Державна освітня установа вищої професійної освіти
Уфімський державний нафтовий технічний університет
Кафедра технології нафти і газу
РЕФЕРАТ
на тему:
Пілотні установки і особливості їх роботи
(На прикладі пілотної установки гідрогенізації зі стаціонарним каталізатором)
Виконав ст. гр. ТП-07-02
І.І. Равілова
Перевірив С.В. Дезорцев
Уфа 2010
ЗМІСТ
1. Опис технології
2. Загальні вимоги до проектування
3. Особливості проектування
1. ОПИС ТЕХНОЛОГІЇ
Більшість наукових теоретичних розробок прикладного характеру вимагає своєї перевірки і підтвердження на практиці. Дослідження проводять з ланцюгом удосконалення технології одержання цільового продукту, його аналізу, випробування і видачі даних для проектування промислової установки: реакторів, машин, допоміжних апаратів, КВП і автоматики. Це важливе проміжне ланка досліджень між теоретичними дослідженнями і їх промисловим оформленням здійснюється на досвідчених (лабораторних) установках.
Досвідчені установки класифікують за призначенням на лабораторні, досвідчені (Пілотні), напівзаводські, дослідно-промислові; по робочому тиску - на установки низького (до 0,7 МПа), середнього (0,7-10 МПа) і високого (10 і більше МПа) тиску. В установках можуть застосовуватись як інертні середовища, так і їдкі, отруйні, пожежонебезпечні та вибухонебезпечні речовини.
Досвідчені установки, на яких проводяться дослідження при тисках до 1 МПа, виготовляють в основному з скла. Ці установки компактні, витончені, монтаж їх простий, вони не вимагають багато місця і спеціальних пристосувань, забезпечують безпеку їх обслуговування. Зі збільшенням робочого тиску в системі установки, всі її деталі виготовляються з металу, підвищення тиску збільшує металоємність установок.
Надалі будуть розглядатися досвідчені установки, що працюють під високим тиском, які призначені для визначення основних умов протікання реакцій, знову створюваних процесів; проведення різних аналітичних робіт і моделювання нових і вдосконалюваних процесів; отримання даних для оцінки процесу і складання регламенту для проектування промислових установок; для отримання невеликих партій основних і побічних продуктів досліджуваних процесів.
Ці установки надзвичайно різноманітні, оскільки різні завдання, для вирішення яких вони призначені.
Установки являють собою комплекс різної апаратури, які по своїм характером можуть бути розділені на кілька визначених типів: апарати, в яких проводяться основні реакції - реактори; допоміжні апарати: сепаратори, фільтри, смазкоотделітелі, приймачі продукту, ресивера, газгольдери і т. д.; машини для створення високого тиску - компресори, насоси, мультиплікатори; арматура і трубопроводи; КВП і автоматика.
Ці установки повинні мати мінімально можливі розміри, бути максимально маневреними за основними параметрами процесу; тиску, температури, концентрації вихідних речовин, часу перебування реакційної суміші в реакційному апараті, ступеня перемішування та ін Технологічна схема повинна бути максимально проста і легко змінювана для вивчення різних аспектів процесу; допоміжні операції повинні використовувати раніше освоєні з достатньою надійністю пристрої для обігріву, очищення, розділення та ін; установка повинна бути максимально забезпечена сучасними контрольно-вимірювальними приладами та, по можливості, автоматизована, особливо її окремі вузли, найбільш відповідальні.
Перед початком робіт і вибором установки, необхідно встановити, який процес на ній буде здійснюватися - періодичний або безперервний. Перевага того чи іншого залежить від великої кількості як технічних, так і економічних факторів. У промисловості є процеси безперервні, є періодичні.
Безперервні процеси більш вигідні для виробництва великого масштабу, вони швидко окупаються, і якість продукту часто вище, ніж при періодичному, що обумовлено кращим регулюванням оптимальних умов реакції. Періодичний процес може бути використаний при отриманні невеликих партій продукту. При пошукових роботах в лабораторіях і на дослідних установках частіше застосовуються установки періодичної дії. В інших випадках - безперервні.
Вирішальними у виборі масштабу установки, особливо реакційних апаратів, є такі характеристики, як час перебування в них сировини і продуктів, об'ємні швидкості потоків, масообмін, гідродинамічні показники (вводи сировини, співвідношення діаметру до довжини, загальний обсяг, лінійні швидкості середовища і т. д.). Вся установка, що працює під високим тиском, повинна бути абсолютно герметична, особливо при роботі з отруйними або вогненебезпечними та вибухонебезпечними речовинами; при виготовленні апаратури, арматури і машин, повинні застосовуватися матеріали у відповідності з Правилами будови і безпечної експлуатації посудин, що працюють під тиском. Таким чином, при виконанні всіх перерахованих вище умов, може бути створена установка високого тиску, що дозволяє отримувати відтворювані і достовірні експериментальні дані, що дозволить прискорити проведення науково-дослідних робіт при плануванні експериментів і використанні для обробки результатів експериментів математичних методів.
2. ЗАГАЛЬНІ ВИМОГИ ДО ПРОЕКТУВАННЯ
Різноманіття процесів гідрогенізації, що протікають при високому тиску водню і високій температурі в присутності різноманітних твердих каталізаторів, вимагає якщо не великої різноманітності технологічних установок, то, у всякому разі, великої гнучкості їх схем.
Вибір схеми визначається завданнями майбутніх досліджень і характером протікання реакцій. При цьому необхідно знати хоча б деякі особливості майбутніх реакцій: негативний тепловий ефект реакцій розщеплення гідрокрекінгу, як правило, перекривається позитивним ефектом реакцій гідрування, отже, в процесі гідрокрекінгу збагаченого воднем сировини іноді, можливо, не буде потрібно відвід тепла. При гідрокрекінгу вторинних залишків, які бідні воднем, повинні протікати реакції переважно екзотермічні, і необхідний відвід тепла і т.п.
Різним конструкціям реакційних пристроїв притаманні різні гідродинамічні режими, інтенсивність підведення і відведення тепла, реагентів, продуктів перетворення, ефективності контактування гетерогенних фаз, способи підтримки активності та селективності каталізатора, системи автоматизації і т. д. Тому при моделюванні майбутніх реакційних пристроїв на досвідчених установках необхідно враховувати всі аспекти проведення майбутніх процесів.
Не всі дослідження, пов'язані з масштабністю реакційних пристроїв, можна успішно проводити на пілотних установках. У промислових реакторах великого діаметру нерідко мимовільно встановлюється внутрішня часткова циркуляція окремих реакційних потоків, можливі противоток компонентів і рециркуляція не перетвореного сировини або окремих реагентів і т.п., що призводить до нерівномірного розподілу концентрацій в реакційних потоках. Тому для більш глибокого дослідження процесів в деяких випадках необхідно проводити роботу на установках дослідно-промислових або напівзаводських.
Розглянуті тут установки можуть працювати за схемою, з рециклом водородсодержащего газу в системі та без рецикла, на потоці, тобто зі сдувая його після відділення рідкої фази і очищення від сірководню в атмосферу. Можлива також і часткова отдувка для підтримки відповідних концентрацій в газі. В деяких схемах передбачається проведення процесів як у рідкій фазі, так і в паровій, при цьому сировина подається в реакційний пристрій знизу або зверху відповідно.
3. ОСОБЛИВОСТІ ПРОЕКТУВАННЯ
Роботи на дослідних установках включають три стадії: підготовка сировини (Стиск), проведення цільової реакції - гідрогенізації і розділення рідких і газоподібних продуктів реакції з очищення...
