Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет» Химико-технологический факультет Кафедра Химические технологии Направление: 18.03.01 Химическая технология Профиль подготовки Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов ОТЧЕТ по производственной практике (практике по получению профессиональных умений и опыта профессиональной деятельности) Выполнил студент гр. ХТ2-18-1б Ярусов Даниил Александрович (Фамилия, имя, отчество) _________________________________ (подпись) Проверили: ______________________________________ (должность, Ф.И.О. руководителя от принимающей организации) ___________ (оценка) _________________________ (подпись) _____________ (дата) ______________________________________________________ (должность, Ф.И.О. руководителя от кафедры) ___________ (оценка) _________________________ (подпись) _____________ (дата) Пермь 2020 1 Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет» Химико-технологический факультет Кафедра Химические технологии Направление: 18.03.01 Химическая технология Профиль подготовки Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов УТВЕРЖДАЮ и. о. зав. кафедрой доцент ______________(А.Р. Кобелева) «__»_____________ 2020 г. ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ на производственную практику (практику по получению профессиональных умений и опыта профессиональной деятельности) студента группы ХТ2-18-1б Ярусова Даниила Александровича (Фамилия, Имя, Отчество) 1. Тема индивидуального задания: Производство метанола 2. ЦЕЛЬ: Формирование компетенций в соответствии с требованиями программы практики: ПК-1.Б.2.В03 Способность и готовность осуществлять технологический процесс в соответствии с регламентом и использовать технические средства для измерения основных параметров технологического процесса, свойств сырья и продукции; ПК-3.Б.2.В03 Готовность использовать нормативные документы по качеству, стандартизации и сертификации продуктов и изделий, элементы экономического анализа в практической деятельности; ПК-7.Б.2.В03 Способность проверять техническое состояние, организовывать профилактические осмотры и текущий ремонт оборудования, готовить оборудование к ремонту и принимать оборудование из ремонта. 2 3. Календарный план проведения производственной практики (практики по получению первичных профессиональных умений и опыта профессиональной деятельности) Сроки № Наименование этапа Наименование работ начало 1 окончание Отчетный Формируемые компоненты документ компетенций ПК-1.Б.2.В03з –знать основные принципы организации производства, общие закономерности химических процессов; 1 этап (начальный) ПК-3.Б.2.В03з – знать основы теории теплопередачи, массопередачи в химикотехнологических процессах, соответствующие аппараты и методы из расчёта; ПК-7.Б.2.В03з –знать устройство и режим работы оборудования для получения продуктов заданного качества. 2 ПК-1.Б.2.В03у –уметь произвести выбор типа аппаратов (реакторов, колонн, теплообменников, технологических печей и т.д.); 2 этап (основной) ПК-3.Б.2.В03у – уметь составлять нормативные и правовые документы, относящиеся к качеству выпускаемой продукции на технологической установке; ПК-7.Б.2.В03у –уметь проводить контроль основных параметров работы оборудования (температура, давление, расход в аппаратах). ПК-1.Б.2.В03в –владеть методами определения технологических показателей процесса; 3 3 этап (итоговый) ПК-3.Б.2.В03в – владеть методами определения и регулирования оптимальных и рациональных технологических режимов работы оборудования для получения продуктов заданного качества; 3 ПК-7.Б.2.В03в –владеть приёмами действий в аварийных ситуациях. 4 4. Место прохождения практики: _ПАО «Метафракс» 5. Срок сдачи студентом отчета по производственной практике и отзыва руководителя практики от принимающей организации руководителю практики от кафедры:_______________________________________________________________ 6. Содержание отчета _________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________ 7. Требования к разрабатываемой отчетной документации Результаты учебной практики должны быть оформлены в форме отчета по практике в соответствии с требованиями ГОСТ 7.32–2001 «Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления». Страницы не обводятся в рамках, поля не отделяются чертой. Размеры полей не менее: левого – 30 мм, правого – 10 мм, верхнего – 20 мм и нижнего – 20 мм. Нумерация страниц отчета - сквозная: от титульного листа до последнего листа приложений. Номер страницы на титульном листе не проставляют. Номер страницы ставят в центре нижней части листа, точка после номера не ставится. Страницы, занятые таблицами и иллюстрациями, включают в сквозную нумерацию. Объем отчета по учебной практике должен быть не менее 20 страниц (без учета приложений) машинописного текста (шрифт 14пт, Times New Roman, через 1 интервал). Отчет должен быть отпечатан на формате А4 и подшит в папку. Описания должны быть сжатыми. Объем приложений не регламентируется. Титульный лист является