Технология переработки нефти и газа

Вариант 01

Рассчитать высоту и диаметр реакционной камеры термического крекинга мазута при условии: глубина конверсии мазута по бензину Х = 25%, давление в камере 2,45 Мпа, температура продукта на входе в камеру 510оС, средняя удельная теплоемкость продукта Ср= 2,51 кДж/кг.К, скорость реакции реагента при 450оС - 0,25% масс. бензина в 1 мин., критические параметры и молекулярная масса продуктов:
- газа – Ткр=370 К, Ркр= 4,21 МПа, М = 44;
- бензина - Ткр=558 К, Ркр= 2,98 МПа, М = 110,4;
- легкого газойля - Ткр=721 К, Ркр= 1,94 МПа, М = 218;
- тяжелого газойля - Ткр=905 К, Ркр= 1,33 МПа, М = 400.
В реакционную камеру входит: 5660 кг/ч газа, 22490 кг/ч бензина, 49250 кг/ч легкого газойля, 37400 кг/ч тяжелого газойля, 54780 кг/ч остатка.

Предложить принципиальную схему крекинга мазута с описанием и эскизом реактора.
Литература:
А.Г.Сарданашвили, А.И.Львова. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа. СПб: Лань, 2017. – 256 с.

Вариант 02

На установке каталитического крекинга с кипящими слоями катализатора перерабатывают 80000 кг/ч вакуумного газойля.
Определить диаметр и высоту реактора (без учета отпарной секции), если известно:
объем паров, проходящих через реактор Vп = 25 м3/c;
скорость паров над кипящим слоем катализатора U = 0,75 м/с;
плотность сырья d420=0,896;
объемная скорость подачи сырья W= 1,25 ч-1;
насыпная плотность катализатора и плотность кипящего слоя, соответственно, gнас = 820 и gк.с.= 400 кг/м3, высота отстойной зоны hо.з. =5 м.

Представить принципиальную технологическую схему установки с описанием и эскизом реактора крекинга.
Литература:
А.Г.Сарданашвили, А.И.Львова. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа. СПб: Лань, 2017. – 256 с.

Вариант 03

На установке каталитического крекинга с кипящим слоем катализатора циркулирует 5000000 кг/ч катализатора.
Определить размеры отпарной секции, расположенной под реактором, если известно: расход водяного пара 0,5% масс. на катализатор; температура и давление в секции 470оС и 0,2 МПа;
в отпарной секции имеются перегородки, которые уменьшают ее сечение на 50%;
скорость подачи водяного пара (на живое сечение секции) U= 0,6 м/с;
продолжительность пребывания в секции τ = 1,5 мин.;
плотность кипящего слоя катализатора gк.с.= 400 кг/м3.

Представить принципиальную технологическую схему установки каталитического крекинга с описанием и эскизом реактора.
Литература:
А.Г.Сарданашвили, А.И.Львова. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа. СПб: Лань, 2017. – 256 с.

Вариант 04

Определить диаметр и высоту реактора установки каталитического крекинга с кипящим слоем катализатора, если известно:
объем дымовых газов Vд.г.= 27,8 м3/с;
скорость движения дымовых газов над кипящим слоем катализатора U= 0,73 м/с;
масса циркулирующего катализатора Gк.ц.= 585000 кг/ч;
плотность кипящего слоя катализатора gк.с.= 450 кг/м3;
высота отстойной зоны принимается равной hо.з. =5,3 м.

Представить принципиальную технологическую схему установки каталитического крекинга с описанием и эскизом регенератора.
Литература:
А.Г.Сарданашвили, А.И.Львова. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа. СПб: Лань, 2017. – 256 с.

Вариант 05

На установке каталитического реформинга с платиновым катализатором производительностью 60000 кг/ч по сырью перерабатывающей фракцию 120-180оС (d420=0,772, Ткр= 60К, Ркр = 2,5 МПа, М = 133).
Определить размеры реакторов, если известно:
давление и средняя температура в реакторе 2,02 МПа и 500оС;
объемная скорость подачи сырья ω = 1,0 ч-1, объем циркулирующего водорода 1500 м3/м3 газа.
Линейная скорость движения паров сырья и циркулирующего газа U = 0,5 м/с.
На установке шесть реакторов, соединенных последовательно по три.

Представить принципиальную технологическую схему установки платформинга с описанием и эскизом реактора.
Литература:
А.Г.Сарданашвили, А.И.Львова. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа. СПб: Лань, 2017. – 256 с.

Вариант 06

На установке платформинга производительностью 50000 кг/ч по сырью перерабатывающей фракцию 85-180оС (d420=0,757, tср.кип. = 36оС).
Определить температуру продолжительности реакции на входе из первого реактора и составить таблицу материального баланса, если известно, температура сырья и циркулирующего газа на входе в реактор 510оС;
давление в реакторе 3,33 МПа; выход (в % масс.) H2= 1,3, сухого газа 8,7;
бутановой фракции (Ткр= 425оС , Ркр= 3,6 МПа, М = 58) 5,4;
дебутанозированного бензина (d420=0,783, tср.кип. = 126оС) 84,6;
состав газов (в % масс.): сухого – 8,1С1; 32,3С2; 59,6С3;
циркулирующего – 25,4Н2; 9С1; 24,2С2; 23С3; СО, 4С4, 8С5;
кратность циркуляции газа 1200 м3/м3 сырья;
глубина превращающего сырья в первом реакторе Х = 55%;
теплота реакции qр= 503 кДж/кг превращенного сырья.

Представить принципиальную технологическую схему установки платформинга с описанием и эскизом реактора.
Литература:
А.Г.Сарданашвили, А.И.Львова. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа. СПб: Лань, 2017. – 256 с.

