Математическое моделирование процесса гидроочистки дизельного топлива

Рудых, Марина Евгеньевна Отделение химической инженерии (ОХИ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Был изучен процесс гидроочистки, составлена формализованная схема превращений серосодержащих соединений, определена взаимосвязь фракционного состава дизельных топлив с содержанием сернистых соединений, рассчитали фактор Тиле.

Введение …………………………………………………………………………………………….. 14
1 Процесс гидроочистки ………………………………………………………………………. 17
1.1 Сераорганические соединения в сырье нефтепереработки ……………….. 18
1.2 Химизм процесса …………………………………………………………………………… 19
1.3 Катализ в гидроочистке …………………………………………………………………. 23
1.4 Технология гидроочистки ………………………………………………………………. 27
1.5 Стандарты, регулирующие качество дизельного топлива …………………. 33
1.6. Ограничения по содержанию серы в Российской Федерации …………… 36
1.7 Влияние термодинамических параметров ……………………………………….. 38
2. Экспериментально-практическая часть ……………………………………………… 43
2.1 Формализованная модель процесса гидроочистки ……………………………. 43
2.2 Взаимосвязь фракционного состава дизельных топлив с содержанием
сернистых соединений …………………………………………………………………………. 47
2.3 Расчѐт фактора Тиле ………………………………………………………………………. 53
2.4 Построение кинетической модели процесса …………………………………….. 56
2.5 Модель реактора идеального вытеснения ………………………………………… 57
3 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение . 60
3.1 Предпроектный анализ…………………………………………………………………… 60
3.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования ……………….. 60
3.1.2 Диаграмма Исикавы …………………………………………………………………… 61
3.1.3 Оценка готовности проекта к коммерциализации …………………………. 61
3.1.4 Методы коммерциализации результатов научно-технического
исследования ………………………………………………………………………………………. 63
3.2 Инициация проекта ………………………………………………………………………. 64
3.3 Планирование управления научно-техническим проектом ……………….. 68
3.3.1 Иерархическая структура работ проекта………………………………………. 68
3.3.2 Контрольные события проекта ……………………………………………………. 69
3.3.3 План проекта ……………………………………………………………………………… 69
3.3.4 Бюджет научного исследования ………………………………………………….. 71
3.3.5 Организационная структура проекта……………………………………………. 76
3.3.6 Матрица ответственности ………………………………………………………….. 77
3.3.7 План управления коммуникациями проекта ………………………………… 78
3.3.8 Реестр рисков проекта ……………………………………………………………….. 79
3.4 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной,
социальной и экономической эффективности исследования …………………… 79
3.4.1 Оценка сравнительной эффективности исследования …………………… 79
4 Социальная ответственность ……………………………………………………………… 83
4.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности …… 83
4.2 Производственная безопасность …………………………………………………….. 84
4.2.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов ……………… 85
4.2.1.1 Неудовлетворительные показатели микроклимат ……………………… 85
4.2.1.2 Недостаточное освещение рабочей зоны ………………………………….. 86
4.2.1.3 Напряженность рабочего процесса…………………………………………… 87
4.2.1.4 Неудовлетворительная работа системы вентиляции ………………….. 88
4.2.1.5 Поражение электрическим током ……………………………………………. 89
4.2.1.6 Возникновение пожара ……………………………………………………………. 89
4.2.2 Обоснование мероприятий по снижению уровней воздействия опасных
и вредных факторов …………………………………………………………………………….. 90
4.2.2.1 Неудовлетворительные показатели микроклимат …………………….. 90
4.2.2.2 Недостаточное освещение рабочей зоны …………………………………. 90
4.2.2.3 Напряженность рабочего процесса ………………………………………….. 91
4.2.2.4 Неудовлетворительная работа системы вентиляции …………………. 91
4.2.2.5 Поражение электрическим током …………………………………………… 92
4.2.2.6 Возникновение пожара …………………………………………………………… 92
4.3 Экологическая безопасность ………………………………………………………….. 94
4.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ………………………………………… 95
Заключение …………………………………………………………………………………………. 97
Список используемых источников ………………………………………………………… 99
Приложение I …………………………………………………………………………………….. 104

