UNIVERSITATEA PETROL SI GAZE PLOIESTI FACULTATEA TEHNOLOGIA PETROLULUI SI PETROCHIMIE DEPARTAMENT INGINERIA PRELUCRARII PETROLULUI SI PROTECTIA MEDIULUI
PROIECT DE SEMESTRU DISCIPLINA : PROCESE TERMOCATALITICE
Indrumător: Indrumător: Dr. Ing. Paul Rosca Student : Piscoci Iulian Grupa: 3152 Anul: IV
2013 1
UNIVERSITATEA PETROL SI GAZE PLOIESTI FACULTATEA TEHNOLOGIA PETROLULUI SI PETROCHIMIE DEPARTAMENT INGINERIA PRELUCRARII PETROLULUI SI PROTECTIA MEDIULUI
PROIECT DISCIPLINA “PROCESE “PROCESE TERMOCATALITICE”
Tema Proiectului Proiectarea tehnologica a unei instalatii de reformare catalitica
Date de proiectare Debitul de materie prima: 600000 t/an 2. Limitele de distilare ale materiei prime: 55-185 3. Compozitia chimica a materiei prime: parafine :45 ; naftene:40 ; aromatice:15 4. Viteza volumetrica globala: 2,5 h -1 5. Raport molar de recirculare H2/hidrocarbura : 7/1 6. Temperatura de intrare in reactor : 500 7. Presiu Presiunea nea atmosf atmosferi erica: ca: 35 atm 1.
Se cere: 1. Stabilirea Stabilirea conve conversiilo rsiilorr si a bilant bilantului ului globa globall de materia materiall 2. Calcul Calculul ul bloc bloculu uluii de reacti reactive ve 2.1 Stabilirea Stabilirea bilantulu bilantuluii material pe reactii reactii si reactoare reactoare 2.2 Stabilirea Stabilirea bilantu bilantului lui termic termic pe reactoare reactoare 2.3 Dimensio Dimensionarea narea reactoare reactoarelor lor 2.4 Calculul Calculul pierde pierderilor rilor de presiune presiune 3. Schema tehnologica tehnologica a instalatiei instalatiei de Reformare Catalitica
2013 2
Cuprins
I-Introducere
1.Reacţiile principale ale procesului de reformare catalitică 2.Variabile procesului de reformare catalitică 3.Realizarea industrială a Reformării catalitice
II-Proiectarea tehnologică a unei instalaţii de reformare catalitică pe catalizator Pt-Re, în scopul obţinerii de hidrocarburi aromatice(B.T.X)
1. Stabilirea conversiilor şi a bilanţului de material care să asigure obţinerea unui randament maxim de hidrocarburi aromatice 2. Calculul Calculul blocului blocului de reacţie reacţie pentru pentru realizare realizare conversie conversieii stabilite stabilite din bilanţul bilanţul de de materiale 3. Bila Bilanţ nţul ul termi termicc pe insta instala laţi ţiee 4. Dimen Dimensi sion onar area ea reacto reactoar arelo elorr 5. Calcul Calculul ul pierder pierderilo ilorr de presiun presiunee pe reacto reactoare are 6. Schema tehnologică tehnologică de ansamblu ansamblu cu amplasa amplasarea rea aparaturi aparaturiii de control control şi reglare reglare precum şi a parametrilor calculate 7. Măsuri de de protecţia protecţia muncii muncii şi de protecţie protecţie a mediului mediului în în instalaţiile instalaţiile de reforma reformare re catalitică 8. Concluzie
III-Bibliografie
3
INTRODUCERE Prin procesul de reformare catalitică (RC) se realizează transformarea benzinelor de distilare primară si parţial a celor de provenienţă termică cu cifre octanice scăzute (COF 1 5060) în benzine cu cifre octanice ridicate (COF 1 90-100) cu randamente C 5+ de 75-90%. Se realiz realizeaz ează,i ă,inn fapt fapt , transf transform ormare areaa catal catalitic iticăă pe catali cataliza zatori tori bifunc bifuncţio ţional nali,i, în preze prezenţa nţa de hidr hidrog ogen en,a ,a hidr hidroc ocar arbu buri rilo lorr naft naften enic icee din din aces aceste te benz benzin inee în hidr hidroc ocar arbu buri ri arom aromat atic ice, e, izoparafinice si ,parţial ,în gaze , fără modificări importante ale hidrocarburilor aromatice existente. Astfel, în benzinele de reformare catalitică concentraţia de hidrocarburi aromatice poate depăşi 50% determinând creşterea cifrei octanice la valorile menţionate sau fiind posibilă separarea acestora ca materie primă pentru petrochimie – in esenţă benzen, toluen, xileni (BTX). Astfel Astfel,, instal instalaţi aţiile ile indust industria riale le de reform reformare are catal catalitic iticăă sunt sunt prezen prezente te în schem schemele ele oricărei rafinării cu profil de combutibili asigurând atât fondul de benzină utilizat drept component octanic cât şi reformatul pentru extragerea BTX. Reformare Reformareaa catalitică catalitică reprezintă reprezintă,în ,în acelaşi acelaşi timp, principalu principalull furnizor furnizor de hidrogen hidrogen utili utiliza zatt în real realiz izar area ea indu indust stri rial alăă a alto altorr proc proces esee cata catali liti tice ce,c ,cum um sunt sunt : hidr hidrof ofin inar area ea,, hidrocracarea, hidrodezalchilarea, hidrodezalchilarea, hidroizomerizarea hidroizomerizarea etc. Importanţa procesului procesului de reformare catalitică în fabricarea benzinelor cu cifre octanice ridicate devine mai mare o dată cu limitarea sau chiar eliminarea completă a aditivilor antidetonanţi cu plumb din combustibilii de motoare. Procesul se realizează în 3-5 reactoare adiabatice, dispuse în seria, cu încălzirea alimentării la fiecare treaptă de reacţie.
1.Reacţiile principale ale procesului de reformare catalitică Tranformările chimice ce au loc în acest implică mai multe reacţii concomitente şi succesive de cataliză eterogenă pe catalizatori bifuncţionali în care funcţia metalică este conferită de unul sau mai multe metale ( Pt, Re, Ir, etc.) iar funcţia acidă de suportul de alumosilice sau γ -alumină -alumină tratată cu fluor sau clor. Metalul catalizează reacţiie de dehidrogenare-hidrogenare , iar suportul acid catalizeauă reacţiile cu mecanism carboionic( hidrocracare, izomerizare) şi participă la dehidrociclizare şi dehid ehidro roiz izom omer eriz izaare. re. În pre prezenţa enţa aces cestor tor cata catali lizzatori tori şi a unui unui rapo raport rt mola olar hidrogen/hidrocarbură hidrogen/hidrocarbură între 5-10 au loc o serie serie de reacţii. 1.1. Reacţiile de dehidrogenare a ciclohexanilor şi alchilchiclohexanilor(CH şi ACH) Aceste reacţii sunt catalizate de metalul depus pe suportul a cărui textură determină mărimea suprafeţei, mărimea şi distribuţia porilor, care imprimă a anumită structură cristalină a me meta talu lulu luii disp disper ersa sat, t, avân avândd deci deci o infl influe uenţ nţaa dire direct ctăă asup asupra ra func funcţi ţiei ei hidr hidrog ogen enan ante te a catalizatorului. Schema generală a dehidrogenării unei hidrocarburi alchilciclohexanice se prezintă astfel: R
k1 k-1
R
+
3 H2
Reacţia este reversibilă, puternic endotermă , ∆ H = 210 kJ/mol(50 kcal/mol), cu echilibrul termodinamic deplasat complet spre dreapta la temperaturi ridicate (cca. 500 °C)şi chiar la presiuni ridicate de 30-40 bar. Formarea de hidrocarburi aromatice este favorizată de creşterea temperaturii şi scăderea presiunii parţiale a hidrogenului, respectiv a presiunii pe
4
sistem sistem şi a raportulu raportuluii molar molar hidrogen-h hidrogen-hidroc idrocarbu arbură. ră. În condiţiile condiţiile proceului proceului industrial industrial se realizează conversii de 95 - 99% Efectele reacţiei de dehidrogenare sunt asociate cu următoare creşteri ale conţinutului de hidr hidroc ocar arbu buri ri arom aromat atic icee în benz benzin inaa refo reform rmat atăă ; ale ale cifr cifreu eu octa octani nice ce ca urma urmare re a aromatizării(1,3-dimetiliciclohexan COF1 67 la 1,3-dimetilbenzen COF1 145); ale producţiei de hidrogen (3 moli H 2 /mol hidrocarbură). Reacţiile de dehidrogenare ale ACH au valori mari ale constantei vitezei de reacţie necesitând un volum mic de catalizatori, ele desfăşurându-se preponderent în primul reactor al instalaţiei de RC. Ca mecanism de reacţie se admite posibilitatea ruperii simultane a celor 6 atomi de hidrogen, mecanism în sextet, cu formare directă a unei alchil aromatice.În această rupere succesivă se formează ciclohexenă şi ciclohexadienă ca specii intermediare, adsorbite pe catalizator care explică depunerile depunerile de cocs cocs pe catalizator. catalizator. 1.2. Reacţii de izomerizar izom erizaree şi dehidroizomeri dehidroi zomerizare zare Reacţiile de acest tip se desfăşoară după un mecanism ionic, fiind catalizate de suport acid. Suport de alumosilice are aciditate infrinsecă, iar suport γ -alumină -alumină se tratează cu acid florhidric sau clorhidric pentru activare prin ioni de fluor sau clor, realizând un conţinut de circa 0,7% halogen. Func Funcţi ţiaa izom izomer eriz izat atăă a cata catali liza zato toru rulu luii are are o ma mare re impo import rtan anţa ţa dato datori rită tă creş creşte teri riii conţinutul de hidrocarburi izoparafinice şi hidrocarburi aromatice, respectiv a cifrei octanice a reform reformatu atului lui,, Astfel Astfel,, izome izomeriz rizare areaa n-alca n-alcanil nilor or în izoalc izoalcani ani conduc conducee la creşte creşterea rea cifrei cifrei octanice a reformatului( de la COF 1 62 a n-C5 la COF1 80 a amectecului a amestecului de izomeri C5 la echilibru). Raportul izo/normal parafine creşte cu creşterea numărului de atomi de carbon din moleculă, el fiind de circa 1,3 la iC 6/nC6 şi de circa 3,8 la iC 8/nC8 în procesul de reformare catalitică. Reac Reacţi ţiaa de de hidr hidroi oizo zome meriz rizare are,, care care,, în prim primaa etap etapă, ă, priv priveş eşte te izom izomer eriz izar aree alchilciclopentanilor alchilciclopentanilor în alchilciclohexani(ACP→ACH) ∆ H = -16 _ -25 kJ/mol este urmată de reacţia de dehidrogenare după schema : R1
R2
k1
k2
k-1
k-2
R
Se real realiz izea ează ză conv conver ersi siii în alch alchil ilar arom omat atic icee de 80-8 80-877 % cu toat toatee că echi echili libr brul ul termodinamic al primei reacţii este deplasat cu creşterea temperaturii spre alchilciclopentani ( la 500°C, 10% ACH şi 90% ACP iar la 25 °C, 88%ACH).Viteza foarte mare a reacţiei succes succesive ive de dehidr dehidroge ogenar naree determ determină ină o consu consuma mare re rapidă rapidă a ACH deplas deplasând ând contin continuu uu echilibrul, realizându-se conversiile menţionate. Reacţia de izomerizare a hidrocarburilor aromatice are influenţa atât asupra proporţiei relative de o, m şi p-xilen cât cât şi asupra raportului dintre dintre etil benzen şi xileni. xileni. Viteza globală a reacţiei de dehidroizomerizare este determinată de viteză mai mică a etapei de izomerizare, plasând-o ca reacţie cu viteză moderată. Vitez Vitezaa de izome izomeriza rizare re a alchil alchilcic ciclop lopent entan anilor ilor pe catal cataliza izator torii de platin platinăă creşte creşte cu creşte creşterea rea num număru ărului lui de atomi atomi de carbo carbonn în molec moleculă ulă.Me .Metilc tilcicl iclope openta ntanul nul are vitez vitezaa de izomerizare cea mai mică, fapt care face ca reacţiile secundare de hidrocracare să devină competitive. Reacţia globală este defavorizată de creşterea presiunii, unele date experimentale arătând că mărirea presiunii parţiale a hidrogenului frânează sau chiar opreşte reacţia de izomerizare. 5
Ca mecanism de reacţie se admite participarea ambelor funcţii ale catalizatorului -dehidrogenarea pe funcţia metalică şi formarea unui ion carboniu cu izomerizare pe funcţia acid acidăă urma urmată tă de hidr hidrog ogen enar area ea pe func funcţi ţiaa metal etalic ică( ă( ECPECP-et etil ilci cicl clop open enta tan, n, MCP MCP – metilciclohexan). În mod similar se admite dehidrogenarea alchilciclopentanilor cu formarea de alchilciclopentene şi pentadiene, care pot genera depuneri de cocs pe catalizator.Reacţia este în mică măsură influenţată de presiune.
