Аннотация

Данный курсовой проект состоит из 6 разделов.

В разделе введение отражены значения нефтепереработки в народном хозяйстве Республики Казахстан.

В литературном обзоре анализирована отечественная и зарубежная литература по процессу гидроочистки дизельного топлива. А также анализированы ассортимент и технико-экономические показатели октаноповышающих присадок к автомобильным топливам.

В этом разделе проведены выводы по проведённым исследованиям и целесообразность применения данной добавки.

Выполнен технологический и механический расчеты трубчатой печи

В разделе техника безопасности разработаны меры по безопасности при работе на установке и меры применяемые при возникновении чрезвычайных ситуаций мирного времени.

В разделе охрана окружающей среды учтены и рассчитан ущерб, наносимый окружающей среде.

Графическая часть курсовой проекты состоит из 3 листов формата А1.

Оглавление

Аннотация..................................................................................................	5
Оглавление.....................................................................................................	6
Нормативные ссылки......................................................................................	7
Определения..................................................................................................	8
Сокрашения и обозначения.............................................................................	9
Введение..........................................................................................................	10
1.Описание технологического процесса происходящего в аппарате .......	13
2.Обоснование выбора конструкции проектируемого аппарата (машины). (Задание по УИРС).......................................................	17
3.Описание конструкции проектируемого объекта.....................................	27
4.Технологические и механический расчеты трубчатой печи.................................................................................................................	32
5.Инструкция по технике безопасности.......................................................	50
6.Охрана окружающей среды.........................................................................	53
Заключение..................................................................................................	54
Литературы..................................................................................................	55
Спецификация............................................................................................	56

Нормативные ссылки

ГОСТ 19132-74. Нефть и нефтепродукты. Метод определения коксуемости

ГОСТ 20287-74. Нефть и нефтепродукты. Метод определения температуры застывания

ГОСТ 38.153-74. Нефть и нефтепродукты. Метод определения фракционного состава

ГОСТ 2477-65. Нефть и нефтепродукты. Метод определения цетанового числа

ГОСТ 33-82. Нефть и нефтепродукты. Метод определения кинематической вязкости

ГОСТ 6258-85. Нефть и нефтепродукты. Метод определения условной вязкости

ГОСТ 6356-75. Нефть и нефтепродукты. Метод определения температуры вспышки в закрытом тигле

ГОСТ 2177-82. Нефть и нефтепродукты. Метод определения фракционного состава

СН-245-71. Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий

СН и П ІІ-90-90-81. Производственные здания промышленных предприятий. Нормы проектирования

СН и П ІІ-2-80. Противопожарные нормы проектирования зданий и сооружений

ГОСТ 12.2.021-76. Электрооборудование взрывозащищенное

ГОСТ 12.1.005-76. Воздух рабочей зоны. Общие санитарные –гигиенические требования

Определения

Частота подачи водородного газа. (или частота рециркуляций) – При температуре 0⁰С и давлении 0,1 МПа отношение обема водородного газа и обема сырья поступаюшего в реактор при температуре 20⁰С

Карбюраторное топливо – авиационное и автомобильное топливо, тракторлы керосин ұшқыннан тұтанатын қозғалтқыштар үшін араналады.

Детонация – своеобразное возгарания топлива двигателя, воспламенненная от искры определенная часть рабочей смеси возгарается и горит с обычной скоростью.

Дизельное топливо - преднозначено для дизилей которые воспламеняются от сжатия.

Сокрашения и обозначения

ГОСТ. – государственный стандарт

ТОО – товарищество с ограниченной ответственностью

ЦСК – цеолитосодержаши катализаторлар

ТЭС – тетраэтилсвинец

МТБЭ – метилтретбутиловый эфир

СНиТ – санитарные нормы и требования

ББФ – бутан-бутиленовая фракция

[σ] – допустимое напрежение

[σ]_u – допустимое напрежение, гидравлических отверствиях

[P] - допустимое наприжение, в рабочем состаянии

[P]_u - допустимое наприжение

D_б – диаметр окружнасти стали

D_н – наружный диаметр фланеца

h_ф – высота фланеца

F_д – сла воздействия на фланец

F_б2 – сила стали в рабочем состоянии

Q^н _р – теплота сгорания топлива;

Q_пол – тепло, полезно используемое в трубчатой печи;

Q_ух – потери тепла с уходящими дымовыми газами при выбранной температуре дымовых газов на выходе из печи;

Q_пот- потери тепла в окружающую среду.

