Содержание

1. Содержание

2. Задание

3. Введение

4. Синтез ХТС

4.1. Обоснование создания эффективной ХТС.

4.2. Определение технологической топологии ХТС

4.3. Установление технологических и конструкционных параметров ХТС, технологических параметров режима и потоков

4.4. Изображение графических моделей ХТС

4.4.1. Функциональная схема

4.4.2. Структурная схема

4.4.3. Операторная схема

4.4.4. Технологическая схема

5. Анализ ХТС

5.1. Представление изучаемого объекта в виде иерархической структуры ХТС

5.2. Построение математической модели ХТС

5.3. Изучение свойств и эффективности функционирования ХТС

6. Заключение

7. Список использованных источников

2. Задание

В курсовой работе осуществлён синтез и анализ химико-технологической системы (ХТС) по производству бензина.

На основе расходных коэффициентов и соотношения фракций готового продукта, полученных из литературных данных рассчитать материальный баланс установки каталитического крекинга.

3. Введение

Нефть и природный газ известны человечеству с глубокой древности. Описание источников нефти содержится в трудах Геродота (V век до н. э.), Плутарха и Плиния Старшего (I век до я. э). Гиппократ (IV – V века до н. э.) рекомендовал лекарства, содержащие в своем составе нефть. Нефть применялась в качестве топлива, как средство освещения, в военном деле («греческий огонь»).

В средние века нефть добывали из специально вырытых колодцев. Уже в XIII веке в районе Баку функционировали нефтяные источники. В последующем вместо колодцев стали использовать скважины, что позволило извлекать нефть из более глубоких слоев. Первые скважины бурили ударным способом с помощью металлического долота, а нефть после окончания фонтанирования извлекали специальными ведрами (желонками). Недостаток в так называемых светлых нефтях, используемых для освещения, вызвал потребность в разработке методов переработки нефтей, сначала для повышения выхода осветительного масла (фотогена). В России подобный метод был освоен в XVI – XVII веках, после того, как в царствование Б.Годунова (XVI век:) в Москву из Ухты была завезена «горячая вода густа» (нефть):

Интерес к процессам перегонки нефти для получения различных ценных продуктов появился в первой половине XIX века. В 1821 – 23 гг. в Моздоке братьями Дубиниными была построена первая кубовая установка для перегонки нефти, на которой из нее выделялось до 40% фотогена (керосина). Легкая часть – бензин при этом методе терялась, а мазут использовали для смазки колес. В 1837 году в Баку инженером Боскобойниковым был сооружен первый нефтеперегонный завод. Подобное производство керосина из нефти в Англии было организовано в 1848 году и в США в 1860 году.

Бурное развитие нефтеперерабатывающей промышленности начинается с 60-х годов XIX века. Б 1869 году в Баку существовало уже 23 нефтеперегонных завода, а к 1876 году число их возросло до 123. В этот период основным целевым продуктом переработки являлся осветительный керосин, выход которого составлял около 25%. Бензиновая фракция (всего около 0,5%) и мазут промышленного применения не находили. С 1876 года после изобретения В.Г. Шуховым форсунки для сжигания жидкого топлива, мазут стал широко использоваться в топках паровых котлов. К этому же времени было налажено производство из мазута смазочных масел.

В 1890 году В.Г. Шухов и Гаврилов запатентовали трубчатую нефтеперегонную установку непрерывного действия, которая стала прообразом современных установок AT и АВТ. В этом методе предусматривалась и возможность проведения процесса с расщеплением углеводородов нефти (крекинга).

Коренной переворот в методах переработки нефти происходит после изобретения двигателя внутренного сгорания. В связи с этим, бензин, не находивший ранее промышленного применения, становится с начала XX века одним из важнейших нефтепродуктов.

Начиная с 1965 года в стране развиваются мощности вторичных процессов нефтепереработки, увеличивается производство моторных топлив. Так в 1970 году доля высокооктановых бензинов составляла уже 50,7% и продолжает возрастать. В последующие годы в нефтепе­рерабатывающей промышленности внедряются новые высокопроизводительные процессы, комбинированные технологические установки (ЭЛОУ-АВТ), переработка нефти приближается к районам потребления нефтепродуктов.

Возрастающая потребность в моторных топливах с высоким окта­новым числом для двигателей со степенью сжатия 9 – 10, потребовала значительного углубления переработки нефти с целью более эффективного ее использования и модернизации действующих нефтеперерабатывающих заводов. Это было достигнуто за счет интенсивного внедрения в нефтепереработку новых термических и каталитических процессов, позволивших в 1,5 – 1,8 раза увеличить выход светлых продуктов.

Вследствие кризисных явлений в народном хозяйстве РФ в целом, и в нефтеперерабатывающей промышленности в частности, в настоящее время глубина переработки снизилась до 64% и значительно уступает таковой в США (90%). Так, из одной тонны нефти производится бензина, керосина и дизельного топлива в США 700 кг, в РФ – 400 кг, а доля мазута составляет, соответственно, 80 и 400 кг.

Благодаря значительным залежам нефтяного сырья в нашей стране разработка методов нефтепереработки очень актуальна.

4. Синтез ХТС

4.1. Обоснование создания эффективной ХТС

Нефть из скважин обычно выделяется вместе с газами (попутные газы). Отделение газообразных продуктов от нефти производят в специальных сепараторах (траппах). Далее нефть подвергают стабилизации – удалению легких фракций, способных испаряться в условиях хранения и транспортировки нефти. Одновременно с легкими погонами при стабилизации из нефти удаляются и растворенные в ней газы. Удаляемые из нефти газы и легкие фракции (газы стабилизации) состоят главным образом из низших парафиновых углеводородов С1—C5 (табл. 4).

Газы стабилизации представляют собой ценное химическое сырье; их можно разделять па индивидуальные углеводороды и перерабатывать затем в различные продукты органического синтеза.

После стабилизации нефть обезвоживают, освобождают от механических примесей (соли, песок, глина) и направляют па переработку.

Первичным и основным способом переработки нефти является се разгонка на отдельные фракции – нефтяные дистилляты (прямая гонка). Первую стадию прямой гонки осуществляют на установках, работающих при атмосферном давлении, – такие установки носят название атмосферных трубчаток (AT). На этих установках из нефти отбирают светлые продукты (бензиновый, лигроивовый, керосиновый и соляровый дистилляты). Бензин (смесь углеводородов С5 – С12) отбирают при температурах до 180 – 200° С, керосин (углеводороды С9 – С16) – при 180 – 300°С и соляровый дистиллят – при температурах примерно до 350° С. Остаток после отгонки нефтяных дистиллятов (мазут) разгоняют в вакууме, получая при этом различные смазочные масла и мази. Установки, в которых последовательно объединены атмосферный и вакуумный нефтеперегонные агрегаты, носят название атмосферно-вакуумных трубчаток (АВТ). Остаток после отгонки масел из мазута – гудрон. – используется для производства нефтяного битума различных марок, а также для получения смазочных масел с высокой температурой вспышки.