1.3. Reacţia de dehidrociclizare Prin această reacţie hidrocarburile normale şi izoparafinice din materia primă sunt transformate în hidrocarburi aromatice după schema R
R
- C
k 1 - C - C - C k - 1
- C
+
- C
4
H2
Importanţa acestei reacţii pentru procesul de reformare catalitică constă în creşterea puternică a cifrei octanice, a producţiei de hidrogen, a producţiei de hidrocarburi aromatice prin randamente de 20-50%. Reacţia globală are o viteză relativ mică, determinată de etapa de ciclozare.Creştere temp temper erat atur urii ii în zona zona de reac reacţi ţiie ie mă măre reşt ştee vite viteza za de reac reacţi ţiee şi depl deplas asea ează ză echi echili libr brul ul termodinamic spre formarea de aromatice, în timp ce creştere presiunii este dezfavorabilă aromatizării. Pentru orice condiţii de temperatură şi presiune, conversia n-parafinelor la aromative este mai mare decât aceea a izoparafinelor corespunzătoare.Presiunile scăzute pe reactor favorizează dehidrociclizarea parafinelorla aromatice. Ca me meca cani nism sm al aces aceste teii reac reacţi ţiii se admi admite te part partic icip ipar area ea func funcţi ţiei ei ,met ,metal alic icee dehidrogenante şi a funcţiei acide în etapa de ciclizare şi izomerizare.După dehidrogenare,pe centrul metalice, olefina formată de ciclizează cu participarea simultană a ambelor tipuri de acidităţi (Lewis şi Bronsted). Acest mecanism concertat este în mai bună concordantă cu datele experimentale, decât mecanismul carboionic care ar duce la prezenţa ciclopentenei în produsul de reacţie. reacţie.
1.4. Reacţii de hidrocracare şi de hidrociclizare Prin Prin reacţi reacţiile ile de hidroc hidrocrac racare are şi hidroc hidrocicl icliza izare re se înţele înţelegg reacţi reacţiile ile de cracar cracaree a hidrocarburilor alcanice şi cicloalcanice asociate cu hidrogenarea acestora. Schematic se pot prezenta aceste reacţii astfel R
- C2 - C H 2 - H R1
+
H2
R
- C3
+H
R 1- C
+
H2
R1
H
+
R2
3
R
H
Prin acest tip de reacţii se formează hidrocarburi cu structuri izo,iar prin cracare catalitică catalitică (mecanism (mecanism carboionic) carboionic) şi hidrogena hidrogenare re produselor produselor formate se asigură asigură un caracter caracter saturat produselor formate se asigură un caracter saturat produsului se reacţie. Etapa de cracare este endotermă,iar cea de hidrogenare puternic exotermă, astfel că reacţiile de hidrocracare sunt reacţiile exoterme. Sunt de asemenea posibile şi reacţiile de 6
-Demetanare CH3
CH3
+
CH3
R
- C2 - C H 2 - H C
2
-H C
+
H2
3
H+
H2
H2
+
R
- C2 - C H 2 - H C
+
CH4
3
H
2
+
CH4
CH4
-Dezalchilare CH3
+
H2
-Transalchilare CH3
2
CH3
+ CH3
Acestea sunt reacţii secundare nedorite, care diminuează producţia de hidrogen, iar metanul rezultat impurifică hidrogenul recirculat.Ele au loc în cazul unor severităţi ridicate de lucru lucru sau al uno unorr catal cataliza izator torii foarte foarte activ activi.S i.Sunt unt reacţi reacţiii catal cataliza izate te de funcţi funcţiaa metali metalică că a catalizatorului, de aceea pot fi inhibate diminuând această funcţie prin adiţia sulfului sau unui al doilea metal.Reacţiile de hidrocracare au o viteză mai mică decât celelalte reacţii discutate. Vitez Vitezaa reacţi reacţiilo ilorr de hidroc hidrocrac racare are creşte creşte cu creşte creşterea rea num număru ărului lui de atomi atomi de carbon carbon în moleculă şi cu creşterea caracterului izo al hidrocarburilor. De asemenea, creşte cu creşterea acidităţii catalizatorului.Hidrocarburile aromatice au un efect de inhibare a reacţiei Vitez Vitezaa reacţi reacţiilo ilorr de hidroc hidrocrac racare are creşte creşte cu creşte creşterea rea temper temperatu aturii rii şi cu creşte creşterea rea presiunii.Formarea de specii olefinice absorbite pe catalizator favorizează desfăşurarea unor reacţi reacţiii de conde condenda ndare, re, catal cataliza izate te de funcţi funcţiaa acidă acidă a catal cataliza izator torulu uluii ducând ducând la forma formare re depunerilor de cocs pe suprafaţa catalizatorului . Aceste depuneri cresc cu caracterul acid al catalizatorului fiind mai mari la suportul alumino-silicic faţă de gama alumină tratată cu halogenii, unde depunerilor depind de cantitatea de halogen încorporată şi tipul de halogen. Reacţiile care conduc la formare de cocs sunt diminuate de funcţia hidrogenantă a metalului sau metalelor care catalizează hidrogenarea olefinelor adsorbite pe centrii activi . Intensitatea hidrogenării depinde de natura metalului depus pe suport şi de presiunea parţială a hidrogenului, cate variază variază cu presiunea pe reactoare reactoare şi cu conţinutul de hidrogen în gazele recirculate. Cantitatea de specii olefinice intermadiare formate creşte cu creşterea punctului final de distilare distilare al materiei prime şi cu conţinutui conţinutui de hidrocarburi hidrocarburi parafinice. Pe catalizatori de platină, iar mai nou pe cei cu platină şi reniu sau alte metale, datorită activităţii hidrogenante mari a acestora, la o presiune parţială mare a hidrogenului, penru o materiei prime cu punct final de distilare scăzut are loc o reducere substanţială a depunerilor de cocs, făcând posibilă funcţionarea instalaţiei mai multe luni fără regenerarea catalizatorului.Eate cazul , aşa-ziselor instalaţii de tip neregenerativ care lucrează la presiune de 35-40 bar.În astfel astfel de cazuri,după o funcţionare funcţionare de 6 luni până la 1 an în aceste condiţii, condiţii, sa constatat o depunere de cocs pe catalizator de 3-12% în raport cu greutatea catalizatorului. Prin reacţiile de hidrocracare,alcanii C9-C12 din materia primă sunt transformaţi în mare parte atât în hidrocarburi C 4-C7 cât şi în hidrocarburi gazoasă C1-C3. Alchilciclohexanii se hidrodeciclizează hidrodeciclizează în mai mică măsură măsură decât alchilciclopentanii, alchilciclopentanii, deoarece se dehidrogenează dehidrogenează foarte rapid în hidrocarburi aromatice stabile .
7
Alch Alchil ilci cicl clop open enta tani niii avân avândd o vite viteză ză ma maii mică mică de dehi dehidr droi oizo zome meri riza zare re se hidrodeciclizează hidrodeciclizează după un mecanism de protonare, astfel H3C
CH3
CH3
+
+
+ H
- C
a
t
- C
CH3
a
t CH3
+
+
H
-
Olefina formată se hidrogenează pe centrul metalic, puntând suferi înprealabil o izomerizare pe centrul acid după mecanismu mecanismull discutat. discutat. Reacţiile Reacţiile de hidrocracar hidrocracaree contribuie contribuie la creşterea creşterea cifrei cifrei octanice octanice a refo reform rmat atul ului ui atât atât prin prin tran transf sfor orma mare reaa unor unor hidr hidroc ocar arbu buri ri para parafin finic icee cu cifr cifree octa octani nice ce negative(nC8 are COF1 18) în hidrocarburi cu masă moleculară mai mică şi parţial, cu structură izo, cât şi prin efectul dispariţiei acestor hidrocarburi (transformate în gaze), a căror prenzenţă diminuează diminuează cifra octanică .Aceste reacţii decurg decurg cu consum de de hidrogen. De asemenea, reacţiile de hidrocracare diminuează randamentul de C +5 crescând pe cel de gaze. Vitezele reacţiilor de dehidrociclizare şi hidrocracre cresc cu creşterea numărului de atomi de carboni în moleculă.Hidrocarburile izoparafinice din materia primă au o viteză mai mică de dehidrociclizare şi o viteză mai mare de hidrocracare. Pe ansamblu, majoritatea reacţiilor conduc la creşterea conţinutului de hidrocarburi aromatice în reformat, respectiv la creşterea cifrei octanice a acestuia. Compuşi cu Sulf, Azot şi oxigen prenzenţi în materia primă în cantităţi foarte mici, de ordinul ordinul ppm, care intră în zona de reacţie, suferă reacţii reacţii de hidrogenare hidrogenare similare similare celor de la hidrofinare cu transformarea lor în H2S, NH3 şi H2O, datorită prezenţei hidrogenului şi a funcţiei metalice a catalizatorului.
2.Variabile procesului de reformare catalitică 2.1Temperaturii Influenţa temperaturii asupra vitezei relative a reacţiilor din reformarea catalitică se poate aprecia pe baza cunoaşterii energiilor aparente de activare. Se observă creşterea mai mare a vitezelor reacţiilor de ciclizare şi de hidrocracare cu temperatura, comparativ cu celel celelalt alte. e. Efectu Efectull tehnol tehnologi ogicc al creşte creşterii rii temper temperatu aturii rii pe reacto reactoare are const constăă în creşte creşterea rea + conţinutului de hidrocarburi aromatice din reformat, scăderea randamentului de lichid(C 5 ), creşte creşterea rea cifrei cifrei octan octanice ice a benzin benzinei, ei,cre creşte şterea rea proce procentu ntului lui de gaze gaze şi hidrog hidrogen en dar şi în creşterea depunerilor de cocs pe catalizator. În practica industrială, în scopul menţinerii constante a cifrei octanice, se recurge la mărirea temperaturii din reactoare pentru a compensa diminuarea activităţii catalizatorului datorată depunerilor de cocs, în timpul exploatării. Optimizarea procesului în scopul obţinerii unei cifrei octanice constantă arată că temperatura de intrare în ultimul reactor este determinantă. Profilul optim al temperaturii depinde de condiţii din instalaţiile industriale. Reactoarele cu pat fix de catalizator lucrează în condiţii adiabatice astfel că temperaturile de ieşire din reactoare te sunt funcţie de cele de intrare t i şi de căderea de temperatură ∆t, astfel: te= ti -∆t Valorile ∆t sunt sunt dife diferit ritee pent pentru ru fiec fiecar aree treap treaptă tă de reac reacţi ţiee depi depinz nzân ândd atât atât de compoziţia materiei prime, de valoare conversiei şi de valorile cădurilor de reacţie cât şi de ponderea diverselor diverselor reacţii, în fiecare reactor reactor .Valorile ∆t pentru trei trept de reacţie pot fi: ∆tR I=30-70°; ∆tR II=15-35 °C; ∆tR III =0-15°C 8
Aceste valori sunt orientative,cele exacte fiind determinate prin bilanţ termic şi bilanţ de materiale. Variaţ Variaţia ia temper temperatu aturii rii pe reacto reactoare are adiaba adiabatic ticee limite limiteaz azăă conver conversia sia ma maxim ximăă de echilibrul pe fiecare treaptă şi impune realizarea procesului în mai multe trepte de reacţie(3-4 trepte cu 4-5 reactoare) deoarece, în ultima treaptă de reacţie,în vechile instalaţii,se folosesc două reactoare în paralel. Pantele Pantele curbelor curbelor de scădere scădere a temperatu temperaturii rii pe fiecare fiecare reactor se determină prin bilanţuri bilanţuri termice.