Введение

Основными задачами нефтеперерабатывающей промышленности являются наиболее полное удовлетворение потребностей народного хозяйства в высококачественных нефтепродуктах и обеспечение сырьем смежных производств. Дальнейшее улучшение качества нефтепродуктов - это требование нашего времени. Продукты получаемые в процессе прямой перегонки как правило не являются товарными продуктами поскольку без дополнительной обработки они не удовлетворяют требования эксплуатации двигателей внутреннего сгорания и других машин и механизмов. Для приготовления товарных нефтепродуктов дистилляты и остатки , получаемые в различных процессах, подвергают очистке, разделению.

Использование нефти ориентировано на ее глубокую переработку с максимальным отбором всех светлых нефтепродуктов и сырья для нефтехимического синтеза.

Для отрасли в целом стоит задача повышения абсолютного объема переработки нефти, повышение отбора светлых нефтепродуктов и их качества.

Этого можно достичь только при широком применении вторичных процессов. Естественно, что прямая перегонка дает лишь тот выход светлых, который обусловлен природными свойствами нефти. Применение термокаталитических процессов позволяет получать дополнительное количество светлых из тяжёлых нефтяных фракций. Например, каталитический крекинг вакуумного газойля может дать до 10-15% бензина в перерасчёте на нефть. Одновременно получается фракция светлого газойля, который после соответствующей обработки может, использоваться в качестве дизельного топлива.

Вторичные процессы являются также источником сырья для нефтехимии, на основе которого производят пластические массы, синтетический каучук, синтетические волокна и другие материалы. Значительное повышение эффективности переработки нефти дает использование комбинированных установок, работающих по «жестким связям». В этом случае дистиллятное или остаточное сырьё вторичного процесса поступает в виде горячего потока непосредственно с установки подготавливающей это сырьё.

На случай остановки какого-либо звена «цепочки», составляющей комбинированную систему, предусмотрен небольшой парк промежуточных резервуаров.

Если имеется несколько комбинированных блоков, «жесткие связи» могут быть предусмотрены не только внутри каждой системы, но и между блоками.

На данном предприятии запроектировано два комбинированных комплекса типа ЛК-6у, включающих первичную перегонку нефти, каталитический риформинг бензина, гидроочистку дизельного топлива и керосина, газофракционирование.

Истощение в ряде стран нефтяных ресурсов, рост цен на нефть , а также все возрастающая роль нефти как сырья для органического синтеза заставляют обратится к новым источникам получения моторных топлив и в первую очередь автомобильных бензинов. Размещение предприятий нефтеперерабатывающей промышленности зависит от размеров потребления нефтепродуктов в разных районах, техники переработки и транспортировки нефти, территориальных соотношений между ресурсами и местами потребления жидкого топлива.

Добытая из недр земли нефть содержит большое количество песка, солей и воды. Нефть нужно очистить, поэтому она сначала поступает на нефтеочистительные заводы, которые строят обычно в районах ее добычи. Затем очищенная нефть поступает на нефтеперерабатывающие заводы, которые строятся в районах потребления нефтепродуктов.

Нефтеперерабатывающая промышленность вырабатывает нефтепродукты (мазут, бензин, керосин, дизельное топливо, смазочные масла), которые непосредственно используются потребителями. Технический прогресс в транспортировке нефти привел к отрыву нефтеперерабатывающей промышленности от нефтедобывающей.

Переработка нефти чаще сосредотачивается в районах массового потребления нефтепродуктов. Отсталость технологии и изношенность основного производственного оборудования на НПЗ стран СНГ обусловливает необходимость срочной модернизации большинства заводов. Проекты реконструкции многих предприятий были разработаны еще в советское время, но развал СССР и последовавший за этим экономический кризис сделал выполнение этих планов невозможным.

В условиях рыночной экономики проводить модернизацию самостоятельно заводам было не под силу, и следующий всплеск интереса к программам реконструкции совпал с вхождением НПЗ в состав нефтяных компаний. Средства для проведения модернизации компании получают из разных источников.

Прежде всего, это средства, полученные от размещения еврооблигаций, АДР или проведения дополнительных выпусков акций. Нередко для осуществления программ модернизации привлекаются целевые кредиты от местных, российских и иностранных банков. При современном финансовом состоянии НПЗ у них нет средств для проведения модернизаций.

