Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Оптимизация процессов разделения на установке каталитического риформинга в производстве бензола

Диссертация: Оптимизация процессов разделения на установке каталитического риформинга в производстве бензола
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Оптимизация процесса разделения в рамках производственной системы предусматривает поиск оптимальной технологической схемы процесса, которая помимо выбора наилучшего варианта структуры предполагает обязательное согласование оптимальных режимов отдельных аппаратов. Изучению отдельных стадий разделения в промышленности, в том числе при выделении бензола, посвящено большое количество работ таких… Читать ещё >

Оптимизация процессов разделения на установке каталитического риформинга в производстве бензола (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР
    • 1. 1. Особенности задач оптимизации промышленных ХТС
    • 1. 2. Современные методы анализа и оптимизации ХТС
    • 1. 3. Современные принципы и средства моделирования ХТС
    • 1. 4. Описание объекта исследования — ХТС выделения бензола
    • 1. 5. Постановка задачи исследования
  • ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ СЛОЖНОЙ ХТС РАЗДЕЛЕНИЯ УСТАНОВКИ КАТИЛИТИЧЕСКОГО РИФОРМИНГА ЛГ-35−8-300/Б
    • 2. 1. Моделирование блока стабилизации установки ЛГ-35−8-300/Б
    • 2. 2. Моделирование блока экстракции установки ЛГ-35−8-300/Б
    • 2. 3. Моделирование блока вторичной ректификации установки ЛГ-35−8-300/Б
  • ГЛАВА 3. СТРУКТУРНО-ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ БЛОКА СТАБИЛИЗАЦИИ УСТАНОВКИ ЛГ-35−8-300/Б
    • 3. 1. Задача повышения эффективности работы блока стабилизации
    • 3. 2. Оптимизация тепловых потоков блока стабилизации
    • 3. 3. Результаты анализа работы оборудования при дополнительных нагрузках
    • 3. 4. Результаты опытной эксплуатации оптимальной схемы в промышленных условиях на установке каталитического риформинга ЛГ-35−8-300/Б
    • 000. «П0"Киришинефте0ргсинтез»
      • 3. 5. Оптимальная ХТС блока стабилизации установки ЛГ-35−8-300/Б
  • ГЛАВА 4. ОПТИМИЗАЦИЯ БЛОКА ВТОРИЧНОЙ РЕКТИФИКАЦИИ УСТАНОВКИ ЛГ-35−8-300/Б
    • 4. 1. Анализ работы блока вторичной ректификации установки ЛГ-35−8-300/Б
    • 4. 2. Оптимизация режимов колонны выделения бензола К
    • 4. 3. Анализ чувствительности температуры на контактных устройствах колонны
  • К-103 к изменению состава многокомпонентной смеси
    • 4. 4. Подготовка и проведение промышленных испытаний предложенной схемы работы блока вторичной перегонки
    • 4. 5. Оптимальная ХТС выделения бензола
  • ВЫВОДЫ
  • УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

При анализе и оптимизации сложных технических комплексов, таких как объекты нефтеперерабатывающей промышленности, основополагающим методологическим приемом является системный подход, который позволяет оценивать влияние различных факторов на эффективность функционирования химико-технологической системы (ХТС). Задача оптимизации может решаться как для системы в целом, так и для ее отдельных элементов с учетом внутренних связей между отдельными составляющими ХТС.

Среди операций, протекающих в рамках современных химических и нефтехимических производств, процессы разделения являются одной из важнейших составляющих, поэтому их оптимизация занимает особое место при решении задач повышения эффективности промышленных ХТС. Примером подобной системы может служить комплекс выделения бензола на установке каталитического риформинга, включающий блоки стабилизации катализата, экстракции ароматических углеводородов и вторичной ректификации индивидуальных компонентов.

Оптимизация процесса разделения в рамках производственной системы предусматривает поиск оптимальной технологической схемы процесса, которая помимо выбора наилучшего варианта структуры предполагает обязательное согласование оптимальных режимов отдельных аппаратов. Изучению отдельных стадий разделения в промышленности, в том числе при выделении бензола, посвящено большое количество работ таких авторов, как В. В. Кафаров, С. С. Хачатрян, А. А. Гайле. Достигнуты успехи в оптимизации различных технологических операций — реакционных процессов, экстрагировании, адсорбции, однако комплексного анализа взаимосвязанных технологических блоков промышленной установки не производилось.