2.2.Presiunii Creş Creşte tere reaa pres presiu iuni niii în reac reacto toar aree defa defavo vori rize zeaz azăă reac reacţi ţiile ile de dehi dehidr drog ogen enar are, e, de dehi dehidr droi oizo zome meri riza zare re şi ma maii ales ales pe cele cele de dehi dehidr droc ocic icli liza zare re,, favo favori rizâ zând nd reac reacţi ţiil ilee de hidrocracare şi de hidrogenare ale speciilor de olefine adsorbite pe suprafaţa catalizatorului. Scăderea presiunii în reactoarele de la reformarea catalitică a unei benzine are drept efec efectt creş creşte tere reaa rand randam amen entu tulu luii de benz benzin inăă refo reform rmat ată( ă(C C+5), creş creşte tere reaa conţ conţin inut utul ului ui de hidrocarburi aromatice şi cantităţii de hidrogen produsă. Efectul este mai pregnant pentru materii prime parafinoase. Scăderea presiune duce la intensificarea depunerilor de cocs pe catalizator şi a procesului de dezactivare treptată a catalizatorului datorită compuşi cu sulf, din cauza micşorării vitezei de hidrogenare a acestora.Lucrul la presiune scăzute impune o regenerare a catalizatorului la intervale de timp mai scurte, iar în instalaţiile mai noi o regenerare continuă. Efectul favorabil al scăderii presiune în instalaţiile de reformare catalitică se explică prin favorizare reacţiilor care decurg cu creşterea numărului de moli şi prin diminuarea reacţiilor de hidrocracare. Este Este inte intere resa sant nt de obse observ rvat at fapt faptul ul că scăd scăder eree pres presiu iuni niii duce duce la redu reduce cere reaa selectivitatea transformării în aromatice datorită reacţiei de dehidrociclizare care duce la creşterea randamentului de C+5 . 2.3.Raport hidrogen/materie primă În instalaţiile industriale raportul molar gaze recirculate /materie primă variază de la 3/1 3/1 până până 10/1 10/1 [mol [mol/m /mol ol]] ma maii frec frecve vent nt într întree 5/8 5/8 mo mol/ l/mo moşş .Cre .Creşt şter erea ea rapo raport rtul ului ui hidrogen/materie primă conduce la diminuarea depunerilor de cocs ca urmare a creşterii presiunii parţiale a hidrogenului, pH , care care duce duce la intens intensific ificare areaa hidrog hidrogenă enării rii olefin olefinelo elor r abso absorb rbit itee pe cata catali liza zato tor, r, şi de pres presiu iune neaa pe sist sistem em,, iar iar limi limita ta supe superi rioa oară ră de cost costul ul echipamentului echipamentului de recirculare, al energiei şi de diminuarea timpului de reacţie. r eacţie. Raportul hidrogen/materie primă influenţează şi valoare conversiei la cechilibru pentru unele reacţii din reformare catalitică .De aceea, scăderea presiunii pe sistem sau scăderea raportului H2/Hidrocarbură determină scăderea pH , cu efect favorabile pentru reacţia de dehidrociclizare a parafinelor. Rapoarte mai mari H2 /materie primă se folosec folosec în instalaţiile cu ciclu lung de funcţionare numite ,,neregenerative”, pentru materiile prime parafinoase şi pentru materiile cu final de distilare ridicat.În cazul unor instalaţii industriale, de tip Magnaforming , se utilizează un raport hidrogen/materie primă diferit de reactoare, fiind mai mic în primele două reactoare (3/1) şi mult mai mare (12/1) în ultima treaptă de reacţie (1-2 reactoare) pentru a diminua depunerile de cocs pe catalizator. Raport gaze recirculate, materie primă depinde de : conţinutlui de hidrogen în acest gaze, care este determinat atât de presiune cât şi de diminuarea reacţiilor de demetanare sau dezalchilare, care măresc procentul de metan ce impurifică i mpurifică aceste gaze. 2
2
2.4.Vitezei de volum, respectiv a timpului de contact 9
În procesle industriale de reformare catalitică se lucrează cu viteze volimetrice, ω , variind între1,5-3,5h-1. Micşorarea vitezei de volum, respectiv creşterea timpului de contact are ca efect o creşterea a cifrei octanice, o diminuare a randamentului de benzină reformată (C+5) şi o creşterea a procentului de cocs depus, iar pentru o instalaţie dată, scăderea debitului de materie primă prelucrată.Variaţiile vitezei de volum pot compensa în oarecare măsură variaţiile de temperatură pentru obţinerea aceluiaşi efect. Operarea instalaţiei la valoare mare a vitezei volumetrice va permite desfăşurarea reacţiilor de dehidrogenare şi a celor de hidrocracare a parafinelor mai grele,însă va limita,în mare ma re mă măsur sură, ă, reacţi reacţiile ile de dehid dehidroc rocicl icliza izare re şi hidroc hidrocrac racare are,, conduc conducând ând la o scăder scăderee a + conversiei realizate şi mai ales, a cifrei octanice a reformatului C 5. Pentru asigurarea unui timp mai lung de reacţie se utilizează circa 50% din catalizator în ultima treaptă de reacţie , unde au loc preponderent reacţiile ,mai lente de dehidrociclizate şi de hidrocracare.Rezultat va fi o creştere acifrei octanice a reformatului atât ca rezultat al creşterii aromatelor cât şi ca efect al dispariţiei n-parafinelor. În cazul instalaţiilor destinate fabricprii de BTX se poate obţine o creştere a producţiei de xileni prin mărirea vitezei volumetrice, deoarece dehidrogenarea ACH nu este influenţată de scăderea timpului de reacţie. Evident,mărirea vitezei volumetrice duce la mărirea capacităţii de lucru dar duce şi la o micşorare a lungimii ciclului de funcţionare prin creşterea cantităţii de cocs depusă. Se arată arată că produc producţia ţia suplim suplimen entară tară de aroma aromatoc tocee obţinu obţinută tă prin prin mă mărire rireaa viteze vitezeii volumetrice de la 1,8 la 2,2 compensează scăderea lungimii ciclului de funcţionare.
2.5.Materiei prime Materiile prime utilizate la reformare catalitică sunt benzine de distilare primară şi, în mai mică măsură, de cracare termică, cocsare, cracarea catalitică şi hidrocracare. Limitele de distilare ale materiilor prime sunt cuprinse între 65-80 °C şi 150-180°C , uneori chiar cu final 205 C. Iniţialul minim este determinat de cuprinderea hidrocarburilor cu cel puţin 6 atomi de carbon în moleculă, iar finalul se corelează cu depunerile de cocs pe catalizator. La fabricarea hidrocarburilor aromatice BTX, limitele de diatilare sunt 60-145 °C, respectiv bezen 65-85 °C, toluen 85-110°C şi xilen 110-145°C. Compoziţia chimică a materiilor prime, exprimată şi prin raportul cicloalcani/alcani reprez reprezint intăă o importa importanţă nţă deoseb deosebită ită.Mă .Măsur suraa aptitu aptitudin dinii ii de transf transform ormare are a unei unei benzi benzine ne în hidrocarburi aromatice poate fi exprimată prin factorul de caracterizare K sau suma N+2A, în care N reprezintă procentul masă de naftene iar A cel de aromatice. Corelarea între K şi N+2A se face printr-o relaţie empirică K=12,6-(N+2A)/100 Randamentul de aromatice la reformare catalitică catalitică variază între 30-80% Raport ccloalcani/ alcani al materiei prime poate varia în limite foarte f oarte largi 0,25-6. Impurit Impurităţi ăţile le preze prezente nte în ma mater teria ia primă primă pot duce duce la dezac dezactiv tivare areaa catli catlizat zatori orilor lor,, ireversibilă sau permanentă datorită sulfului, azotului, apei,halogenilor. Toleranţele maxime admise pentru impurităţi sunt în funcţie de tipul de catalizator utilizat. Pentru catalizatori clasici de Pt, aceste limite prevăd: Sulf maxim 0,5ppm(masă), Azot 0,5pp, Clor 1,0ppm şi Oxigen în gazele de recurculare mai mic de 5ppm(molar). Sensibilitatea faţă de otrăvurile permanente este aceeaşi pentru diverse diverse tipuri de catalizatori catalizatori . Compuşi sulfului trec în H2S care se adsoarbe pe Pt şi inhibă temporar funcţia metalică.La catalizatorii noi se temperează activitatea prin injecţie de 0,2-0,4% masă H 2S în materia primă, evitând formarea prematură de cocs. Apa diminuează funcţia acidă prin spălarea hidrogenului. Relizarea acestor limite impune o hidrofinare adâncă a materiilor prime ultilizarea unui sistem de separare cu o raţie de reflux corespunzătoare corespunzătoare pentru a asigura îndepărtarea H2S şi a apei din materia primă supusă.
10
2.6.Catalizatorii în reformare catalitică Primul Primul catali cataliza zator tor utiliz utilizat at indust industria riall a fost fost Mo/Al Mo/Al2O3 catalizator monofuncţional monofuncţional folo folosi sitt în inst instal alaţ aţia ia Hidr Hidrof ofor ormi ming ng,, care care ulti ultiliz lizaa reac reacto toar aree în pat pat fix cu rege regene nera rare reaa catalizatorului la intervale de 4-8 ore cu toate că utiliza hidrogen recirculat şi lucra la presiuni de 60-8 60-800 bari bari.P .Pro roce cesu sull Plat Platfo form rmin ingg (UOP (UOP)) util utiliz izaa pent pentru ru prim primaa oară oară un cata catali liza zato tor r bifuncţional, Pt/Al2O3 care posedă o funcţie metalică (Pt) şi o funcţie acidă (F sau Cl) şi care în prezenţa hidrogenului recirculat şi a unor presiuni de circa 40 de bar realizează cicluri de câte câteva va luni luni sau sau ma maii mu mult lt de un an fără fără rege regene nera rare re.. Aceş Aceşti ti cata catali liza zato tori ri numi numiţi ţi astă astăzi zi monometalici-bifuncţionali, aveau un conţinut de halogen (F,Cl) de 0,35-0,7% sau suport de alumo-silice care au aciditate intrinsecă.Catalizator poate fi extrudat cu 1,5mm diametru sau sferic la procese regenerative. Platina este foarte fin dispersată pe suprafaţa catalizatorului .Conţinut de Pt influenţează calităţile catalizatorului. Un conţinut scăzut duce la scăderea cifrei cifrei octan octanice ice a reform reformatu atului, lui, la o micşor micşorea eare re a rezist rezistenţ enţei ei catali cataliza zator torulu uluii la acţiun acţiunea ea otrăvurilor la micşorarea rezistenţei regenerare. Catalizatorii de platină pot să funcţioneze 2-4 ani cu regenerări repetate. r epetate. Pierderea de Pt în timpul funcţionării variază între 0,5-3 %.Pe măsură ce catalizatoeii îmbătrânesc se constată o modificare a dispersiei Pt pe suprafaţa catalizatorului. Începând din anul 1969 au început să se utilizeze noi tipuri de catalizator –mulţimetalici, care pe lângă Pt şi alte metale ca Reniu, Iridiu, Wofram. Etc. Catalizatorii bimetalici cei mai utilizaţi sunt cei de tipuri Platină-Reniu fabricaţi de firmele:UOP R-16, R-20, R-30, R-50, Chevron Rheniforming, Engelhard seriile 500 şi 600 EssoResearch. Avantajul catalizatorilor cu Pt Re faţă de cei convenţionali cu Pt: • Activitate mai ridicată, care care se menţine la un nivel superior pe toată toată durată ciclului • Sele Select ctiv ivit itat atee ma maii ma mare re,, în sens sensul ul scăd scăder erii ii prod produs usel elor or gazo gazoas asee şi creş creşte teri riii + randamen randamentului tului C5 , prin prin inten intensif sifica icarea rea reacţi reacţiilo ilorr de dehidr dehidroge ogena nare re a naften naftenelo elor, r, dehidrodeciclizare dehidrodeciclizare a parafinelor şi diminuarea reacţiilor de hidrocracare. • Toleranţă mai mare la depunerile de cocs • Creştere a producţiei de hidrogen • Stabilitate mărită la temperaturi ridicate, scăderea activităţii fiind de o cincime din cea a catalizatorilor convenţionali • Permite lucsru în condiţii mai severe, asigurând o stabilitate a randamentelor la nivele superioare catalizatorilor cu Pt, ceea ce a permis elaborarea unor tehnologii noi ca Rheinforming, Magnaforming etc., cicluri mai lungi de funcţionare • Sunt practic complet regenerabili, suportând un număr foarte mare de regenerări, cu revenire la activitatea iniţilă sau chiar superioară . Această regenerabilitate a catalizatorilor Pt-Re a permis elaborarea unei tehnologii noi de lucru în procesul de regenerare continuă. La aceşti catalizatori nu mai apare fenomenul de aglomerare al Pt care conducea la scăderea activităţii după fiecare regenerare. Există diverse explicaţi ca : Re cu temperatura de topire ridicată, formează cu Pt aliaje de suprafaţă împiedică recristalizarea Pt. După alţii forma activă a Re este ReO 2 uar Pt este algomerată în interiorul cristalelor de ReO2 depus pe suprafaţa Al2O3 . Astfel Re4+ este accesibili pentru substanţele reactante el fiind dispersat pe suprafaţă în proporţie mai mare decât Pt catalizând hidrogenarea combinaţiilor intermediare, generatoare de cocs. Se pare că aliajul Pt-Re are efect şi dispersarea depunerilor de cocs pe catalizator, ceea ce ar explica de ce catalizatorii promotaţi suportă depuneri mai mari de cocs decât cei cu Pt. De asemenea ajută la o mai bună dispersie a Pt determinând mărirea numărului de centri metalici pe care se depune cocsul.
