Выпускная квалификационная работа (ВКР), бакалаврская дипломная работа по теме "Гидрокрекинг вакуумного газойля" по специальности Химическая технологи

На сегодняшний день одной из важнейших задач
нефтеперерабатывающих предприятий России является значительное
увеличение глубины переработки нефти [1].
В России глубина переработки нефти на 1,4–1,6 раза ниже, чем в США и
Западной Европе, ниже также и качество получаемых нефтепродуктов, высокая
степень износа основных фондов (до 80 %), высокий уровень
энергопотребления (на действующих российских заводах удельный расход
энергоресурсов в 2–3 раза превышает зарубежные аналоги) [2].
Объем переработки нефти снижается, но потребность в светлых
нефтепродуктах и в сырье для нефтехимии повышается, поэтому задача
углубления переработки нефти остается одной из главных. В данный момент
увеличивается спрос на бензин и дизельное топливо, а на топливные масла и
другие тяжелые нефтепродукты снижается. Поэтому всё чаще широкое
применение находит нефтепереработка, направленная на переработку
углеводородов тяжелых фракций в более легкие дистилляты [3].
В последнее время постоянно исследуются гидрогенизационные
процессы, в результате создаются более совершенные и экономически
эффективные технологии переработки нефти.
Химических процесс, получивший широкое распространение и
используемый при переработке нефти является гидрокрекинг [4].
Процесс гидрокрекинга обладает большой эксплуатационной гибкостью,
позволяет получать различные высококачественные нефтепродукты [5].
Доля процесса гидрокрекинга на первичную перегонку нефти в России к
концу ХХ века составляла 0,6, в Западной Европе – 3,3 в США – 8,2% и к
настоящему времени непрерывно увеличивается [5,6].
Существенная модернизация действующих нефтеперерабатывающих
производств и введение в строй новых усовершенствованных установок
гидрокрекинга позволит углубить переработку нефти до 90–95% [7].

СОДЕРЖАНИЕ Л.
Введение……………………………………………...………………………………7
1 Научно-технические основы процесса…………………………………………...8
1.1 Назначение процесса гидрокрекинга………………………………….….....8
1.2 Основные режимные параметры процесса………………………….……..10
1.3 Химизм, механизм процесса гидрокрекинга………………………………12
1.4 Катализаторы процесса гидрокрекинга……………………………………14
1.5 Типы промышленных процессов гидрокрекинга…………………………18
1.6 Реакционный аппарат процесса гидрокрекинга…………………………...19
1.7 Гидрокрекинг в сочетании с другими технологическими процессами….20
1.8 Совершенствование реакторного блока установки гидрокрекинга……..23
2 Технологический раздел…………………………………………………………29
2.1Выбор и обоснование технологической схемы установки ……………..29
2.2Исходные данные……………………………………………………………33
2.3Расчет расхода водорода…………………………………………………….33
2.4 Материальный баланс установки гидрокрекинга…………………………38
2.5 Определение основных размеров реактора гидрокрекинга……………...38
2.6 Тепловой баланс реактора гидрокрекинга………………………………...41
2.7 Расчет допустимой линейной скорости газожидкостной смеси по
сечению реактора…………………………………………………………………...43
2.8 Расчет газосепаратора высокого давления………………………………...44
2.9 Расчет теплообменника……………………………………………………..46
2.10 Расчет конденсатора-холодильника……………………………………...49
3 Автоматизация процесса гидрокрекинга вакуумного газойля……………….51
3.1 Общая характеристика технологического процесса и задачи его
автоматизации …………………………………………………………………..51
3.2 Обоснование выбора параметров регулирования, контроля и
сигнализации…………………………………………………………………….51
3.3 Выбор и обоснование датчиков…………………………………………….54
3.4 Вторичный прибор…………………………………………………………..56
5
3.5 Функциональные преобразователи…………………………………………57
3.6 Исполнительные устройства………………………………………………..58
3.7 Анализатор качества………………………………………………………...58
3.8 Описание систем контроля и регулирования……………………………...59
