Главная -> Словарь

Агрегатное состояние

Депарафинизация с использованием карбамида отличается от депарафинизации избирательными растворителями возможностью проведения процесса при положительных температурах. Здесь приводятся два варианта принципиальных схем процесса карба-мидной депарафинизации, нашедших применение в отечественной нефтеперерабатывающей промышленности: схема процесса, разработанного Институтом нефтехимических процессов Академии наук Азербайджанской ССР и запроектированного ВНИПИнефти, и схема процесса, разработанного Грозненским нефтяным научно-исследовательским институтом и запроектированного Грозгипронефтехимом. Схемы различаются агрегатным состоянием карбамида, подаваемого в зону реакции комплексообразования^ и, как следствие, аппаратурным оформлением реакторного блока, а также секций разделения твердой и жидкой фаз и регенерации основных реагентов. Кроме того, используются различные активаторы и растворители, хотя в обоих вариантах целевыми являются одни и те же продукты: низкозастывающие дизельные топлива или легкие масла и жидкие парафины.

Способ придания катализатору определенной формы. Выбор способа формирования катализатора определяется агрегатным состоянием смеси компонентов и зависит от дисперсности материала.

Применение карбамида в виде лульпы имеет ряд преимуществ по сравнению с применением его растворов. Так, скорость комплексообразования в этом случае гораздо выше, так как не ограничивается скоростью охлаждения системы. Этот способ не требует реакторов больших размеров. Одним из условий, обеспечивающих достаточную эффективность процесса, является интенсивное перемешивание пульпы и нефтяного сырья. Таким образом, оптимальная глубина комплексообразова-ния при высокой скорости процесса во многом определяется агрегатным состоянием и расходом карбамида. При этом следует учитывать -свойства карбамида, т. е. его активность, размеры кристаллов, наличие примесей. Карбамид в кристаллическом состоянии более активен, чем в микрокристаллическом. Активность карбамида повышается в результате его предварительной обработки, например, ацетоном. Карбамид, применяемый в процессе депарафинизации, содержит ряд примесей , оказывающих как положительное, так и отрицательное влияние на комплексообразование.

Эффективность карбамидной депарафинизации нефтяных фракций во многом зависит от температурных условий, которые определяются фракционным и химическим составом сырья, агрегатным состоянием карбамида, а также требованиями, предъявляемыми к депарафинированному продукту и компонентам, образовавшим комплекс. При повышении пределов выкипания фракции одной и той же нефти растет молекулярная масса ее компонентов, что приводит к росту вязкости и уменьшению взаимной растворимости этих компонентов. С этой точки зрения повышение температуры способствует образованию комплекса. Максимальная температура начала комплексообразования, т. е. верхний предел комплексообразования , для н-парафинов можно определить по уравнениям, приведенным в работах . В то же время процесс образования комплекса является экзотермическим, и повышение температуры сдвигает равновесие в сторону разрушения комплекса. Поэтому понижение температуры позволяет увеличить глубину комплеюсообразования, однако при сильном понижении температуры образование комплекса затрудняется из-за увеличения вязкости системы и понижения растворимости компонентов. Поэтому оптимальные температурные условия карбамидной депарафинизации нефтепродуктов выбирают, исходя из качества сырья. По данным , комплексообразо-вание с твердыми углеводородами, содержащимися в масляных фракциях, происходит при температурах выше 40°С, причем наибольшая глубина извлечения наблюдается при начальной температуре 55 °С. Исходя из этого предложена предварительная термическая обработка смеси контактируемых веществ , целесообразность которой иллюстрируется данными табл. 35. Ох-

Применение карбамида в виде лульпы имеет ряд преимуществ по сравнению с применением его растворов. Так, скорость комплексообразования в этом случае гораздо выше, так как не ограничивается скоростью охлаждения системы. Этот способ не требует реакторов больших размеров. Одним из условий, обеспечивающих достаточную эффективность процесса, является интенсивное перемешивание пульпы и нефтяного сырья. Таким образом, оптимальная глубина комплексообразования при высокой скорости процесса во многом определяется агрегатным состоянием и расходом карбамида. При этом следует учитывать свойства карбамида, т. е. его активность, размеры кристаллов, наличие примесей. Карбамид в кристаллическом состоянии более активен, чем в микрокристаллическом. Активность карбамида повышается в результате его предварительной обработки, например, ацетоном. Карбамид, применяемый в процессе депарафинизации, содержит ряд примесей , оказывающих как положительное, так и отрицательное влияние на комплексообразование.