Новые технологии и большая часть оборудования для реконструкции заводов закупаются У ведущих иностранных инжиниринговых фирм, так как проекты, предлагаемые отечественными разработчиками в большинстве случаев не удовлетворяют возросшим стандартам качества и не соответствуют современным экологическим требованиям. Большинство проводящихся в настоящий момент реконструкций НПЗ должно привести не к увеличению объемов нефтепереработки, а к улучшению технологических параметров предприятий и повышению качества продукции.

Очевидно, что даже после проведения запланированных модернизаций не все заводы выйдут на современный международный уровень, но, по крайней мере, будут удовлетворять мировым стандартам.

Некоторые нефтяные компании не останавливаются на реконструкции старых предприятий. При поддержке региональных властей рассматриваются вопросы строительства новых НПЗ.

Еще одним направлением развития нефтеперерабатывающей отрасли является строительство малотоннажных нефтеперерабатывающих установок и мини-НПЗ. Идея строительства мини-НПЗ находит поддержку у правительства многих стран СНГ. При невысоких объемах переработки такие установки имеют ряд преимуществ, а именно возможность монтировать их в непосредственной близости от добывающих предприятий и невысокий объем инвестиций в строительство.

Таким образом, положение в нефтяной промышленности достаточно сложное, но выход существует - реформирование отрасли.

Актуальность курсового проекта заключается в проектировании конструкции трубчатой печи усовершенствованной. Так как трубчатые печи широко используются в нефтеперерабатывающей промышленности Казахстана.

Цель курсового проекта – усовершенствование проведя литературно – патентный обзор выбрав актуальную конструкцию печи и произвести необходимые расчеты.

1. Описание технологического процесса происходящего в аппарате (машине).

Процесс депарафинизации и гидроочистки дизельного топлива разработан для переработки прямогонного сырья.

Расчётная производительность секции - 1 млн. тонн в год.

Процесс гидроочистки и гидродепарафинизации дизельного топлива включает в себя следующие блоки:

• реакторный - предназначен для депарафинизации, изомеризации нормальных и парафиновых углеводородов и очистки дизельного топлива от серы в атмосфере водорода;

• стабилизации нестабильного депарафинизата и бензина-отгона;

• моноэтаноламиновой очистки водородсодержащего и углеводородного газов.

Химизм процессов гидроочистки и депарафинизации.

Процесс гидроочистки основывается на реакциях умеренной гидрогениза­ции, в результате которой соединения серы, кислорода и азота превращаются в присутствии водорода и катализатора в углеводороды с выделением сероводорода, воды и аммиака, олефины преобразуются в более стабильные углеводороды парафинового или нафтенового рядов изостроения в зависимости от природы олефинов в исходном сырье.

Относительная скорость и глубина протекания реакций зависит от условий процесса, физико-химических свойств перерабатываемого сырья, применяемого катализатора и его состояния.

Ниже приведены схемы основных реакций гидроочистки.

Реакции сернистых соединений.

В зависимости от своего строения меркапнаны, сульфиды ациклического или циклического строений: дисульфиды или простые тиофены - сернистые соединения при гидроочистке превращаются в парафиновые, нафтеновые или ароматические углеводороды с выделением сероводорода.

1. Меркаптаны

RSH + Н₂ -> RH + H₂S (1.1)

2. Сульфиды - ациклические

RSR, + 2Н₂ -> RH + R,H + H₂S (1.2)

3 Дисульфиды

RSSR + ЗН₂ -> 2RH +2 H₂S (1.3)

4. Тиофены НС СН

4Н₂ -> СН₃ — СН₂ — СН₂— СН₃ + H₂S (1.4)

5. Бензотиофены

С — СН + ЗН₂ -+ Н₅С₆ - С₂Н₅ + H₂S (1.5)

Из сернистых соединений легче всего гидролизуются меркаптаны, сульфиды, труднее всего - тиофены. При одних и тех же условиях первые гидролизуются на 95%, степень гидрирования тиофенов составляет 40-50%.

Скорость гидрообессеривания уменьшается с увеличением молекулярного веса нефтяных фракций. Лёгкие прямогонные фракции: бензин, керосин очищаются значительно легче, чем фракции дизельного топлива, характеризующиеся более высоким молекулярным весом и содержанием сернистых соединений близких к гяофену.

Установлено, что пиридин, пиррол удаляются сравнительно легко, хинолин, м-крезол и анилин - более стойкие соединения.