Комплексы производства бензола включают в себя разнообразные и разнородные технологические процессы: каталитические процессы гидроочистки и риформинга с последующей стабилизацией полученных продуктов, процессы экстракции с последующей регенерацией селективных растворителей, четкую ректификацию продуктов и т. д., причем отдельные блоки взаимосвязаны между собой, в том числе, рециркуляционными потоками. Кроме того, каждый из перечисленных процессов характеризуется сложностью аппаратурного оформления, а в качестве сырья используется многокомпонентная смесь углеводородов.

Все эти факторы при формализации описания подобных систем обуславливают значительную размерность математических моделей, которые представляют собой системы дифференциальных уравнений в обыкновенных или частных производных, зачастую нелинейных. Поэтому оптимизации промышленных систем проведение исследований на действующих объектах является затруднительным с практической точки зрения и предполагает обязательное использование специализированных программных продуктов, которые позволяют выполнять моделирование сложных ХТС на основании баз данных физико-химических свойств компонентов и программных модулей стандартных технологических аппаратов.

Ввиду постоянно растущего спроса на бензол на мировом рынке углеводородов (200−300 тыс. т/год), одной из важных задач, которая может быть решена методами системного анализа при исследовании ХТС производства бензола, является повышение производительности действующих установок.

На защиту выносятся:

• математическая модель ХТС выделения бензола установки бензольного риформинга ЛГ-35−8-300/Б, адекватно отражающая поведение системы в широком диапазоне изменчивости параметров сырья, предназначенная для проведения анализа и оптимизации ХТС;

• алгоритм поддержки принятия решений по ведению технологического процесса производства ароматических углеводородов, решающий задачи оптимизации и стабилизации качества продуктовых потоков, бензола и толуола;

• алгоритм программного комплекса поддержки принятия решений позволяющий осуществлять прогноз качества бензола и толуола по показателям расходов стабильного катализата после блока стабилизации и выбор оптимальных режимов работы ХТС в диапазоне изменчивости состава сырья в размере 30%;

• методика выбора оптимального положения контрольной термопары в колонне выделения бензола.

Апробация. Основные результаты докладывались на международных научных конференциях: научная конференция «Математические методы в технике и технологиях» (2007г., г. Ярославль, 2008 г., г. Саратов, 2009 г., г. Смоленск, 2011 г., г. Киев), конференции Российского химического общества им. Д. И. Менделеева «Ресурсосберегающие и энергоэффективные технологии в химической и нефтехимической промышленности» (2009г., 2011 г., г. Москва), молодежная научно-техническая конференция «Современные проблемы катализа и нефтепереработки» (2010г., г. Москва).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных печатных работ. Из них в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 2 статьи.

выводы.

1. Разработана математическая модель ХТС промышленной установки каталитического риформинга ЛГ-35−8-300/Б, адекватно отражающая изменение параметров системы для видов углеводородного сырья в производстве бензола.

2. В результате исследования установки, решения задач декомпозиции и оптимизации ХТС доказана возможность увеличения выработки бензола до 15%, что подтверждено в ходе промышленного эксперимента.

3. Разработаны алгоритмы поддержки принятия решения для прогноза качества бензола по показателям расходов стабильного катализата и определения оптимальных режимов работы подсистемы вторичной ректификации в диапазоне изменения состава сырья в пределах 30%.

Разработана математическая модель оценки состава сырья, поступающего в подсистему вторичной ректификации, для определения оптимальных значений расхода орошения и температуры на контрольной тарелке колонны выделения бензола К-103;

5. На основании анализа величин отклонения расхода стабильного катализата от его оптимального значения разработана процедура прогноза возникновения нестационарных состояний ХТС и выработаны рекомендации по коррекции расхода орошения колонны выделения бензола, что позволяет сохранять качество продукции в рамках регламентных норм при увеличении расхода сырья в пределах до 10%.

6. Разработана методика определения оптимального местоположения датчика контроля температуры в колонне выделения бензола на основании величины допустимого температурного интервала на контрольной тарелке при управлении процессом вторичной ректификации.

7. Полученные результаты по увеличению выработки бензола, оптимизации режимов подсистемы вторичной ректификации, оптимизации структуры подсистемы стабилизации катализата, внедрены на установке каталитического риформинга ООО «ПО «Киришинефтеогрсинтез».