первым листом отчета, после которого помещается индивидуальное задание на практику, содержащее календарный план выполнения учебной практики. Титульный лист и задание не нумеруются, но входят в общее количество страниц. Титульный лист отчета оформляется по установленной единой форме, приводимой в приложении. За индивидуальным заданием в отчете помещается содержание, основная часть, заключение, список литературы, приложения. Основная часть включает 2-3 главы и разбивку на параграфы. К основному разделу отчета прикладываются дневник по производственной практике (при необходимости) и отзыв руководителя практики от принимающей организации. Разделы отчета нумеруют арабскими цифрами в пределах всего отчета. Наименования разделов должны быть краткими и отражать содержание раздела. Переносы слов в заголовке не допускаются. Цифровой материал необходимо оформлять в виде таблиц. Каждая таблица должна иметь номер и тематическое название. Таблицу следует помещать после первого упоминания о ней в тексте. Приложения оформляют как продолжение отчета. В приложении помещают материалы, не вошедшие в основной текст отчета. Руководитель практики от кафедры Руководитель практики от принимающей организации Задание принял к исполнению _____________ ( (Ф.И.О.) _____________ ( (Ф.И.О.) _____________ ( (Ф.И.О. студента) «___» _______________ 2020 г. 5 ) ) ) СОДЕРЖАНИЕ Введение........................................................................................................................6 Краткое описание основных процессов завода нефтехимического синтеза ЗАО «Сибур-Химпром»........................................................................................................7 Краткое описание основных процессов нефтеперерабатывающего завода ООО «ЛУКОЙЛ - Пермнефтеоргсинтез»..........................................................................12 Технологическая схема производства метанола......................................................20 Конструкция основного аппарата.............................................................................22 Заключение..................................................................................................................23 Список используемой литературы............................................................................24 6 ВВЕДЕНИЕ Метанол (метиловый спирт) - это один из важнейших по значению и масштабам производства органический продукт, выпускаемый химической промышленностью. В химической промышленности метанол применяется в качестве полупродукта для многих промышленных синтезов. В последнее время планируется применение метанола в качестве источника энергии. Промышленный синтез метанола включает три основные стадии: 1. Получение смеси окиси углерода и водорода (синтез-газ); 2. Получение метанола-сырца; 3. Выделение и очистка метанола (ректификация). Производство метанода очень перспективное направление следует уделять этому особое внимание. Интенсивно развиваются исследования по поиску новых областей применения метанола с целью получения большого числа химических продуктов из сырья не нефтяного происхождения, что позволит удовлетворить потребность народного хозяйства в целом ряде продуктов независимо от запасов нефти и роста цен на ее добычу. В настоящее время Россия является четвертым по величине в мире производителем метанола, традиционно ориентированным на экспорт. Предприятия России - производители метанола: 1. ПАО «Метафракс», г. Губаха 2. АО «Новомосковская акционерная компания Азот» 3. ООО ОХК «Щекиназот» 4. ПАО «Акрон» 5. ЗАО «Метанол», г. Томск 6. ОАО «Новочеркасский завод синтетических продуктов», Ростовская обл 7. ОО «Тольяттиазот» 8. ОАО «Невинномысский Азот». 7 КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ОСНОВНЫХ ПРОЦЕССОВ ЗАВОДА НЕФТЕХИМИЧЕСКОГО СИНТЕЗА ЗАО «СИБУР-ХИМПРОМ» 1. Широкая фракция легких углеводородов (ШФЛУ) Представляет собой смесь углеводородов класса алканов. 2. Низкотемпературная конденсация и ректификация (НТКР) Низкотемпературная конденсация (НТК) - процесс изобарного охлаждения природного, попутного нефтяного газа (ПНГ) сопровождающий последовательной конденсацией отдельных компонентов газового конденсата или их фракций при определенном давлении. Осуществляется при температурax от 0 до -30 °C. Разделение углеводородных газов методом НТК осуществляется путем охлаждения их до заданной температуры при постоянном давлении, сопровождающегося конденсацией извлекаемых из газов компонентов, с последующим разделением в сепараторах газовой и жидкой фаз. Низкотемпературная ректификация (НТР) - основана на охлаждении газового сырья до температуры, при которой система переходит в 2-фазное состояние (охлажденный газ и выпавший из него углеводородный конденсат) и последующем разделении образовавшейся газожидкостной смеси без предварительной сепаратции в тарельчатых или насадочных ректификационных колоннах. Низкотемпературная ректификация отличается от процесса низкотемпературной конденсации