Тема дипломной работы: Проектирование установки каталитического риформинга

Объектом проектирования является установка каталитического риформинга нефтеперерабатывающего управления.
Цель магистерской диссертации – оптимизация процесса каталитического риформинга бензиновой фракции путем повышения производительности и замены катализатора.
В ходе проектирования составлен материальный баланс , произведен расчет теплового баланса основного оборудования, определены основные размеры оборудования, произведены технологические расчеты дополнительного оборудования с использованием программы Mathcad.
В ходе проектирования показана экономическая целесообразность повышения производительности и замены катализатора.
Дано экономическое обоснование, рассчитана себестоимость продукции.

Содержание

Введение………………………………………………………………………………….9
1. Аналитический обзор………………………………………………………………..10
1.1 Химические основы процесса каталитического риформинга…………………...10
1.1.1 Превращении алканов……………………………………………………………10
1.1.2 Превращение циклоалканов……………………………………………………..12
1.1.3 Превращение аренов……………………………………………………………..14
1.2 Основные направления в совершенствовании технологии каталитического риформинга……………………………………………………………………………………..14
1.2.1 Катализаторы процесса…………………………………………………………..14
1.2.2 Варианты реконструкции установок каталитического риформинга………....19
1.2.3 Процесс платформинг компании UOP…………………………………………..22
1.3 Влияние основных факторов процесса на выход и качество продуктов……….25
1.3.1 Влияние температуры…………………………………………………………….25
1.3.2 Влияние давления………………………………………………………………...25
1.3.3 Влияние объемной скорости подачи сырья……………………………………..26
1.3.4 Кратность циркуляции ВСГ……………………………………………………..26
1.3.5 Качество сырья……………………………………………………………………26
1.4.Промышленные установки каталитического риформинга……………………..27
1.4.1.Установка каталитического риформинга со стационарным слоем катализатора……………………………………………………………………………………28
1.4.2 Установка каталитического риформинга с непрерывной регенерацией катализатора……………………………………………………………………………………29
2. Обоснование выбора катализатора…………………………………………………31
3 Характеристика сырья, вспомогательных материалов и готовой продукции…..32
4 Описание технологической схемы………………………………………………….33
5 Материальные балансы………………………………………………………………38
5.1 Материальный баланс реакторов…………………………………………………39
5.1.1 Материальный баланс первого реактора………………………………………44
5.1.2 Материальный баланс второго реактора……………………………………….48
5.1.3 Материальный баланс третьего реактора………………………………………52
5.2 Материальный баланс сепаратора………………………………………………..54
5.3 Материальный баланс колонны стабилизации …………………………………55
5.4 Материальный баланс рефлюксной емкости ……………………………………55
6 Технико-технологические расчеты…………………………………………………57
6.1 Расчет первого реактора…………………………………………………………...57
6.1.1 Тепловой баланс первого реактора…………………………………………….57
6.1.2 Расчет основных размеров первого реактора………………………………….61
6.2 Расчет второго реактора……………………………………………………………65
6.2.1 Тепловой баланс второго реактора……………………………………………...65
6.2.2 Расчет основных размеров второго реактора………………………………….68
6.3 Расчет третьего реактора…………………………………………………………..71
6.3.1 Тепловой баланс третьего реактора…………………………………………….71
6.3.2 Расчет основных размеров третьего реактора…………………………………74
6.4 Расчет сепаратора…………………………………………………………………..77
6.5 Расчет колонны стабилизации…………………………………………………..78
6.5.1 Расчёт давления в колонне……………………………………………………80
6.5.2 Расчет температуры верха и низа колонны…………………………………..81
6.5.3 Расчет доли отгона сырья при подаче его в колонну………………………….82
6.5.4 Расчет минимального числа ступеней разделения, минимального и рабочего флегмового числа………………………………………………………………………………83
6.5.5 Расчет числа тарелок колонны и определение места ввода питания
в колонну…………………………………………………………………………………….84
6.5.6 Расчет диаметра колонны……………………………………………………...86
6.5.7 Расчет высоты колонны………………………………………………………..87
6.6 Расчет рефлюксной емкости……………………………………………………88
6.7 Расчет печи нагрева …………………………………………………………….89
6.7.1 Расчёт процесса горения……………………………………………………....89
6.7.2 К.П.Д. печи, ее тепловая нагрузка и расход топлива……………………….93
6.8 Расчет теплообменника …………………………………………………………..94
6.9 Расчет аппарата воздушного охлаждения…………………………………… ..96
6.10 Расчет насосов…………………………………………………………………..98
6.11 Расчет компрессоров……………………………………………………………99
7. Механический расчет ……………………………………………………………101
7.1 Механический расчет реактора Р-001………………………………………….101
7.1.1 Расчет толщины обечайки……………………………………………………101
7.1.2 Расчет толщины днища…………………………………………………………101
7.1.3 расчет диаметра штуцеров…………………………………………………….102
7.1.4 Расчет и подбор опоры………………………………………………………..102
8. Аналитический контроль производства………………………………………….103
9 Контрольно-измерительные приборы и средства автоматизации……………105
9.1 Цель и назначение автоматизации…………………………………………….105
9.2 Функциональная схема автоматизации…………………………………………107
9.2.1 Параметры контроля……………………………………………………………107
9.2.2 Параметры регулирования……………………………………………………108
10 Обеспечение производственной, промышленной и экологической
безопасности……………………………………………………………………………….119
10.1 Характеристика проектируемого объекта……………………………………119
10.2 Категорирование и классификация производственных помещений и наружных установок по пожаро- и взрывоопасности…………………………………………………119
10.3 Основные физико-химические, токсические, взрыво- и пожароопасные характеристики веществ и материалов, обращающихся в производстве……………….120
10.4 Основные опасные факторы производства……………………………………123
10.5 Средства индивидуальной защиты…………………………………………..123
10.6 Микроклимат…………………………………………………………………..125
10.7 Вентиляция и отопление………………………………………………………126
10.8 Освещение……………………………………………………………………..127
10.9 Шум и вибрация…………………………………………………………………128
10.10 Обеспечение электробезопасности……………………………………………129
10.11 Защита от статического электричества………………………………………130
10.12 Молниезащита………………………………………………………………..131
10.13 Пожарная профилактика, методы и средства тушения…………………….131
10.14 Экологичность объекта………………………………………………………..132
10.15 Заключительная часть………………………………………………………….133
11. Строительная часть проекта……………………………………………………...134
12 Экономическое обоснование проекта……………………………………………135
12.1 Основные информационные данные…………………………………………..135
12.2 Сводный товарный баланс установки каталитического риформинга………..135
12.3 Расчет затрат на капитальное строительство………………………………….136
12.4 Проектно-сметный расчет………………………………………………………137
12.5 Расчет численности и фонда заработной платы персонала…………………..138