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

V расход пара на входе стадии ректификации, кг/с;

Ь расход жидкости на входе стадии ректификации, кг/с;

Б расход, кг/с;

У поток пара, на выходе стадии ректификации, кг/си поток жидкости, на выходе стадии ректификации, кг/с;

Н энтальпия, Дж/кгвыходные параметры ХТСу концентрация компонента в паре, %масс.- входные параметры ХТСконцентрация компонента в жидкости, %масс.- и управления ХТСк конструктивные параметры ХТСр параметры ХТСг время, сг концентрация компонента в потоке питания ректификационной колонны, %масс.- критерий оптимизацииколичество теплоты, Вт, ГДж/чК константа фазового равновесияг1 КПД тарелки;

Т температура, К;

X температура, °С;

Р давление, Па;

АР перепад давления, Па;

Ъ загрузка блока вторичной ректификации, кг/ч;

В загрузка блока вторичной ректификации по бензолу, кг/ч;

Б диаметр, мо 2.

Б площадь тарелки, м — со относительное свободное перелива, м2- о поверхностное натяжение, Н/с;

Ъ. расстояние между тарелками, мn S G число тарелок, шт.- 2 площадь, м — расход пара, кг/с.

ИНДЕКСЫ.

J номер стадииномер компонентаномер блока ХТС;

М число компонентов;

V жидкость;

L пар;

Мах максимальное значение;

Min минимальное значение;

Раб рабочее значение;

N номер тарелки.

Орошение орошение колонны пар 49 паровой поток на тарелке 49 бензол поток бензола головка поток головки стабилизации стабилизации.

2 тарелка номер 2.

22 тарелка номер 22.

17 тарелка номер 17.

Оптим оптимальное значение.