Эффективность карбамидной депарафинизации нефтяных фракций во многом зависит от температурных условий, которые определяются фракционным и химическим составом сырья, агрегатным состоянием карбамида, а также требованиями, предъявляемыми к депарафинированному продукту и компонентам, образовавшим комплекс. При 'Повышении пределов выкипания фракции одной и той же нефти растет молекулярная масса ее компонентов, что приводит к росту вязкости и уменьшению взаимной растворимости этих компонентов. С этой точки зрения повышение температуры способствует образованию комплекса. Максимальная температура начала комплексообразования, т. е. верхний предел комплексообразования , для н-парафинов можно определить по уравнениям, приведенным в работах . В то же время процесс образования комплекса является экзотермическим, и повышение температуры сдвигает равновесие в сторону разрушения комплекса. Поэтому понижение температуры позволяет увеличить глубину комплексообразования, однако при сильном понижении температуры образование комплекса затрудняется из-за увеличения вязкости системы и понижения растворимости компонентов. Поэтому оптимальные температурные условия карбамидной депарафинизации нефтепродуктов выбирают, исходя из качества сырья. По данным , комплексообразо-вание с твердыми углеводородами, содержащимися в масляных фракциях, происходит при температурах выше 40°С, причем наибольшая глубина извлечения наблюдается при начальной температуре 55 °С. Исходя из этого предложена предварительная термическая обработка омеси контактирувмых веществ , целесообразность которой иллюстрируется данными табл. 35. Ох-

Теоретические основы. Термокрекинг и коксование являются процессами превращения нефтяного сырья под действием высоких температур в газообразные, жидкие и твердые продукты. Количественный и качественный состав конечных продуктов определяется свойствами исходного сырья, температурой процесса, давлением в зоне реакции, агрегатным состоянием реакционной массы, временем пребывания сырья в реакционной зоне. Преобразование компонентов исходного сырья происходит в результате последовательно-параллельных реакций, протекающих главным образом по радикально-цепному механизму. Ход реакций в термодинамическом отношении вполне закономерен, так как обусловлен переходом нефтяного сырья с большим запасом свободной энергии в низкомолекулярные газообразные и среднемо-лекулярные дистиллятные фракции и в кокс, имеющие меньший запас свободной энергии.

В настоящее время в Советском Союзе и за рубежом освоены и внедрены в производство процессы получения жидких парафинов путем карбамидной депарафинизации, разработанные Институтом нефтехимических процессов АН Азерб. ССР; Грозненским нефтяным научно-исследовательским институтом; фирмами Эделеану , Нип-понКоге , Зеннеборн сане и Шелл Ойл , Шелл Петролеум . Зое эти процессы различаются агрегатным состоянием применяемого карбамида , качеством растворителя, активатора, а также аппаратурным оформлением, в первую очередь оборудованием для разделения суспензий на твердую и жидкую фазы.

Современные химико-технологические системы представляют собой ряд взаимосвязанных подсистем, в которых осуществляются процессы нагрева, химических преобразований, разделения, конденсации, охлаждения и транспорта материальных потоков с различным агрегатным состоянием. При разработке технологических проектов, для упрощения расчётов технологических процессов переработки сырья, ХТС подвергаются декомпозиции.

Среда степенью коррозионности, а также своим агрегатным состоянием влияет на производство монтажных работ, так как по этим характеристикам выбирают материалы для изготовления оборудования, подбирают защитные облицовки из легированных сталей или защитные футеровки, выдвигают дополнительные требования к качеству сварных соединений, к материалам прокладок и набивок.