12.6 Калькуляция себестоимости продукции……………………………………….139
12.6.1 Расчет энергетических затрат………………………………………………..139
12.6.2 Калькуляция себестоимости продукции……………………………………140
12.7 Расчет технико-экономических показателей………………………………..142
12.8 Расчет чистой приведенной стоимости………………………………………143
13 Стандартизация………………………………………………………………….146
Заключение………………………………………………………………………….147
Список использованных источников………………………………………………148
Приложение А……………………………………………………………………….150
Приложение В……………………………………………………………………….151

Введение



Нефтепереработка сегодня – это крупная передовая отрасль нашей промышленности. Нефтяные топлива являются важнейшим источником энергии. Эту роль они сохранят и в течении ближайших десятилетий [1, с. 316].

Единственным процессом производства высокооктановых компонентов автомобильного бензина, получившим широкое применение в России, является каталитический риформинг [2, с. 5].

Процесс каталитического риформинга предназначен для повы¬шения детонационной стойкости бензинов и получения индивиду¬альных ароматических углеводородов, главным образом бензола, толуола, ксилолов - сырья нефтехимии. Важное значение имеет по¬лучение в процессе дешевого водородсодержащего газа для исполь-зования в других гидрокаталитических процессах. Значение процес¬сов каталитического риформинга в нефтепереработке существенно возросло в 90-е гг. в связи с необходимостью производства неэтили¬рованного высокооктанового автобензина [3, с. 5].

Бензиновые фракции большинства нефтей содержат 60 - 70 % парафиновых, 10 % ароматических и 20 —30 % пяти- и шестичленных нафтеновых углеводородов. Среди парафиновых преоблада¬ют углеводороды нормального строения и монометилзамещенные их изомеры. Нафтены представлены преимущественно алкилгомологами циклогексана и циклопентана, а ароматические - алкилбензолами. Такой со¬став обусловливает низкое октановое число прямогонного бензина, обычно не превышаю¬щего 50 пунктов (по ММ).

Помимо прямогонных бензинов, как сы¬рье каталитического риформинга использу-ют бензины вторичных процессов - коксования и термического крекин¬га после их глубокого гидрооблагоражива¬ния, а также гидрокре¬кинга.

Выход прямогонных бензинов относи¬тельно невелик (около 15-20 % от нефти). Кроме того, часть бен¬зинов используется и для других целей (сы¬рье пиролиза, произ-водств водорода, полу¬чение растворителей и т.д.). Поэтому общий объем сырья, перера-батываемого на уста¬новках каталитичес¬кого риформинга, не превышает обычно потенциального содержания бензиновых фракций в нефтях [1, с. 320].