дис. канд. техн. наук. Свердловск: 1969. — 28 с.
  22. Л.В. Электродные пеки из тяжелых смол пиролиза газойлей // Химия и технология топлив и масел. 2005. — № 5. — С. 54−57.
  23. Т.Н., Лесохина Г. Ф., Колесникова Т. А. Состав и переработка тяжелых смол пиролиза. М.: Химия, 1979. — 320 с.
  24. Л.С., Берг Г. А., Гимаев Р. Н., Кудашева Ф. Х. Изучение термополиконденсации смолы пиролиза // Химия твердого топлива 1989, № 6 -С. 111−115.
  25. Долматов Л. В, Хайрудинов И. Р, Галеев Р. Г. Получение нефтяных пеков по совмещенной технологии // Химия и технология топлив и масел. 1988. -№ 1.- С. 4−6.
  26. Л.В. Нефтяные связующие и спекающие материалы для коксобрикетного топлива // Кокс и химия. 1989. — № 6. — С. 29−31.
  27. Л.В. Получение термопеков при глубокой переработке нефти // Химия и технология топлив и масел. 1991. — № 10. — С. 5−6.
  28. А.Ф. Нефтяной кокс. М.: Химия, 1966. — 264 с.
  29. С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа. -Учебное пособие для вузов. Уфа: Гилем, 2002. 672 с.
  30. Д.Ф. Перспективы производства и применения НСД при получении металлургического кокса из шихт с повышенным содержанием сла-боспекающихся и неспекающихся углей // ЦНИИТЭнефтехим, 1990. С. 40.
  31. Воль-Эпштейн А.Б., Шпильберг М. Б., Арзаева JI.A., Ольферт А. И., Нешин Ю. И. Донорно-водородная активность мезогенных углеводродных веществ // Химия твердого топлива 1988, № 3 С. 45−50.
  32. Долматов JI. B, Царев В. Я., Дровецкая JI.A., Лапина H.A. Исследование процесса карбонизации нефтяных пеков и свойств графитов на их основе // Химия твердого топлива 1977, № 2 С. 98−101.
  33. А.И., Шапошникова В. А., Куртеева З. И. Исследование процесса формирования структуры углеродных изделий и влияние технологических факторов на изменение их свойств // Химия твердого топлива 1976, № 5 -С. 169−172.
  34. М.А., Америк Ю. Б., Анисимов М. А., Гришин А. П. Зарождение и развитие мезофазы при термолизе нефтяных пеков // Химия и технология топ-лив и масел. 1985. — № 5. — С. 30−32.
  35. Технологический регламент на проектирование опытно-промышленной установки комплексной переработки пиролизного масла. БашНИИ НП, регламент, 1990.
  36. A.A. Закономерности развития сложных систем в процессах карбонизации остаточных продуктов нефтехимпереработки. Уфа: УГНТУ, 1997.- 187 с.
  37. И.Р., Морозов А. Н., Жирнов Б. С. Кинетические исследования процесса термополиконденсации гудрона с целью получения нефтяной спекающей добавки // Нефтепереработка и нефтехимия № 11, 2006. С. 8−11.
  38. Р.Н. Теоретические основы производства технического углерода из нефтяного сырья. Дис. докт. техн. наук. Уфа: Уфимский нефтяной институт, 1976. 400 с.
  39. Г. Г., Фрязинов В. В., Гимаев Р. Н., Сюняев З. И., Вяткин Ю. Л., Мулюков Ш. Ф. Кинетика и механизм термических превращений высокомолекулярной части нефти // Химия и технология топлив и масел. 1979. — № 8,-С. 8−11.
  40. Ю.М. Кинетика промышленных органических реакций. Справочное издание. М.: Химия, 1989, С. 234−238.
  41. Н.С., Нечаев Ю. А., Копелиович Л. В., Мищихин В. Г. К теории коксования угольных шихт при их частичном брикетировании со связующим // Кокс и химия. 1989. — № 6.- С. 19−21
  42. Л.В. Влияние давления на процесс получения нефтяных электродных пеков // Химия твердого топлива 1989, № 4 С. 122−125.
  43. А. И. Спекающие свойства мезогенных нефтяных продуктов в зависимости от их стадии мезоморфизма // Кокс и химия. 1988. — № 6. -С. 12−16.
  44. Ю.С. и др. // Кокс и химия. 1986. — № 3. — С. 26−31.
  45. Е.Б., Мучник Д. А. Технология производства кокса. Киев: Вища школа, 1976. — 232 с.
  46. Н.С. Пиролиз углей в процессе коксования. М.: Металлургия, 1983.- 183 с.
