Введение к работе
Актуальность работы.
Настоятельная необходимость скорейшего внедрения в промышленность процессов изомеризации продиктована введением нового технического регламента, ужесточающего требования к автомобильным бензинам, включая ограничения по уровню давления насыщенных паров, содержанию ароматических компонентов и, в частности, бензола.
Несмотря на высокое качество изомеризата, обеспечиваемое современными технологиями его получения, последние характеризуются недостатками, среди которых следует особо выделить наличие сложных рециркуляционных схем. Громоздкие системы рециркуляции, необходимость использования которых обусловлена относительно низкой степенью конверсии при однократном проходе сырья через аппарат, требуют высоких эксплуатационных и капитальных затрат.
Известно, что ключевое свойство совмещенных процессов состоит в возможности достижения высоких степеней конверсии сырья непосредственно в реакцнонно-массообменном аппарате. Таким образом, применение в процессах изомеризации принципа совмещения, вероятно, позволит существенно сократить либо вообще исключить внешние рециклы, что в значительной степени приведет к устранению недостатков, характерных для современных промышленных технологий, реализующих данный процесс.
Поэтому разработка технологии изомеризации пентан-гексановой фракции на базе совмещенного реакционно-ректификационного процесса (РРП) является актуальной задачей, представляющей как научный, так и безусловный практический интерес.
Цель работы
Проведение экспериментального и теоретического исследования с целью разработки научно обоснованной промышленной технологии изомеризации пентан-гексановой фракции в режиме совмещенного реакционно-ректификационного процесса, обеспечивающего увеличение глубины переработки сырья, снижение энергозатрат, упрощение технологической схемы и
получение высокооктанового бензина с низким содержанием ароматических углеводородов.
Исходя из современного научного подхода к разработке совмещенных процессов, предложенного в МИТХТ им. М.В. Ломоносова, при создании технологии изомеризации пентан-гексановой фракции решали следующие задачи:
Математическое моделирование фазового равновесия многокомпонентной реакционной смеси с целью выбора модели, адекватно описывающей фазовое равновесие;
Построение кинетической модели изомеризации пентан-гексановой фракции;
Выделение предельных стационарных режимов посредством модифицированного анализа статики РРП;
Оценка возможностей и условий осуществления данных режимов на практике;
Построение оптимальной структуры технологической схемы и проведение ее параметрической оптимизации;
Оценка экономических показателей совмещенного процесса;
Решение поставленных задач составляет содержание работы и опреде
ляет ее актуальность.
Методы исследования: модифицированный анализ статики РРП, математическое моделирование и вычислительный эксперимент.
Научная новизна
-
Научно обоснована целесообразность осуществления изомеризации пентан-гексановой фракции в режиме совмещенного реакционно-ректификационного процесса;
-
На основе экспериментального исследования получено кинетическое выражение, адекватно описывающее изомеризацию н-гексана;
-
Проведено математическое описание совмещенного процесса изомеризации, необходимое для проверки результатов анализа статики и определения оптимальных параметров технологической схемы, включающее модель фазового равновесия и выражение для расчета скорости реакции;
-
Предложены оптимальные варианты организации совмещенного процесса, предусматривающие раздельную изомеризацию пентановой и гексаиовой фракций.
Практическая значимость
-
Разработана технология реакционно-ректификационного процесса низкотемпературной изомеризации пентан-гексановой фракции;
-
Внедрение предложенной технологии, по сравнению с существующими промышленными технологиями, позволит:
Обеспечить высокую степень конверсии сырья (94-97%) непосредственно в реакционно-ректификационном аппарате; Обеспечить величину октанового числа изомеризата 87-91.2 (ИМ); Сократить расход греющего пара до 32%; Снизить расход охлаждающей воды до 34%; Уменьшить объем катализатора до 20%; Уменьшить количество потребляемой электроэнергии до 48%; Упростить технологическую схему за счет исключения блока выделения изомеров
3. Данную технологию целесообразно использовать на нефтеперераба
тывающих предприятиях России и стран СНГ.
Апробация результатов диссертации
Отдельные разделы диссертации были доложены на II Российской конференции «Актуальные проблемы нефтехимии» ( г. Уфа, 2005 г.) и на V ежегодной международной молодежной конференции ИБХФ РАН-ВУЗЫ (г. Москва, 2005 г.). Публикации
По теме диссертации опубликовано 4 печатные работы из них 1 статья в рецензируемом периодическом научном издании (ТОХТ), 1 статья в книге (New Aspects of Biochemical Physics, Nova Science Publishers, Inc. New York 2007) и тезисы 2-х докладов на научно-технических конференциях.
Объем работы
Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения, списка литературы и 7 приложений. Содержание работы изложено на 248 страницах машинописного текста включая приложения, содержит 86 рисунков и 74 таблицы, библиографию из 129 наименований.
Похожие диссертации на Разработка совмещенного реакционно-ректификационного процесса изомеризации пентан-гексановой фракции
