Степень превращения сырья в процессах переработки нефти. Способы повышения глубины превращения сырья - Направление совершенствования химических производств
Степень превращения (конверсия) показывает на сколько полно в хим.- технологическом процессе используется исходное сырье.
Степень превращения - это отношение массы сырья, вступившего в р-ию за время t к исходной его массе:
Xa = mc-ma/mc
Ma-кол-во сырья, не вступившего в р-ию;
Mc - кол-во сырья, поданного в р-ию.
Применение деструктивных процессов крекинга за счет расщепления молекул исходного тяжелого сырья при температурах 450-550 С позволяет резко повысить выработку светлых нефтепродуктов и газов разложения.
Широкое внедрение процессов термического, каталитического крекинга, а также гидрокрекинга тяжелых нефтяных фракций и остатков прямой перегонки нефти, т. е. их деструктивной, вторичной переработки, дает возможность значительно углубить переработку нефти и, следовательно, увеличить производство различных ценных нефтепродуктов, в первую очередь моторных топлив, не привлекая для этого дополнительные ресурсы нефти.
- 47. Понятие о факторах химических процессов технологии топлива. Назначение и роль технологических факторов в основных результатах процессов 48. Два основных направления реакций при термических процессах переработки нефти
В термических, а также каталитических прлцессах нефтепереработки одновременно и совместно протекают как эндотермические реакции крекинга (распад, дегидрирование, деалкиллирование, деполимеризация, дегидроциклизация), так и экзотермические реакции синтеза (гидрирование, алкиллирование, полимеризация, конденсация) и частично реакции изомеризаци с малым тепловым эффектом. Об этом свидетельствует то обстоятельство, что в продуктах термолиза (и катализаза) нефтяного сырья всегда содержатся углеводороды от низко - до высокомолекулярных: от водорода и сухих газов до смолы пиролиза, крекинг-остатка и кокса до дисперсного углерода (сажи). В зависимости от температуры, давления процесса, химического состава и молекулярной массы возможен термолиз с преобладанием или ракциций крекинга, как при газофазном пиролизе низкомолекулярных углеводородов, или реакциций синтеза, как в жидкофазном процессе коксования тяжелых нефтяных остатков. Часто термические и каталитические процессы в нефте - и газопереработке проводят с подавлением нежелательных реакций, осложняющих нормальное и длительное функционирование технол. процесса. Так, гидрогенизационные процессы проводят в среде избытка вородада с целью подавления реакций коксообразования.
Из курса физ. химии известно, что термодинамическая вероятность протекания хим. р-ций, независимо от того, явл. они или нет термическими или каталитическими (поскольку кат-р не влияет на равновесие реакций), определяется знаком и величиной изменения свободной энергии Гиббса (ДZ).
Если ур-ние какой-либо хим. реакции написать в виде
Где i -- номер хим. вещества А; j -- номер р-ции;
M --общее число участвующих в р-ции хим. в-в Аi,
S -- число независимых р-ций;
Нij -- стехиометрический коэф. при Аi в j-й р-ции (со знаком плюс для конечных и минус для исходных веществ), то изменение свободной энергии Гиббса для этой р-ции можно рассчитать как
Где ДZ -- свободная энергия обр-я Аi в-ва из элементов*.
Изменение энергии Гиббса связано с константой равновесия Кр этой р-ции след. зависимостью:
Где R -- газовая постоянная; Т -- t, К
Отрицательное значение ДZj при температуре Т и давлении р означает, что при этих условиях данная хим. р-ция может протекать самопроизвольно. При этом чем больше абсолютное значение отрицательной величины ДZj, тем больше вероятность протекания реакции и тем больше будут равновесные концентрации ее продуктов.
Значение ДZj для всех углеводородов зависит от молекулярной структуры и существенно возрастает с ростом их молекулярной массы и повышением t (кроме ацетилена). Из этих данных следует вывод о том, что высокомолекулярные углев-ды, обладающие, по ср. с низкомолекулярными, большим запасом энергии образования ДZАj термически менее стабильны и более склонны к реакциям распада, особенно при высоких t.
Поскольку в р-циях крекинга из исходных высокомолекулярных углеводородов образуются низкомолекулярные, а присинтезе наоборот, то эти 2 группы реакций термолиза должны антибатно различаться не только по тепловым эффектам (эндо - и экзотермические), но и по температурной зависимости энергии Гиббса ДZj. Так, значения ДZj с ростом t уменьшаются для эндотермических реакций крекинга углеводородов и повышаются для экзотермических реакций синтеза. Это означает, что термодинамическая вероятность протекания реакциций возрастает в эндотермических реакциях крекинга с повышением t, а в экзотермических реакциях синтеза -- наоборот, при понижении t. По этому признаку реакции крекинга явл. термодинамически высокотемпературными, а синтеза -- термодинамически низкотемпературными.