тем, что процесс ректификации происходит при более низкой температуре. НТР по сравнению с НТК позволяет проводить разделение углеводородных смесей с получением более чистых индивидуальных углеводородов или узких фракций. Получаемый продукт: этан 3. Газофракционирующая установка (ГФУ) Газофракционирующая установка, служит для разделения смеси лёгких углеводородов на индивидуальные, или технически чистые, вещества. В состав сырья входят в основном углеводороды, содержащие 3 и более атомов углерода в молекуле. Разделение смесей углеводородов осуществляется ректификацией в колонных аппаратах. Схема разделения газового бензина в газофракционирующей установке включает предварительный нагрев в теплообменнике газового бензина и подачу его в пропановую колонну. Из верхней части колонны отводятся пары пропана, которые конденсируются в конденсаторе-холодильнике и 8 поступают в ёмкость орошения. Часть пропана возвращается на верх колонны как орошение, а избыток отводится в виде готового продукта. Жидкость с низа колонны после подогрева поступает для дальнейшего разделения по такой же схеме в следующую колонну, где из неё выделяется в виде верхнего продукта смесь бутанов, а из нижней части отводится бензин. Аналогичным образом производится разделение бутанов на изобутан и нормальный бутан, а бензина — на изопентан, нормальный пентан, гексаны и т. д. Получаемые продукты: - Гексан-гептановая фракция (сырье изомеризации) - Индивидуальные бутан, изобутан, пентан, изопентан - Пропан 4. Установка получения этилена и пропилена (пиролиз) (ЭП) В промышленных условиях пиролиз углеводородов осуществляют при температурах 800—900 °C и при давлениях, близких к атмосферному (на входе в пирозмеевик ~ 0,3 МПа, на выходе — 0,1 МПа избыточных). Время пребывания сырья в пирозмеевике составляет 0,1 — 0,5 сек. Первичные реакции протекают с увеличением объёма газа реакционной массы. Это, в основном, реакции расщепления высокомолекулярных парафинов и нафтеновых углеводородов с образованием углеводородов с меньшей молекулярной массой. Вторичные реакции конденсации протекают, преимущественно, на поздних стадиях пиролиза. Так как происходит увеличение молекулярной массы молекул продуктов реакции, это сопровождеется уменьшением газообразного объёма реакционной массы. В основном, реакции образования ароматических углеводородов типа нафталин, антрацен в результате реакции конденсации/поликонденсации. Получаемые продукты: Пропилен, этилен 5. Производство этилбензола: Этилбензол широко используется в нефтехимической промышленности в качестве промежуточного продукта при получении стирола, сырья для производства полистирола, АБС-пластиков и синтетических каучуков. Основным промышленным методом производства этилбензола является каталитическое алкилирование бензола концентрированным этиленом (или этиленовой фракцией) с последующей ректификацией сырого этилбензола. Катализаторами этой реакции являются кислоты Бренстеда или Льюиса. Производство этилбензола: 9 Этилбензол широко используется в нефтехимической промышленности в качестве промежуточного продукта при получении стирола, сырья для производства полистирола, АБС-пластиков и синтетических каучуков. Основным промышленным методом производства этилбензола является каталитическое алкилирование бензола концентрированным этиленом (или этиленовой фракцией) с последующей ректификацией сырого этилбензола. Катализаторами этой реакции являются кислоты Бренстеда или Льюиса, выбираемые особенно среди алюминийхлорида; трифторида бора, нанесенного на гидроксид алюминия; или еще цеолитов, используемых в жидкой или газовой фазе. 6. Производство стирола: Стирол C6H5CH=CH2 - один из важнейших продуктов нефтехимии, сырье для получения полимеров (полистирол, синтетический каучук) и сополимеров (ударопрочный полистирол на основе акрилонитрила и бутадиена). Основным промышленным способом производства стирола является в настоящее время дегидрирование этилбензола. Реакция - эндотермическая и протекает с увеличением объема. Соответственно с повышением температуры и снижением парциального давления углеводорода увеличивается степень превращения этилбензола в стирол. 7. Производство вспенивающегося полистирола: Вспенивающийся полистирол– обычный полистирол с добавлением внутрь гранул вспенивающего агента – газа пентана. Существует несколько технологий синтеза вспенивающегося полистирола. Основные – это суспензионная полимеризация и полимеризация в массе. 1) Особенность этого способа заключается в частичной непрерывности процесса производства. По сравнению с полимеризацией в массе добавляются иные стадии, периодически применяется специальное оборудование (при получении стирола). Процесс протекает в емкостях объемом до пятидесяти кубических метров (с миксером внутри). Дистиллированная вода способствует получению суспензии стирола. В производстве применяют специальные ускорители реакций, эмульсии. Катализатор процесса добавляют в капли мономера, где и происходит основной процесс. Результатом является грануляция вещества. Под высоким давлением суспензию доводят до 130°С в течение пятнадцати часов. Применяемые центрифуги позволяют отделить вспенивающийся полистирол от полученного состава. За центрифугированием следует промывка и просушка гранул. 