11
O cate catego gori riee de cata catali liza zato tori ri de refo reform rmar aree cata catalit litic icăă o repr repren enzi zint ntăă cata catali liza zatp tprii rii multimetalici de tipul Pt-Re-Me n care Me poate fi Ag,I,Ni,Ta,Co-Ge,Pd etc. Diminuând funcţia acidă creşte raport dintre reacţiilor de aromatizare şi cele de izomerizare plus hidrocracare.S-a recomandat folosirea unui catalizator de Pt pe suport neacid a unui catalizator Pt/SiO2-Al2O3 sau Pt/Al2O3-F în treapta a doua ţi a catalizatorului Pt/Al2O3Cl sau a unui catalizator bumetalic, care ar promova reacţiile de dehidrociclizare în ultima treaptă. Aspecte ale dezactivării catalizatorlor în procesul de reformare catalitică: • Depunerea cocsului pe cetrii metalici şi micşorarea centrilor activi. • Prezenţa Sulfului datorită reacţiei H2S + Me
M
e
S
2
• Prezenţa moleculelor care conţin elemente din grupa a V-a ( N,P, As, Sb) şi a VI-a (O, S, Se, Te)
3.Realizarea industrială a Reformării catalitice Procesele de reformare catalitică pot fi împărţite în patru categorii după modul de regenerare aş catalizatorului: • Proc Proces es nere nerege gena nati tive ve,, real realiz izat at la pres presiu iuni ni ridi ridica cate te ( 35-4 35-400 bar) bar) cu rapo rapoar arte te H2/hidrocarbură 5-10/1 mol/mol şi cu cicluri de funcţionare de 1-2 ani . • Procese semiregenerative, care lucrează la presiuni, mai joase şi cu regenerarea catalizatorului in situ, la intervale de 2 pâna 6 luni. l uni. • Procese regenerative, cu regenerare ciclică, având un reacpt suplimentar , capabil să înlocuiască reactoarele aflate în curs de regenrare. • Procese regenerative, cu regenerare continuă, cu circulaţia catalizatorului (strat mobil) între reactor şi regenerator. Proc Proces esel elee rege regene nera rati tive ve au loc loc la pres presiu iuni ni joas joasee de 9-15 9-15 barş barşii cu rapo rapoar arte te H2/hidrocarbură mai mici (3-5/1 mol-mol). Procesele neregenerative au loc în 3-4 trepte de reacţie având, un mod obişnuit, în ultima treaptă 2 reactoare în paralel. Repartiţia cantităţii de catalizator corespunzător treptelor de reacţie, în procente masă din cantitatea totală de catalizator, se află în limitele 10-20 % în treapta I ,20-30% în treapta a II-a , 50-70% în treapta a III-a . Pentru o instalaţie de reformare catalitică convenţională cu trei trepte de reacţie în serie , variaţia temperaturii între intrare şi ieşirea din fiecare treaptă este următoare : Treapta I -30 la 70 °C , temperatura efluentului cca 440-450°C Treapta a II-a -5 la 40°C , temperatura efluentului cca 480-490°C Treapta a III- a -10 la +10 +10°C , temperatura efluentului cca 490-510°C Cantitatea de catalizator este distribuită în mod diferit pe reactoare în ultima treaptă fiind distribuită cam 50% din cantitatea totală .Contându-se pe o activitate ridicată şi constantă a catalizatorului regenerat continuu, reactoarele lucrează cu o viteză volumetrică w de 3,0-3,5 3,0-3,5 ceea ce face ca zestrea zestrea de catalizato catalizatorr a instalţiei instalţiei să fie mult mai mică faţă de instalaţie semiregenerative de aceeaşi capacitate constituie in mare avantaj economic. Se observă ,că admiţând 0% cocs la intrare , se ajunge la depunerile de 2,5-3 % la intrare în ultima treaptă,pentru ca, în final să se ajungă la 5% deci aproape la o dublare a depunerilor de cocs în ultimul reactor. Cocsul remanent este de maximum 0,2%. Regenerarea catalizatorului de realizează continuu într-un sistem independent de sistem de reacţie . 12
Se lucrează la presiuni de 9-10 bar, cu o recirculare a gazelor bogate în hidrogen întrun raport de 400-500m3/m3 de materie primă , se utilizează catalizator bimetalici de tipul PtRe ai firmei U.O.P.
13
II-Proiectarea tehnologică a unei instalaţii de reformare catalitică pe catalizator Pt-Re, în scopul obţinerii de hidrocarburi aromatice(B.T.X)
1.Stabilirea conversiilor şi a bilanţului de materiale care se asigure obţinerea unui randament maxim de hidrocarburi aromatice. 1.1 Debitul materiei prime Dmp= 600000 t/an =
600000 = 75 t/h = 75000 kg/h 8000
Compoziţia materiei prime Tabel 1.1
Hidrocarburi
Compoziţia chimică %
D kg/h
Parafine Naftene Aromatice TOTAL
45 40 15 100
33750 30000 11250 87500
14
1.2 Bilantul material si calculul proprietatilor medii ale materii prime
Tabel 1.2 Comp. Clasa cheie
tf c
o
Fi gi %gr %gr
nC6
68.80
26
nC7
45
nC8
98.42 125.7 0
29
11.7 20.2 5 13.0 5
MCP
71.81
13
5.2
DMCP
92.35 103.5 0
16
6.4
13
5.2
7
2.8
P
N
ECP CH MCH DMCH ECH B
Ar
T X EB
80.74 150.7 0 122.8 0 131.8 0 80.10 110.6 0 139.1 0 136.2 0
19 19
7.6 7.6
13
5.2
5
0.75
18
2.7
64
9.6
13
1.95
Gi Kg/h 0.659 1 0.663 3 0.702 1 0.749 0 0.754 9 0.766 6 0.779 1 0.769 6 0.781 1 0.787 7 0.870 7 0.880 8 0.867 9 0.864 8
0.664 0 0.668 2 0.706 8 0.753 5 0.759 3 0.771 0 0.783 4 0.774 0 0.785 4 0.792 0 0.874 6 0.884 6 0.871 8 0.868 7
8775 15187.
Mi Ni Kg/kmol Kmol/h
Xi
CO
CO.xi
Pcr atm
Tcr o c
Mi.xi Kg/kmol
86
102.035
0.136
19
2.584
30.6 503.5
11.696
17.751
100
151.875
0.201
0
0
27.0 540.0
20.1
30.529
9787.5
114
85.855
0.062
-19
-2.166
24.6 568.0
12.996
18.587
3900
84
0.065
91
5.642
37.3 532.6
5.208
6.943
4800
98
46.429 48.97 9
0.053
95
6.175
35.0 550.0
6.37
8.478
3900
98
39.796
0.033
75
3.975
33.5 569.0
5.194
6.783
2100
84
25
0.077
87
2.871
40.2 551.0
2.772
3.594
5700
98
58.163
0.067
75
5.775
34.3 570.0
7.546
9.875
5700
112
50.89 3
0.046
67
4.489
29.8 596.0
7.504
9.730
3900
112
34.821
0.049
46
2.116
30.3 600.0
5.152
6.601
582.5
78
7.212
0.0064
99
0.891
48.2 561.0
0.702
0.861
2025
92
22.011
0.029
124
3.596
40.0 591.0
2.668
3.065
7200
106
67.925
0.090
145
13.05
35.0 619.0
9.54
11.061
1462.5
106
13.797
0.018
124
2.232
37.0 617.0
1.908
2.254
5
15
Total
-
-
100
-
-
75000
754.791
-
1.000
-
51.23
99.356
-
126.237
-
16
Total
-
100
-
-
-
754.791
75000
1.000
-
-
51.23
99.356
-
126.237
-
16
COam= COi.xi= 51.23 M = Mi.xi =99.356 /kmol Σgi 100 g g d = Σ 20i = Σ 20i =0,792 d4 d4 20 d15 15 = 0,9952d 4 + 0,00806 =0.796 20 4
1.3 Bilanţuri materiale pe componenţi Se calculează cantitatea de produse rezultate din specifice fiecărui component
Parafine
nC8
X= 87%, M=114kg/kmol
Debit total,kg/h
Transformat,kg/h
Netransformat,kg/h
9787.5
8515.125
1272.375
Dehidrociclizare
n
CH
1
1
8
8
8
C 6H 4- ( C 3)2H
Izomerizare
n
C8 H
i C8 H
1
8
Conversia pe reacţie
+
4
H
2
COam= COi.xi= 51.23 M = Mi.xi =99.356 /kmol Σgi 100 g g d = Σ 20i = Σ 20i =0,792 d4 d4 20 d15 15 = 0,9952d 4 + 0,00806 =0.796 20 4
1.3 Bilanţuri materiale pe componenţi Se calculează cantitatea de produse rezultate din specifice fiecărui component
Parafine
nC8
X= 87%, M=114kg/kmol
Debit total,kg/h
Transformat,kg/h
Netransformat,kg/h
9787.5
8515.125
1272.375
Dehidrociclizare
n
CH
1
1
8
8
C 6H 4- ( C 3)2H
8
+
4
H
2
Izomerizare
n
C8 H
i C8 H
1
8
Conversia pe reacţie
Tip de reactie
Vit relativa
Fr de viteza
Gi, kg/h
Ni,kmol/h
Dehidrociclizare
0,1
0,2632
2241.181
19.659
Izomerizare
0,2
0,5263
4481.510
39.311
Hidrocracare
0,08
0,2105
1792.434
15.723
Total
0,38
1,0000
8515.125
74.693
Hidrocracare
Vit.relativa
Fr.viteza
Gi,kg/h
Ni,kmol/h
nC8 +H2=>iC7+C1
0,19
0,1557
279.620
2.453
nC8 +H2=>iC6+C2
0,25
0,2049
367.449
3.223
nC8 +H2=>iC5+C3
0,43
0,3525
630.936
5.534
nC8 +H2=>iC4+nC4
0,35
0,2869
514.429
4.513
Total
1,22
1,0000
1792.434
15.723
Hidrocracare
17
Bilant material pe componentul nC 8 Component
M, kg/kmol
114 106 114 16 30 44 58 58 72 86 100 2 2 -
netransformat Etilbenzen
transformat consumat Total
nC7
, kg/h
,kmol/h
1272.375 2083.905 4481.510 39.245 96.697 243.519 261.727 261.727 398.486 277.198 245.281 157.276 -31.446 9787.5
X=82%,M=100kg/kmol Debit to total,kg/h Transformat,kg/h
15187.5
11.61 19.659 39.311 2.453 3.223 5.535 4.513 4.513 5.535 3.223 2.453 78.638 -15.723 164.494
Netransformat,kg/h
12453.75
2733.75
Dehidrociclizare
n
CH
1
1
6
7
C 6H 5- C
6
3
H
+
4
H
2
Izomerizare
n
C7 H
i C7 H
1
6
Conversia pe reacţie
Tip de reactie
Vit relativa
Fr de viteza
Gi, kg/h
Ni,kmol/h
Dehidrociclizare
0,04
0,1905
2372.439
23.724
Izomerizare
0,13
0,6190
7708.877
77.088
Hidrocracare
0,04
0,1905
2372.439
23.724
Total
0,21
1,0000
12453.75
124.532
Hidrocracare
Vit. Relativa
Fr. Viteza
Gi,kg/h
Ni,kmol/h
nC7+H2=>iC6+C1
0,14
0,1972
467.37
4.674
nC7+H2=>iC5+C2
0,18
0,2535
602.600
6.026
nC7+H2=>iC4+C3
0,39
0,5493
1302.469
13.024
Total
0,71
1,0000
2372.439
23.724
Hidrocracare
Bilant material pe componentul nC7 18
Component
100 92 100 16 30 44 58 72 86 2 2 -
netransformat Toluen
transformat consumat Total
nC6
, kg/h
M, kg/kmol
,kmol/h
2733.75 2182.644 7708.877 74.779 180.780 573.086 755.432 433.872 401.938 189.795 -47.449 15187.5
X=68%,M=86kg/kmol Debit to total,kg/h Transformat,kg/h
18775
27.338 23.724 77.089 4.674 6.026 13.025 13.025 6.026 4.674 94.898 -23.725 230,32
Netransformat,kg/h
5967
2808
Dehidrociclizare
n
C6 H
1
1
4
C 6H
4
6
+
4
H
2
Izomerizare
n
C6 H
i C6 H
1
4
Conversia pe reacţie
Tip de reactie
Vit relativa
Fr de viteza
Gi, kg/h
Ni,kmol/h
Dehidrociclizare
0,03
0,2308
1377.184
16.014
Izomerizare
0,06
0,4615
2753.771
32.021
Hidrocracare
0,04
0,3077
1836.045
21.349
Total
0,13
1,0000
5967
69.384
Hidrocracare
Vit. Relativa
Fr.de viteza
Gi,kg/h
Ni,kmol/h
nC6+H2=>iC5+C1
0,14
0,2373
435.693
5.066
nC6+H2=>iC4+C2
0,18
0,3051
560.177
6.514
nC6+H2=>2C3
0,27
0,4576
840.175
9.769
Total
0,59
1,0000
1836.045
21.349
Hidrocracare
Bilant material pe componentul nC6 Component
M, kg/kmol
, kg/h
,kmol/h
19
86 78 86 16 30 44 58 72 2 2 -
netransformat Benzen
transformat consumat Total
2808 1249.074 2753.771 81.059 195.411 859.714 377.794 364.766 128.110 -42.699 8775
32.651 16.014 32.021 5.066 6.514 19.539 6.514 5.066 64.350 -21.350 166.385
Naftene
MCP
X=85%,M=84kg/kmol Transformat,kg/h
Debit to total,kg/h
3900
Netransformat,kg/h
3315
585
Dehidroizomerizare
C 5H 9- C
3
+
H
3
H2
Hidrogenoliză
C 5H 9- C
Tip de reactie Dehidroizomerizare Hidrogenoliza Total
Component MCP Benzen iC6 H2 format H2 consumat Total
DMCP Debit to total,kg/h
4800
3
+H
H
2
i C6 H
1
4
Conversia pe reacţii Vit relativa Fract. de viteza
4,08 1,48 5,56
0,7338 0,2662 1,0000
Gi,kg/h
Ni,kmol/h
2432.547 882.453 3315