4 Безопасность жизнедеятельности ……………………………………………....62
4.1 Общая характеристика проектируемой установки……………………….62
4.2 Пожарная безопасность…………………………………………………….63
4.3 Электробезопасность……………………………………………………….66
4.4 Сосуды, работающие под давлением………………………………………67
4.5 Производственное освещение………………………………………………67
4.6 Защита от шума и вибрации………………………………………………...68
4.7 Вентиляция и отопление…………………………………………………....69
4.8 Средства индивидуальные защиты……………………………………….. ..69
4.9 Средства коллективной защиты…………………………………………....70
4.10 Безопасность в чрезвычайных ситуациях………………………………..71
5 Экология……………..……………………………………………………………73
5.1 Организованные и неорганизованные источники выбросов загрязняющих
веществ в атмосферу на объекте……………………………..…………………73
5.2 Сточные воды, масштабы образования. Направления переработки
сточных вод на объекте………………………………………………………....74
5.3 Отходы, образующиеся при производстве продукции. Направления
переработки……………………………………………………………………..76
6 Экономика…………....…………………………………………………………...80
6.1Общая характеристика экономического раздела…………………………..80
6.2Расчёт численности обслуживающего персонала………………………….80
6.3 Расчет фонда заработной платы…………………………………………….81
6.4Расчёт и калькулирование себестоимости продукции……………………..86
6.5 Расчет технико-экономических показателей………………………………86
Заключение………………………………………………………………………….89
Список использованных источников……………………………………………...90
6
Приложение А (обязательное). Исходные данные для технологического раздела
и результаты расчетов ……………………………………………………………97
Приложение Б (обязательное). Исходные данные для экономического раздела и
результаты расчетов……………………………………………………………....102
Приложение В (справочное). Выбросы загрязняющих веществ………………105
Приложение Г (обязательное). Спецификация средств автоматизации………111
Приложение Д (обязательное). Технологическая схема установки…………...120

В выпускной квалификационной работе рассматривается реакторный
блок установки гидрокрекинга вакуумного газойля; предложено
совершенствование установки гидрокрекинга вакуумного газойля путем
замены первого слоя катализатора используемого в реакторе для получения
продукта более высокого качества, также для предотвращения дезактивации
остальных слоев катализатора. Для замены первого слоя катализатора был
выбран катализатор GK-45.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1 Распоряжение Правительства РФ от 13 ноября 2009 г. № 1715-р 30 c.
Землянская И.А. Проблемы и перспективы российской
нефтеперерабатывающей отрасли / Землянская И.А.// Управление экономическим развитием. 2009. № 1. ̶ С.111-114.
2 Каминский Э.Ф., Хавкин В.А. Глубокая переработка нефти:
технологические и экологические аспекты/ Каминский Э.Ф., Хавкин В.А.//
М.: Техника, 2001. – 384 с.
3 Радченко Е.Д., Нефедов Б.К., Алиев Р.Р. Промышленные катализаторы
гидрогенизационных процессов нефтепереработки/ Е.Д. Радченко, Б.К.
Нефедов, Р.Р. Алиев. ̶ М.: Химия, 1987 ̶ 224 с.
4 Суханов В. П. Каталитические превращения в нефтепереработке / В.П.
Суханов.: Учебное пособие. - М.: Химия, 1979. - 344 с.(273 c).
5 Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа / С.А. Ахметов
– Уфа: Гилем, 2002. – 672 с.
6 Калинин А.А., Калинин А.А. Возможные направления совершенствования
переработки нефти в России/ Калинин А.А., Калинин А.А.// Отрасли и
межотраслевые комплексы, С. 73-90.
7 Агабеков В.Е. Нефть и газ: технологии и продукты переработки / В.Е.
Агабеков, В.К. Косяков. – Минск : Беларус. навука, 2011. – 459 с.
8 Хавкин, В.А. Гуляева, Л.А. Виноградова, Н.Я. Шмелькова, О.И. Алиев Р.Р.
Современные технологии производства дизельных топлив / В. А. Хавкин,
Л.А. Гуляева, Н.Я. Виноградова, О.И. Алиев, Р.Р. Алиев / Мир
нефетепродуктов – 2013. – №4. – С. 17-25.
