Разработка энергосберегающей технологии ректификации продуктов каталитического крекинга (1091139)
Текст из файла
На правах рукописиГолованов Михаил ЛеонидовичРазработка энергосберегающей технологии ректификации продуктовкаталитического крекинга05.17.04технология органических веществАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква 2007Работа выполнена на кафедре Химии и технологии основного органическогосинтеза Московской государственной академии тонкой химической технологии(МИТХТ) им.
М.В. ЛомоносоваНаучный руководитель:доктор технических наук, профессорТимошенко Андрей ВсеволодовичОфициальные оппоненты:доктор технических наук, профессорГартман Томаш Николаевичкандидат технических наукКузина Ольга ДмитриевнаВедущая организация:Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАНЗащита диссертации состоится «13» ноября 2007 г. в 1430 часов на заседаниидиссертационного совета № Д 212.120.02 в Московской государственной академиитонкой химической технологии им.
М.В. Ломоносова по адресу: 119571, Москва, пр-тВернадского, д. 86, ауд. М-119.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московской государственнойакадемии тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова по адресу: Москва,пр-т Вернадского, д. 86.Автореферат разослан « » октября 2007 г.Ученый секретарьдиссертационного советакандидат технических наукАнохина Елена Анатольевна2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность работы. Разработка энергосберегающих схем ректификациимногокомпонентных смесей является важной задачей технологии органического инефтехимическогосинтеза.Ректификацияявляютсянаиболееширокоиспользуемым процессом для разделения смесей органических продуктов наотдельные фракции, однако этот процесс обладает высокой энергоемкостью, и вомногих случаях энергозатраты достигают 70% от всех энергозатрат на производствов целом.
Благодаря крупнотоннажности производств основного органического инефтехимического синтеза, даже незначительное снижение энергопотребленияобеспечивает существенный экономический эффект для производства в целом.Выбор оптимальной технологической схемы ректификации (ТСР) осложняетсяполивариантностью организации процесса ректификации. Анализ производстворганического и нефтехимического синтеза показывает, что многие установкиработаютвнеоптимальныхрежимах.Снижениеэнергоемкостиподсистемыразделения требует применения комплексного подхода и совершенствования, какрабочих параметров, так и структуры ТСР.
Значительно снизить энергопотреблениеможно за счет приближения реального процесса к, термодинамически обратимому.На практике это можно достичь путем организации процесса с частично илиполностью связанными тепловыми и материальными потоками (ТМП).Цельработы.Разработкаэнергосберегающихсхемректификациимногокомпонентных смесей органических продуктов, образующихся в процессекаталитического крекинга.Методыисследования.Длярешенияпоставленнойзадачивработеиспользуются методы трансформации ТСР, математическое моделирование схемректификации и вычислительный эксперимент.Научная новизна.1.
Выявлены два направления структурного совершенствования существующихабсорбционныхгазофракционирующихнефтеперерабатывающихзаводов(НПЗ):установокпереходк(АГФУ)полностьюректификационной схеме разделения или интеграция тепловых и материальныхпотоков в АГФУ;32. С целью повышения термодинамической и энергетической эффективностиразделенияпредложеноиспользоватькомплекссчастичносвязаннымитепловыми и материальными потоками, объединяющий фракционирующийабсорбер и пропан-пропиленовую колонну;3. Изучено влияние количества направляемого во фракционирующий абсорбер изколонны депропанизатора парового потока на суммарные энергозатраты ивыявлено существование режима, при котором все тепло подводится черезкипятильник ректификационной колонны;4.
Проведенанализразделениявариантовпродуктовопределено, чтоорганизациикаталитическоготеплоинтеграциикрекинганаколоннчетыреАГФУфракции,иее применение наиболее эффективно при близких рабочихдавлениях в аппаратах исходной схемы.Практическая значимость.1. Полученные данные позволяют рекомендовать для снижения энергозатрат наразделение применять теплоинтеграцию между фракционирующим абсорбером иколоннойдепропанизаторомнефтеперерабатывающимзаводаминефтехимическим предприятиям.2. Установлено, что использование схемы с частично связанными тепловыми иматериальными потоками обеспечивает снижение энергозатрат на разделение вАГФУ на 16%.3.
Показано, что применение трехколонной схемы АГФУ снижает энергозатраты наразделение на 10%.4. Установлено,чтопереходкполностьюректификационномуразделениюобеспечивает экономию энергоресурсов на 10%.5. Установлено, что в качестве абсорбента для выделения сухого газа можноиспользовать фракцию С5+.Апробация работы. Отдельные разделы диссертации докладывались на: XIМеждународнойнаучно-техническойконференции«Наукоемкиехимическиетехнологии 2006», (Самара, 2006 г.); Международной конференции по химическойтехнологии ХТ’07, (Москва, 2007 г.).4Публикации.