28.959 10.505 39.464
Bilanţ material pentru MCP M,kg/kmol Gi,kg/h
84 78 86 2 2
585 2258.794 903.464 173.753 -21.011 3900
X=88%, M=98kg/kmol Transformat,kg/h
4224
Ni,kmol/h
6.964 28.959 10.505 86.877 -10.506 122.799
Netransformat,kg/h
576 20
Dehidroizomerizare CH3
C 5 H 8 - C2 H
+
6
3
H2
Hidrogenoliză
C 5 H 8 - C2 H
Tip de reactie Dehidroizomerizare Hidrogenoliza Total
+
6
H
2
i C7 H
1
6
Convesia pe reacţii Vit relativa Fract. de viteza
9,03 0,2 9,23
0,9783 0,0217 1,0000
Gi,kg/h
Ni,kmol/h
4132.339 91.661 4224
42.167 0.935 43.102
Bilanţ material pentru DMCP M,kg/kmol Gi,kg/h
Component DMCP Toluen iC7 H2 format H2 consumat
98 92 100 2 2
576 3879.339 93.532 253 -1.871 4800
Total
ECP
Ni,kmol/h
X=88%, M=98kg/kmol Transformat,kg/h
Debit to total,kg/h
3900
5.878 42.167 0.935 126.5 -0.936 174.544
Netransformat,kg/h
3432
468
Dehidroizomerizare
C 5 H 9 - C2 H
CH3 5
+
3
H2
Hidrogenoliză
C 5 H 9 - C2 H
Tip de reactie Dehidroizomerizare Hidrogrnoliza Total
Component ECP Toluen
5
+
H
2
i C7 H
1
6
Conversia pe reacţii Vit relativa Fract. de viteza
9,03 0,2 9,23
0,9783 0,0217 1,0000
Gi,kg/h
Ni,kmol/h
3357.526 74.474 6160,00
34.260 0.760 35.020
Bilanţ material pentru ECP M,kg/kmol Gi,kg/h
98 92
468 3151.963
Ni,kmol/h
4.776 34.260 21
100 2 2
iC7 H2 format H2 consumat
75.994 205.563 -1.520 3900
Total
CH
X=97%,M=84kg/kmol Transformat,kg/h
Debit to total,kg/h
2100
0.760 102.782 -0.76 141.818
Netransformat,kg/h
2037
63
Dehidrogenare
+
3
H
2
Hidrogenoliză
+
Tip de reactie Dehidrogenare Hidrogenoliza Total
Component CH Benzen iC6 H2 format H2 consumat Total
MCH Debit to total,kg/h
5700
H
i C6 H
2
1
4
Conversia pe reacţii Vit relativa Fract. de viteza
4,02 1,48 5,5
0,7309 0,2691 1,0000
Gi,kg/h
Ni,kmol/h
1488.843 548.157 2037
17.724 6.526 24.250
Bilanţ material pentru CH M,kg/kmol Gi,kg/h
84 78 86 2 2
63 1382.497 561.208 106.346 -13.021 2100
X=98%,M=98kg/kmol Transformat,kg/h
5586
Ni,kmol/h
0.750 17.724 6.526 53.173 -6.526 71.646
Netransformat,kg/h
114
Dehidrogenare
22
CH3
CH3
+
3
H
2
Hidrogenoliză CH3
+
H
i C7 H
2
1
6
Conversia pe reacţii Tip de reactie Dehidrogenare
Vit relativa
Fract. de viteza
Gi,kg/h
Ni,kmol/h
9,03 0,2 9,23
0,9783 0,0217 1,0000
5464.783 121.217 5586
55.763 1.033 56.796
Hidrogenoliza Total
Bilanţ material pentru MCH M,kg/kmol Gi,kg/h
Component MCH
98 92 100 2 2
Toluen iC7 H2 format H2 consumat
114 5130.204 123.691 334.579 -2.474 5700
Total
DMCH
Ni,kmol/h
X=98%,M=112kg/kmol Transformat,kg/h
Debit to total,kg/h
5700
1.163 55.763 1.236 167.290 -1.237 224.215
Netransformat,kg/h
5586
114
Dehidrogenare
C 6H
1
-0 C2 H
6
-0 C2 H
6
C 6 H 4 - C2 H
6
+
3
H
2
Hidrogenoliză
C 6H
Tip de reactie Dehidrogenare Hidrogenoliza Total
Component DMCH Xilen iC8 H2 format
1
+
H
2
i C8 H
1
8
Conversia pe reacţii Vit relativa Fract. de viteza
21,500 0,147 21,647
0,9786 0,0214 1,0000000
Gi,kg/h
Ni,kmol/h
5466.460 119.540 5586
48.808 1.067 49.875
Bilanţ material pentru DMCH M,kg/kmol Gi,kg/h
112 106 114 2
114 5173.614 121.675 292.846
Ni,kmol/h
1.018 48.808 1.068 146.423 23
2
H2 consumat
-2.135 5700
Total
ECH
-1.068 196.249
X=98%, M=112kg/kmol Transformat,kg/h
Debit to total,kg/h
3900
Netransformat,kg/h
3822
78
Dehidrogenare
C 2H
C 2H
5
5
+
3
H
2
Hidrogenoliză
C 2H
Tip de reactie Dehidrogenare Hidrogenoliza Total
Component ECH EB iC8
5
+
H
2
i C8 H
1
8
Conversia pe reacţii Vit relativa Fract. de viteza
21,500 0,147 21,647
0,9786 0,0214 1,0000
Gi,kg/h
Ni,kmol/h
3740.209 81.791 3822
33.395 0.730 34.125
Bilanţ material pentru ECH M,kg/kmol Gi,kg/h
H2 format H2 consumat
112 106 114 2 2
Ni,kmol/h
78 3539.841 83.252 200.368 -1.461 3900
Total
0.696 33.395 0.730 100.184 -0.731 134.274
1.4. Bilanţul material al reformatului catalitic Tabel 1.3
Component iC 5 nC6 iC 6 Benzen nC7 iC 7
Mi,kg/kmol 72 86 86 78 100 100
Gi,kg/h
gi,fr.greut
Ni,kmol/h
xi,fr.molar
1197.124 2808 4897.579 5452.865 2733.75 8247.375
0.017 0.041 0.071 0.079 0.040 0.119
16.627 32.651 56.949 69.909 27.338 82.474
0.023 0.045 0.079 0.097 0.038 0.114 24
Toluen EB Xilen nC8 iC 8 MCP DMCP ECP CH MCH DMCH ECH Total
16369.15 7086.246 12373.614 1272.375 4686.437 585 576 468 63 114 114 78 69122.515
92 106 106 114 114 84 98 98 84 98 112 112 ~
0,237 0.102 0.179 0.018 0.068 0.008 0.008 0.007 0.001 0.002 0.002 0.001 1,0000
177.926 66.851 116.732 11.161 41.109 6.964 5.878 4.776 0.750 1.163 1.018 0.696 720.972
0.249 0.093 0.162 0.015 0.057 0.009 0.008 0.007 0.001 0,001 0,001 0,001 1,0000
1.5 Bilanţul material al componeţilor gazoşi Tabel 1.4
Component C1 C2 C3 nC4 iC4 Total
Mi,kg/kmol
Gi,kg/h
gi,fr.greut
Ni,kmol/h
xi,fr.molar
16 30 44 58 58 ~
195.083 472.888 1676.319 261.727 1394.953 4000.970
0.049 0.118 0.419 0.065 0.349 1,0000
12.193 15.763 38.098 4.513 24.051 138,758
0.129 0.167 0.402 0.048 0.254 1,0000
1.6. Bilanţul material al hidrogenului Tabel 1.5
Component H2 format H2 consumat Total
Mi,kg/kmol
Gi,kg/h
gi,fr.greut
Ni,kmol/h
xi,fr.molar
2 2 2
2041.636 -165.117 1876.519
1.088 -0.088 1,0000
1020.818 -82.559 938.259
1.088 -0.088 1,0000
1.7.Bilanţul material. general Tabel 1.6
Component Reformat Gaze H2 Total
Gi,kg/h
Ni,kmol/h
69122.5 4000.9 1876.6 75000
720.972 94.618 938.259 1753.849
,%
0.922 0.053 0.025 1,0000
1.8 Repartiţia componenţilor pe reacţie Tabel 1.7
HC
nC6 nC7 nC8 MCP DMCP ECP CH MCH DMCH ECH Reacţiile Dehidrociclizare 1377.184 2372.439 2241.181 ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ Izomerizare 2753.771 7708.877 4481.510 ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ Hidrocracare 1836.045 2372.439 1792.434 ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ Hidrogenoliza ~ ~ ~ 882.453 91.661 74.474 548.157 121.217 119.540 81.791 Dehidroizomerizare ~ ~ ~ 2432.547 4132.339 3357.526 ~ ~ ~ ~ Dehidrogenare ~ ~ ~ ~ ~ ~ 1488.843 5464.783 5466.460 3740.209 TOTAL 5967 12453.75 8515.125 3315 4224 3432 2037 5586 5586 3822
25
1.9.Proprietăţii medii ale benzinei reformate Tabel 1.8
26
Clasa
HC
tf C
iC5
Parafine
Naftene
Aromatice
TOTAL
20
Gi kg/h
xi
CO
Vi=Gi/ d 420
CO.xi
Mi.xi kg/kmol
0,6363
Mi kg/kmol 72
1197.124
0.023
99,5
1927.923
2.139
1.656
15
d4
d15
0,6313
nC6
68,80
0,6591
0,6640
86
2808
0.045
19
4260.355
0.855
3.87
iC 6
63.28
0,657
0,6619
84
4897.57
0.079
89,5
7500.121
6.715
6.794
nC7
98,42
0,6633
0,6682
100
2733.75
0.038
0
4121.438
0
3.8
iC 7
92.5
0,683
0,6878
100
8247.375
0.114
75
12164.270
4.788
11.4
nC8
125,70
0,7021
0,7068
114
1272.375
0.015
-19
1812.242
-0.285
1.71
iC 8
119.2
0,7021
0,7068
114
4686.437
0.057
10 0
6723.726
5.7
6.498
MCP
71,81
0,749
0,7535
84
585
0.009
91
781.041
0.819
0.756
DMCP
92,35
0,7549
0,7593
98
576
0,008
95
763.015
0.76
0.786
ECP
103,50
0,7666
0,7710
98
468
0.007
75
610.488
0.525
0.686
CH
80,74
0,7791
0,7834
84
63
0.001
87
80.863
0.087
0.084
MCH
150,70
0,7696
0,7740
98
114
0.001
75
148.129
0.075
0.098
DMCH
122,80
0,7811
0,7854
112
114
0.001
67
145.948
0.067
0.112
ECH
131,80
0,7877
0,7920
112
78
0.001
46
99.022
0.046
0.112
B
80,10
0,8707
0,8746
78
5452.865
0.097
99
6262.622
9.603
7.566
T
110,60
0,8808
0,8846
92
16369.15
0.249
12 4
18585.224
30.876
22.908
X
139,10
0,8679
0,8718
106
12373.614
0.162
145
14256.958
23.49
17.172
EB
136,20
0,8648
0,8687
106
7086.246
0.093
12 4
8194.086
11.532
9.858
~
~
-
-
-
6 9 1 2 2 .5 1 5
1 ,0 0 0
-
8 8 4 3 7 .5
9 7 .7 9 2
9 5 .8 6 6
27
COam= COi.xi=97.792 Σg i 100 g g d = Σ 20i = Σ 20i =0.781 d4 d4 20 d15 15 = 0,9952d 4 + 0,00806 = 0.785 20 4
COam= COi.xi=97.792 Σg i 100 g g d = Σ 20i = Σ 20i =0.781 d4 d4 20 d15 15 = 0,9952d 4 + 0,00806 = 0.785 20 4
28
2. Calculul blocului de reacţie pentru realizarea conversiei stabilite din bilanţul
de materiale
Proce Procese se de reform reformare are catal cataliti itică că se realiz realizeaz eazăă în 4 reacto reactoare are adiab adiabati atice ce în serie serie cu încălzirea materii prime la fiecare treaptă de de reacţie , s-au ales ales 4 reactoare dar dar sunt 3 trepte de reacţie deorece reactoare 3 şi 4 sunt identice
2.1 Repartiţia reacţiilor pe reactoare Tabel 2.1
Reactie Reactor
1 2 3 4 Total
Dehi Dehidr drog ogen enar aree Dehi Dehidr droi oizo zome meri riza zare re Izom Izomer eriz izar aree
60 30 5 5 100
25 35 20 20 100
25 35 20 20 100
Hidr Hidroc ocra raca care re Dehi Dehidr droc ocic icli liza zare re Hidr Hidrog ogen enol oliz izaa
10 20 35 35 100
10 30 30 30 100
10 20 35 35 100
2.2 Calculul volumului total al zonei de reacţie Gmp
75000 Dmp ρ mp = = 792 = 37.878m3 V ZR = w w 2.5
2.3 Repartiţia catalizatorului pe reactoare Tabel 2.2
Reactor 1 2 3 4 TOTAL
Procent
Vzr,m3
15 25 30 30 100
5.682 9.470 11.363 11.363 37.878
2.4 Distribuţia componeţilor pe reacţii şi reactoare Tabel 2.3
Reactia
Component Gi,kg/h
DMCH ECH Dehidrogenare MCH CH MCP Deizomerizare DMCP ECP nC6 Izomerizare nC7 nC8 nC6 Dehidrociclizare nC7 nC8
%
5466.46 0,60 3740.209 0,60 5465.783 0,60 1488.843 0,60 2432.547 0,25 4132.339 0,25 3357.526 0,25 2753.771 0,25 7708.877 0,25 4481.510 0,25 1377.184 0,10 2372.439 0,10 2241.181 0,10
R1 Gi,kg/h
3279.876 2244.126 3278.870 893.306 608.137 1033.084 839.382 688.443 1927.219 1120.378 137.719 237.243 224.119
%
R2 Gi,kg/h
0,30 0,30 0,30 0,30 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 0,30 0,30 0,30
1639.938 1122.063 1639.435 446.653 851.392 1446.319 1175.134 963.819 2698.107 1568.528 413.155 711.732 672.354
%
R3 Gi,kg/h
%
0,05 0,05 0,05 0,05 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,30 0,30 0,30
273.323 187.010 273.239 74.442 486.509 826.468 671.505 550.754 1541.775 896.302 413.155 711.732 672.354
0,05 0,05 0,05 0,05 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,30 0,30 0,30
R4 Gi,kg/h
273.323 187.010 273.239 74.442 486.509 826.468 671.505 550.754 1541.775 896.302 413.155 711.732 672.354 29
Hidrocracare
Hidrogenoliza
TOTAL
nC6 nC7 nC8 MCP DMCP ECP CH MCH DMCH ECH ~
1836.045 0,10 2372.439 0,10 1792.434 0,10 882.453 0,10 91.661 0,10 74.474 0,10 548.157 0,10 121.217 0,10 119.540 0,10 81.791 0,10 54937.88
183.604 237.243 179.243 88.245 9.166 7.447 54.816 12.122 11.954 08.179 17303.92
0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20
