Материал: Каталитическая изомеризация как способ повышения качества бензинов

3.6 Ассортимент и характеристика получаемой продукции

Ассортимент получаемой продукции приведен в таблице 3.3

Таблица 3.3 Ассортимент получаемой продукции

Характеристика получаемой продукции приведена в таблице 3.4

Таблица 3.4 Качество изомеризата в соответствии с испытаниями компании Sud Chemie.

Таким образом, мы получили данные для расчета аппаратов

4. Описание технологической схемы

Технологическая схема проектируемой установки изомеризации разработана на основе процесса «Хайзомер» (Hysomer) фирмы Shell. В этом процессе используется катализатор с двойной функцией, состоящий из высокодисперсной платины, распределенной на активированном кислотном молекулярном сите с очень низким содержанием натрия. Катализатор работает под избыточным давлением водорода (10¸25 кг/см2) и температуре около 250ºС.

Сырьё секции изомеризации (фракция С5-С6) поступает из резервуарного парка на приём насоса Н-201/1,2 и далее подаётся через теплообменник Т-201 в деизопентанизатор К-201.

В сырьевой поток перед теплообменником Т-201 насосом Н-205/1,2 подаётся рециркулят (пентановая фракция) из флегмовой ёмкости депентанизатора К-203.

В теплообменнике Т-201 сырьё нагревается до температуры 62°С за счёт тепла кубового продукта колонны К-201.

Расход сырья контролируется и регулируется прибором с коррекцией по уровню в колонне К-201, регулирующий клапан установлен на линии подачи сырья в теплообменник Т-201.

Для подачи тепла в колонну К-201 используется кипятильник Т-202 с паровым пространством. Жидкость в кипятильник Т-202 выводится с глухой тарелки, расположенной под 1-ой тарелкой колонны К-201.

Углеводородные пары из кипятильника Т-202 подаются под 1-ую тарелку колонны К-201. Жидкость из кипятильника Т-202 самотёком поступает в низ колонны К-201.

Пары изопентана с верха колонны К-201 последовательно проходят конденсатор воздушного охлаждения А-201/1,2, водяной холодильник Х-201, где конденсируются и охлаждаются до температуры 40°С, и далее поступают в флегмовую ёмкость Е-201.

Изопентан из ёмкости Е-201 поступает на приём насоса Н-203/1,2 и подаётся в колонну К-201 в качестве орошения, а балансовое количество выводится в линию изомеризата с установки.

Фракция С5-С6 нормального строения (сырьё реакторного блока) с низа деизопентанизатора К-201 поступает в трубное пространство теплообменика Т-201, где охлаждается до температуры 46°С, и далее - на приём насоса Н-202/1,2.

Фракция С5-С6 нормального строения (сырьё реакторного блока) подаётся насосом Н-202/1,2 в межтрубное пространство теплообменников Т-203/2, Т-203/1, работающих последовательно.

В линию нагнетания насоса Н-202/1,2 перед теплообменником Т-203/2 компрессором ПК-201/1,2 подаётся циркулирующий водородсодержащий газ (ВСГ).

В теплообменниках Т-203/2,1 смесь сырья и ВСГ нагревается до температуры 200°С за счёт тепла продуктов реакции из реактора Р-201 и двумя параллельными потоками поступает в змеевики печи П-201, где нагревается до температуры 240-245°С.

Смесь сырья и ВСГ, нагретая в печи П-201 до температуры 240°С, общим потоком подаётся в реактор изомеризации Р-201.

Под верхний слой катализатора реактора Р-201 подаётся компрессором ПК-201/1,2 циркулирующий ВСГ с температурой 54-81°С и давлением 31кг/см2.

Продукты реакции из реактора Р-201 с температурой 260°С поступают в трубное пространство теплообменников нагрева сырья Т-203/1,2, холодильник продуктов реакции А-202, доохладитель продуктов реакции Х-202, где охлаждаются до температуры 35°С, и далее - в сепаратор высокого давления Е-202.

ВСГ из сепаратора продуктов изомеризации Е-202 поступает в сепаратор Е-203 и далее на приём компрессора ПК-201/1,2.

Для поддержания постоянного парциального давления водорода в ВСГ предусмотрена подача свежего ВСГ компрессором ПК-202 в сепаратор Е-203.

Свежий ВСГ на секцию поступает в сепаратор Е-206 на приёме компрессора ПК-202/1,2 с температурой 35°С и давлением 20кг/см2.

Свежий ВСГ с выкида компрессора ПК-202/1,2 поступает в холодильник ВСГ Х-206, где охлаждается до температуры 35°С, и далее подаётся на подпитку в сепаратор на приёме компрессора ПК-201/1,2 - Е-203.

Нестабильный изомеризат из сепаратора Е-202 поступает в межтрубное пространство теплообменника Т-204, где нагревается кубовым остатком стабилизатора К-202 - стабильным изомеризатом.

Подвод тепла для отпарки легких углеводородов осуществляется циркуляцией стабильного изомеризата через кипятильник Т-205 с паровым пространством.