2) Первая стадия химической реакции проходит при 90 °С. Завершается синтез при 200-220 °С. Процесс останавливают, когда конечная продукция составляет около 90 % от массы первоначально загруженного сырья. Остальную часть непрореагировавшего вещества удаляют, используя вакуумную установку. Следующим этапом производства является добавление в полученную массу 10 стабилизаторов (при необходимости красящие вещества). Далее идет процесс гранулирования полученной массы. 8. Производство масляных альдегидов: Масляный альдегид (бутаналь, бутаральдегид) – CH3CH2CH2CHO. В промышленности масляный альдегид получаютоксосинтезом из пропилена при 80-120 градусах и давлении 0,7-3,0 Мпа (катализатор- [Co2(CO)8], комплекс Rh). Применяют в производстве бутанола, масляной кислоты и ее ангидрида, 2этилгексанола, 2-этилгексан-1,3-диола (репеллент и растворитель), поливинилбутираля, модифицированных феноло-, мочевино- и анилиноформальд.смол, производство витамина В5, аминокислот. 9. Установка ректификации масляных альдегидов и бутиловых спиртов: Изобретение относится к усовершенствованному способу разделения масляных альдегидов нормального и изо строения, которые выделяют из продуктов гидроформилирования пропилена, а также других видов органического сырья. Гидроформилирование (оксосинтез), синтез альдегидов, взаимодействие ненасыщенных соединений с СО и Н2 в присутствии катализатора. В качестве растворителей обычно используют алифатич., цикло-алифатич. и ароматич. углеводороды, а также простые эфиры. Катализаторами служат карбонилы некоторых металлов VIII гр. периодической системы (гл. обр. Со и Rh) 10. Производство 2-этилгексанола: Пластификаторы на основе 2-этилгексанола морозо- и термоустойчивы, обладают хорошей цветостойкостью. 2-этилгексанол используется также для приготовления сложноэфирных смазок и эмульгаторов, присадок к топливам и маслам и как растворитель многих олигомеров и полимеров. Синтез 2-этилгексанола из масляного альдегида состоит из двух стадий: 1) Альдольная конденсация масляного альдегида с образованием 2- этилгексеналя; 2) Гидрирование 2-этилгексеналя в 2-этилгексанол. 11. Производство 2-этилгексановой кислоты: Кислота 2-этилгексановая применяется в производстве сиккативов, растворителей, оловоорганических соединений, в процессе получения солей металлов, служащих катализаторами в производстве пластификаторов, и других целей. Кислоту получают жидкофазным окислением 2-этилгексаналя кислородом или кислородсодержащим газом при температуре 40-50 °С в присутствии катализаторов. 12. Производство бутиловых спиртов: 11 Основной промышленный метод получения н-бутилового спирта оксосинтез из пропилена в присутствии НСо(СО)4 при 120-160 °С и 20-35 МПа. А также из ацетальдегида через ацетальдоль и кретоновый альдегид, который гидрируют на медных, меднохромовых или никелевых катализаторе. 12 КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ОСНОВНЫХ ПРОЦЕССОВ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО ЗАВОДА ООО «ЛУКОЙЛПЕРМНЕФТЕОРГСИНТЕЗ» I. Процессы первичной переработки нефти 1. Электрообессоливающая установка (ЭЛОУ) Сырая нефть содержит соли, вызывающие сильную коррозию технологического оборудования. Для их удаления нефть, поступающая из сырьевыхх емкостей, смешивается с водой, в которой соли растворяются, и поступает на ЭЛОУ - электрообессоливащую установку. Процесс обессоливания осуществляется в электродегидраторах - цилиндрических аппаратах со смонтированными внутри электродами. Под воздействием тока высокого напряжения (25 кВ и более), смесь воды и нефти (эмульсия) разрушается, вода собирается внизу аппарата и откачивается. Для более эффективного разрушения эмульсии, в сырьё вводятся специальные вещества - деэмульгаторы. Температура процесса - 100-120 °С. 2. Атмосферно - вакуумная трубчатка (АВТ) Обессоленная нефть с ЭЛОУ поступает на установку атмосферновакуумной перегонки нефти, которая на российских НПЗ обозначается абревиатурой АВТ - атмосферно-вакуумная трубчатка. Такое название обусловленно тем, что нагрев сырья перед разделением его на фракции, осуществляется в змеевиках трубчатых печей за счет тепла сжигания топлива и тепла дымовых газов. АВТ имеет в своем составе два блока, атмосферной и вакуумной перегонки: 1) Атмосферная перегонка Атмосферная перегонка предназначена для отбора светлых нефтяных фракций - бензиновой, керосиновой и дизельных, выкипающих до 360 °С, поенциальный выход которых составляет 45-60 % на нефть. Остаток атмосферной перегонки - мазут. Процесс заключается в разделении нагретой в печи нефти на отдельные фракции в ректификационной колонне - цилиндрическом вертикальном аппарате, внутри которого расположены контактные устройства (тарелки), через которые пары движутся вверх, а жидкость - вниз. Ректификационные колонны различных размеров и конфигураций применяются практически на всех установках нефтеперерабатывающего производства, количество тарелок в них варьируется от 20 до 60. Предусматривается подвод тепла в нижнюю часть колонны и отвод тепла с верхней части колонны, в связи с чем температура в аппарате постепенно снижается от низа к верху. В результате 13 сверху колонны отводится бензиновая фракция в виде паров, а пары керосиновой и дизельных фракций конденсируются в соответствующих частях колонны и выводятся, мазут остаётся жидким и откачивается с низа колонны. 