Природа металл органических соединений в различных нефтяных фракциях и их реакции в процессе гидроочистки изучены мало. Металлы, содержащиеся в сы­рье, практически полностью отлагаются на катализаторе. Ванадий удаляется на 100-98%, никель - на 98-93%.

Реакции углеводородов.

1. Депарафинизация

А) гидрокрекинг

R, - СН₂ - СН₂ - СН₂ - СН₂ - R₂ -> К, - СН₂ - СН₃ + R₂ - СН = СН₂ (1.6)

Б) изомеризация

ri - СН₂ - СН₃+ R₂ - СН - СН₂ -> R, - СН₂ - СН₂ — СН - R₂ (1.7)

2. Насыщение непредельных углеводородов (олефинов)

R₂ - СН = СН₂ + Н₂ -> R₂ - СН - СН₃ (1.8)

2. Изомеризация парафинов нормального строения

ri - СН₂ - СН₂ - СН₂ - СН₂ - R₂ -> ri - СН - СН₂ - СН₂ - R₂

Основные условия проведения процессов

Условия проведения процессов гидроочистки и гидродепарафинизации зависят от фракционного и химического состава сырья, требуемой степени превращения, применяемого катализатора и его состояния.

Основными параметрами, характеризующими процессы, являются: температура, давление, объёмная скорость подачи сырья, кратность циркуляции водород - содержащего газа по отношению к сырью и активность катализатора.

Температура.

Подбор оптимальных температур процессов гидроочистки и гидродепарафинизации зависит от качества исходного сырья, условий ведения процесса, потери активности катализатора с течением времени и осуществляется в пределах 320-410°С. При подъеме температуры выше 410°С усиливаются реакции неселективного гидрокрекинга, что приводит к уменьшению выхода жидких продуктов и увеличению отложения кокса на катализаторе.

Реакции гидроочистки экзотермичны, реакции гидродепарафинизации - эндотермичны.

Давление.

С повышением общего давления повышается степень гидроочистки и гид­родепарафинизации. При совместном проведении этих процессов оптимальным является давление 40-45 кгс/см².

Объёмная скорость подачи сырья.

Объёмной скоростью называется отношение объёма сырья, подаваемого в реактор в час, к объёму катализатора.

С увеличением объёмной скорости уменьшается время пребывания сырья в реакторе и, наоборот, с уменьшением объёмной скорости увеличивается время контакта паров сырья с катализатором и, следовательно, углубляется степень гидроочистки и гидродепарафинизации. Однако, с уменьшением объёмной скорости уменьшается количество пропускаемого через реактор сырья, т.е. уменьшается производительность установки.

Поэтому для каждого вида сырья определяется максимально допустимая объёмная скорость. При подборе объёмной скорости учитывается не только фракционный и химический состав, но и состояние катализатора, а также другие показатели (давление, температура).

При совместном проведении процессов гидродепарафинизации и гидроочистки рекомендуется объёмная скорость не выше 6ч.

Кратность циркуляции водородсодержащего газа к сырью.

Кратность циркуляции ВСГ к сырью - это отношение расхода водородсодержащего газа, в нм³/ч, к расходу сырья, в м³/ч.

При увеличении кратности циркуляции до определённого значения увеличи­вается скорость процессов гидроочистки и гидродепарафинизации, выше этого предела скорость процессов растёт незначительно.

Для совместного проведения процессов гидроочистки и гидродепарафинизации рекомендуется кратность циркуляции ВСГ к сырью не менее 300.

Активность катализатора.

Чем выше активность катализатора, тем с более высокой объёмной скоро­стью можно проводить процесс, тем ниже температура инициирования реакций и тем большей глубины достигают депарафинизация и обессеривание.

С течением времени активность катализатора падает за счёт отложения кокса на его поверхности.

Снижение парциального давления водорода в циркулирующем газе и уже­сточение режима способствует закоксовыванию катализатора. Поэтому периодически, по мере снижения активности, производится регенерация катализатора, в результате которой выжигается кокс, отложившийся на катализаторе, и активность катализатора восстанавливается. Постепенно катализатор «стареет» за счёт рекристаллизации и изменения структуры (снижение активной поверхности). Происхо­дит адсорбция на поверхности катализатора металлорганических и других веществ, блокирующих активные центры. В этом случае каталитическая активность снижается безвозвратно, и катализатор заменяется на свежий.