РЕФЕРАТ

Курсовой проект, 56 л., 6 рис., 25 табл., 11 источников

НЕФТЯНОЙ КОКС, РЕАКТОР, КОКСОНАГРЕВАТЕЛЬ, ТЯЖЕЛЫЕ НЕФТЯНЫЕ ОСТАТКИ, ГУДРОН

В курсовом проекте спроектирована установка производства нефтяного кокса термокаталитическим способом из гудрона. Произведен выбор и обоснование технологии осуществления процесса. Дана характеристика качества целевых и побочных продуктов. Приведены технологические расчеты следующего оборудования: реакторов, печи; разработана технологическая схема.

Содержание

	с.
Введение......................................................................................................................	3
1 Теоретические основы процесса..............................................................................	5
2 Выбор и обоснование технологии осуществления процесса ...............................	12
3 Характеристика качества целевых продуктов, катализаторов, побочных продуктов......................................................................................................................	20
4 Технологические расчеты процесса и основных аппаратов................................	26
4.1 Материальный баланс.......................................................................................	27
4.2 Технологический расчет реактора...................................................................	28
4.3 Технологический расчет коксонагревателя..................................................	30
4.4 Расчёт газотрубного котла-утилизатора.......................................................	32
5 Описание технологической схемы установки.........................................................	37
6 Сводные показатели технологического режима..................................................	39
7 Лабораторный контроль производства.................................................................	40
8 Безопасность жизнедеятельности и экологичность.............................................	45
8.1 Опасности технологического процесса...........................................................	45
8.2 Экологичность проекта..................................................................................	46
Заключение..................................................................................................................	55
Список использованных источников..........................................................................	56

---

ВВЕДЕНИЕ

Производство сырого и прокаленного нефтяного кокса –необходимое звено в общей схеме получения углеродной продукции: анодов, электродов, конструкционных углеграфитовых материалов и т.п. – т.е. в областях наиболее квалифицированного применения кокса.С другой стороны, коксование тяжелых нефтяных остатков – это достаточно простой и сравнительно недорогой способ углубления переработки нефти.

Знание особенностей различных способов коксования, технологии как собственно коксования, так и прокаливания кокса, а также основных свойств сырых и прокаленных коксов применительно к конкретным областям их использования важно и для производителей, и для потребителей кокса.
Деструктивные процессы, в которых за счет разложениям олекул высокомолекулярных углеводородов и соединений существенно увеличивается выход светлых, разделяются накаталитические, термические и гидрогенизационные. Коксование относится к термическим процессам крекинга, протекающим только под действием температурыбез применения катализаторов и водорода. Таким образом,это наиболее простой и самый недорогой способ облагораживания тяжелой нефти и нефтяных остатков. Однако решение проблемы глубокой переработки нефтяногосырья с одновременным получением высококачественных продуктов лежит в сопряжении мощностей вакуумной перегонки прямогонного мазута, коксования избыточного гудрона (и других остатков), гидрооблагораживания, каталитического крекинга и гидрокрекинга вакуумного газойля т коксовых дистиллятов.

Существует три промышленных технологии коксования нефтяных
остатков:
• периодическое коксование в кубах;
• полунепрерывное (замедленное) – в необогреваемыхкоксовых камерах;
• непрерывное коксование в кипящем слое кокса теплоносителя
Непрерывное коксование в кипящем слое кокса теплоносителя нацелено на максимальный выход дистиллятов изнизкокачественных остатка практически все металлы исходного сырья, а также сера идругие гетероатомы, кокс в этом случае является побочнымпродуктом.
Большим достоинством непрерывного коксования является возможность вести процесс на установках высокой мощности с пропускной способностью по сырью до 7 и более тыс. т в сутки (более 2 млн т в год).Установки ежедневно выдают до 1600 т порошкообразного кокса.

---

Таким образом, целью курсового проекта является расчет установки

термоконтактного коксования гудрона [ 2 ].

1 Теоретические основы процесса

1.1 Краткая характеристика процесса

Термоконтактное коксование (ТКК) является непрерывным, высокопроизводительным, технологически более универсальным процессом, позволяющим перерабатывать исключительно разнообразные нефтяные остатки, такие, как мазуты, гудроны, асфальты, природные битумы (даже угольные суспензии) с плотностью 0,94-1,2 г/см³ и коксуемостью 7-50% масс. 

Целевым назначением процесса ТКК является получение из нефтяных остатков дистиллятных продуктов, направляемых на последующую каталитическую переработку в высококачественные моторные топлива.

Порошкообразный кокс ТКК является по сравнению с коксом замедленного коксования побочным, малоценным продуктом, не пригодным для изготовления анодных и графитированных изделий, что является существенным недостатком, ограничивающим более широкое распространение этого процесса в мировой нефтепереработке.
1.2 Химизм и механизм прооцесса
Термические процессы углеводородов протекают при повышенных температурах с разрывом С-С-связей по цепному свободно-радикальному механизму.

Процесс состоит из 3-х стадий:

• 
  инициирование цепи (образование свободных радикалов);
  
• 
  продолжение (рост) цепи;
  
• 
  обрыв цепи.
  

Инициирование цепи. Распад углеводородов на свободные радикалы преимущественно осуществляется по связи С-С. Энергия разрыва С-С-связи
360 кДж/моль, а энергия С-Н-связи 412 кДж/моль, поэтому в первую очередь идет разрыв С-С-связи.

В нормальных алканах с длинной цепью энергия разрыва С-С-связей несколько уменьшается к середине цепи. При температурах 400-500 ^оС разрыв углеводородной цепи происходит посередине, а при более высоких температурах может происходит разрыв и других связей.