2) Вакуумная перегонка Вакуумная перегонка предназначена для отбора от мазута масляных дистиллятов на НПЗ топливно-масляного профиля, или широкой масляной фракции (вакуумного газойля) на НПЗ топливного профиля. Остатком вакуумной перегонки является гудрон. Необходимость отбора масляных фракций под вакуумом обусловлена тем, что при температуре свыше 380 °С начинается ттермическое разложение углеводородов (крекинг), а конец кипения вакуумного газойля - 520 °С и более. Поэтому перегонку ведут при остаточном давлении 4060 мм рт. ст., что позволяет снизить максимальную температуру в аппарате до 360-380 °С. Разряжение в колонне создается при помощи соответствующего оборудования, ключевыми аппаратами являются паровые или жидкостные эжекторы. II. Процессы переработки газов и нефтехимического синтеза 1. Абсорбционная очистка газов (АОГ) Ведущее место в мировой практике в области очистки природного газа от кислых компонентов занимают аминовые процессы. Они применяются для очистки природного газа уже несколько десятилетий, но до настоящего времени остаются основными - примерно 70 % от общего числа установок. Наиболее известными этаноламинами, используемыми в процессах очистки газа от Н2S и СО2, являются: моноэтаноламин (МЭА), диэтаноламин (ДЭА), триэтаноламин (ТЭА), дигликольамин (ДГА), диизопропаноламин (ДИПА), метилдиэтаноламин (МДЭА). В состав установки очистки углеводородных газов растворами этаноламинов входят, по крайней мере, два аппарата колонного типа – абсорбер и колонна регенерации аминового раствора. Кроме этого установка оснащена необходимым насосным, теплообменным оборудованием, фильтрами, арматурой и т.п. 2. Газофракционирующая установка (ГФУ) Газофракционирующая установка, служит для разделения смеси лёгких углеводородов на индивидуальные, или технически чистые, вещества. Для переработки на газофракционирующую установку поступает сырьё — газовые бензины, получаемые из природных и нефтезаводских газов, продукты 14 стабилизации нефтей, газы пиролиза и крекинга. В состав сырья входят в основном углеводороды, содержащие от 1 до 8 атомов углерода в молекуле. Разделение смесей углеводородов осуществляется ректификацией в колонных аппаратах. Схема разделения газового бензина в газофракционирующей установке включает предварительный нагрев в теплообменнике газового бензина и подачу его в пропановую колонну. Из верхней части колонны отводятся пары пропана, которые конденсируются в конденсаторе-холодильнике и поступают в емкость орошения. Часть пропана возвращается на верх колонны как орошение, а избыток отводится в виде готового продукта. Жидкость с низа колонны после подогрева поступает для дальнейшего разделения по такой же схеме в следующую колонну, где из неё выделяется в виде верхнего продукта смесь бутанов, а из нижней части отводится бензин. Аналогичным образом производится разделение бутанов на изобутан и нормальный бутан, а бензина — на изопентан, нормальный пентан, гексаны и т. д. Примерное содержание чистого вещества (в %) в товарном продукте того же наименования при переработке газового бензина: пропан 96; изобутан 95; нормальный бутан 96; изопентан 95; стабильный бензин 74. Получаемые продукты: - Гексан-гептановая фракция (сырье изомеризации) - Индивидуальные бутан, изобутан, пентан, изопентан - Пропан 3. Производство МТБЭ (метил-трет-бутиловый эфир) Технология производства МТБЭ чрезвычайно проста. Его получают в одну стадию, присоединяя метиловый спирт CH3OH к изобутилену (2-метилпропену) C4H8. При этом требуются температура ниже 75ОС и давление ниже 1,2 МПа. В промышленных условиях в качестве катализаторов для данных процессов используются ионообменные смолы, а также активированные угли, содержащие функциональные группы, в том числе сульфо- или карбоксилатные. Последние, прежде всего сульфокатиониты, признаны наиболее эффективными и удобными для применения в промышленном масштабе. Их применение приводит к высокой селективности и почти полной конверсии за проход. Более того, в качестве сырья чаще всего используют не чистый изобутилен, а фракцию С4 каталитического крекинга или пиролиза, в которой кроме изобутилена присутствуют и н-бутилены (1- и 2-бутены) C4H8. Селективность образования МТБЭ такова, что из смеси углеводородов в реакцию вступает только изобутилен. 