Изначально нефть в своем составе содержит значительное количество
соединений серы, азота и кислорода. На стадии первичной переработки,
когда нефть разделяют на фракции, эти соединения никуда не исчезают и
остаются в нефтяных дистиллятах. Повышенное содержание данных веществ
оказывает негативное воздействие на аппаратуру, вызывая ее коррозию,
повышает токсичность топлива тем самым, снижая его качество.
Также серо-, кислород- и азотосодержащие соединения негативно
влияют на дальнейший стадии переработки, отравляя катализаторы, ухудшая
качество и выход целевых продуктов.
В настоящее время гидрогенизационные процессы занимают ведущее
положение среди вторичных процессов переработки нефтяного сырья, что
продиктовано рядом обстоятельств, куда входят:
1) непрерывное увеличение в общем мировом балансе
нефтепереработки сернистых и выскосернистых нефтей;
2) совершенствование и ужесточение регулирующих нормативов и
международных стандартов, способствующих охране природы и
обеспечивающих более высокое качество товарных нефтепродуктов;
3) развивающаяся тенденция использования высокоактивных и
высокоселективных катализаторов в каталитических процессах
нефтепереработки, что требует наличия предварительного
гидрооблагораживания сырья с целью удаления каталитических ядов, одним
из которых являются сернистые соединения. Такими процессами, например,
являются каталитический крекинг и каталитический риформинг. В данных
процессах используются высокочувствительные к ядам дорогостоящие
катализаторы, включая платиновые;
4) необходимость углубления переработки нефти с целью
увеличения выхода полезного продукта в связи с ограниченными запасами
нефти на Земле.
Гидроочистка является объектом дискуссий во многих научно-
технических изданиях, связанных с химической промышленностью.
Поднимается вопрос об утилизации серы, получаемой из нефти, для
производства серной кислоты. Например, в 2005 году 64 миллиона тонн серы
было получено с установок гидроочистки [1].
В связи с возрастающей ролью процессов гидроочистки в
нефтеперерабатывающей промышленности назревает необходимость
разработки программных комплексов, реализующих математическую модель
гидроочистки.
В рамках данной магистерской работы на основе существующих
представлений о процессе гидроочистки разрабатываются алгоритмы
расчета выхода продуктов в зависимости от состава сырья, температуры,
давления и других параметров. В дополнение к этому возможен расчѐт
активности катализатора и прогнозирование его работы.
Создается программа, реализующая данные алгоритмы, и, тем самым,
позволяющая подобрать оптимальные условия работы реактора
гидроочистки, а также изучить свойства и эффективность различных
катализаторов в тех или иных условиях. Не исключается возможность
внедрения готовой компьютерной моделирующей системы в реальное
производство в будущем.
Актуальность исследований в данной работе определяется широкой
востребованностью процесса гидроочистки и поиском новых методов
управления процессом с целью повышения его эффективности.
Цель работы – создание математической модели процесса гидроочистки
дизельного топлива.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. На основании известного химизма процесса гидроочистки разработать
формализованную модель процесса гидроочистки.
2. Установить взаимосвязь фракционного состава дизельных топлив с
содержанием сернистых соединений. .
3. Определить область протекания процесса с помощью фактора Тиле.
4. Построение кинетической модели процесса и модели реактора идеального
вытеснения.
Объектами исследования в данной магистерской диссертации являются
компьютерная моделирующая система и данные мониторинга работы
промышленной установки.
В качестве методов исследования использовались программы ACD/Labs.
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 предприятиям оптимизировать режим работы установки
гидроочистки с наименьшими затратами.
1 Процесс гидроочистки

В результате выполнения выпускной квалификационной работы был
исследован процесс гидроочистки дизельного топлива. Описаны основные
принципы построения математических моделей и обоснован механизм
построения математической модели для данного процесса.
Для построения данной математической модели гидроочистки
дизельного топлива принято важное допущение – выделили 5 ключевых
компонентов и в дальнейшем ведем расчет по ним.
Рассмотрели взаимосвязь фракционного состава дизельных топлив с
содержанием сернистых соединений. Максимальная концентрация
бензтиофенов в сырье предполагается, когда большая часть сырья (96%)
выкипает до температуры , для дибензтиофенов – , для
сульфидов – 2 2 .
Рассчитали фактор Тиле, доказали, что все интересующие нас
химические процессы происходят в кинетической области .
Разработана математическая модель, которая представляет собой
систему дифференциальных уравнений, выражающую изменение
концентраций реагентов, таких как сульфидов, насыщенных и ароматических
углеводородов бензотиофенов и дибензотиофенов.
Также данная работа была рассмотрена со стороны финансового
менеджмента, ресурсоэффективности, ресурсосбережения и социальной
ответственности.
Рассчитан интегральный показатель эффективности (4,29),
интегральный показатель ресурсоэффективности (4,25), а также
интегральный финансовый показатель разработки (0,99). Полученные
значения позволяют судить о приемлемости текущей разработки с позиции
финансовой и ресурсной эффективности.
Были анализированы вредные и опасные факторы, которые могут
повлиять на результат выполнения работы.