367.209 474.488 358.487 176.491 18.333 14.895 109.631 24.243 23.908 16.358 16932.671
0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35
642.616 830.354 627.352 308.858 32.081 26.066 191.855 42.426 41.839 28.627 10350.642
0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35
642.616 830.354 627.352 308.858 32.081 26.066 191.855 42.426 41.839 28.627 10350.642
30
3. Bilanţul termic pe instalaţie
3.1 Calculul gazelor de recirculare Gazele de recirculare conţin 90% H2 şi 10% CH4 În raport molar H2/mp creşte rezultă scăderea depunerilor de cocs pe catalizator ,iar scăderea raportului H2/mp determină scăderea presiunii presiunii parţiale a H2 care are efect favorabil pentru reacţie de dehidrociclizare. dehidrociclizare. Debit molar al materii prime Gmp 75000
Nmp=
M mp
=
99.356
= 754.861kmol / h
Debit molar al H 2
NH2=Nmp.raport H2/mp=754.864*7=5284.027 kmol/h Debit molar al gazelor de recirculare
Ngaze=
N H 2
0, 87
=
5284.027 = 6073.594kmol / h 0.87
Debit molar al Metanului CH 4
NCH4=Ngaze –NH2 =789.567 kmol/h
3.2 Calculul C p alimentare la temperatură de reacţie Tabel 3.1 C p kcal/kmol°C Hidrocarburi xi,frmolar xi. C p , kcal/kmol °C nC6 69,552 0.136 9.459 nC7 80,510 0.201 16.183 nC8 91,490 0.114 10.430 MCP 63,830 0.062 3.957 DMCP 75,040 0.065 4.878 ECP 100,830 0.053 5.344 CH 65,650 0.033 2.166 MCH 77,690 0.077 5.982 DMCH 88,930 0.067 5.958 ECH 76,240 0.043 3.278 B 44,730 0.009 0.403 T 55,210 0.029 1.601 X 65,930 0.090 5.934 EB 66,100 0.018 1.190 TOTAL 1,000 76.763 C p mp=76.763 kcal/kmol C C p H2=7,09 kcal/kmol C C p CH4=14,799 kcal/kmol C C p alim= C p mp+ raport H2/mp . C p H2.0,87 + raport H2/mp . C p CH4.0,13 C p alim=133.408 kcal/kmol C 31
3.3 Căderea de temperatură Temperatură de ieşire din reactoare sunt funcţie de temperatură de intrare şi de cădere de temperatură te = ti - ∆t
∆t =
. i Σ∆H i N N mp .C p a lim
.1000
Stabilirea căderii de temperatură pe reactorul 1 Tabel 3.2
Reactia
Component
M,kg/k mol
Gi,kg/h
N,kmol/h H,kcal/kmol Ni.H,kcal/h
84 3279.876 39.046 49,9 DMCH 98 2244.126 22.899 49,9 ECH Dehidrogenare 112 3278.780 29.275 51,3 MCH 112 893.306 7.976 52,3 CH 84 608.137 7.24 48,5 MCP Deizomerizare DMCP 98 1033.084 10.542 47 98 839.382 8.565 47 ECP 86 688.443 8.005 -2,3 nC6 Izomerizare 100 1927.219 19.272 -2,3 nC7 114 1120.378 9.828 -1,9 nC8 86 137.719 1.601 62,9 nC6 Dehidrociclizare 100 237.243 2.372 59,9 nC7 114 224.119 1.966 57,2 nC8 86 184.604 2.147 -23,4 nC6 Hidrocracare 100 237.243 2.372 -23,4 nC7 114 179.243 1.572 -23,4 nC8 84 88.245 1.051 -16,9 MCP 98 9.166 0.094 -15,2 DMCP 98 7.447 0.076 -15,2 ECP Hidrogenoliza 84 54.816 0.489 -10,6 CH 98 12.122 0.108 -10,7 MCH 112 8.179 0.083 -9,1 DMCH 112 11.954 0.142 -9,1 ECH TOTAL ~ 17303.93 176.721 ~ . i Σ∆H i N 5887.361 .1000 = ∆t1 = 1000 =58.467°C N mp .C p a lim g 754.791133.408
1948.395 1141.66 1501.806 417.145 351.14 495.474 40.256 -18.412 -44.326 -18.673 100.703 142.083 112.455 -50.240 -55.505 -36.785 -17.762 -1.429 -1.155 -5.183 -1.156 -0.755 -1.292 5887.361
te1 = 500-58.467=441.533 500-58.467=441.533 C Stabilirea căderii de temperatură pe reactorul 2 Tabel 3.3
Reactia
Dehidrogenare
ComponentM,k tM,kg/kmol Gi,kg/h N,kmol/h H,kcal/kmo H,kcal/kmoll Ni.H,kcal/h Ni.H,kcal/h DMCH ECH MCH CH
84 98 112 112
1639.876 19.522 1122.063 11.450 1639.435 14.638 446.653 3.988
49,9 49,9 51,3 52,3
974.148 571.355 750.929 208.572
32
MCP 84 851.392 Deizomerizare DMCP 98 1446.319 ECP 98 1175.134 nC6 86 963.819 Izomerizare nC7 100 2698.107 nC8 114 1568.528 nC6 86 413.155 Dehidrociclizar nC7 100 711.732 e nC8 114 672.354 nC6 86 367.209 Hidrocracare nC7 100 474.488 nC8 114 358.487 MCP 84 176.491 DMCP 98 18.333 ECP 98 109.631 Hidrogenoliza CH 84 24.243 MCH 98 16.358 DMCH 112 23.908 ECH 112 14.895 TOTAL ~ 16932.671 . i Σ∆H i N .1000 =48.300°C ∆t 2 = N mp .C p a lim
10.136 14.758 11.991 11.207 26.981 13.759 4.804 7.117 5.898 4.270 4.745 3.145 2.101 0.187 0.152 0.979 0.216 0.167 0.285 17 172.496
48,5 47 47 -2,3 -2,3 -1,9 62,9 59,9 57,2 -23,4 -23,4 -23,4 -16,9 -15,2 -15,2 -10,6 -10,7 -9,1 -9,1 -
491.596 693.626 563.577 -25.776 -62.056 -26.142 302.172 426.308 337.366 -99.918 -111.033 -73.593 -35.507 -2.842 -2.310 -10.377 -2.311 -1.520 -2.594 4863.67
te2 = 500-48.300=451.7 500-48.300=451.7 C Stabilirea căderii de temperatur ă pe reactoarele 3 si 4 Tabel 3.4
Reactia
ComponentM,k tM,kg/kmol Gi,kg/h N,kmol/h H,kcal/kmo H,kcal/kmoll Ni.H,kcal/h Ni.H,kcal/h
DMCH ECH Dehidrogenare MCH CH MCP Deizomerizare DMCP ECP nC6 Izomerizare nC7 nC8 nC6 Dehidrociclizar nC7 e nC8 nC6 Hidrocracare nC7 nC8 MCP DMCP ECP Hidrogenoliza CH MCH DMCH ECH TOTAL ~
84 98 112 112 84 98 98 86 100 114 86 100 114 86 100 114 84 98 98 84 98 112 112 -
273.323 187.01 273.239 74.442 486.509 826.468 671.505 550.754 1541.775 896.302 413.155 711.732 672.354 642.616 830.354 627.352 302.858 32.081 26.066 191.855 42.426 41.839 28.627 10350.642
3.254 1.908 2.440 0.665 5.792 8.433 6.852 6.404 15.418 7.862 4.808 7.117 5.898 7.472 8.304 5.503 3.605 0.328 0.266 1.713 0.379 0.292 0.498 92.541
49,9 49,9 51,3 52,3 48,5 47 47 -2,3 -2,3 -1,9 62,9 59,9 57,2 -23,4 -23,4 -23,4 -16,9 -15,2 -15,2 -10,6 -10,7 -9,1 -9,1 -
162.375 95.509 125.172 34.780 280.912 396.351 322.044 -14.729 -35.461 -14.938 302.172 426.308 160.426 -174.845 -194.314 -128.77 -60.925 -4.986 -4.043 -18.158 -4.055 -2.657 -4.532 1643.636
33
∆t 3 = ∆t 4 =
. i Σ∆H i N N mp .C p a lim
.1000 =16.323°C
te3 = te4 = 500-16.323=483.677 C
4. Dimensi Dimensiona onarea rea reactoa reactoarelo relorr
4.1 Calculul variaţiei numărului de mol pe reactoare Dehidrogenare ∆ Ni=3Ni Deizomerizare ∆ Ni=3Ni Izomerizare ~ Dehidrociclizare ∆ Ni=4Ni Hidrocracare ~ Hidrogenoliza ∆ Ni= -Ni Tabel 4.1
Reactia
Component
Dehidrogenare
Deizomerizare
Izomerizare Dehidrociclizar e Hidrocracare
Hidrogenoliza
TOTAL
DMCH ECH MCH CH MCP DMCP ECP nC6 nC7 nC8 nC6 nC7 nC8 nC6 nC7 nC8 MCP DMCP ECP CH MCH DMCH ECH ~
R1 R2 R3 R4 Ni,kmol/h ∆ Ni Ni,kmol/h ∆ Ni Ni,kmol/h ∆ Ni Ni,kmol/h ∆ Ni 39.046 117.138 19.522 58.566 3.254 9.762 3.254 9.762 22.899 68.697 11.45 34.35 1.908 5.724 1.908 5.724 29.275 87.825 14.638 43.914 2.440 7.32 2.440 7.32 7.976 23.928 3.988 11.964 0.665 1.995 0.665 1.995 7.24 21.72 10.136 30.408 5.792 17.376 5.792 17.376 10.542 31.626 14.758 44.274 8.433 25.299 8.433 25.299 8.565 25.695 11.991 35.973 6.852 20.556 6.852 20.556 8.005 11.207 6.404 6.404 19.272 26.981 15.418 15.418 9.828 13.759 7.862 7.862 1.601 6.404 4.804 19.216 4.804 19.216 4.804 19.216 2.372 9.488 7.117 28.468 7.117 28.468 7.117 28.468 1.966 7.864 5.898 23.592 5.898 23.592 5.898 23.592 2.147 4.270 7.472 7.472 2.372 4.745 8.304 8.304 1.572 3.154 5.503 5.503 1.051 -1.051 2.101 -2.101 3.605 -3.605 3.605 -3.605 0.094 -0.094 0.187 -0.187 0.328 -0.328 0.328 -0.328 0.076 -0.489 0.152 -0.152 0.266 -0.266 0.266 -0.266 0.489 -0.108 0.979 -0.979 1.713 -1.713 1.713 -1.713 0.108 -0.216 0.379 -0.379 0.379 -0.379 -0,095 0.216 0.083 -0.083 0.285 -0.285 0.498 -0.498 0.498 -0.498 0.142 -0.142 0.167 -0.167 0.292 -0.292 0.292 -0.292 176.721 398.342 172.496 326.638 92.541 152.227 92.541 152.227
Reactor 1
Ni1=Nmp + NH2 +NCH4=6828.385 kmol/h Ne1=Nmp+∆ Ni1=7226.727 kmol/h Reactor 2
Ni2=Ne1 =7226.727 kmol/h
34
Ne2=Ni2+∆ Ni2=7553.365 kmol/h Reactor3
N e 2 =3776.6825 kmol/h 2 Ne3=Ni3+∆ Ni3=3928.9095 kmol/h
Ni3= Reactor4
N e 2 =3776.6825 kmol/h 2 Ne4=Ni4+∆ Ni4=3928.9095 kmol/h Ni4=
Calculul vitezei volumetrice pe reactoare Reactor 1 w1
=
D mp VZR .ρ mp
=
75000 = 16.6h-1 5.682*792
Reactor 2
w2 =
D mp 75000 = = 9.99h-1 VZR .ρ mp 9.470*792
w3 =
D mp 75000 = = 8.33 h-1 VZR .ρ mp 11.363*792
w4 =
D mp == 8.33 h-1 VZR .ρ mp
Reactor 3
Reactor 4
4.2 Dimensiona Dimensionarea rea reactoarelo reactoarelorr VZR =
πD 2 πD 3 H , H=2,5D => VZR = .2,5 4 4 4VZR D=3 π.2,5
Reactor 1
D1 = 3
4VZR =1,42m π.2,5
Reactor 2
D2 = 3
4VZR =1,68m π.2,5
Reactor 3
D3 = 3
4VZR =1.79m π.2,5
Reactor 4
D4 = 3
4VZR ==1.79m π.2,5
4.4 Calculul timpilor de staţionare în reactor V τ = ZR .η t V ηt
=
1
−
γv γ r
=1 −
850 2400
=0,646
Reactor 1
35
Ti=500+273=773K Te==714.683K V V = i
+ V e 2
Pi=Pe=35 atm
R niTi
= + 2 P i
n T e e = 3.4396m3/s P e
V τ = ZR .η t =1.067 s V Reactor 2
Ti=500+273=773K Te==724.85K V V = i
+ V e 2
=
Pi=Pe=35 atm
R niTi
+ 2 P i
n T e e = P e
3.643m3/s
V τ = ZR .η t = = 1,679 s V Reactor 3 si 4
Ti=500+273=773K Te=756.827K V V = i
+ V e 2
=
R niTi
2 P
i
Pi=Pe=30atm
+
n T e e = 1.941m3/s P e
V τ = ZR .η t = 3.781 s V =
Tabel4.2
Temp. intrare C Temp. ieşire C Nr. mol intrare,kmol/h Nr. mol ieşire,kmol/h Viteza volum. w, h -1 Diametru int. Di, m Înălţimea H,m Timp. Timp. de staţio staţionar naree ,s
Reactor 1 500 441.533
Reactor 2 500 451.7
Reactor 3 500 483.677
Reactor 4 500 483.677
6828.385
7226.727
3776.6825
3776.6825
7226.727 16.6 1.42 3.55
7553.365 9.99 1.68 4 .2
3928.9095 8.33 1.79 4.48
39928.9095 8.33 1.79 4 .4 8
1.067
1.670
3.781
3.781
36
5. Calculul pierderilor de presiune pe reactoare 5.1 Determinare parametrilor critice ai Materii Prime Tabel 5.1
0.136 0.201 0.114 0.062 0.065 0.053 0.033 0.077 0.067 0.046 0.009 0.029 0.09
503,5 540,0 568,0 532,6 550,0 569,0 551,0 570,0 596,0 600,0 561,0 591,0 619,0
30,60 27,00 24,60 37,30 35,00 33,50 40,20 34,30 29,80 30,30 48,20 40,00 35,00
Mi,kg/km ol 86 100 114 84 98 98 84 98 112 112 78 92 106
0.018
617,0
37,00
106
1.908
0.666
11.106
99.356
11.029
3.431
62.083
2 16 ~
1.546 1.853 14.431
11.440 4.733 19.604
25.741 22.109 109.933
Cl. COMP Ni ,kmol/h ,kmol/h xi,fr. xi,fr.mo moll Tcr °C nC6 P nC7 nC8 MCP DMCP ECP N CH MCH H DMCH C ECH B T Ar X EB
102.035 151.875 85.855 46.429 48.979 39.796 25 58.163 50.893 34.821 7.212 22.011 67.925 13.797
Mat prima 754.791 H2 CH4 Total
Pcr ,atm ,atm
0.111 559.305 30.906
5284.027 789.567 6828.385
0.773 0.116 1 ,0 0 0
33,3 190,6 ~
14,77 48,80 ~
Mi.xi
Pcri.xi
Tcri.xi
11.696 20.1 12.996 5.208 6.37 5.194 2.772 7.546 7.504 5.152 0.702 2.668 9.54
4.162 5.427 2.804 1.693 2.275 1.776 1.327 2.641 1.997 1.394 0.434 1.16 3.15
68.476 108.54 64.752 33.021 35.75 30.157 18.183 43.89 39.932 27.6 5.049 17.139 55.71
