Баширов Рустем Фаритович. Разработка и оптимизация процесса пиролиза углеводородного сырья на отработанном цеолитсодержащем катализаторе

Короткий опис

Баширов Рустем Фаритович. Разработка и оптимизация процесса пиролиза углеводородного сырья на отработанном цеолитсодержащем катализаторе : диссертация ... кандидата технических наук : 02.00.13.- Уфа, 2002.- 183 с.: ил. РГБ ОД, 61 02-5/2376-4

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
БАШИРОВ РУСТЕМ ФАРИТОВИЧ
РАЗРАБОТКА И ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ПИРОЛИЗА УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ НА ОТРАБОТАННОМ ЦЕОЛИТСОДЕРЖАЩЕМ КАТАЛИЗАТОРЕ
Специальность 02.00.13 “Нефтехимия”
диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук
научный руководитель д.т.н., профессор
Жирнов Б.С.
Уфа - 2002
с.
ВВЕДЕНИЕ. 5
1 НАПРАВЛЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ПРОИЗВОДСТ- 8 ВА НИЗШИХ ОЛЕФИНОВ.
т
1.1 Основные виды сырья, применяемые в процессе пиролиза. 8
1.2 Модификации процесса пиролиза. 11
1.3 Пиролиз в присутствии гетерогенных катализаторов. 14
1.4 Основные схемы механизмов термического и термокаталитическо- 30 го разложения углеводородов.
1.5 Особенности технологии и аппаратурное оформление процессов 36
^ каталитического пиролиза.
1.6 Выводы. 41
2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ. 43
2.1 Выбор катализатора и вида сырья. 43
2.2 Выбор типа лабораторных установок для исследований процесса 49 каталитического пиролиза.
2.3 Методика исследования реакций каталитического пиролиза в им- 51 пульсном микрореакторе.
2.3.1 Методика проведения экспериментов. 51
2.3.2 Методика расчета концентраций продуктов пиролиза индивиду- 56 альных углеводородов.
2.4 Методика исследования реакций каталитического пиролиза угле- 58 водородного сырья в проточном реакторе с псевдоожиженным слоем катализатора.
2.5 Выбор условий проведения экспериментальных исследований. 61
2.6 Выводы. 69
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ПИРОЛИЗА УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ НА МИКРО- 70 СФЕРИЧЕСКОМ ЦЕОЛИТСОДЕРЖАЩЕМ КАТАЛИЗАТОРЕ,
3.1 Пиролиз легких углеводородов на мнкросферическом цеолитсо- 70 держащем катализаторе.
3.1.1 Исследование изменения активности катализатора при пиролизе 70 н-гептана в импульсном режиме.
3.1.2 Пиролиз легких углеводородов на мнкросферическом цеолитсо- 73 держащем катализаторе в проточном интегральном реакторе.
3.1.2.1 Исследование пиролиза индивидуальных нормальных парафи- 73
НОВЫХ уГЛевОДОрОДОВ С7-С9.
3.1.2.2 Пиролиз прямогонной бензиновой фракции. 83
3.1.2.3 Пиролиз жидких продуктов, получаемых при пиролизе прямо- 90 гонного бензина
3.1.2.4 Пиролиз бензина, получаемого в процессе каталитического 92 крекинга.
3.1.2.5 Пиролиз прямогонного бензина с добавкой нюкомолекулярно- 96
#
го полиэтилена.
3.1.2.6 Пиролиз прямогонного бензина на отечественном микросфери- 98 ческом цеолитсодержащем катализаторе КМЦР.
3.1.2.7 Пиролиз прямогонного бензина на мнкросферическом цеолит- 100 содержащем катализаторе «Спектр-943П» без водяного пара.
3.2 Пиролиз тяжелого углеводородного сырья на мнкросферическом 103
цеолитсодержащем катализаторе «Спектр-943П».
3.2.1 Пиролиз керосиновой фракции. 104
3.2.2 Пиролиз фракции дизельного топлива. 106
3.2.3 Пиролиз вакуумного газойля. 107
Ш
3.3 Вероятностно-статистический метод описания кинетики реакций 110 пиролиза нефтяного сырья.
3.4 Сравнение результатов пиролиза различного углеводородного сы- 117 рья на микросферическом цеолитсодержащем катализаторе «Спектр- 94311».
3.5 Выводы. 119
4 ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОФОРМЛЕНИЕ УСТАНОВКИ КАТАЛИ- 121 ШЧЕСКОГО ПИРОЛИЗА
4.1 Основания к разработке технологии процесса каталитического пи- 121 ролиза.
4.2 Принципиальная технологическая схема переработки нефтяного 125 сырья на установке каталитического пиролиза.
4.3 Выводы. 130
5 МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА КАТАЛИ- 131 ШЧЕСКОГО ПИРОЛИЗА УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ.
5.1 Общие сведения по моделированию процессов пиролиза и катали- 131 тического крекинга.
5.2 Математическая модель реакторно-регенераторного блока уста- 132 новки каталитического пиролиза нефтяного сырья.
5.3 Анализ работы реакторно-регенераторного блока на математаче- 139 ской модели.
5.4 Оптимизация процесса каталитического пиролиза нефтяного сы- 149 рья.
5.5 Выводы. 153
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ. 155
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК. 157
ПРИЛОЖЕНИЯ. 175

Список літератури

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
1. Впервые проведены экспериментальные исследования процесса пиролиза на отработанном микросферическом цеолитсодержащем катали¬заторе «Спектр-943П» (Grace-Davison, США) с использованием различных видов углеводородного сырья при различных температурах и времени кон¬такта:
- показано, что содержание пропилена в пирогазе при пиролизе ин-дивидуальных углеводородов возрастает с увеличением их молекулярной массы;
- установлено, что при пиролизе прямогонного бензина содержание олефинов С2-С4 в 2 раза выше, чем при гомогенном пиролизе;
- показано, что в составе олефинов С2-С4 при пиролизе нефтяных фракций (прямогонного бензина, керосина, дизельного топлива и вакуум¬ного газойля) по сравнению с гомогенным пиролизом преобладает пропи¬лен и его содержание достигает 40-55% масс.;
- выявлено, что при использовании в качестве сырья вакуумного газойля наряду с высоким выходом олефинов получается высокоаромати- зированный пироконденсат;
- установлено, что значительно повысить эффективность перера¬ботки прямогонного бензина позволяет повторное использование жидких продуктов пиролиза прямогонной бензиновой фракции;
- выявлено, что применение низкомолекулярного полиэтилена в качестве добавки мри пиролизе прямогонного бензина позволяет решить проблему утилизации низкомолекулярного полиэтилена, являющегося ма-лоценным отходом производства полиэтилена.
2. Разработана и реализована усовершенствованная вероятностно-статистическая кинетическая модель пиролиза. Проведены исследования
кинетики пиролиза различных видов углеводородного сырья и определены кинетические параметры.
3. Разработана принципиальная технологическая схема установки каталитического пиролиза. На основе результатов математического моде-лирования выбраны нормы технологического режима.
4. На основе разработанной усовершенствованной математической модели и алгоритма расчета проведено математическое моделирование и оптимизация реакторно-регенераторного блока установки каталитического пиролиза. На математической модели установлено влияние основных па¬раметров на процесс каталитического пиролиза.
*
5. Установлено влияние вида используемого нефтяного сырья на технико-экономические показатели процесса и выявлено, что максималь¬ная прибыль в процессе может быть получена при пиролизе смеси прямо¬гонного бензина и вакуумного газойля в соотношении 1,5:1 при темпера¬туре в реакторе «700-710 °С,