Файл: Курсовой проект 46 л., 4 рис., 12 табл., 15 источников, 1 прил.docx

Далее часть пека поступает в реакторы Р-3 и Р-4 для получения пеков разного сорта на пластификацию дистиллятами процесса термополиконденса­ции, а балансовое количество пека выводится с установки.

В работе [3] предложена принципиальная схема (рисунок 2.3) установки получения нефтяного пека методом термополиконденсации тяжелой смолы пиролиза. Основными аппаратами установки являются печь нагрева сырья П-1, реакторы термополиконденсации Р-1 и Р-2, ректификационная колонна К-1.

Так как, обслуживание установки, из-за отсутствия аппаратов высокого давления, просто и безопасно, и процесс не загрязняет окружающую среду поскольку все продукты перерабатываются в жидкой или газовой фазах, то в данном курсовом проекте рассматривается именно эта схема. Описание технологической схемы представлено ниже.

Сырье, предварительно нагретое в теплообменниках Т-1, Т-2, поступает в колонну фракционирования К-1. В Т-1 в качестве теплоносителя подается фракция 200- 360 °С) из отпорной колонны К-2 и далее выводится с установки. В Т-2 в качестве теплоносителя подается промежуточное циркуляционное орошение основной колонны К-1 и далее возвращается в колонну. Кубовый остаток из К-1, пройдя через печь П-1, поступает в реакторы термополиконденсации Р-1, Р-2, которые работают циклически. Пары с верха колонны К-1, проходят последовательно воздушный холодильник ВХ-1, водяной холодильник Х-1 и поступают в сепаратор С-1. Дистиллят возвращается в виде орошения, а газы выводятся с установки. Продукты выводятся с установки.


П-1– печь нагрева сырья; К-1 – ректификационная колонна; К-2 – отпорная колонна, Р-1, Р-2 – реакторы термополиконденсации; С-1 – газосепаратор; ВХ-1, ВХ-2 – воздушный холодильник; Х-1 – водяной холодильник; Т-1,Т-2, – теплооб­менники.

Рисунок 2.3 - Принципиальная технологическая схема установки получения нефтяного пека

3 Характеристика качества целевых продуктов, катализаторов, побочных продуктов

Качественные показатели сырья, основных и побочных продуктов процесса представлены в таблице 3.1

Таблица 3.1- Качественные показатели сырья и продуктов процесса

Наименоваие сырья, целевых и побочных продуктов	Номер ГОСТ, ОСТ, ТУ	Показатель качества	Норма по ГОСТ, ОСТ, ТУ	Область применения
1	2	3	4	5
1 Тяжелая смола пиролиза	СТО 44905015-002 2014	Плотность при температуре 20 °С, кг/м3 не более Фракционный состав: -Начало кипения, °С, не ниже -50%(об) перегоняется при температуре, °С Массовая доля серы, % не более Массовая доля механических примесей, % не более	1052 190 Не нормируется 0,8 0,30	Сырье установки
2 Углеводо-родные газы	-	Не регламентируется	-	В топливную сеть предприятия
3 Бензин пекования	ГОСТ 322350	Концентрация свинца, мг/дм3 Не более Индукционный период, мин, не менее Концентрация марганца, мг/дм3 не более	5 360 Отсутствует	На установку гидроочистки бензина

---

Продолжение таблицы 3.1

1	2	3	4	5
Легкий газойль		Не регламентируется		На установку гидроочистки дизельного топлива
Нефтяной пек	ГОСТ 9950	Температура размягчения, °С Массовая доля веществ, нерастворимых в толуоле % Выход летучих веществ, % Зольность, %, не более Массовая доля воды в твердом пеке, %, не более	65-70 24-28 59-63 0,3 4	Основной продукт установки (как связующее в производстве электродной и анодной массы)

4 Технологический расчет процесса и основных аппаратов
4.1 Исходные данные для расчета процесса

Исходные данные для расчёта:

- производительность установки 425 000 т/год;

- коэффициент рециркуляции К=1,2;

- количество дней работы установки 315 дней;

- температура пекования t = 430 °С;

- давление в камере Р_р = 0,3 МПа;

- высота заполнения пеком реактора Н_з = 6 м;

- давление верха реактора Р_в = 0,25 МПа;

- диаметр реактора D_р = 5 м;

- плотность сырья ρ = 1052,0 кг/м³;

- объемная скорость подачи сырья ω = 0,25 ч^-1.