По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ, в том числе2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК.Объем и структура работы. Диссертационная работа включает в себявведение, 3 основные главы, выводы, приложение и библиографический список.Диссертация изложена на 203 страницах машинописного текста, содержит 106таблицы, 45 рисунков и библиографию из 96 наименований.ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВ введении обоснована актуальность работы, сформулированы цели и задачиисследования, дано краткое описание структуры диссертации и содержаниеосновных глав.В первой главе представлен обзор литературы по методам и алгоритмамсинтезаоптимальныхтехнологическихсхемректификации.Проведеносопоставление различных методов организации схем ректификации, в частностиустановок ГФУ и АГФУ российских нефтеперерабатывающих и нефтехимическихпредприятий.
Рассмотрены теоретические основы термодинамически обратимойректификации и ректификационные комплексы, с частично связанными тепловыми иматериальнымипотоками.Выявлено,чтоиспользованиесхемсчастичносвязанными тепловыми и материальными потоками, позволяет значительно снизитьэнергопотребление по сравнению с обычными схемами.
Рассмотрены принципывыбора критерия оптимизации.Исходя из литературного обзора, сформулированы задачи исследования:•Анализ эффективности работы существующей АГФУ Куйбышевского НПЗ;•Параметрическая оптимизация фракционирующего абсорбера и выявлениеэффективности его замены на ректификационную колонну;•Синтез возможных четырехколонных и трехколонных вариантов АГФУ;•Синтез комплексов с частично связанными тепловыми и материальнымипотоками, в том числе, с объединением фракционирующего абсорбера идепропанизатора;•Оценка эффективности полученных технологических решений по критериямэнергозатрат на разделение и капитальных затрат5Во второй главе представлены объекты и методы исследования, приведеныосновные физико–химические свойства разделяемых веществ, параметры моделейпарожидкостного равновесия (ПЖР).Рассмотрены наиболее широко используемые математические модели ПЖР идано их краткое описание.
Проведено сопоставление экспериментальных данныхПЖР бинарных составляющих исследуемой многокомпонентной смеси широкойфракции легких углеводородов (ШФЛУ). Показано, что наилучшим образомисследуемая смесь описывается с помощью модели Peng-Robinson.Поскольку в данной работе проводится проектная разработка установок ГФУ, тоэто позволяет использовать энергетические затраты процесса ректификации вкачестве основного критерия оптимизации:⎞⎛ kmin Qсум = min⎜ ∑ Qi ⎟⎝ i =1 ⎠где k – количество кипятильников; Qi – тепловая нагрузка i-ого кипятильника.В третьей главе проводится параметрическая оптимизация работы установкиАГФУ Куйбышевского нефтеперерабатывающего завода, введенная в эксплуатациюв 1971 году (рис.
1).Рис.1. Установка АГФУ Куйбышевского НПЗ.На первом этапе работы, была проведена оптимизация режима работыфракционирующего абсорбера К1 (рисунок 2, а).6абРис.2. Фракционирующий абсорбера – исходный вариант; б – предложенный вариантИсходным сырьем установки АГФУ являются потоки нестабильного бензина (НБ),жирного газа (ЖГ) и газового конденсата (ГК) с установок каталитического крекинга43-102/1,2,3, которые подаются на 44, на 22 и под 22 тарелки фракционирующегоабсорбера соответственно.
Наверх колонны К1 подается поток абсорбента стабильного бензина (СБ) из колонны стабилизации К2. Вкачестве верхнегопродукта получают сухой газ (СГ), а из куба абсорбера отбирают деэтанизированныйбензин (ДБ).Путем вычислительного эксперимента, изменяя тарелки подачи питания, намипоказано, что наименьшими энергозатратами характеризуется режим с подачейнестабильного бензина на 21-ую тарелку, жирного газа и газового конденсата на ипод 11 тарелку. Такой режим работы обеспечит снижение энергозатрат аппарата на8 %, а всей технологической схемы на 2,5 %.Рис.3.
Зависимость нагрузки на кипятильник фракционирующего абсорбераот тарелок питания.7Поскольку абсорбция является экзотермическим процессом, то часто нанефтехимическихпредприятияхциркуляционнымихолодильникамиисследованаэффективностьФАвтакогоснабжаютверхнейподходаоднимчасти.дляилинесколькимиПоэтомуснижениянамизатратбылавФАКуйбышевского НПЗ. Расположение циркуляционного холодильника меняли повысоте колонны, определяя расход стабильного бензина и содержание пропана ипропилена в сухом газе.Были рассмотрены нагрузки на рециркуляционный теплообменник Q = -0,5; Q = 0,75; Q = -1; Q = -1,25 и Q = -1,5 ГДж/ч. С увеличением теплоотвода, уменьшениерасхода стабильного бензина составляет от 2 до 3,5% и снижается содержаниепропан-пропиленовой фракции ППФ в сухом газе, что свидетельствует обувеличении степени извлечения фракции С3.Однако при этом растут энергозатраты в кубе.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