15 4. Алкилирование изобутана олефинами (обычно сернокислотное, бывает также фтороводородное) (АЛ) Сырьем установок алкилирования изобутана бутиленами является бутанбутиленовая фракция (ББФ), вырабатываемая на газофракционирующих установках из газов каталитического крекинга, термического крекинга и коксования. В составе этой фракции содержатся и непредельные углеводороды — бутилены и изобутан. Кроме того, в виде примесей в ББФ содержатся углеводороды С3 и C5. В сырье алкилирования количество С3 и C5 не должно превышать 3% (масс.) каждого. Присутствие в сырье пропилена приводит к увеличению потребности в холоде в связи с более высоким значением теплоты реакции алкилирования пропилена, снижению октанового числа алкилата, увеличению расхода серной кислоты. Наличие углеводородов C5 также нежелательно, поскольку пентаны в реакцию алкилирования не вступают, а из амиленов образуются малоценные побочные продукты. 5. Изомеризация (ИЗ) Процесс получения изоуглевородов (изопентан, изогексан) из углеводородов нормального строения. Целью процесса является получение сырья для нефтехимического производства (изопрен из изопентана) и высокооктановых компонентов автомобильных бензинов. III. Вторичные процессы получения и переработки топлив 1. Гидроочистка (ГО) Задача процесса - очистка бензиновых, керосиновых и дизельных фракций, а также вакуумного газойля от сернистых и азотсодержащих соединений. На установки гидроочистки могут подаваться дистилляты вторичного происхождения с установок крекинга или коксования, в таком случае идет также гидрирование олефинов. Мощность установок составляет от 600 до 3000 тыс. тонн в год. Водород, необходимый для реакций гидроочистки, поступает с установок риформинга. Сырьё смешивается с водородсодержащим газом (ВСГ) концентрацией 8595% об., поступающим с циркуляционных компрессоров, поддерживающих давление в системе. Полученная смесь нагревается в печи до 280-340°C, в зависимости от сырья, затем поступает в реактор. Реакция идет на катализаторах, содержащих никель, кобальт или молибден под давлением до 50 атм. В таких условиях происходит разрушение сернистых и азотсодержащих соединений с образованием сероводорода и аммиака, а также насыщение олефинов. В процессе за счет термического разложения образуется незначительное (1,5-2%) количество 16 низкооктанового бензина, а при гидроочистке вакуумного газойля также образуется 6-8% дизельной фракции. Продуктовая смесь отводится из реактора, отделяется в сепараторе от избыточного ВСГ, который возвращается на циркуляционный компрессор. Далее отделяются углеводородные газы, и продукт поступает в ректификационную колонну, с низа которой откачивается гидрогенизат - очищенная фракция. Содержание серы, например, в очищенной дизельной фракции, может снизиться с 1,0% до 0,005-0,03%. Газы процесса подвергаются очистке с целью извлечения сероводорода, который поступает на производство серы, или серной кислоты. 2. Каталитический риформинг (Р) Каталитический риформинг - процесс, предназначенный для повышения детонационной стойкости бензинов и получения аренов, главным образом бензола, толуола и ксилолов. Процесс осуществляют при повышенной температуре (около 500 °С) под давлением водорода (1,5—4 МПа) на бифункциональном катализаторе, сочетающем кислотную и гидрирующедегидрирующую функции. Кислотную функцию обычно выполняет оксид алюминия, гидрирующе-дегидрирующую — металлы VIII группы, главным образом платина. Химические основы процесса. В основе каталитического риформинга лежат три типа реакций: 1)ароматизация исходного сырья путем дегидроциклизации алканов, дегидроизомеризации алкилциклопентанов, дегидрирования циклогексанов; 2)изомеризация углеводородов; 3)гидрокрекинг. 3. Карбамидная депарафинизация (КДП) Карбамидная депарафинизация топлив - процесс извлечения из керосиногазойлевых фракций парафинов, пригодных в качестве сырья для нефтехимической промышленности; используется также для увеличения выпуска зимних сортов дизельных топлив. Карбамидная депарафинизация основана на способности карбамида в определенных условиях образовывать с нормальными парафинами нерастворимые в углеводородах твердые комплексы (аддукты, клатраты), разлагающиеся при повышенной температуре. Технологические приемы осуществления карбамидной депарафинизации весьма разнообразны. Суть процессов заключается в контактировании сырья с карбамидом при 10— 50 °С, отделении осадка комплекса, и его разложении при 70—100 °С. 17 4. Гидрокрекинг (ГК) Гидрокрекинг осуществляется действием водорода в присутствии катализаторов на высококипящие нефтяные фракции (гл. обр. вакуумный дистиллят с пределами выкипания 300-540 °С), а также на легкокипящие и среднедистиллятные прямогонные фракции и вторичные продукты их термокаталитической переработки. Цель гидрокрекинга - получение бензиновых фракций, реактивного и дизельных топлив, смазочных масел, сжиженных газов С3-С4, сырья для пиролиза, каталитического риформинга и крекинга. Основные реакции, происходящие при гидрокрекинге: гидрогенолиз серо-, азот- и кислородсодержащих соединений; гидрирование ароматических (преим. полициклических) углеводородов; раскрытие нафтеновых колец; гидродеалкилирование алкилароматических и нафтеновых углеводородов; разрыв цепи парафиновых углеводородов; изомеризация и гидрирование образующихся продуктов. Процесс проводят в секционированных реакторах с неподвижными слоями (реже - с кипящим слоем) катализатора при 330-450 °С, 5-30 МПа, объемной скорости подачи сырья 0,3-1,0 ч-1 , Соотношение водородсодержащий газ: сырье составляет (600-2000); 1, содержание водорода в циркулирующем газе75-95 % по объему (остальное-азот, метан, этан и бутан). 