1. Азев В.С. Влияние соединений серы на противоизносные свойства
дизельных топлив / В.С. Азев, А.В. Середа. – Москва: Изд-во ТУМА ГРУПП,
2009. – с.23-27.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Последние выполненные заказы

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Оксана М. Восточноукраинский национальный университет, студент 4 - ...
    4.9 (37 отзывов)
    Возможно выполнение работ по правоведению и политологии. Имею высшее образование менеджера ВЭД и правоведа, защитила кандидатскую и докторскую диссертации по политоло... Читать все
    Возможно выполнение работ по правоведению и политологии. Имею высшее образование менеджера ВЭД и правоведа, защитила кандидатскую и докторскую диссертации по политологии.
    #Кандидатские #Магистерские
    68 Выполненных работ
    Петр П. кандидат наук
    4.2 (25 отзывов)
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт напис... Читать все
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт написания магистерских диссертаций. Направление - связь, телекоммуникации, информационная безопасность, информационные технологии, экономика. Пишу научные статьи уровня ВАК и РИНЦ. Работаю техническим директором интернет-провайдера, имею опыт работы ведущим сотрудником отдела информационной безопасности филиала одного из крупнейших банков. Образование - высшее профессиональное (в 2006 году окончил военную Академию связи в г. Санкт-Петербурге), послевузовское профессиональное (в 2018 году окончил аспирантуру Уральского федерального университета). Защитил диссертацию на соискание степени "кандидат технических наук" в 2020 году. В качестве хобби преподаю. Дисциплины - сети ЭВМ и телекоммуникации, информационная безопасность объектов критической информационной инфраструктуры.
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Татьяна Б.
    4.6 (92 отзыва)
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские ди... Читать все
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские диссертации, курсовые работы средний балл - 4,5). Всегда на связи!
    #Кандидатские #Магистерские
    138 Выполненных работ
    Екатерина С. кандидат наук, доцент
    4.6 (522 отзыва)
    Практически всегда онлайн, доработки делаю бесплатно. Дипломные работы и Магистерские диссертации сопровождаю до защиты.
    Практически всегда онлайн, доработки делаю бесплатно. Дипломные работы и Магистерские диссертации сопровождаю до защиты.
    #Кандидатские #Магистерские
    1077 Выполненных работ
    Елена Л. РЭУ им. Г. В. Плеханова 2009, Управления и коммерции, пре...
    4.8 (211 отзывов)
    Работа пишется на основе учебников и научных статей, диссертаций, данных официальной статистики. Все источники актуальные за последние 3-5 лет.Активно и уместно исполь... Читать все
    Работа пишется на основе учебников и научных статей, диссертаций, данных официальной статистики. Все источники актуальные за последние 3-5 лет.Активно и уместно использую в работе графический материал (графики рисунки, диаграммы) и таблицы.
    #Кандидатские #Магистерские
    362 Выполненных работы
    Лидия К.
    4.5 (330 отзывов)
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии ... Читать все
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии и педагогики. Написание диссертаций, ВКР, курсовых и иных видов работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    592 Выполненных работы
    Ольга Р. доктор, профессор
    4.2 (13 отзывов)
    Преподаватель ВУЗа, опыт выполнения студенческих работ на заказ (от рефератов до диссертаций): 20 лет. Образование высшее . Все заказы выполняются в заранее согласован... Читать все
    Преподаватель ВУЗа, опыт выполнения студенческих работ на заказ (от рефератов до диссертаций): 20 лет. Образование высшее . Все заказы выполняются в заранее согласованные сроки и при необходимости дорабатываются по рекомендациям научного руководителя (преподавателя). Буду рада плодотворному и взаимовыгодному сотрудничеству!!! К каждой работе подхожу индивидуально! Всегда готова по любому вопросу договориться с заказчиком! Все работы проверяю на антиплагиат.ру по умолчанию, если в заказе не стоит иное и если это заранее не обговорено!!!
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа
    Екатерина Б. кандидат наук, доцент
    5 (174 отзыва)
    После окончания института работала экономистом в системе государственных финансов. С 1988 года на преподавательской работе. Защитила кандидатскую диссертацию. Преподав... Читать все
    После окончания института работала экономистом в системе государственных финансов. С 1988 года на преподавательской работе. Защитила кандидатскую диссертацию. Преподавала учебные дисциплины: Бюджетная система Украины, Статистика.
    #Кандидатские #Магистерские
    300 Выполненных работ
    Екатерина Д.
    4.8 (37 отзывов)
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два об... Читать все
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два образования: экономист-менеджер и маркетолог. Буду рада помочь и Вам.
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету