Математическое моделирование процесса гидроочистки дизельного топлива с учетом дезактивации катализатора
В работе выполнено математическое моделирование процесса гидроочистки дизельного топлива, рассчитаны термодинамические параметры протекающих в процессе реакций, составлена формализованная схема превращений и кинетическая модель. В модели учтена дезактивация катализатора. С использованием модели проведены исследования влияния расхода сырья, температуры, расхода водородсодержащего газа и содержания водорода в нем на содержание серы в гидрогенизате.
Введение……………………………………………………………………….…15
1 Современные тенденции в развитии процесса гидроочистки дизельного
топлива и его роль в нефтепереработке………………………………………..18
1.1 Процессы гидроочистки в структуре современных
нефтеперерабатывающих заводов………………………………………………18
1.2 Назначение процесса гидроочистки дизельного топлива………………..21
1.3 Сырье и продукты процесса. Материальный баланс процесса…………….22
1.4 Химия и кинетика процесса…………………………………………………24
1.4.1 Общие сведения о реакциях, протекающих в условиях процесса
гидроочистки дизельной фракции………………………………………………24
1.4.2 Реакции сераорганических соединений………………………………….24
1.4.3 Реакции кислородосодержащих соединений…………………………….28
1.4.4 Реакции азотосодержащих соединений………………………………….29
1.4.5 Реакции углеводородных соединений……………………………………32
1.5 Катализаторы…………………………………………………………………33
1.5.1 Свойства катализатора…………………………………………………….33
1.5.2 Химический состав катализатора………………………………….……..34
1.5.3 Структурные показатели катализатора…………………………………..37
1.5.4 Стадии приготовления и способы регенерации катализаторов…………37
1.6 Анализ основных факторов, влияющих на эффективность процесса……41
1.6.1 Влияние температуры……………………………………………………..41
1.6.2 Влияние давления……………………………………………..….….…….43
1.6.3 Влияние объёмной скорости подачи сырья………………………………45
1.6.4 Влияние кратности циркуляции водородсодержащего газа (ВСГ)…….47
1.6.5 Влияние содержания водорода в водородсодержащем газе……………..48
1.7 Принципиальная технологическая схема процесса и ее краткое
описание………………………………………………………………………….48
1.8 Роль математического моделирования в нефтепереработке. Основные
этапы разработки модели процесса гидроочистки дизельного
топлива……………………………………………………………..………….…50
2 Экспериментальная часть……………………………………………………..53
2.1 Объекты и методы исследования……………………………………………53
2.2 Компьютерная моделирующая система…………………………….………53
2.3 Промышленная установка гидроочистки дизельного топлива Киришского
НПЗ Л-24-10………………………………………………………………………57
2.4 Математическая модель с учетом дезактивации катализатора …………..58
2.5 Проверка модели на адекватность………………………………………….69
2.6 Исследования, проводимые с использованием математической
модели…………………………………………………………………………….71
3 Выводы…………………………………………………………..……………..75
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение……………………………………………………………….77
4.1 Предпроектный анализ…………………………………………………..….77
4.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования……………….77
4.1.2 Диаграмма Исикавы……………………………………………………….78
4.1.3 Оценка готовности проекта к коммерциализации………………………80
4.1.4 Методы коммерциализации результатов научно-технического
исследования…………………………………………………………………..…81
4.2 Инициация проекта …………………………………………………………81
4.2.1 Цели и результат проекта …………………………………………………82
4.2.2 Организационная структура проекта ……………………………………..83
4.2.3 Ограничения и допущения проекта………………..……………………..83
4.3 Планирование управления научно-техническим проектом………………84
4.3.1 Иерархическая структура работ проекта…………………………………84
4.3.2 Контрольные события проекта……………………………………………84
4.3.3 План проекта………………………………………………………………..85
4.4 Бюджет научного исследования………………………..……………………88
4.5 Организационная структура проекта……………………………………….92
4.6 Матрица ответственности……………………………………………………93
4.7 Оценка сравнительной эффективности исследования…………………….93
5 Производственная безопасность…………………………………………..….95
5.1 Анализ вредных воздействий на рабочем месте…………………………..95
5.2 Анализ вредных факторов при адаптации математической модели на
производстве……………………………………………………………………..98
5.3 Экологическая безопасность……………………………………………….101
5.3.1 Анализ влияния объекта исследования на окружающую среду……….101
5.3.2 Обоснование мероприятий по защите окружающей среды……………101
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях……………………………..….102
5.5 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности……104
Заключение………………………………………………………………………106
Список публикаций студента………………………………………………………………107
Список использованных источников………………………………………….108
Приложение А…………………………………………………………………..116
В настоящее время такой вид топлива, как нефть, имеет уникальное и
огромное значение. Сегодня почти все сферы жизни общества напрямую
связаны с нефтью. Люди активно используют её как топливо для средств
передвижения, машин и различных механизмов, в химической
промышленности, в энергетике. Также, использование и добыча нефти
связаны с мировыми глобальными процессами: мировая экономика и
политика, мировая экология, мировая интеграция и географическое
разделения труда, а также выявление специализации стран на определённых
отраслях производства.