5. Каталитический крекинг (КК) Каталитический крекинг - процесс каталитического деструктивного превращения тяжелых дистиллятных нефтяных фракций в моторные топлива и сырье для нефтехимии, производства технического углерода и кокса. Процесс протекает в присутствии алюмосиликатных катализаторов при температуре 450— 530 °С и давлении 0,07—0,3 МПа. Механизм большинства реакций каталитического крекинга удовлетворительно объясняется в рамках цепной карбкатионной теории. В условиях каталитического крекинга карбкатионы могут существовать только в виде ионных пар карбкатион — отрицательно заряженный активный центр поверхности. Химические основы процесса. Сущность процессов, протекающих при каталитическом крекинге, заключается в следующих реакциях: 1) расщепление высокомолекулярных углеводородов (собственно крекинг); 2) изомеризация; 3) дегидрирование циклоалканов в арены. 6. Установка замедленного коксования (УЗК) 18 Основное целевое назначение УЗК - производство крупно-кускового нефтяного кокса. Кроме кокса, на УЗК получают газы, бензиновую фракцию и коксовые (газойлевые) дистилляты. Газы коксования используют в качестве технологического топлива или направляют на ГФУ для извлечения пропанбутановой фракции - ценного сырья для нефте-химического синтеза. Получающиеся в процессе коксования бензиновые фракции (5 -16% масс.) характеризуются невысокими октановыми числами (=60 по м.м.) и низкой химической стабильностью, повышенным содержанием серы (до 0,5 % масс.) и требуют дополнительного гидрогенизационного и каталитического облагораживания. Коксовые дистилляты могут быть использованы без или после гидрооблагораживания как компоненты дизельного, газотурбинного и судового топлив или в качестве сырья каталитического или гидрокрекинга. Сырьем установок коксования являются остатки перегонки нефти - мазуты, гудроны; производства масел - асфальты, экстракты; термокаталитических процессов - крекинг-остатки, тяжелая смола пиролиза, тяжелый газойль каталитического крекинга и др. IV. Процессы переработки масел 1. Деасфальтизация гудрона (ДА) Назначение – удаление с помощью избирательных растворителей смолистоасфальтеновых веществ и полициклических углеводородов, обладающих повышенной коксуемостью и низким индексом вязкости. В качестве растворителя обычно применяется пропан. Деасфальтизация гудрона применяется также для получения сырья установок каталитического крекинга и гидрокрекинга; в этом случае наряду с пропаном используются бутан, пентан или легкие бензиновые фракции. Сырьем установки является гудрон – остаток, полученный вакуумной перегонкой мазута. 2. Селективная очистка (СО) Селективная очистка — процесс переработки нефтяного сырья, направленный на улучшение качества масляных фракций. Основан на экстракции сырья избирательным растворителем с последующей отгонкой растворителя из рафинатного и экстрактного растворов. Может осуществляться как для дистиллятного, так и для остаточного сырья. В процессе селективной очистки из исходного сырья извлекаются нежелательные для товарных масел компоненты — 19 смолисто-асфальтеновые вещества, гетероатомные соединения и полицикличиеские ароматические углеводороды с короткими боковыми цепями. Целевым продуктом процесса является рафинат — очищенная масляная фракция, состоящая главным образом из парафиновых и нафтеновых углеводородов, а также моноциклической ароматики с длинными боковыми цепями. По сравнению с исходным сырьем, полученный рафинат обладает повышенным индексом вязкости, более высокой температурой застывания и имеет более светлый оттенок цвета. После селективной очистки рафинат направляется на депарафинизацию с целью удаления твёрдых углеводородов. Получаемые продукты: рафинат 3. Депарафинизация масел (ДП) Назначение – удаление высокоплавких компонентов из масляных фракций с целью снижения их температуры застывания. Широко применяются процессы депарафинизации масел с применением избирательных растворителей – смеси кетонов (ацетона, метилэтилкетона) с ароматическими углеводородами (бензолом, толуолом) и смеси дихлорэтана с метиленхлоридом (процесс ди-ме). Получает распространение кетоновый растворитель – смесь метилэтилкетона (МЭК) с метилизобутилкетоном (МИБК). В качестве сырья используются рафинаты селективной отчиски масел Получаемые продукты: Депарафинированные масла, которые затем подвергаются доочистке Неочищенные гачи (продукт депарафинизации дистиллятных масел) или петролатумы (образуются при депарафинизации остаточных масел); гач применяется как сырье для производства парафинов, а петролатум – для получения церезинов. 