WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

а

б

Рисунок 7 Зависимость перепада давления в слое огарка (а) и высоты слоя огарка (б) от скорости фильтрации

При скорости фильтрации около 0,05 м/с в системе начинается псевдоожижение, следствием чего является увеличение высоты слоя контакта и снижение роста перепада давления в системе. Расчётное значение критической скорости псевдоожижения и скорости витания определяли по формуле

, (9)

где Re – критерий Рейнольдса, - динамическая вязкость потока, Пас; d - диаметр зерна, м ;г - плотность псевдоожижающего агента, кг/м3.

, (10)

где Ar – критерий Архимеда, - порозность неподвижного слоя, м3/м3 (при определении скорости витания принимается равным 1).

Вычисленная по формуле (9) критическая скорость псевдоожижения слоя огарка также составила 0,05 м/с, а скорость витания – 1,25 м/с. Следовательно, псевдоожижение слоя огарка будет наблюдаться при линейных скоростях псевдоожижающего агента в диапазоне 0,05-1,25 м/с. При более высоких скоростях потока будет происходить унос контакта из регенератора.

Исследован процесс регенерации закоксованного огарка. Так как в процессе пиролиза огарок участвует в химических реакциях (7) и (8), то рассмотрены как кинетика выжига коксовых отложений с поверхности закоксованного огарка, так и изменение массы огарка в ходе регенерации. Результаты исследований представлены на рисунке 8.

а

б

I – скорость нагрева 20 °С/мин; II - скорость нагрева 10 °С/мин

Рисунок 8 Зависимость степени выжига кокса от времени и температуры (а) и прироста массы огарка при регенерации от температуры (б)

Скорость выжига кокса с поверхности огарка незначительно меняется во времени. Прирост массы закоксованного огарка (рисунок 8, б) происходит за счёт окисления образующегося при пиролизе железа кислородом воздуха:

. (11)

В ходе регенерации прирост массы составляет около 2,6 % масс., что свидетельствует об участии в процессе пиролиза только некоторой части огарка, поскольку теоретический прирост массы (в случае, если весь оксид железа огарка участвует в реакциях (7) и (8)) составлял бы более 40 % масс. Таким образом, в процессе ТКП углеводородного сырья происходит непрерывный цикл восстановления железа в реакторе и последующего его окисления кислородом воздуха в регенераторе.

В пятой главе представлены основания к разработке технологии ТКП ШФЛУ следующего состава (% масс.): C2H4 – 0,2; C3H8 – 47,8; C3H6 – 0,4; C4H8 – 0,2; i-C4H10 – 12,1; н-C4H10 – 37,8; C5H12 – 1,4; C4H6 – 0,1. Данная фракция близка по составу ШФЛУ, перерабатываемой на установке ЭП-300 ОАО «Салаватнефтеоргсинтез», содержание пропана в которой может колебаться в пределах 35-56 % масс., а бутанов в пределах 30-50 % масс.

Предлагается использовать технические решения, заложенные в основу зарубежных установок каталитического крекинга с малым временем пребывания сырья в реакционной зоне. Поэтому для проведения реакций пиролиза используется реактор установки MSCC (MS – миллисекунда, CC – каталитический крекинг). Схема предлагаемого реактора показана на рисунке 9.

Указаны следующие преимущества предлагаемой технологии: 1) возможность проведения процесса пиролиза в более жестких условиях; 2) возможность в достаточно широком пределе варьировать количество получаемых продуктов; 3) для разложения сырья в процессе используется тепло, получаемое в результате сгорания кокса; 4) меньшая, по сравнению с печным пиролизом, металлоемкость процесса.

Приведена технологическая схема процесса ТКП с использованием огарка в качестве контакта (рисунок 10). На основе экспериментальных исследований пропановой и бутановой фракции составлена математическая модель ТКП ШФЛУ. С использованием математической модели выбраны технологические параметры процесса (температура в реакторе 854 0С, время пребывания сырья в реакционной зоне 0,35 с, температура в регенераторе 990 0С), рассчитаны основные технико-экономические показатели процесса пиролиза ШФЛУ, которые представлены в таблице 3.