9 Хавкин, В.А. Гуляева, Л.А. Чернышева Е.А. Варианты процесса
гидрокрекинга вакуумных дистиллятов/ Хавкин, Л.А. Гуляева, Н.Я. ̶ Мир
нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний – 2014. – №4. –
С. 8-12.
92
10 Голубев, А.Б. Усков, И.В. Пушкарев Ю.Н. О катализаторах и технологии
мягкого гидрокрекинга вакуумных дистиллятов / А.Б. Голубев, И.В. Усков,
Ю.Н. Пушкарев / Технологии нефти и газа. – 2006. - №5. – С. 6-9.
11 Смидович, Е.В. Технология нефти и газа. Ч.II /Е.В. Смидович -М.: Химия,
1980.– 328 с.
12 Гюльмисарян Т.Г., Киташов Ю.Н. Введение в переработку нефти/ Т.Г.
Гюльмисарян, Ю.Н. Киташов: Учебное пособие. – М.: Отдел оперативной
полиграфии РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2004. – 81 с.
13 Скобло А.И. Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии/
А.И. Скобло: Учебник для вузов. — М.: ООО "Недра-Бизнесцентр", 2000. -
677 с.
14 Нормативный документ установки гидрокрекинга ПАО УНПЗ, 2012
г. ̶ 165с.
15 Курганов, В.М. Папуша, Л.В. Штейн, В.И Матвеева Г.Н. Оптимальное
давление гидрокрекинга при производстве дизельных топлив / В.М.
Курганов, Л.В. Папуша, В.И. Штейн, Г.Н. Матвеева / Химия и технология
топлив и масел. – 1999. – №2. – С. 24.
16 Агафонов А. В Исследование и применение гидрогенизационных процессов
в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности/ А.В.
Агафонов/ Учебное пособие. – М ЦНИИТЭнефтехим, 2000. – С. 346.
17 Parihar Р., Voolapalli, R.K. Kumar, R. Kaalva, S. Saha, B. Viswanathan P.S.
Оптимизация операций на установке гидрокрекинга для максимального
получения дистиллятов / Р. Parihar, R.K. Voolapalli, R. Kumar, S. Kaalva /
Нефтегазовые технологии. – 2013. – №2. – С. 70-76.
18 Мановян А.К. Технология переработки природных энергоносителей/ А.К.
Мановян. – М.: Химия, Колосс, 2004. – 456 с
19 Т.Э., Долматов Л.В. Развитие катализаторов гидрокрекин-га/ Назаров Т.Э.,
Долматов Л.В./Башкирский химический журнал. – 2013. – Т.20. - №2. –
С.119-124.
93
20 Потехин В.М., Потехин В.В. Основы теории химических процессов
технологии органических веществ и нефтепереработки/ В.М. Потехин, В.В.
Потехин: Учебник для вузов. – 2-е изд., испр. и доп. – СПб: ХИМИЗДАТ,
2007. – 944 м.: ил.
21 Смирнов В.К., Мишин И.В., Кузнецов А.С., Ирисова К.Н. Катализаторы
крекинга и гидрокрекинга на основе цеолитов типа фожазита и пентасила.
Получение низкощелочного высококремнистого цеолита типа Y / В.К.
Смирнов, И.В. Мишин, А.С. Кузнецов, К.Н. Ирисова/Мир нефтепродуктов. –
2008. - № 4. – С. 8-11
22 Левинтер М.Е., Ахметов С.А. Глубокая переработка нефти/ М.Е. Левинтер,
С.А. Ахметов: Учебное пособие для вузов. – М.: Химия, 1992. – 224 с.: ил.
23 Мурзагалеев Т.М., Восмерикова А.В., Головко А.К. Превращение тяжелого
углеводородного сырья в присутствии цеолитных катализаторов различного
структурного типа/ Т.М. Мурзагалеев, А.В. Восмерикова, А.К. Головко/
Известия Томского политехнического университета. – 2011. – Т. 319. - №3. –
С.113-116
24 Хоружая О.В., Королева Н.В., Андриянова О.А. Применение
полифосфатных железосодержащих каталитических систем при совмещении
гидрокрекинга и деметаллизации тяжелых нефтяных остатков/ О.В.