Качествевенно аналогичный вывод вытекает и из принципа Ле-Шателье: повышение t способствует протеканию эндотермичес ких р-ций слева направо, а экзотермических р-ций -- в обратном направлении.
Для реакций, идущих с изменением мольности, т. е. объема системы, на состояние равновесия оказывает влияние не только t, но и давл. Исходя из принципа Ле-Шателье следует, что повышение давл. способствует реакциям синтеза, идущим с уменьшением объема. Наоборот, для реакций крекинга, идущих с увеличением объема, благоприятны низкие давл. Для реакциций, протекающих без изменения объема, таких как изомеризация или замещение, давл. не оказывает влияния на их равновесие.
Т. о., термодинамический анализ позволяет прогнозировать компонентный состав и подсчитать равновесные концентрации компонентов в продуктах р-ций в зависимости от условий проведения термических и каталитическихз. Но компонентный состав и концентрации продуктов хим. р-ций в реальных пром. процессах не всегда совпадают с рез-тами расчетов. При проектировании, математическом моделировании, оптимизации, науч. иссл. и решении проблем интенсификации хим.-технол. процессов принято пользоваться кинетическими закономерностями хим. р-ций. Не следует противопоставлять хим. кинетику и хим. термодинамику. На основе термодинамических закономерностей устанавливается в целом наиб. благоприятная, с точки зрения выхода целевого продукта, обл. протекания хим. р-ций. Хим. же кинетика позволяет в термодинамически разрешенной области рассчитать концентрации (не равновесные, а кинетические) продуктов реакций, мат. баланс, геометрические размеры реакционных аппаратов и оптимизировать технол. параметры процессов.
Похожие статьи
-
Для технологии процессов химической переработки нефтяного сырья характерно преимущественное применение высоких температур и зачастую высоких давлений....
-
Термические процессы. К числу термических процессов, проводимых при высоких температурах в зоне реакции (до 900 °С), относят: 1) термический крекинг и...
-
Скорость технологического процесса по целевому продукту есть результирующая скоростей прямой, обратной и побочных реакций, а также турбулентной и...
-
Понятие о химико-технологическом процессе - Направление совершенствования химических производств
Классификация химических процессов и реакций. Основные понятия и определения (селективность, степень превращения сырья, скорость реакции, выход...
-
Воздух в химической промышленности применяют в основном как сырье или как реагент в технологических процессах, а также для энергетических целей....
-
Хим. процесы делятся на обратимые и необратимые. Необратимые протекают лишь в одном направлении. Обратимые могут протекать в обоих направлениях. В...
-
Кратность раств-ля к сырью. Разбавление сырья маловязким растворителем вызывает снижение вязкости кристалл-го раствора и положительно влияет на структуры...
-
Перегонку мазута с целью отбора из него дистиллятов и снижения разложения сырья и продуктов требуется проводить в вакууме. При этом температура кипения...
-
Химический реактор скорость технологический Наиболее употребимы следующие признаки классификации химических реакторов и режимов их работы: 1) режим...
-
Термический крекинг. - Технология переработки нефти
Расщепление молекул углеводородов протекает при более высокой температуре (470-550°С) и давлении 2-7МПа. Процесс протекает медленно, образуются...
-
Сырье является одним из основных элементов, определяющих в значительной степени технологию производства, себестоимость и качество продукта. Сырьем...
-
Основные факторы процесса селективной очистки - Направление совершенствования химических производств
1) качество сырья. Существенное влияние на качество сырья базовых масел и на технико-экономические показатели процессов оказывает фракционный состав...
-
Процесс деасфальтизации гудрона. Пропан по отношению к асфальтенам действует как коагулирующий агент, а по отношению к смолам и у. в. - как избирательный...
-
Реакторы периодические характеризуются одновременной загрузкой реагентов. При том процесс складывается из трех стадий: загрузка сырья, его обработка...
-
Большинство химических реакций, используемых в ХТП (химико-технологических процессах), протекает с участием веществ, находящихся в разных фазах....
-
Назначение процесса - Каталитический крекинг
Основное назначение каталитического крекинга - получение высокооктановых компонентов бензина. Крекинг осуществляется при 420-550С и является процессом...