Р-1 – MSCC-реактор; Р-2 – регенератор; Б-1 – стояк отработанного контакта; Ф-1 – фильтр; П-1 печь; З-1 – блок закалки пирогаза; Е – емкости; К-1 – ректификационная колонна; К-2 – отпарная колонна; Т-1,3,4 – теплообменники; ВХ-1 – холодильник воздушный; КХ-1 – конденсатор-холодильник; C-1 – газосепаратор; Н- центробежные насосы; ЦК-1 – центробежный компрессор; Ц-1 – циклон. I – сырье; II – водяной пар; III – пирогаз; IV – вода; V – дымовые газы; VI - воздух; VII – тяжелая смола пиролиза; VIII – пироконденсат, IX – газ топливный

Рисунок 10 Принципиальная технологическая схема термоконтактного пиролиза ШФЛУ

Таблица 3 Технико-экономические показатели

Показатели

Значение

Мощность установки, т/год

400000

Количество этилена, т/год

105377,1

Количество пропилена, т/год

66966,5

Предполагаемая цена 1 т этилена, руб.

19833

Предполагаемая цена 1 т пропилена, руб.

19638

Себестоимость 1 т перерабатываемого сырья, руб.

17013,3

Прибыль, тыс. руб.

472893,4

Чистая прибыль, тыс. руб.

359399,0

Капитальные затраты, тыс. руб.

850000,0

Срок окупаемости проекта, лет

1,80

Общие ВЫВОДЫ

1 Предложен вариант технологической схемы процесса термоконтактного пиролиза широкой фракции легких углеводородов с применением в качестве контакта железооксидного огарка.

2 Усовершенствован реакционный хроматографический метод анализа газообразных продуктов пиролиза с использованием пористого платинового катализатора для определения водорода.

3 Предложен эмпирический метод прогнозирования максимально возможного равновесного выхода суммы олефиновых углеводородов при пиролизе н-алканов.

4 Отработана методика проведения термоконтактного пиролиза газообразных углеводородов в лабораторных условиях. На примере пиролиза пропановой фракции на кварце выявлено влияние температуры, времени контакта, способов контактирования сырья с контактом на результаты процесса:

- термоконтактный пиролиз способствует более высокому максимальному выходу суммы олефинов (51,3 % масс.) по сравнению с гомогенным пиролизом (46,2 % масс.);

- использование реактора с движущимся контактом позволяет повысить выходы этилена (на 3-6 % масс.) и суммы олефинов (до 55 % масс), по сравнению с проточным интегральным реактором.

5 Исследованиями пиролиза пропановой и бутановой фракции в реакторе с движущимся контактом на железооксидном огарке установлено:

- температура процесса снижается на 20-30 градусов по сравнению с кварцевым контактом с сохранением одинаковой степени превращения;

- за счет проявления огарком незначительного каталитического эффекта при пиролизе пропана наблюдаются повышенные выходы этилена по сравнению с кварцем;

- при пиролизе пропановой фракции наблюдается более высокий выход кокса, по сравнению с пиролизом бутановой фракции;

- в результате реакции огарка с исходным сырьём и продуктами реакции образуется водяной пар и диоксид углерода.

6 Исследованиями гидродинамики слоя огарка определена его критическая скорость псевдоожижения (0,05 м/с) и скорость витания (1,25 м/с).

7 Методом математического моделирования определены технологические параметры процесса термоконтактного пиролиза широкой фракции легких углеводородов (температура в реакторе 854 0С, в регенераторе 990 0С, время контакта 0,35 с). Выход этилена при этих условиях составляет 26,3 % масс. на исходное сырьё, пропилена – 16,7 % масс.

8 Экономический расчет процесса показал целесообразность его внедрения. Определены капитальные затраты на строительство установки пиролиза, которые составляют 850 млн руб.; определена прибыль от реализации продуктов, ориентировочный срок окупаемости составит менее 2 лет.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1 Муртазин Ф.Р. Реакционный хроматографический метод анализа газообразных продуктов пиролиза углеводородов / Ф.Р. Муртазин, Р.Г. Хасанов, Р.Р. Сагитов // Нефтепереработка и нефтехимия. - 2007. - №8. - С. 41-43.

2 Баширов Р.Ф. Моделирование равновесного состава продуктов пиролиза углеводородов и прогнозирование выхода суммы олефинов / Р.Ф. Баширов, Ф.Р. Муртазин, Р.Г. Хасанов, Р.Р. Сагитов, С.А. Ахметов // Нефтепереработка и нефтехимия. – 2008. – №4-5. – С. 112-115.

3 Муртазин Ф.Р. Термокаталитический пиролиз вакуумного газойля газового конденсата / Ф.Р. Муртазин, Р.Р. Сагитов, Р.Г. Хасанов, Б.С. Жирнов // Башкирский химический журнал. – 2007. – Т.14, №5. – С. 57-60.