Хоружая, Н.В. Королева, О.А. Андриянова./ Нефтепереработка и
нефтехимия. – 2002. – № 6. – С. 13-16.
25 Алиев Р.Р. Катализаторы и процессы переработки нефти / Р.Р. Алиев – М.:
2010, 389 с.
26 Магеррамов А.М., Ахмедова Р.А., Ахмедова Н.Ф. Нефтехимия и
нефтепереработка. А.М. Магеррамов, Р.А. Ахмедова, Н.Ф. Ахмедова/.
Учебник для высших учебных заведений. Баку: Издательство «Бакы
Университет», 2009, 660 с.
27 Орочко Д.И., Сулимов А.Д., Осипов Л.Н. Гидрогенизационные процессы в
нефтепереработке./Д.И. Орочко, А.Д. Сулимов, Л.Н. Осипов. Издательство
«Химия», М., 1971. 352 с.
94
28 Томас Ч. Промышленные каталитические процессы и эффективные
катализаторы. / Перевод с английского канд. хим. Наук А.А. Слинкина и
доктора хим. наук В.И. Якерсона. Под редакцией доктора хим. наук, проф.
А.М. Рубинштейна. – Издательство «МИР», Москва, 1973. – 390 с.
29 G.J. Yeh. Оптимизация использования регенерированных катализаторов
процессов нефтепереработки / Yeh. G.J. / Нефтегазовые технологии – 2010. –
№7. – С.61-66.
30 Смирнов, В.И. Капустин В.К. Мягкий гидрокрекинг. /В.И. Смирнов, В.К.
Капустин./ Нефть и капитал. – 2002. – №2. – С. 36-38.
31 Огородникова С.К. Справочник нефтехимика. В двух томах. Т.2/ С.К.
Огородникова. – Л.: Химия, 1978. – 592 с.
32 Баннов П.Г. Процессы переработки нефти./П.Г. Баннов. ̶ Под редакцией
д.т.н. Глаголевой О.Ф. – М.: ЦНИИТЭнефтехим. 2001. – 415 с.
33 Логунова Е.Н., Черняк А.Я. Реакторы со стационарным слоем катализатора
для гидрогенизационных процессов / Е.Н. Логунова, А.Я. Черняк./
Химическое и нефтегазовое машиностроение. – 2007. – № 4. – С. 14-18.
34 Хавкин В. А., Гуляева Л. А., Виноградова Н. Я., Шмелькова О. И.
Гидрогенизационные процессы на НПЗ России / В.А. Хавкин, Л.А. Гуляева,
Н.Я. Виноградова, О.И. Шмелькова/ Мир нефтепродуктов. — 2010. -№3.-С.
15-21.
35 Нгуен Т.Т., Шевченко М.А. Cовершенствование процесса гидрокрекинга
вакуумного газойля/ Нгуен Т.Т., Шевченко М.А.С.1-2.
36 Валиулина А. Р., Илалдинов И. З. Проектирование установки гидрокрекинга
вакуумного газойля/ А.Р. Валиулина, И. З.Илалдинов /УДК. 665.752. ̶ С.
230-232
37 Ахметов С.А. Технологические расчеты реакционных аппаратов нефтегазопереработки/ С.А. Ахметов. – Уфа, УГНТУ, 2012, 125 с.
38 Танатаров М. А. Ахметшина М. Н Технологические расчеты установок
переработки нефти./ М.А. Танатаров, М.Н. Ахметшина. ̶ Химия, 2000, .-С.
352.
95
39 Сарданашвили А.Г., Львова А.И. Примеры и задачи по технологии
переработки нефти и газа./ А.Г. Сарданашвили, А.И. Львова – М.: Химия,
1980. – 256 с.
40 Рабинович, Г.Г. Расчеты основных процессов и аппаратов
нефтепереработки: Справочник / Г.Г. Рабинович, П.М. Рябых, П.А.