4. Битумная установка (БУ) Битумные установки предназначены для получения битумов различных марок из остатков переработки нефти, как правило, из остатков первичной перегонки – гудрона, мазута, или из продуктов деасфальтизации и экстрактивной очистки масел, крекинг–остатков. Для производства битумов используют следующие три основных способа: Концентрирование тяжёлых нефтяных остатков путём перегонки под вакуумом (остаточные битумы); Окисление кислородом воздуха различных тяжёлых нефтяных остатков (окисленные битумы); 20 Компаундирование – смешение остаточных и окисленных битумов и различных тяжёлых нефтяных остатков (смешанные битумы). Принцип действия установки получения окисленного битума основан на реакциях уплотнения (при повышенных температурах в присутствии воздуха), приводящих к увеличению концентрации асфальтенов, способствующих повышению температуры размягчения битумов, и смол, улучшающих связывающие и эластичные свойства товарного продукта. 21 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА МЕТАНОЛА Рисунок 1 - Технологическая схема синтеза метанола 1, 10 - турбокомпрессоры; 2 - подогреватель природного газа; 3 - реактор гидрирования сернистых соединений; 4 - адсорбер; 5 - трубчатый конвектор; 6 котел-утилизатор; 7, 11, 12 - теплообменники; 8, 14 - холодильники (АВО); 9, 15 сепараторы; 13 - колонна синтеза; 16 - сборник. Природный газ сжимается турбокомпрессором 1 до давления 3 МПа, подогревается в подогревателе 2 за счет сжигания в межтрубном пространстве природного газа и направляется на сероочистку в аппараты 3 и 4, где последовательно осуществляется каталитическое гидрирование органических соединений серы и поглощение образующегося сероводорода адсорбентом на основе оксида цинка. После этого газ смешивается с водяным паром и диоксидом углерода в соотношении СН4:Н2О:СО2 = 1:3,3:0,24. Смесь направляют в трубчатый конвертор 5, где на никелевом катализаторе происходит пароуглекислотная конверсия при 850-870 °С. Теплоту, необходимую для конверсии, получают в результате сжигания природного газа в специальных горелках. Конвертированный газ поступает в котел-утилизатор 6, где охлаждается до 280–290 °С. Затем теплоту газа используют в теплообменнике 7 для подогрева питательной воды, направляемой в котел-утилизатор. Пройдя воздушный холодильник 8 и сепаратор 9, газ охлаждается до 35-40 °С. 22 Охлажденный конвертированный газ сжимают до 5 МПа в компрессоре 10, смешивают с циркуляционным газом и подают в теплообменники 11, 12, где он нагревается до 220–230 °С. Нагретая газовая смесь поступает в колонну синтеза 13, температурный режим в которой регулируют с помощью холодных байпасов. Теплоту реакционной смеси используют в теплообменниках 11, 12 для подогрева поступающего в колонну газа. Далее газовая смесь охлаждается в холодильнике-конденсаторе 14, сконденсировавшийся метанол-сырец отделяется в сепараторе 15 и поступает в сборник 16. Циркуляционный газ возвращают на синтез, продувочные и танковые газы передают на сжигание в трубчатую печь. Вследствие снижения температуры синтеза при низком давлении процесс осуществляется в условиях, близких к равновесию, что позволяет увеличить производительность агрегата. 23 КОНСТРУКЦИЯ ОСНОВНОГО АППАРАТА Рисунок 2 - Реактор синтеза метанола 1 - теплообменник; 2 - холодный байпас; 3 - электроподогреватель; 4 катализатор. Смешанный газ, пройдя кольцевой зазор между катализаторной коробкой и корпусом колонны, поступает в межтрубное пространство теплообменника, расположенного в нижней части колонны. В теплообменнике газ нагревается до 330–340 °С и по центральной трубе, в которой размещен электроподогреватель, поступает в верхнюю часть колонны и проходит последовательно пять слоев катализатора. После каждого слоя катализатора, кроме последнего, в колонну вводят определенное количество холодного циркуляционного газа для поддержания необходимой температуры. После пятого слоя катализатора газ направляется в теплообменник, где охлаждается с 300–385 до 130 °С. Размещение теплообменника внутри корпуса колонны значительно снижает теплопотери в окружающую среду, что улучшает условия автотермичной работы агрегата, исключает наличие горячих трубопроводов, т. е. делает эксплуатацию более безопасной и снижает общие капиталовложения. 24 ЗАКЛЮЧЕНИЕ В данной работе были рассмотренны основные процессы, протекающие на крупных предприятиях Пермского края. Была описана технологическая схема и основной аппарат синтеза метанола. 25 СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Коршак А. А., Шаммазов А. М.: «Основы нефтегазового дела», издательство «Дизайнполиграфсервис», 2005 - 544с.; 2. Ахметов С. А. «Технология глубокой переработки нефти и газа». Уфа: «ГИГИЛЕМ», 2002. - 671с.; 3. Смидович Е. В. «Технология переработки нефти и газа». Ч. 2-я. - М.: Химия, 1980. - 376 с. 26