Рассмотрим процесс термического распада на примере бутана.

Вначале за счет разрыва связи С-С образуются первичные свободные радикалы (инициирование цепи):
СН₃СН₂СН₂СН₃→Н₃С-Н₂С^СН₂ + Н₃С^{}

---

(1.1)
Продолжение (рост) цепи. Крупные относительно неустойчивые радикалы (С₃ и выше) самопроизвольно распадаются по -правилу с образованием более устойчивых ^СН₃ и ^С₂Н₅ радикалов или атомов водорода и соответствующей молекулы алкена
СН₃СН₂^СН₂→Н₃С-СН=СН₂ + Н^{}(1.2)

СН₃СН₂^СН₂→СН₂=СН₂ + ^СН₃(1.3)
Устойчивые в отношении распада, но чрезвычайно реакционноспособные ^СН₃, ^С₂Н₅ и Н^ радикалы вступают в реакцию с исходными молекулами, отрывая от них атом водорода.
Н^ + С₄Н₁₀→Н₂ + ^С₄Н₉(1.4)

^СН₃ + С₄Н₁₀→ СН₄ + ^С₄Н₉(1.5)

Н₃С-Н₂С^ + С₄Н₁₀→СН₃СН₃ + ^С₄Н₉ (1.6)
Бутильные радикалы далее распадаются по -правилу, а образовавшиеся более мелкие радикалы снова реагируют с исходными молекулами. Развивается цепной процесс.
СН₃СН₂^СНСН₃→СН₂=СНСН₃ + ^СН₃ (1.7)

^СН₃ + С₄Н₁₀→СН₄ + ^С₄Н₉ (1.8)
Обрыв цепи (образование стабильных продуктов). Обрыв цепи осуществляется следующими реакциями:

а) рекомбинация свободных радикалов
Н₃С^ + ^СН₃→ С₂Н₆ (1.9)

^СН₃ + ^СН₂-СН₃→ С₃Н₈ (1.10)
б) диспропорционирование радикалов
^СН₃ + ^СН₂-СН₃→СН₄ + С₂Н₄ (1.11)
Таким образом в результате реакции могут образоваться Н₂, СН₄, С₂Н₆, С₃Н₈, С₂Н₄, С₃Н₆.

При термическом крекинге алканов образуются алканы и алкены с меньшей молекулярной массой, например:

С₈Н₁₈→С₄Н₁₀ + С₄Н₈
В условиях термических процессов при 450-500 ^оСтермодинамически возможны реакции распада алкенов до низших алкенов, алкадиенов и алканов, образование аренов, а при более высокой температуре - ацетилена.

Циклические углеводороды, присутствующие в нефтепродуктах, при тех же условиях отщепляют боковые цепи, а нафтеновые кольца, кроме того, раскрываются с образованием олефинов:

---

С₆Н₅-(СН₂)_n -СН₃→ С₆Н₅-СН₃ + C_nН_2n (1.12)

C₆H₁₁-(CH₂)_n-CH₃→C₆H₁₁-CH₃ + C₄H₈ + C₃H₆₅H₁₀ + C₂H₄ (1.13)
С повышением температуры расщепление идет более глубоко и дополняется реакциями дегидрирования и циклизации.

В результате дегидрирования при 600-650 ^оС начинают появляться очень реакционноспособные диены, например, 1,3-бутадиен.
Н₂С=СН-СН₂-СН₃→ Н₂С=СН-СН=СН₂ + Н₂ (1.14)
Взаимодействие диенов с олефинами и циклоолефинами приводит к получению ароматических структур:



Кроме газообразных и жидких веществ при термических процессах переработки нефтепродуктов поучаются твердые вещества - углерод (сажа) или кокс. Образование сажи объясняется распадом углеводородов до свободного углерода:
С₃Н₈→2СН₄ + С (1.15)

С₂Н₆→ СН₄ + С + Н₂ (1.16)
Кокс получается при глубокой конденсации ароматических соединений, идущей с отщеплением водорода:
2 С₆Н₆→ С₆Н₅С₆Н₅ + Н₂и т.д. (1.17)
Следует заметить, что состав конечных продуктов термических процессов зависит также от природы исходного сырья, давления, времени контакта. Рассмотрим механизм образование нефтяного кокса в процессе коксования.

Нефтяной кокс образуется в жидкофазных термических процессах из аренов по схеме:

арены  смолы асфальтены кокс  графит.

Алканы, циклоалканы и алкены также способны к коксообразованию в результате глубоких превращений и ароматизациии.

Переход аренов в кокс термодинамически возможен в результате снижения уровня свободной энергии. Процесс коксообразования протекает по цепному свободно радикальному механизму. Асфальтены, образовавшиеся при уплотнении аренов, вступают в дальнейшие реакции поликонденсации:
A ^A₁ + R^ + A ^A₁ + RH (1.18)

^A₁ + A A₁A^₁A^M + A₁A₂^₁A₂^ + A A₁A₂A^+ и т.д. (1.19)
где - А - молекулаасфальтена;

R^, A₁^, A₁A^, A₁A₂^, A₁A₂A^ - радикалыцепи;

М - молекула с небольшой молекулярной массой

---

Смотрите также файлы

• Фармацевтическая этика и деонтология.docx

• Задание к теме 7.docx

• Трансактный анализ Трансактный анализ.pptx

• Шумилин Н.П. Специальные измерения в проводной связи учебник.pdf

• The guilford press.doc