Хохряков. Под ред. Е.Н. Судакова. ̶ М.: Химия, 1979. ̶ 566 с.
41 Эмирджанов, Р.Т. Основы технологических расчетов в нефтепереработке./
Р.Т. Эмирджанов ̶ М. ̶ Л.: Химия, 1965. ̶ 544 с.
42 Адельсон, С.В. Процессы и аппараты нефтепереработки и нефтехимии /С.В.
Адельсон. ̶ М.: Гостоптехиздат, 1963. ̶ 310 с.
43 Аязян, Г.К. Учебно-методические указания по выполнению практических
работ по дисциплине «Системы управления химико-технологическими
процессами» / Аязян Г.К. ̶ Уфа.: УГНТУ, 2016. ̶ 50 с.
44 Дадаян, Л.Г Автоматизация технологических процессов: методические
указания к курсовому и дипломному проектированию / Дадаян Л.Г. ̶ Уфа.:
УГНТУ, 2010. ̶ 22 с.
45 Аязян, Г.К. Системы управления технологическими процессами. Конспект
лекций. Часть IV. Измерение технологических параметров / Аязян Г.К. ̶
Уфа.: УГНТУ, 2015. ̶ 48 с.
46 Тематический каталог. Датчики температуры №2. Метран, 2017г.-213 с.
47 Тематический каталог. Датчики давления №1.Метран,2017г.-295 с.
48 Каталог YOKOGAWA Продукты и решения. 2013г.-253с.
49 Электронный каталог «ЛГ Автоматика» // http://www.klapan.ru/equip50 ment.html // Режим доступа открытый.
51 Электронный каталог «Промышленные анализаторные комплексы»
//http://benke.pro/uploads/catalogerfiles/analyzers-benke.pro.pdf// Режим
доступа открытый
52 Киреев, И.Р. Методические указания к выполнению раздела «Безопасность
жизнедеятельности» в дипломных проектах. ̶ Уфа, 1998. ̶ 16 с.
96
53 Вредные вещества в промышленности. Справочник для химиков,
инженеров, врачей. Издание 7, пер. и доп. В трех томах, Том I, Органические
вещества, Под редакцией Н.В.Лазарева и Э.Н.Левиной, Ленинград, Химия,
2000 г., 592с.
54 Вредные вещества в промышленности. Справочник для химиков,
инженеров, врачей. Издание 7, пер. и доп. В трех томах, Том II,
Органические вещества, Под редакцией Н.В.Лазарева и Э.Н.Левиной,
Ленинград, Химия, 2000 г., 624 с.
55 Вредные вещества в промышленности. Справочник для химиков, инженеров,
врачей. Издание 7, пер. и доп. В трех томах, Том III, Органические вещества,
Под редакцией Н.В.Лазарева и Э.Н.Левиной, Ленинград, Химия, 2000 г.,
608с.
56 Ревура, С.В. Загрязнение геологической среды нефтепродуктами. Пути
решения данной проблемы / С.В. Ревура //Экология человека. ̶ 2004. ̶ № 1. ̶
С.30 ̶ 33.
57 Биотехнология. Книга 6: Микробиологическое производство биологически
активных веществ и препаратов / Под ред. Н. С. Егорова, В. Д. Самуилова. /
Быков В. А., Крылов И. А., Манаков М. Н. и др. - М.: Высш. шк., 1987.— 143
с.
58 Орлов, Д.С. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении /Д.С.
Орлов, Л.К. Садовнокова, И.Н. Лозановская. ̶ М.: Высшая Школа, 2002. ̶
334 с.
59 Учебно-методическое пособие по выполнению курсовой работы по
дисциплине «Экономика и управление производством» для бакалавров
направления Химическая технология всех форм обучения. ̶ Уфа.: УГНТУ,
2016. ̶ 28 с.
60 Варианты заданий и справочный материал для выполнения курсовой работы
по дисциплине «Экономика и управление производством». ̶ Уфа.: УГНТУ,
2002. ̶ 35 с.
97
61 Курс лекций по дисциплине «Основы экономики и управление
производством» / Гайфуллина М.М. ̶ Уфа.: УГНТУ, 2016