5.2 Calculul pierderilor de presiune pe reactoare În cele 4 reactoare avem curgere adiabatică care prezintă o serie de avantaje : o cădere de presiune mai mică , respectiv viteză în strat mai mică, distanţa parcursă în strat este mult mai mică, curgerea este mai omogenă. Pentru calcului pierderilor de presiune pe reactoare se foloseşte relaţia Fanning ∆P = λ
L e w 2 ρ −5 .10 [atm] d p 2
Unde
a. Densitate efluentului ρ efluent
=
G mp
+
G gaze
V
[kg/m3]
Ggaze=GH2+GCH4=NH2.MH2 + NCH4.MCH4=6.445kg/s Gmp=20.8333kg/s V b. Viteza de curgere w = S [m/s] i
37
π 2 2 ( D − d i ) , Di- diametru reactorului ,d i=0,7m , 4 i c. d p :diametrul echivalent a particulei de catalizator=0,0023m Si=
d. λ : coeficient de frecare depinde de Re µ= µr .µcr , Ti + Te Tm=
2
Tcr =383.083K
Pm=
Pi + Pe 2 Pcr =19.604 =19.604 atm
M1 / 2 .Pcr 2 / 3 =78.91 µP µcr = 7,7. 1/ 6 Tcr 1 − ε p 300 d p wρ + 3,5 , ε p=ηt= 1 − 850 =0,646 Re= 10λ= 3 ε p Re μ 2400 Re>2000 =>λ=1,75 e. Le: grosime stratului catalitic,m Le= D i2 − d i2 Reactor 1 G mp ρ efluent =
+
G gaze
V
= = 7.932kg / m3
π 2 2 ( D i − d i ) =1,98m2 4 V w = =2.87m/s Si T +T Tm= i e =743.917K 2 P +P Pm= i e =35 atm 2 Si=
Tr =
Tm Tcr
= = 1,942
Pr =
Pm Pcr
=1.785
Din Şomoghi –Proprietăţi fizice utilizate în calcule termice ter mice şi fluidodinamice rezultă =f(Tr,Pr )=0,95 )=0,95 µr =f(T µ= µr .µcr =0,95.78.91=74,965.10-7 kg/m.s Re=
d p wρ μ
=6984.48
=>λ=1,75 Le== D i2 − d i2 =1.526 L e w 2 ρ −5 .10 =0.379 atm ∆P = λ d p 2 Reactor 2 G mp ρ efluent =
+
G gaze
V
= = 7.488kg / m3
π 2 2 ( D i − d i ) =1.83m2 4 V w = =1.99 m/s Si
Si=
38
Ti + Te =749K 2 P +P Pm= i e =35atm 2 Tm=
Tr =
Tm Tcr
= 1.955 Pr =
Pm Pcr
= 1.785
Din Şomoghi –Proprietăţi fizice utilizate în calcule termice ter mice şi fluidodinamice rezultă =f(Tr,Pr )=0,95 )=0,95 µr =f(T µ= µr .µcr =74,965.10-7 kg/m.s d p wρ =4571.81 μ =>λ=1,75 Le== D i2 − d i2 =2.332 L e w 2 ρ −5 .10 =0.263atm ∆P = λ d p 2 Re=
Reactor 3 şi 4 G mp + G gaze ρ efluent = V
= 14.53kg / m3
π 2 2 ( D i − d i ) =2.130m2 4 V w = = 1.911m/s Si T +T Tm= i e =764.9885K 2 P +P Pm= i e =35 atm 2 Si=
Tr =
Tm Tcr
=1.996 Pr =
Pm Pcr
=1.785
Din Şomoghi –Proprietăţi fizice utilizate în calcule termice ter mice şi fluidodinamice rezultă =f(Tr,Pr )=0,95 )=0,95 µr =f(T µ= µr .µcr =74.965*10-7 kg/m.s Re=
d p wρ μ
=3928.43
=>λ=1,75 Le== D i2 − d i2 =2.714 L e w 2 ρ −5 .10 =0,12atm ∆P = λ d p 2
Tabel recapitulativ
Reactor 1 2 3 4
t, C 58.467 48.3 16.323 16.323
VZR, m3 5.682 9.470 11.363 11.363
D,m 1.42 1.68 1.79 1.79
H, m 3.55 4 .2 4.48 4.47
P, atm 0.379 0.263 0.12 0.12
,s 1.067 1.670 3.781 5.781 39
6. Schema tehnologică de ansamblu cu amplasarea aparaturii de control şi
reglare,precum şi a parametrilor calculate
MRCO: modul soft de reglare a cifrei octanice MCO : modul conducere optimă PDC: program dezactivare catalizator MRDC modul soft de reglare a dezactivării catalizatorului CO cifra octanică DEC date economice RST restricţii
R1 R2 R3 R4 reactoare TC regulator de temperatura FC regulator de debit PC regulator de presiune LC regulator de nivel AT traductor de alimentare
40
41
42
42
7. Măsuri de protecţia muncii şi de protecţie a mediului în instalaţiile de
reformare catalitică
a. Masu Masuri ri de de prot protec ectia tia mu munc ncii ii Reactoarele de reformare catalitica nu pot fi deschise decat dupa evacuarea H2 din system.Deschiderea reactoarelor se va face cu atentie , evitandu-se inhalarea de gaze , iar in apropiere se va gasi un furtun cu abur intrucat exista pericolul aprinderii sulfurilor pirofonice. Intrarea in reactor se va face cu masca cu aductiune de aer din exterior , cu echipament de protedtie complet , cu manusi , cu centura de siguranta si funie de salvare. Aparatele continand H2 si conductele din sistem vor fi inspectate de mai multe ori pe zi . Regenerarea catalizatorului va fi precedata de striparea acestuia cu abur supraincalzit de 400’C , aerul introdus pentru regenerare va contine maximum 0,3%O2 , iar cesterea temperaturii la regenerare un trebui sa depaseasca 10’C/h. Orice blindari la aparatele care luceraza la temperatura inalte si care sunt supuse coroziunilor si eroziunilor vor fi protejate cu captuseli interioare , metalice sau nemetalice. b. Benzin Benzinaa refor reformul mulata ata si medi mediul ul Benzina reformulata a fost pentru prima data definita in 1989 in cadrul planului american de imbunatatire imbunatatire a calitatii calitatii aerului aerului si in care s-a cerut ca si benzina benzina sa-si aduca contributia contributia sa la reducerea emisiilor poluante. Cele mai concrete cai de reducere a aceptor emisii s-a considerat a fi tehnicile de reglare r eglare a emisii em isiilor lor si imbuna imbunatat tatirea irea calita calitatii tii combus combustib tibilil ililor or , in condi conditii tiile le me menti ntiner nerii ii unu unuii transp transport ort confortabil. Imbunatatirea continua a calitatii combustibililor a vizat pe de o parte performantelor ridicate ale motorului , in special prin asigurarea unei CO corespunzatoare dar si a altor proprietati , iar pe de alta parte reducerea sau chiar eliminarea agentilor poluanti sau generatori de poluare.
7. Măsuri de protecţia muncii şi de protecţie a mediului în instalaţiile de
reformare catalitică
a. Masu Masuri ri de de prot protec ectia tia mu munc ncii ii Reactoarele de reformare catalitica nu pot fi deschise decat dupa evacuarea H2 din system.Deschiderea reactoarelor se va face cu atentie , evitandu-se inhalarea de gaze , iar in apropiere se va gasi un furtun cu abur intrucat exista pericolul aprinderii sulfurilor pirofonice. Intrarea in reactor se va face cu masca cu aductiune de aer din exterior , cu echipament de protedtie complet , cu manusi , cu centura de siguranta si funie de salvare. Aparatele continand H2 si conductele din sistem vor fi inspectate de mai multe ori pe zi . Regenerarea catalizatorului va fi precedata de striparea acestuia cu abur supraincalzit de 400’C , aerul introdus pentru regenerare va contine maximum 0,3%O2 , iar cesterea temperaturii la regenerare un trebui sa depaseasca 10’C/h. Orice blindari la aparatele care luceraza la temperatura inalte si care sunt supuse coroziunilor si eroziunilor vor fi protejate cu captuseli interioare , metalice sau nemetalice. b. Benzin Benzinaa refor reformul mulata ata si medi mediul ul Benzina reformulata a fost pentru prima data definita in 1989 in cadrul planului american de imbunatatire imbunatatire a calitatii calitatii aerului aerului si in care s-a cerut ca si benzina benzina sa-si aduca contributia contributia sa la reducerea emisiilor poluante. Cele mai concrete cai de reducere a aceptor emisii s-a considerat a fi tehnicile de reglare r eglare a emisii em isiilor lor si imbuna imbunatat tatirea irea calita calitatii tii combus combustib tibilil ililor or , in condi conditii tiile le me menti ntiner nerii ii unu unuii transp transport ort confortabil. Imbunatatirea continua a calitatii combustibililor a vizat pe de o parte performantelor ridicate ale motorului , in special prin asigurarea unei CO corespunzatoare dar si a altor proprietati , iar pe de alta parte reducerea sau chiar eliminarea agentilor poluanti sau generatori de poluare. Tehnicile de reglare a emisiilor de poluanti cuprind ,in principal tevile de esapament cu convertir catalitic al unor poluanti si cartuse filtrante de particule de C.Convertorul catalitic a impus si eliminarea aditivilor antidetonante pe baza de Pb ,pentru a asegura o functionare buna a convertorului. Datorita faptului ca aceste masuri un au mai fost suficiente fabricantilor de automobile li s-a cerut cerut sa imbun imbunata atatea teasca sca tehnol tehnologi ogiile ile de reglar reglaree a em emisi isiilor ilor poluan poluante, te, iar rafino rafinoril rilor or sa reformuleze benzinele in vederea reducerii emisiilor. Aproape toate caracteristicile de calitate ale benzinelor au fost reanalizate din punct de vedere a efectului lor asupra emisiilor poluante, supuse sau nu restrictiiilor legate de : - contin continutu utull de benzen benzen:be :benz nzen en in gazele gazele de esapam esapament ent si in emisiile emisiile dator datorate ate evapo evaporar rarii ii combustibilului. - continutu continutull de hidroc hidrocarbur arburii aromatice aromatice:: aromatice aromatice policiclice policiclice in gazele gazele de esapam esapament. ent. - volati volatilita litatea tea:: COV COV in in emis emisiil iilee prin prin evapor evaporare are.. - contin continutu utull de olefin olefine: e: reacti reactivita vitatea tea emisi emisiilo ilorr prin evap evapora orare. re. - continutu continutull de oxigen-red oxigen-reducer ucerea ea de de CO si hidroc hidrocarbu arburo ro in gazel gazelee de esapamen esapament.t. Cerintele impuse de Clean Air Act in privinta benzinei sunt:benzen-max sunt:benzen-max 1%vol, Hidrocarburi aromatice maxim 25%volum, Pb lipsa, aditivi cu un continut de O2 de 2% pentru mentinerea calitatii si diminuari emisiilor poluante. Mentinerea la nivelul actual al CO a benzinei (deci a raportului de compresie a motorului Otto pentru un nivel de economicitate a consumului de combustibil),concomitent cu respectarea restrictiilor de mediu (care necesita printre altele, utilizarea de benzina reformulata, cu o noua compozitie chimica), a condes la masuri din partea rafinariilor de petrol precum: a) fabric fabricare areaa de compusi compusi oxigena oxigenati ti (MTBE, (MTBE, ETBE, ETBE, TAME) TAME) pentru pentru a fi utilizat utilizatii drept drept componenti de amestec ai benzinelor comerciale. b) perfectionarea procedeelor existente in rafinarie pentru cresterea CO si reducerea compusilor nedoriti, ca de exemplu: benzen, aromatice, olefine. 43
c) intr introd oduc ucer erea ea alto altorr proc proces esee cuno cunosc scut utee de fabr fabric icar aree a benz benzin inel elor or cu CO ridi ridica cata ta si neexistente in rafinarie. d) noi scheme scheme si tehnologii tehnologii de pregatire pregatire si utilizare utilizare ale materiilo materiilorr prime implicate implicate (precum (precum gazele de CCF, benzinele provenite din diverse procese).