  47. В.В., Клявина O.A. Химическая структура и реакционная способность углей // Химия твердого топлива 1989, № 6 С. 3−10.
  48. Е.М. и др. Коксование частично брикетированных угольных шихт // Кокс и химия. 1987. — № 3. — С.13−17.
  49. З.И. Производство, облагораживание и применение нефтяного кокса. М: Химия, 1973. — 296 с.
  50. Н.Т., Брондэ Б. И. Получение и обработка нефтяного кокса. М.: Химия, 1986. — 312 с. 57 Патент 4 036 736 (США).58 Патент 1 087 077 (СССР).
  51. Р.Н., Таушев В. В. // Химия и технология топлив и масел. -1985.- № 5. -С. 12−13.
  52. А.Н., Хайрудинов И. Р., Жирнов Б. С., Фаткуллин М. Р. Методические аспекты исследования процесса получения нефтяной спекающей добавки // Нефтепереработка и нефтехимия. 2005. — № 12. — С. 18−20.
  53. .М. Анализ нефти и нефтепродуктов. М.: Гостоптехиздат, 1962.-469−472 с.
  54. Справочник нефтепереработчика / Под ред. Ластовкина Г. А., Радчен-ко Е.Д. и др. Л.: Химия, 1986. — 648 с.
  55. В.М. Основы химической кинетики и катализа. Учебное пособие для ВУЗов. М.: Издательский центр «Академия», 2003 -С. 10−17, 143−145.
  56. .С., Морозов А. Н., Алябьев A.C., Фаткуллин М. Р. Получение нефтяных пеков и нефтяных спекающих добавок из тяжелых нефтяных остатков. // Учебно-методическое пособие. Салават: Изд-во Пресс-центра ОАО
  57. Салаватнефтеоргсинтез", 2010. 38 с.
  58. Перспективные направления совершенствования и оптимизации процесса термополиконденсации гудрона // Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний № 11, 2011. С. 15−19.
  59. М.Р., Запылкина В. В., Морозов А. Н., Жирнов B.C., Хайрудинов И. Р. К вопросу изучения механизма термолиза гудрона западносибирской нефти // Нефтепереработка и нефтехимия № 11, 2011. С. 31−36.
  60. X. Сэккио Гяккайои. Т.20. № 1. 1985. — С. 32−39.
  61. Н.М., Кнорре Д. Г. Курс химической кинетики. М.-.Высшая школа, 1974−463 с.
  62. И.М., Долгих О. Ф. Исследование влияния компонентов группового химического состава нефтяных остатков на спекаемость углей // Химия твердого топлива. 1990, № 1. С. 63−69.
  63. Ю.В. Нефтяные остатки. Санкт-Петербург: Синтез, 1998.1. С. 108.
  64. Н.С., Нечаев Ю. А., Копелиович Л. В., Мищихин В. Г., К теории коксования угольных шихт при их частичном брикетировании со связующим // Кокс и химия. 1989. — № 6. — С. 19−21.
  65. В.А. Каталитический синтез углеродных материалов и их применение в катализе // Соросовский образовательный журнал. 1997, № 5.
  66. B.C., Лапина H.A., Максимова H.A., Пилосова С. А. Влияние газовой среды на процесс карбонизации углеродных материалов // Химия твердого топлива 1976, № 5 С. 45−49.
  67. М.А., Суринова С. И. Получение углеродных адсорбентов из спекающихся углей // Химия твердого топлива 1976, № 6 С. 3−8.
  68. В.Л., Паршуков B.C., Глазков В. К. Энергетическое использование нефтяного кокса // Теплоэнергетика. 2000, № 9. С 51−54.112
  69. М.А., Жирнов Б. С., Гостьков Е. В., Фаткуллин М. Р., Мухамет-зянова Э.Г. Динамика активирования нефтяных коксов с целью получения носителей для катализаторов // Кокс и химия № 10,2011. С. 32−36.
  70. И. Р., Садыков Р. Х., Гаскаров Н. С., Ишкинин A.A. Варианты промышленного производства нефтяных спекающих добавок: Проблемы глубокой переработки нефти // Сб. тр. БашНИИНП, 1992. С. 37−49.
  71. В.М. Основы химической кинетики и катализа. Учебное пособие для ВУЗов. М.: Издательский центр «Академия», 2003 -С. 10−17, 143−145.
  72. А.Н. Исследование процесса термополиконденсации гудрона с целью получения нефтяной спекающей добавки. Дис. канд. техн. наук. Уфа: ГОУ ВПО УГНТУ, 2007. 120 с.
Заполнить форму текущей работой

Заказал и сдал!