-
Катализ - явление возбуждения химических реакций веществами-катализаторами. Катализатор многократно вступает в промежуточное химическое взаимодействие с...
-
Получение элементарной серы по методу Клауса - Направление совершенствования химических производств
Процесс Клауса осуществляется в две стадии: 1) стадия термического окисления сероводорода до диоксида серы H2S+3/2O2-SO2+H2O+(0,53-0,57) МДж/моль; 2)...
-
Контактный метод производства серной кислоты - Направление совершенствования химических производств
Контактный способ производства серной кислоты включает три стадии: очистку газа от вредных для катализатора примесей; контактное окисление сернистого...
-
Устойчивость работы реакторов - Направление совершенствования химических производств
Задача исследования устойчивости включает в себя определение численности стационарных состояний, возможных в системе, построение области устойчивости,...
-
Единичный реактор идеального смешения не дает высокой степени превращения, так как концентрация исходных реагентов в нем мгновенно падает до конечного...
-
ОЧ - это величина, численно равная %-ному (объемному) содержанию изооктана в его смеси с н-гептаном, которая эквивалентна по интенсивности детонации...
-
Синтез аммиака - Направление совершенствования химических производств
Синтез аммиака N2+3H2-2NH3+103,6 кДж протекает на катализаторе, в качестве которого используют пористое железо с добавками стабилизирующих и...
-
В пром-ти существует 2 метода получения синтез газа: каталит. конверсия, высокотем-ая конверсия. Катал-ая конверсия метана: СН4+0,5О2 = СО+2Н2. Т=900С,...
-
Температурный режим экстракции подбирается в зависимости от КТР сырья и требуемого качества рафината. Чем выше температура кипения сырья, тем выше...
-
Актуальность работы. В технологических процессах производства сливочного масла основным параметром, определяющим качество готового продукта и степень...
-
1-насос 2-теплообменник 3-водогрязеотделитель 4-печь 5-Атмосферная колонна Достоинства: возможность применения сравнительно низких конечных температур...
-
При отложении механических примесей и солей в теплообменниках и печных трубах снижается коэффициент теплопередачи: ; Rзагр - сопротивление загрязнений; б...
-
Стадии и описание биотехнологического процесса производства йогурта резервуарным способом Производство кисломолочных продуктов резервуарным способом...
-
В последние годы наметилась стабильная тенденция расширения ассортимента мясных консервов. Это связано с переходом консервов из ряда продукции,...
-
Химическая схема процесса, Сжигание серы. - Производство серной кислоты
Сжигание серы. При получении обжигового газа путем сжигания серы отпадает необходимость очистки от примесей. Стадия подготовки будет включать лишь осушку...
-
Физические основы процесса - Технологический расчет теплообменника
Пиролиз - термическое разложение органических и многих неорганических соединений. Основная цель процесс - получение углеводородного газа с высоким...
-
ВСА - вакуумсоздающая аппаратура 1-теплообмннник, 2-холодильник Недостатки: Эта не дает четкого регулирования н. к. фракций. Для регулирования к. к....
-
N - начальное количество исходного вещества А в реакционной смеси (при загрузке в реактор); С - начальная концентрация вещества А в реакционной смеси; Х...
-
Главной целью тех пр-сса явл. повышение производительности труда с одновременным улучшением качества продукции и сниж ее себестоимости, т. е. -поиск нов...
-
Типы эмульсий: 1. нефть в воде - гидрофильная эмульсия. 2. вода в нефти - гидрофобная эмульсия. Эмульгаторы - способствуют возникновению вокруг частиц...
-
Реакторы гомогенного и гетерогенного катализа - Направление совершенствования химических производств
В гомогенных реакторах в процессе участвует только одна фаза: газовая или паровая, жидкая или твердая. На заводах отрасли гомогенные реакторы, как...
-
Назначение селективной очистки - удаление смолистых веществ и полициклических ароматических у. в. из масел с целью повышения индекса вязкости и понижения...
-
Сгорание топлива по мере поступления в камеру обуславливается равномерным нарастанием давления над поршнем. Задержка самовоспламенения вызывает...
-
Работа системы подачи топлива зависит от физических свойств и частоты ДТ. 1) Вязкость: для ДТ установлены верхние и нижние пределы вязкости. При низкой...
Степень превращения сырья в процессах переработки нефти. Способы повышения глубины превращения сырья - Направление совершенствования химических производств