Aspecte privind fabricarea benzinelor comerciale reformulate Reformarea catalitica este un proces potencial deosebit in ceea ce privaste cresterea CO a benzinei prin: a) crestera severitatii procesului de RC, care poate fi exprimata chiar prin cresterea CO, aceasta are insa ca efect negativ scaderea randamentului in benzina reformata cu circa 0,8-0,85% volum pentru fiecare úntate de COR. b) utilizarea catalizatorilor bimetalici cu continut de Rh si Pt si operand la presiuni relativ joase (7-14 kg/cm2) in locul catalizatorilor pe baza de Pt, operand la presiuni mari (27-40 kg/cm 2) in instalatii mai vechi. c) inlocuirea instalatiilor existente de RC cu instalatii prevazute cu regenerarea continua a catalizatorului, acestea aduc o crestere maxima a CO operand la presiuni reduse si la activitatea maxima a catalizatorului . Desi investitia este mare, aceasta este o solutie atractiva daca se urmareste cresterea capacitatii de RC .Exista de asemenea posibilitatea conversiei vechilor instalatii de RC in instalatii de izomerizare. d) prelucrarea in instalatii de RC a benzinelor provenid din procesele de Cx ,RV, fractiunea medie de benzina de CCF care are o CO scazuta. Reformarea aceptor materia prime este restrictionata de continutul ridicat de compusi cu S, compusi cu N 2, olefine si in consecinta de severitatea de hidrotratare ce poate fi atinsa . In noble écheme de rafinarii, RC va fi in primal rand exploatata pentru obtinerea de cantitati sporite de H2 si un pentru cresterea CO a benzinei auto.RC genereaza o mare cantitate de hidrocarb hidrocarburo uro aromatice aromatice ale benzinei benzinei comercia comerciale. le. In prezent, prezent, standarde standardele le impun impun un continut continut maxim de 25%volum in benzina. Reformarea catalitica genereaza benzina cu peste 50% aromatice, ceea ce va conduce in viitor la o posibila reducere a capacitatilor de prelucrare. Alchilatele vor fi cei mai probabili inlocuitori alesi. Se fac, de asemenea, eforturi pentru fabricarea de catalizatori de RC care sa conduca la cresterea productiei de H 2 si cu cea mai mare selectivitate. In exploatarea instalatiilor RC, reducera cantitatii de benzen in benzina reformata poate fi obtinuta pe de o parte, prin pregatirea actuala a materiei prime prin eliminarea precursorilor formarii benzenului in special a MCP si a CH, iar pe de alta parte prin selectarea parametrilor de operare ai blocului de reactie in vederea minimizarii productiei de benzen.
Surse de poluare in rafinarii Agentii de poluare ai mediului produsi in rafinarii pot fi grupati, ca marea majoritate a agentilor de poluare a mediului in urmatoarele domenii de poluare: - poluarea aerului. - poluarea apei. - poluarea solului. - poluarea acustica. Emisiile de agenti de poluare a aerului in rafinarii provin de la urmatoarele surse: - pro proces cese de com ombbusti ustiee. - ins instala talati tiii tehn tehnol oloogic gice. - parc parcur urii de de re rezerv zervooare. re. - turnur turnurii de racire racire si si bazine bazine sepa separat ratoar oaree cu supra suprafat fataa deschi deschisa sa..
a) Proc Procese ese de comb combus usti tiee 44
Fiecare cuptor dintr-o instalatie tehnologica este o sursa majora de agenti de poluare care se gasesc in gazele rezultate prin arderea combustibililor. Infunctie de tipul combustibililor, gazele de ardere pot contine: - CO2 in cantitati foarte mari. - CO care care rezu rezulta lta prin prin arde arderea rea com combus bustib tibilil ililor or incom incomple pleta. ta. - SOx cand combustibilul utilizat contine S. - NOx, in functie de tipul si intretinerea arzatoarelor de la cuptoare. - compusi compusi organic organicii volatili, volatili, in princi principal pal hidroca hidrocarburo rburo in in cazul cazul in care care areder arederea ea un are are loc in conditii optime, printr-o reglare necorespunzatoare necorespunzatoare a raportului combustibil/aer. - particule particule solide solide de diverse diverse dimen dimensiuni siuni,, rezultate rezultate prin arderea arderea combu combustibil stibililor. ilor. Pe langa arderea combustibililor in cuptoare tehnologice si la cazanele centralelor termoelectrice din incinta rafinariei, proces care contribuie , fara indoiala ca principala sursa de poluare a aerului, in rafinarii mari au loc si alte procese de combustie dintre care se pot mentiona: - rege regene nera rare reaa cat catal aliz izat atori orilo lorr de de CC. CC. - prod produc ucer erea ea sulfu sulfulu luii in in sob sobee Cla Claus us.. - oper operat atii ii peri period odic icee de deco decocs csar aree a serp serpen enti tine nelo lorr cupt cuptoa oare relo lorr din din dife diferi rite te inst instal alat atii ii tehnologice. - regenera regenerarea rea periodica periodica a catali catalizato zatorilor rilor din alte procese procese catalitice catalitice.. - incine incinerar rarea ea namo namolul lului ui de la la epura epurarea rea apel apelor or rezid rezidual uale. e. - arderea gudroanelor acide. Compozitia gazelor de ardere rezultate din procesal de combustie un difera semnificativ. In afara de agentii poluanti mentionati la arderea combustibililor, in gazele de ardere se mai pot identifica: - H2S la producerea S in sobe Claus. - particule particule solide solide antrenat antrenatee in timpul procesulu procesuluii de combustie(c combustie(catali atalizator zatorii CC, particule particule de cocs, cenusa de decocsare). - H2SO4 sub forma de aerosoli.
b) Instalatii tehnologice Unele instalatii tehnologice emit continuu sau intermitent si alti agenti de poluare, desi in cantitati mici in comparatie cu gazele rezultate prin combustie. In continuare se vor prezenta instalatiile tehnologice si agentii de poluare emisi : - DA si si DV –hidrocar –hidrocarburi, buri, gaze gaze necond necondensa ensabile bile emise emise de sistemul sistemul de de vid. vid. - hidr hidrof ofin inar area ea fract fractiil iilor or dist distil ilot otee si hidr hidrot otra rata tare reaa dist distil ilat atul ului ui de vidvid-H H2S de la purjare, aromatice inferioare. - CC- gazele gazele de la regene regenerat rator or cont contin in polu poluan anti(N ti(NO Ox, SOx, CO, pulberi). - RC si Extra Extracti ctiaa arom aromati aticel celor or inferi inferioar oare-B. e-B.T.X T.X.. - alch alchil ilar area ea-a -aci cidd fluor fluorhi hidr dric ic.. - desu desulf lfur urar area ea gaze gazelo lorr si rec recup uper erar area ea SS- H2S si SOx. - Cx intarz intarziata-p iata-partic articule ule de de cocs, cocs, gaze din apa folosi folosita ta la taierea taierea cocsulu cocsului.i. - solventa solventarea rea uleiurilor uleiurilor-furfuro -furfuroll din din secti sectiaa de de recupe recuperare rare a solve solventulu ntului.i. - depara deparafin finare areaa uleiur uleiurilo ilorr si dezulei dezuleiere erea-NH a-NH33 din sectia sectia de racire, racire, metilace metilaceton tona, a, benzen, benzen, toquen, din sectia de filtrare si recuperare a solventilor. - oxidarea oxidarea bitum bitumului-ga ului-gaze ze evacu evacuate ate din din reactoa reactoarele rele de de oxidare oxidare care contin contin oxizi oxizi de C, SOx, H2S, hidrocarburo, compusi oxigenati. - rafi rafina nare reaa cu chim chimic ical alee-SO SOx, H2SO4. - adit aditiv ivi-g i-gaz azee de rea react ctie ie car caree cont contin in HCl HCl si si H2S. Rezervoarele de titei sau produse cu o suprafata mare de contact cu solul. La corodarea fundurilor rezervoarelor pot aparea scurgeri de produse petroliere. Scurgerile in cantitati mici un pot fi puse in evidente si ele pot impurifica solul. 45
In rafinarii si uzine petrochimice, instalatiile se construiesc in aer liber din motive de siguranta, pentru evitarea atingerii atingerii unor concentratii de produse in limitele de explozie. explozie. Reducerea zgomotului si a vibratiilor, principalele cauze ale poluarii acustice, in timpul functionarii unor utilaje a constituit si constituie o importanta preocupare a specilistilor din domeniu.
46
8. Concluzie Reform Reformare are catal catalitic iticăă joacă joacă un rol foarte foarte impor importan tantt atât atât pentr pentruu indust industria ria preluc prelucrăr rării ii petrolului cât şi pentru petrochimia :hidrodisproporţionarea şi dezalchilarea toluenului şi izomerizarea xilenului. Din punct de vedere tehnologică se impune o serie de îmbunătăţiri cum ar fi Optimizare proceselor şi conducerea asistată de calculator Îmbunătăţirea performanţelor catalizator Perfecţionarea tehnologică de realizare a procesului Combinarea procesului de reformarea catalitică cu alte procese.
47
BIBLIOGRAFIE 1. Suciu, Suciu, Ghe.C.,Ingi Ghe.C.,Ingineria neria prelucra prelucrarii rii hidrocarburi hidrocarburilor lor , Editura Tehnica, Tehnica, Bucures Bucuresti, ti, 1993,vol.4 2. Raseev, Raseev, S.D., S.D., Conversilla Conversilla hidrocar hidrocarburil burilor, or, Editura Editura Zecasin, Zecasin, Bucuresti, Bucuresti, 1994, 1994, vol.3 3. Raseev, Raseev, S.D., S.D., Ionescu, Ionescu, C.D., Reformar Reformarea ea catalitica catalitica,, Editura Tehnica Tehnica,, Bucuresti, Bucuresti, 1962 4. Somoghi, Somoghi, V., Procese Procese de transfe transferr de caldera, caldera, Editura Editura Universal Universal Cartfil, Cartfil, Ploiesti, Ploiesti, 1998 5. Dobrinesc Dobrinescu, u, D., Procese Procese de transfer transfer termic termic si utilaje utilaje specifice specifice,, Editura Didacti Didactica ca si Pedagogica, Bucuresti,1983 6. Cartea Cartea de operare operare a instalatiei instalatiei de Reformare Reformare cataliti catalitica, ca, Rafinaria Rafinaria Petrobra Petrobrazi zi 7. Ionescu,C Ionescu,C.,., Ciuparu, Ciuparu, D.,Dumitras D.,Dumitrascu, cu, G., Poluare Poluare si protecti protectiaa mediului mediului in petrol si petrochimie,Editura Brillant,Bucuresti, Brillant,Bucuresti, 1999 8. Tunescu, Tunescu, R.C., R.C., Chimia Chimia petrolului petrolului si proprieta proprietatile tile físico-chi físico-chimice mice,, Editura IPG, IPG, Ploiesti, 1979
48