Е-103 емкость орошения Е-103.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Г., Рейвиндран А., Регсдел К. Оптимизация в технике. М.: Мир, 1986. 320 с.
  2. Г. В., Васильков Д. В., Григорьев А. И. Применение системного анализа при исследовании сложных технических систем / под ред. H.H. Торгуна. М.: ФГУП «ЦНИНХИМ», 2010. 256 с.
  3. Химико-технологические системы. Синтез, оптимизация и управление / под ред. Мухленова. Л.: Химия, 1986. 424 с.
  4. В. В. Основы теории систем и системного анализа. Учебное пособие для вузов. М.: «Горячая линия» Телеком, 2007. 216 с
  5. Ю.М. Моделирование физико-химических процессов нефтепереработки и нефтехимии. М.: Химия, 1978. 375 с.
  6. Лисицын Н. В, Викторов В. К., Кузичкин Н. В. Химико-технологические системы: Оптимизация и ресурсосбережение. СПб.: Менделеев, 2007. 312 с.
  7. О. Инженерное оформление химических процессов М.: Химия, 1969. 618 с.
  8. В.В., Ветохин В. Н., Бояринов А. И. Программирование и вычислительные методы в химии и химической технологии. М.: Наука, 1972. 226с.
  9. А.И., Кафаров В. В. Методы оптимизации в химической технологии. М.: Химия, 1969. 563 с.
  10. С.С., Татевосян A.B., Ветохин В. Н. Системный анализ процесса разделения многокомпонентных смесей. / под. ред. В. В. Кафарова. М.:НИИТЭХИМ, 1979. 43с.
  11. В.В., Мешалкин В. П. Анализ и синтез химико-технологических систем. М.: Химия, 1991. 432 с.
  12. Г. М., Волин Ю. М. Методы оптимизации сложных химико-технологических схем. М.: Химия, 1970. 284 с.
  13. Himmelblau D. M. Basic Principles and Calculations in Chemical Engineging. 5nd Ed. NY.: 1989. 425 p.
  14. С. Введение в теорию систем. М.: Мир, 1974. 464 с.
  15. A.B. Системный анализ. М.:Высшая школа, 2004. 454 с.
  16. В.Н. Системный анализ, оптимизация и принятие решений. СПб.: Проспект, 2010. 176 с.
  17. В.И., Тарасов Б. В. И др. Теоретические основы системного анализа. М.: Майор, 2006. 592 с.
  18. О.Б. Синтез систем. М.: Издательство РАН, 1995. 402 с.
  19. Vinsent T.L., Grantham W.J. Optimality in Parametric Systems. NY.: Wiley, 1981.356 p.
  20. Д.Б. Вычислительные методы теории принятия решений. М.: Наука, 1989. 317 с.
  21. Ван-Трис Г. Синтез оптимальных нелинейных систем управления. М.: Мир, 1964. 369 с.
  22. Georg J. Klir. General systems problem solver. NY, 1970. 615 p.
  23. H.B. Оптимизация нефтеперерабатывающего производства. СПб.: Химиздат, 2003. 184 с.
  24. П. М. Системный анализ: краткий курс лекций / Под ред. В. П. Прохорова. М.: «КомКнига», 2007. 216с
  25. В., Козлов В. Системный анализ и принятие решений. М.: Высшая школа, 2004. 616 с.
  26. В.Н., Денисов A.A. Основы теории систем и системного анализа. СПб., 2003. 520 с.
  27. А. Н. Теория информации и теория алгоритмов. М.: «Наука», 1987. 304 с.
  28. К. Моделирование химических производств. М.:Мир, 1973. 153 с.
  29. D. М., Bischoff K.B. Process Analysis and Simulations. NY.: Wiley. 1968. 348 p.
  30. A.A. Математические модели в управлении108производством. М.: Наука, 1975. 615 с.
  31. К. Э. Математическое моделирование и вычислительный эксперимент. Методология и практика/ К. Э. Плахотников. — М.: Эдиториал «УРСС», 2003. 280 с.
  32. Расчеты химико-технологических процессов / под ред. И. П. Мухленова. -Л., 1982. 248 с.
  33. A.A. Оборудование нефтехимических заводов и основы проектирования. Процессы и аппараты для разделения углеводородов и нефтехимических продуктов: Учебное пособие. Л.: ЛТИ им. Ленсовета, 1986. 84 с.
  34. Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии: Учебник для вузов. Изд.2-е.В 2-х кн.: Часть 1. Теоретические основы процессов химической технологии. Гидромеханические и тепловые процессы и аппараты. М.: Химия, 1995.-400с.
  35. Л.П., Слободчикова Р. И. Планирование эксперимента в химии и химической технологии. М.: Химия, 1980. 280с.
  36. В.В., Чернова H.A. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. М.: Наука, 1965. 234 с.
  37. Ю.В. Метод наименьших квадратов и основы теории обработки наблюдений. М.: Физматгиз, 1962. 198 с.
  38. Дж. Введение в теорию ошибок. М.: Мир, 1985. 268 с.
  39. Д.Ю. Основы имитационного моделирования и системного анализа в управлении. М.: Издательство МГУ, 2011. 312 с.
  40. В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии. М.: Химия, 1976. 463 с.
  41. Л.М., Позик Л. Н. Математические методы в химической технологии. М.: Химия, 1968. 246 с. 42.. Гиг Дж. ван. Прикладная общая теория систем. Пер. с англ. М.: «Мир», 1981. 336с.
  42. В.В., Мешалкин В. П., Перов В. Л. Математические основы109автоматизированного проектирования химических производств. М., 1979. 317 с.
  43. П.Г. Процессы переработки нефти. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 2001. 415 с.
  44. О.Б. Мировая нефтехимическая промышленность. М.: Наука, 2003. 556 с.
  45. И.Л. Общие свойства и первичные методы переработки нефти и газа. М.: Химия, 1972. 360 с.
  46. H.H. Химия и технология основного органического синтеза. -М.: Химия, 1971.- 840с.
  47. Ю. К. Процессы и аппараты нефтегазопереработки. М.: Химия, 1987. 367 с.
  48. М.Г., Сомов В. Е., Фомин A.C. Карманный справочник нефтепереработчика / под редакцией М. Г. Рудина. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 2004. 336 с.
