Математическое моделирование процесса производства автомобильных бензинов

В процессе исследования был определен покомпонентный состав продуктов разделения сырья, каталитического риформинга и изомеризации; проведен анализ влияния состава сырья на качество бензинов; предложены рекомендации по корректировке технологического режима блока разделения сырья; с помощью методов математического моделирования исследованы свойства товарных бензинов и подобраны оптимальные соотношения потоков для рецептур смешения бензинов на исследуемом сырье.

Введение ………………………………………………………………………………………………. 13

1 Литературный обзор……………………………………………………………………………. 16

1.1 Современные технологии процесса изомеризации прямогонных
бензиновых фракций ………………………………………………………………………….. 16

1.1.1 Катализаторы процесса изомеризации ……………………………………… 18

1.1.2 Технологии процесса изомеризации…………………………………………. 22

1.1.3 Отечественный и зарубежный опыт повышения эффективности
процесса изомеризации …………………………………………………………………… 27

1.2 Современное состояние процесса каталитического риформинга
бензинов ……………………………………………………………………………………………. 31

1.2.1 Катализаторы процесса риформинга бензиновых фракций ………… 33

1.2.2 Технологии процесса каталитического риформинга ………………….. 38

1.2.3 Методы снижения содержания бензола в риформате ………………… 43

1.3 Компаундирование товарных бензинов ………………………………………….. 47

1.3.1 Методы расчета физико-химических характеристик компонентов
смешения и товарных бензинов……………………………………………………….. 48

1.3.2 Подходы к моделированию процесса приготовления
автомобильных бензинов ………………………………………………………………… 50

2 Объект и методы исследования ……………………………………………………………. 53

2.1 Технологическая схема комплекса производства бензинов ……………… 53

2.2 Схема компаундирования товарных бензинов ………………………………… 54

2.3 Модель процесса ректификации широкой бензиновой фракции ………. 55

2.4 Математические модели процессов риформинга и изомеризации …….. 56
2.5 Математическая модель процесса компаундирования товарных
бензинов ……………………………………………………………………………………………. 58

3 Повышение эффективности процесса производства товарных бензинов с
использованием метода математического моделирования ………………………… 60

3.1 Исследование влияния состава перерабатываемого сырья на качество
товарных бензинов …………………………………………………………………………….. 60

3.2 Рекомендации по улучшению свойств товарных бензинов ………………. 65

3.3 Рекомендации по улучшению качества перерабатываемого сырья …… 68

4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение … 77

4.1 Предпроектный анализ ………………………………………………………………….. 77

4.2 Инициация проекта ………………………………………………………………………. 85

4.3 Планирование управления научно-техническим проектом ………………. 86

4.4 Определение ресурсосберегающей, финансовой, бюджетной,
социальной и экономической эффективности исследования ………………… 95

5 Социальная ответственность ……………………………………………………………… 104

5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности … 104

5.2 Производственная безопасность ………………………………………………… 106

5.3 Экологическая безопасность ……………………………………………………… 111

5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ……………………………………… 114

Заключение …………………………………………………………………………………………. 120

Список использованных источников …………………………………………………….. 122

Приложение А Дополнительные материалы к разделу 2………………………… 128

Приложение Б Дополнительные материалы к разделу 3 …………………………. 130

Приложение В Дополнительные материалы к разделу 4 …………………………. 134

Приложение Г (справочное) …………………………………………………………………. 135

Благодаря развитию и применению методов математического
моделирования, стало возможным прогнозирование проведения процесса по
производству товарных автомобильных бензинов, разработка рекомендации
по корректировке режимов колонны разделения широкой бензиновой
фракции, а также по оптимальным соотношениям потоков, направляемых на
смешение товарных бензинов.
В ходе проделанной работы были достигнуты следующие результаты:
1. Создана математическая модель блока разделения сырья с помощью
системы точного моделирования технологических процессов
нефтегазопереработки «Unisim Design». Также был произведен анализ
исследуемых составов на соответствие требованиям по ограничению
компонентов, предъявляемых к полученным составам легкой и тяжелой
нафты, регламентирующей документацией.
2. Установлено влияние перерабатываемого состава и качества сырья
на рецептуры и свойства получаемых автомобильных бензинов трех марок:
«Регуляр-92», «Премиум-95» и «Супер-98» экологического класса ЕВРО 5. В
данной работе рассматривалось влияние конкретных потоков компонентов
смешения, таких как: «Риформат» и «Изомеризат». Влияние было оценено за
счет сравнения характеристик полученных бензинов с использованием
данных потоков низкого и высокого качества.
3. Разработаны оптимальные рецептуры компаундирования бензинов
торговых марок «Регуляр-92», «Премиум-95» и «Супер-98» с помощью
моделирующей системы «Compounding», в зависимости от качества
компонентов, вовлекаемых в смешение. Полученный товарный бензин
соответствует требованиям ГОСТ 32513-2013 «Топлива моторные. Бензин
неэтилированный. Технические условия» [6].
4. Представлены рекомендации по корректировке технологического
режима разделения широкой бензиновой фракции для улучшения свойств
продуктов каталитического риформинга и изомеризации. А также
разработаны рецептуры компаундирования бензинов торговых марок с
использованием сырья после регулирования технологического режима.
5. Рассчитано количество тонн используемого изомеризата и
риформата до и после корректировки технологического режима колонны-
сплиттера нафты. Произведено сравнение результатов. При использовании
сырья после корректировки технологического режима, разница между
вовлеченным и произведенным количеством потока риформата уменьшается,
что говорит о его большем использовании в компаундировании и сокращении
затрат на производство товарных бензинов.
6. Проведена оценка коммерческого потенциала, перспективности и
альтернатив проведения научно-технического исследования с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения. Спланирован бюджет научных
исследований. Определена ресурсосберегающая, финансовая, бюджетная,
социальная и экономическая эффективность исследования и выявлено, что
данное исследование с точки зрения финансовой и ресурсной эффективности
является привлекательным.
7. Проведён анализ вредных и опасных факторов, возможных
чрезвычайных ситуаций (ЧС), которые могут возникнуть при разработке или
эксплуатации проектируемого решения. Проанализирован характер
воздействия проектируемого решения по производству бензинов на
окружающую среду и персонал, а также принятие решений, направленных на
их защиту.