4.2 Материальный баланс установки

ТСП получается на установке пиролиза как побочный продукт.

В таблице 4.1 показан материальный баланс процесса разгонки ТСП.

Таблица 4.1 – Материальный баланс процесса разгонки ТСП [8]

Фракция	Выход, % масс.
Атмосферная перегонка
нк-220 °С	13,4
220 – 250 °С	14,2
250 – 300 °С	16,9
300 – 330 °С	17,4
Вакуумная перегонка
нк-360 °С	16,6
Остаток	16,6
Потери	4,9
Итого	100,0

---

В качестве сырья для производства нефтяного пека использована фракция выкипающая с 250 ^оС, что в свою очередь, позволяет увеличить выход целевого продукта (пека) и снизить выход дистиллята путем удаления из ТСП низкокипящих фракций. С учетом разгонки ТСП (таблица 4.1), имеем без учета легкой фракции (температура кипения менее 250 ^оС) состав тяжелой смолы пиролиза, представленный в таблице 4.2.
Таблица 4.2 – Состав тяжелой смолы пиролиза с учетом отгона легкой смолы пиролиза [11]

Фракция	Выход, % масс
250 – 300 °С	23,34
300 – 330 °С	24,03
нк-360 °С	22,93
Остаток	22,93
Потери	6,77
Итого	100,00

С учетом что производительность по сырью составляет 425000 тонн в год, ассортимента и выхода получаемых продуктов в процессе производства пека составим материальный баланс установки. Результаты расчетов материального баланса установки представлены в таблице 4.3.

Таблица 4.3 – Материальный баланс установки

	% масс.	т/год	т/сут	кг/ч	кг/с
Взято:
ТСП	100	425000	1349,21	56216,93	15,62
Итого:	100	425000	1349,21	56216,93	15,62
Получено
Газы С1-С4	4,47	18997,50	60,31	2512,90	0,70
Бензин (н.к-200 °С)	8,3	35275,00	111,98	4666,01	1,30
Легкий газойль (200-350 °С)	52,3	222275,00	705,63	29401,46	8,17
Пек	34,93	148452,50	471,28	19636,57	5,45
Итого:	100	425000,00	1349,21	56216,93	15,62

---

Учитывая количество рециркулята и подаваемого водяного пара (10% масс. на первичное сырье) составляем материальный баланс реактора (таблица 4.4).

Таблица 4.4 – Материальный баланс реактора

Взято	% масс	т/год	т/сут	кг/ч	кг/с
Вторичное сырье	120	510000	1619,05	67460,32	2,18
Водяной пар	10	51000	161,90	6746,03	0,21
Итого:	130	561000	1780,95	74206,35	2,39
Получено:
Газы С1-С4	4,47	18997,50	60,31	2512,90	0,70
Бензин (н.к-200°С)	8,3	35275,00	111,98	4666,01	1,30
Легкий газойль (200-350°С)	52,3	222275,00	705,63	29401,46	8,17
Пек	34,93	148452,50	471,28	19636,57	5,45
Водяной пар	10	51000,00	161,90	6746,03	1,87
Рециркулят	20	85000,00	269,84	11243,39	3,12
Итого:	130	561000,00	1780,95	74206,35	20,61

---

4.3 Расчет реактора

Примем геометрические размеры реактора, представленные в таблице 4.5.

Таблица 4.5 – Геометрические размеры реактора [9]

Показатель	Условное обозначение	Значение
Высота конической части, м	h	0,9
Диаметр конической части, м	d	1,8
Высота реактора, м	Н	13
Диаметр реактора, м	D	5,4

Высота пека в цилиндрической части реактора равна

Н_ц = Н_з – h, (4.1)

где H_з – высота заполнения пеком реактора, H_з =13 м.

Н₃ = 13 – 0,9= 12,1 м.

Объем пека в нижней конической части реактора

(4.2)



Объем пека в цилиндрической части реактора

(4.3)



Общий объем пека в реакторе

(4.4)

V=9,91+276,98=286,89 м³.

Общая объемная скорость образования пека

(4.5)

где g_п – количество образовавшегося пека, кг/ч;

ρ_п – плотность пека, кг/м³.



Время пекования в реакторе

(4.6)



Количество ректоров составит:



4.4 Расчет температуры верха реактора
Расчётная схема представлена на рисунке 4.1.

---