Нефтяная промышленность — это крупный народнохозяйственный
комплекс, который живет и развивается по своим закономерностям. Нефть —
наше национальное богатство, источник могущества страны, фундамент ее
экономики.
Сегодня наблюдается тенденция увеличения содержания серы в
добываемых нефтях. Нефти, поступающие на НПЗ преимущественно
сернистые и высокосернистые. Процесс переработки таких нефтей и
доведения продуктов до заданного уровня качества многостадийный и
включает в себя несколько процессов.
Объемы потребления моторных топлив растут с каждым годом. Доля
автомобильного транспорта постоянно увеличивается. Важная задача
нефтеперерабатывающей промышленности – обеспечивать качественными
моторными топливами население страны, технику, машины и агрегаты. Для
доведения дизельного топлива до заданного качества, удовлетворяющим
нормам стандарта Евро-5 необходимо применять процесс гидроочистки. В
связи с этим гидроочистка является необходимым процессом на современном
НПЗ и выходит на передовое место среди вторичных процессов.
В последние десятилетия в связи с вовлечением в переработку все
более тяжелого сырья и ужесточением экологических норм процессы
гидроочистки выдвинуты в ряд важнейших каталитических процессов.
Сегодня по различным оценкам от 30 до 50 % добываемого жидкого
углеводородного сырья подвергается гидрообессериванию.
Актуальность исследований в данной работе определяется широкой
востребованностью процесса гидроочистки и поиском новых методов
управления процессом с целью повышения его эффективности.
Цель работы – совершенствование существующей математической
модели процесса гидроочистки дизельного топлива путем внесения
коррективов и учета дезактивации катализатора.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. Изучить существующую математическую модель, основные
закономерности построения модели.
2. Усовершенствовать математическую модель путем учета
дезактивации катализатора в существующей модели.
3. Проверить усовершенствованную модель на адекватность расчетов
с использованием данных мониторинга работы промышленной установки
гидроочистки дизельного топлива Л-24-10 ООО «КИНЕФ».
4. Выполнить исследования на модели, а именно изучить влияние
расхода водородсодержащего газа (ВСГ), концентрации водорода в ВСГ,
температуры процесса, расхода сырья на содержание серы в дизельном
топливе с использованием разработанной математической модели.
Объектами исследования в данной магистерской диссертации
являются компьютерная моделирующая система и промышленная установка
гидроочистки дизельного топлива Киришского НПЗ Л-24-10.
В качестве методов исследования использовались программы Hyper
Chem, Gaussian, GaussView.
Научная новизна работы состоит в дополнении существующей
математической модели значимыми условиями, в частности, путем учета
дезактивации катализатора, а также уточнении термодинамических
параметров для получения более точных расчетов с наименьшей
погрешностью.
Практическая ценность заключается в создании и возможности
использования инновационного программного продукта, позволяющего
решать реально возникающие на производстве технологические задачи, а
именно позволит предприятию ООО «Кинеф» оптимизировать режим работы
установки гидроочистки с наименьшими затратами.
1 Современные тенденции в развитии процесса гидроочистки
дизельного топлива и его роль в нефтепереработке
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.2 (6 отзывов)
4.8 (373 отзыва)
4.2 (13 отзывов)
5 (188 отзывов)
4.9 (343 отзыва)
4.8 (9 отзывов)
4.2 (5 отзывов)
4.8 (1033 отзыва)
4.6 (92 отзыва)