4 Хасанов Р.Г. Термоконтактный пиролиз пропана и бутана / Р.Г. Хасанов, Ф.Р. Муртазин, С.А. Ахметов, Б.С. Жирнов // Башкирский химический журнал. – 2009. – Т.16, №2. – С. 51-54.

5 Муртазин Ф.Р. термодинамический расчет равновесного состава продуктов химических реакций / Ф.Р. Муртазин, Р.Г. Хасанов, С.А. Ахметов, Б.С. Жирнов, Р.Р. Сагитов, А.Н. Морозов // Компьютерные учебные программы и инновации. – 2008. – №2. – С. 121. Свидетельство о регистрации № 9086 от 26.09.07 г.

6 Муртазин Ф.Р. Моделирующая программа реакторно-регенераторного блока термокаталитического и термоконтактного разложения углеводородов / Ф.Р. Муртазин, Р.Г. Хасанов, А.Ф. Муртазина, Р.Р. Сагитов, Б.С. Жирнов // Компьютерные учебные программы и инновации. – 2008. – №6. – С. 103-104. Свидетельство о регистрации № 10043 от 21.02.08 г.

7 Хасанов Р.Г. Микропроточный метод исследования процесса пиролиза газообразных углеводородов / Р.Г. Хасанов, Ф.Р. Муртазин, Н.М. Шамсутдинова, С.А. Ахметов // Теория и практика массообменных процессов химической технологии (Марушкинские чтения): материалы III Всероссийской научной конференции. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2006. – С. 115.

8 Муртазин Ф.Р. Сравнительный анализ термоконтактного пиролиза различного нефтяного сырья / Ф.Р. Муртазин, Ахмедов М.С., Сагитов Р.Р., Хасанов Р.Г. // Образование. Наука. Технология. Производство: материалы межвузовской научно-методической конференции. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2006. – С. 48.

9 Хасанов Р.Г. Реакционный хроматографический метод анализа газообразных продуктов пиролиза / Р.Г. Хасанов, Р.Р. Сагитов, Ф.Р. Муртазин, С.А. Ахметов // Образование. Наука. Технология. Производство: материалы межвузовской научно-методической конференции. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2006. – С. 52.

10 Хасанов Р.Г. К вопросу пиролиза пропана / Р.Г. Хасанов, Ф.Р. Муртазин, С.А. Ахметов // Нефтегазопереработка и нефтехимия - 2007: материалы Международной научно-практической конференции. – Уфа: Изд-во ГУП ИНХП РБ, 2007. – С. 179.

11 Муртазин Ф.Р. Прогнозирование выхода суммы непредельных углеводородов при пиролизе различного углеводородного сырья / Ф.Р. Муртазин, Р.Г. Хасанов, Р.Р. Сагитов // Нефтегазопереработка и нефтехимия - 2007: материалы Международной научно-практической конференции. – Уфа: Изд-во ГУП ИНХП РБ, 2007. – С. 360.

12 Хасанов Р.Г. Метод количественной обработки хроматограмм в графическом редакторе / Р.Г. Хасанов, М.С. Ахмедов, Ф.Р. Муртазин, Р.Р. Сагитов // Нефтегазопереработка и нефтехимия - 2007: материалы Международной научно-практической конференции. – Уфа: Изд-во ГУП ИНХП РБ, 2007. – С. 382.

13 Муртазин Ф.Р. Хроматографический метод анализа газообразных продуктов пиролиза углеводородов / Ф.Р. Муртазин, Р.Г. Хасанов, Р.Р. Сагитов, С.А. Ахметов // Труды Стерлитамакского филиала АН РБ. Сер. Физико-математические и технические науки. – Уфа: Изд-во ГИЛЕМ, 2007. – Вып.5. – С. 17.

14 Хасанов Р.Г. Пиролиз пропановой фракции на железооксидном контакте / Р.Г. Хасанов, Ф.Р. Муртазин, С.А. Ахметов // Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук: материалы Международной научно-технической конференции. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2008. – Вып. 3. – С. 229.

15 Способ получения непредельных углеводородов / Ф.Р. Муртазин, Р.Г. Хасанов, С.А. Ахметов, Р.Р. Сагитов. Положительное решение по заявке № 2008123475/04 от 27.04.2009 г. Дата подачи заявки 09.06.2008 г.

16 Хасанов Р.Г. Влияние реакционной системы и условий процесса на пиролиз пропановой фракции / Р.Г. Хасанов, М.В. Зуева, Ф.Р. Муртазин // Нефтегазопереработка - 2009: материалы Международной научно-практической конференции. – Уфа: Изд-во ГУП ИНХП РБ, 2009. – С. 205.

Pages:     | 1 | 2 || 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»