  49. Химия нефти и газа.// под. ред. В. А. Проскурякова, А. Е Драбкина -СПб: Химия, 1995. 445с
  50. Silla Н. Chemical Process Engineering: Design and Economics. NY: Stevens Institute of Technology, 2003. 482 p.
  51. И.А. Перегонка и ректификация в нефтепереработке. М.: Химия, 1981. 352с.
  52. И.А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. Методы расчета и основы конструирования. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Химия, 1971. 320 с
  53. A.A. Физико-химические основы процессов разделения угдеводородов с использованием избирательных растворителей. Л.: ДТИ, 1978. 57 с.
  54. С.А. Основы теории и расчета перегонки и ректификации. М.: Химия, 1974. 480 с.
  55. М., Такахара Я. Общая теория систем: математические основы. М.: Мир, 1978. 312 с.
  56. Г. М., Волин Ю. М. Моделирование сложных химико-технологических схем. М., 1975. 311 с.
  57. Г. С., Брыков В. П., Дытнерский Ю. И. и др. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию/ Под ред.Ю. И. Дытнерского, 2-е изд., перераб. и доп. М., Химия, 1991.496с
  58. HYSYS 2006. Documentation. Cambridg (USA).: AspenTech, 2006. 634 p.
  59. Соколов B.3., Харлампович Г. Д. Производство и использование ароматических углеводородов. М.: Химия, 1980. 336 с.
  60. В. Е. Анализ существующих технологических процессов получения моторных и котельных топлив. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 2001. 175с.
  61. В. А., Ластовкин Г. А., Ратнер Е. М. и др. Промышленные установки каталитического риформинга. Под ред. Г. А. Ластовкина. Л.: Химия, 1984. 232 с.
  62. Г. Н., Шапиро Р. Н. Каталитический риформинг бензинов: Химия и технология. Л.: Химия, 1985. 224 с.
  63. А.Д. Производство ароматических углеводородов из нефтяного сырья. М.: Химия, 1975. 304 с. Суханов В. П. Каталитические процессы в нефтепереработке. М.: Химия, 1974. 344с.
  64. Р.А. Основные процессы нефтепереработки. СПб.: ЦОП «Профессия», 2011. 944с.
  65. Krekel G. et. al. Developments in aromatic separation // Erdoel, Erdgas, Kohle. 2000 Bd. 116, № 5. S. 248.
  66. ., Кетцир Дж., Шуйт Г. Химия каталитических процессов. М.: Мир, 1981. 551с.
  67. И.А., Сомов В. Е. Киришинефтеоргсинтез. СПб.: Химия, 1997. 72 с. ил.
  68. Технологический регламент установки бензольного риформинга ЛГ-35−8-300/Б. г. Кириши: ООО «ПО «Киришинефтеоргсинтез», 2002. 242 с.
  69. Технологический регламент установки выделения суммарных ксилолов ректификацией с блоком вторичной перегонки широкой бензиновой фракции. г. Кириши: ООО «ПО «Киришинефтеоргсинтез», 2004. 132 с.
  70. Н.В., Федоров В. И. Разработка моделей аппаратов химической технологии в системе компьютерного моделирования HYSYS: Учебное пособие. СПб: СПбГТУ, 2005. 30 е.,
  71. А.Г. Процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1973. 754 с.
  72. Н.П. Технико-экономическое обоснование инженерных решений при проектировании химических производств: Метод, указания. СПб.: СПбГТИ (ТУ), 2001. 43с.
  73. A.A., Сомов В. Е., Варшавский О. М. Ароматические углеводороды: Выделение, применение, рынок: Справочник. СПб.: Химиздат, 2000. 544 с.
  74. Патент РФ № 2 058 202, 1996 «Способ выделения бензола из высокоароматизированного сырья».
  75. К.Ф., Романков П. Г., Носков A.A. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Учебное пособие для вузов. 10-е изд., перераб. и доп. Л.: Химия, 1987. 576 с
  76. Справочник нефтехимика. В двух томах. Т.1 / под ред. С. К. Огородникова. Л.: Химия, 1978. 496 с.
  77. Справочник нефтехимика. В двух томах. Т.2 / под ред. С. К. Огородникова. Л.: Химия, 1978. 592 с.
  78. Д.А., Федоров В. И., Лисицын Н. В. Оптимизация процессов разделения при производстве бензола. // Сборник статей и докладов молодежной научно-технической конференции «Современные проблемы катализа и нефтепереработки». М.:МИТХТ, 2010. С. 50−51.
  79. ГОСТ 9572–93. Бензол нефтяной. Технические условия
  80. ГОСТ 14 710–78. Толуол нефтяной. Технические условия
  81. А.И., Константинов В. А. Ректификация. Колонные аппараты с клапанными прямоточными тарелками: Методические указания. -СПб.: СПбГТИ (ТУ), 2003. 25 с.
  82. Д.А., Федоров В. И., Лисицын Н. В. Оптимизация процессов разделения в производстве ароматических углеводородов // Сборник трудов XXIV Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологии». Саратов: СГУ, 2011. С. 68−70.
  83. Д.А., Федоров В. П., Лисицын Н. В. Оптимизация работы колонны выделения бензола // Автоматизация в промышленности. 2009. № 7. С.33−36.
  84. Д.А., Федоров В. И., Лисицын Н. В. Повышение производительности колонны выделения бензола на НПЗ // Сборник трудов XXII Международной научной конференции «Математические методы в технике итехнологии». Псков: ППИ, 2009. Т.9. С. 38.
  85. Д.А., Федоров В. И., Лисицын Н. В. Повышение производительности колонны выделения бензола на производстве // Сборник научных трудов XIX Менделеевской конференции молодых ученых. М.:РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2009. С.45−47
  86. Д.А., Федоров В. И., Лисицын Н. В. Реализация ресурсосберегающей технологии в производстве бензола // Сборник научных трудов XXI Менделеевской конференции молодых ученых. М.:РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2011. С.224−226.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!