Углеводородные газы с верха колонны К-202 конденсируются и охлаждаются в аппарате воздушного охлаждения А-203, затем двумя параллельными потоками направляются на доохлаждение в водяной холодильник Х-203 и с температурой 400С поступают в рефлюксную емкость Е-204. Углеводородные газы из емкости Е-204 сбрасываются в топливную сеть завода.

Сжиженный газ (стабильная головка) из емкости Е-204 насосами Н-204/1,2 подается на орошение в колонну К-202, а балансовое количество стабильной головки выводится с установки.

Балансовое количество стабильного изомеризата с низа колонны К-202 поступает в трубное пространство теплообменника Т-204, где охлаждается до температуры 920С, отдавая тепло сырьевому потоку колонны К-202, и далее направляется в депентанизатор К-203.

Для подачи тепла в колонну К-203 используется кипятильник Т-206 с паровым пространством. Жидкость в кипятильник Т-206 выводится с глухой тарелки, расположенной под 1-ой тарелкой колонны К-203.

Углеводородные пары из кипятильника Т-206 подаются под 1-ую тарелку колонны К-203. Жидкость из кипятильника Т-206 самотёком поступает в низ колонны К-203.

Пары фракции С5 с верха депентанизатора К-203 последовательно проходят конденсатор воздушного охлаждения А-204, водяной холодильник
Х-204, где конденсируются и охлаждаются до температуры 40°С, и далее поступают во флегмовую ёмкость Е-205.

Пентан из ёмкости Е-205 поступает на приём насоса Н-205/1,2 и подаётся в колонну К-203 в качестве орошения, а балансовое количество подаётся в качестве рециркулята в сырьё перед теплообменником Т-201.

Кубовый продукт депентанизатора К-203 - изомеризат поступает на приём насоса Н-206/1,2 и через водяной холодильник Х-205, где охлаждается до температуры 40°С, подаётся совместно с изопентановой фракцией (продукт верха колонны К-201) в резервуарный парк.

Схема материальных потоков приведена в графическом приложении №1.

На любом промышленном производстве постоянно возрастает применение устройств автоматизации технологических процессов.

Автоматизация производства - это этап машинного производства, характеризуемый освобождением человека от непосредственного выполнения функций автоматическим устройством.

Под автоматизацией понимают применение методов и средств автоматики для управления производственными процессами.

Автоматизация технологических процессов предназначена для контроля, регулирования и управления различными процессами.

Задачей автоматического регулирования является поддержание оптимальных условий протекания какого-либо технологического процесса без вмешательства человека.

Автоматизация производственных процессов решается на базе применения комплекса различных устройств, от измерительных приборов до устройств сигнализации и блокировки.

Наиболее существенными из них являются:

·    устройства теплотехнического и технологического контроля;

·        устройства дистанционного управления;

·        устройства технологической сигнализации;

·        устройства тепловой защиты и блокировок;

·        устройства автоматического регулирования;

·        устройства автоматического управления.

Автоматический контроль осуществляется на расстоянии от контролируемого объекта. Подобная система автоматического контроля называется дистанционной.

При выборе между электронными и пневматическими средствами автоматики отдают предпочтение первым. Это связанно главным образом с тем, что электронные средства автоматики достигли высокого уровня взрыво- и пожарозащиты. Кроме того, они имеют значительно меньшую погрешность измерений, относительно дешевы и надежны.

Автоматизация технологических процессов создает следующие основные преимущества:

·    повышает экономичность установок;

·        повышает надежность их эксплуатации, снижая аварийность;

·        облегчает условия труда, поднимая его на высшую ступень;

повышает производительность труда.

6.1 Описание технологической схемы участка

Фракция С5-С6 нормального строения (сырьё реакторного блока) подаётся насосом Н-202/1,2 в межтрубное пространство теплообменников Т-203/2, Т-203/1, работающих последовательно.

В линию нагнетания насоса Н-202/1,2 перед теплообменником Т-203/2 компрессором ПК-201/1,2 подаётся циркулирующий водородсодержащий газ (ВСГ).

В теплообменниках Т-203/2,1 смесь сырья и ВСГ нагревается до температуры 200°С за счёт тепла продуктов реакции из реактора Р-201 и двумя параллельными потоками поступает в змеевики печи П-201, где нагревается до температуры 240-245°С.

Температура смеси сырья и ВСГ на выходе из теплообменников Т-203/2,1 регистрируется контроллером от датчика поз.TЕ118.

Расход 1-го потока (2-гопотока) смеси сырья и ВСГ в печь П-201 контролируется и регулируется контроллером от датчика поз.FТ309.1 (поз.FТ310.1) с сигнализацией минимального значения, регулирующий клапан установлен на линии подачи сырья в 1-ый змеевик поз.FV309 (2-ой змеевик) поз.FV310 печи П-201.