Последние характеризуются агрегатным состоянием и объемной энергоемкостью топлива при нормальных условиях, которые в значительной степени определяют способы его хранения на борту автомобиля, а также массовой энергоемкостью. Дифференциация альтернативных топлив по энергетическим характеристикам осуществляется по их низшим теплотам сгорания QH' в сравнении с теплотой сгорания нефтяных бензинов QH и разбиваются на три группы: с высокой энергоемкостью на уровне бензина, средней — с QH'»0,5QH и низкой — с QH'

Ценность этой классификации заключается в том, что именно природа промежуточного химического взаимодействия, а не агрегатное состояние реакционной системы определяет свойства, кото — рыми должен обладать активный катализатор. Так, при гемолитическом катализе разрыв электронных пар в реагирующем веществе обычно требует большой затраты энергии. Для того, чтобы тепловой эффект, а следователы-io, и энергия активации этой стадии не были бы слишком большими, одновременно с разрывом электронных пар должно протекать и образование новых электронных пар с участием неспаренных электронов катализатора.

Перед расчетом процесса однократной конденсации или испарения необходимо определить фазность системы. Если система находится в однофазном парообразном состоянии, то процесс ОИ невозможен. Определение фазности системы необходимо также в'процессе многих^расчетов, в которых требуется знать энтальпию системы, теплофизические свойства и др. Фазность, агрегатное состояние системы можно определить с помощью констант фазового равновесия, используя следующие соотношения .

Депарафинизация твердым карбамидом с применением фильтрации— вариант АзНИИ . Обрабатываемый продукт — дистиллят трансформаторного масла; растворитель-разбавитель — бензин, кипящий в пределах 65—130°; растворитель-активатор — изопропиловый спирт; агрегатное состояние карбамида — твердый, кристаллический; способ отделения комплекса — вакуумная фильтрация на барабанных фильтрах непрерывного действия.

Депарафинизация твердым карбамидом с применением центрифугирования — вариант ГрозНИИ, ГНПЗ и Гипрогрознефтц . Обрабатываемый продукт — компонент дизельного топлива; растворитель для промывки и разбавления — бензин, кипящий в пределах 80—110°; растворитель-активатор — метиловый спирт; агрегатное состояние карбамида — твердое, криетал-

Депарафинизация раствором карбамида с применением филь- трации . Обрабатываемый продукт — газойль; растворитель-разбавитель и растворитель-активатор — метилизобутия-кетон; агрегатное состояние карбамида — водный раствор; способа отделения комплекса — вакуумная фильтрация на барабанных фильтрах непрерывного действия.

Депарафинизация раствором карбамида с вибрационным отстоем . Обрабатываемый продукт — газойль; растворитель-активатор — метиловый спирт; промывочный растворитель— легкая бензиновая фракция; вспомогательный растворитель для карбамида — моноэтиленгликоль; агрегатное состояние карбамида — раствор в смеси воды, моноэтиленгликоля и метилового спирта; способ отделения комплекса — вибрационное отстаивание.

§ 6. АГРЕГАТНОЕ СОСТОЯНИЕ СЫРЬЯ ПЕРЕД КОНТАКТИРОВАНИЕМ ЕГО С КАТАЛИЗАТОРОМ

Прежде всего следует выяснить агрегатное состояние загрузки реактора. Если результаты расчета покажут, что сырье находится в паро-жидком состоянии, то дальше определяют долю отгона, вес и состав паров.

Агрегатное состояние смеси углеводородов или углеводородных фракций может быть определено при помощи следующих зависи-

Пример 4. Определить агрегатное состояние солярового дистиллята указанного в табл. 12 состава при 430° и абсолютном давлении п = 1400 мм рг. ст.

Агрегатное состояние карбамида влияет и на температурный режим процесса. По варианту ИНХП АН АзССР используют насыщенный раствор карбамида в смеси воды и изопропанола. Особенностью реакции комплексообразования в таких условиях является быстрое уменьшение концентрации карбамида за счет его вступления в комплекс с нормальными парафиновыми углеводородами исходного сырья. Поэтому для поддержания более или менее постоянной концентрации карбамида в зоне реакции комплексообразование проводят в переменном температурном режиме. На входе в реакторный блок