При достижении предельно минимального расхода 1-го потока (2-го потока) смеси сырья и ВСГ в печь П-201 по прибору поз.FТ309.2 (FТ310.2) срабатывает сигнализация и блокировка, прекращающая подачу топлива в печь П-201, при этом закрываются клапаны-отсекатели: ЗК-40 на линии жидкого топлива к печи П-201, ЗК-38 на линии подачи топливного газа к горелке.

Температура смеси сырья и ВСГ на выходе из печи П-201 регистрируется и регулируется контроллером от датчика поз.TЕ115 с сигнализацией максимального значения, регулирующий клапан поз. FV322 установлен на линии подачи топливного газа к основной горелке печи П-201.

При достижении предельно максимальной температуры смеси сырья и ВСГ на выходе из печи П-201 по прибору поз. TE116 срабатывает сигнализация и блокировка, прекращающая подачу топлива в печь П-201, при этом закрываются клапаны-отсекатели: ЗК-40 на линии подачи жидкого топлива к печи П-201, ЗК-38 на линии подачи топливного газа к горелке.

Смесь сырья и ВСГ, нагретая в печи П-201 до температуры 240°С, общим потоком подаётся в реактор изомеризации Р-1.

Температура смеси сырья и ВСГ перед реактором Р-201 регистрируется контроллером от датчика поз.TЕ123, давление - контроллером от датчика поз.PТ214.

Температура верхнего слоя катализатора реактора Р-201 регистрируется контроллером от датчиков поз.TЕ132.1, поз.TЕ132.2, поз.TЕ132.3.

Под верхний слой катализатора реактора Р-201 подаётся компрессором ПК-201/1,2 циркулирующий ВСГ с температурой 54-81°С и давлением 31кг/см2.

Температуре верха нижнего слоя катализатора реактора Р-201 контролируется и регулируется контроллером от датчика поз. TЕ124.2 с коррекцией по расходу ВСГ, поз. FТ312. Регулирующий клапан установлен на линии подачи ВСГ под верхний слой катализатора в реактор Р-201.

Температура верха нижнего слоя катализатора реактора Р-201 регистрируется контроллером от датчиков поз.TЕ124.1, поз.TЕ124.3. и прибором поз.TТ124.2 с сигнализацией максимального значения.

Температура середины нижнего слоя катализатора реактора Р-201 регистрируется контроллером от датчиков поз.TЕ125.1, поз.TЕ125.2, поз.TЕ125.3.

Температура низа нижнего слоя катализатора реактора Р-201 регистрируется контроллером от датчиков поз.TЕ126.1, поз.TЕ126.2, поз.TЕ126.3.

Перепад давления в верхнем и нижнем слоях катализатора реактора Р-201 регистрируется контроллером от датчиков поз.PdТ212 с сигнализацией максимального значения.

Температура продуктового потока на выходе из реактора Р-201 регистрируется контроллером от датчика поз.TЕ128 с сигнализацией максимального значения.

При достижении максимальной температуры продуктового потока на выходе из реактора Р-201 по прибору поз.TЕ129 срабатывает сигнализация и блокировка, прекращающая подачу сырья реакторного блока, при этом останавливается электродвигатель насоса Н-202/1,2.

Давление продуктового потока на выходе из реактора Р-201 регистрируется контроллером от датчика поз.PТ215.

Продукты реакции из реактора Р-201 с температурой 260°С поступают в трубное пространство теплообменников нагрева сырья Т-203/1,2.

6.2 Анализ технологического процесса, как объекта управления

На блоке изомеризации установки каталитического риформинга, в реакторном блоке предусматривается система автоматического контроля и регулирования.

Сырьем является прямогонная бензиновая фракция С5-С6. В результате процесса получаются продукт - стабильный изомеризат фракции С5-С6.

Процесс относится к непрерывному. В процессе производства для получения продукта необходимого качества, нужно соблюдать постоянство многих факторов, в число которых входят:

·                  расход газосырьевой смеси,

·        температура газосырьевой смеси внутри реактора,

·        расход холодного ВСГ на охлаждение в реактор,

·        давление газосырьевой смеси,

·        давление газопродуктовой смеси,

·        температура ГПС на выходе из реактора

·        температура газосырьевой смеси на выходе из П-201.

Система автоматического контроля позволяет:

·        снизить себестоимость продукта;

·        стабилизировать основные параметры процесса;

·        своевременно и достоверно обеспечить информацией обслуживающий персонал;

·        защитить оборудование при возникновении предаварийных ситуаций;

·        обеспечить требования охраны труда и техники безопасности в эксплуатации технологического оборудования.

6.2.1 Анализ тепловых и материальных балансов и разработка структурных схем контроля и регулирования

Тепловой баланс реактора Р-201

1-Q2+Qр - Q3 -Qпот. = (m/r)∙c∙(dT/dt),

где Q1 - количество тепла ГСС;

Q2 - количество тепла холодного ВСГ;

Q3 - количество тепла ГПС

Qр - количество тепла от реакции

Qпот. - потери тепла в окружающую среду;

m - масса теплоносителя;

c - теплоемкость теплоносителя;

dT/dt - градиент температуры в реакторе (регулируемый параметр);

dT - изменение температуры в реакторе.