Вариант 07

Определить размеры реактора на установке изомеризации н-пентана в присутствии хлорида алюминия, если известно:
производительность установки по сырью ʊс= 500 м3/сут;
объемная скорость подачи сырья ω = 2,5 ч-1;
глубина превращения сырья за однократный пропуск Х = 60%;
трубки имеют внутренний диаметр 50 мм, длину 5 м;
общее число реакторов 5. Рассчитать тепловой эффект процесса.

Представить принципиальную технологическую схему установки изомеризации с описанием и эскизом реактора.
Литература:
А.Г.Сарданашвили, А.И.Львова. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа. СПб: Лань, 2017. – 256 с.

Вариант 08

Определить размеры реактора на установке изомеризации н-пентана на платиновом катализаторе, если известно:
производительность установки по сырью Gс= 800 т/сут;
массовая скорость подачи сырья ω = 2,5 ч-1;
насыпная плотность катализатора gнас.=680 кг/м3, глубина конверсии сырья за однократный пропуск Хс= 40%, число реакторов 2.
Рассчитать тепловой эффект процесса при температуре 500 К.

Представить принципиальную технологическую схему установки изомеризации с описанием и эскизом реактора.
Литература:
А.Г.Сарданашвили, А.И.Львова. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа. СПб: Лань, 2017. – 256 с.

Вариант 09

Определить размеры реактора на установке изомеризации н-гексана в 2,3 диметилбутан в присутствии палладия на цеолите, если известно:
производительность установки по сырью Gс= 1600 т/сут;
массовая скорость подачи сырья ω = 3,5 ч-1;
насыпная плотность катализатора gнас.=680 кг/м3, общее число реакторов 2, конверсия сырья за проход Х= 0,5.
Рассчитать тепловой эффект процесса при температуре 600 К.

Представить технологическую схему установки изомеризации с описанием и эскизом реактора.
Литература:
А.Г.Сарданашвили, А.И.Львова. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа. СПб: Лань, 2017. – 256 с.

Вариант 10

Определить размеры реактора на установке изомеризации н-гексана в 2,2 диметилбутан на платиновом катализаторе, если известно:
производительность установки по сырью Gс= 1000 т/сут; массовая скорость подачи сырья ωнас = 660 кг/м3;
конверсия сырья за проход Х= 50%.
Рассчитать тепловой эффект процесса при температуре 400 К.

Представить технологическую схему установки изомеризации с описанием и эскизом реактора.
Литература:
А.Г.Сарданашвили, А.И.Львова. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа. СПб: Лань, 2017. – 256 с.

Вариант 11

Определить выход продуктов гидрокрекинга фракции 195-450оС на алюмокобальтмолибденовом катализаторе, расход водорода, а также размеры реактора, если известно:
производительность реактора по сырью Gс= 350 т/сут;
объемная скорость подачи сырья ω = 1,0 ч-1;
насыпная плотность катализатора gнас.=0,65 т/м3.
Сырье имеет плотность d420=0,882, температура процесса 425оС, массовая доля в реакционной смеси Хс= 0,6.
Рассчитать материальный баланс и размеры реактора.

Представить технологическую схему установки гидрокрекинга тяжелого нефтяного сырья с описанием и эскизом реактора.
Литература:
А.Г.Сарданашвили, А.И.Львова. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа. СПб: Лань, 2017. – 256 с.

Вариант 12

Рассчитать тепловой эффект реакции и размеры реактора установки гидродеалкилирования толуола (С6Н5СН3 + Н2 → С6Н6 + СН4), если известно:
производительность установки по сырью Gс= 6000 кг/ч;
объемная скорость подачи сырья ω = 2,4 ч-1;
температура процесса 700оС, давление 5 МПа, отношение (водород:сырье) объемное (м3/м3) 2500, конверсия толуола Х = 90%.

Представить технологическую схему установки гидродеалкилирования толуола с описанием и эскизом реактора.
Литература:
А.Г.Сарданашвили, А.И.Львова. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа. СПб: Лань, 2017. – 256 с.

Вариант 13

Составить материальный баланс установки алкилирования бутан-бутиленовой фракции производительностью 60000 т/год, если известно:
состав сырья (в % масс.): С3Н8 2,9; изо-С4Н10 37,0; изо-С4Н8 24,5; н-С4Н10 23,2; С5Н10 5,5; С5Н12 6,9; глубина превращения бутиленов 100% и амиленов 95%;
общая масса изобутана, вступившего в реакцию, 102% от бутиленов.

Представить технологическую схему установки алкилирования с описанием и эскизом реактора.
Литература:
А.Г.Сарданашвили, А.И.Львова. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа. СПб: Лань, 2017. – 256 с.

Вариант 14

Составить материальный баланс реактора и тепловой эффект реакции алкилирования бензола пропиленом в присутствии фосфорнокислого катализатора, если известно:
производительность установки 60000 т/год по пропан-пропиленовой фракции, содержащей пропилен 30% мольн.;
мольное соотношение бензола и пропилена на входе в реактор 3:1 глубина превращения пропилена Х = 94%.;
содержание изопропилбензола в алкилате 88% масс.
Температура реакции 500 К.

Представить технологическую схему установки алкилирования с описанием и эскизом реактора.
Литература:
А.Г.Сарданашвили, А.И.Львова. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа. СПб: Лань, 2017. – 256 с.

Вариант 15

Определить объем реакционного пространства и массу циркулирующей 90%-ной кислоты на установке алкилирования серной кислоты бутан-бутиленовой фракции, если известно:
производительность установки по сырью Gс= 12000 кг/ч;
плотность жидкого сырья d420=0,600;
объемное соотношение серной кислоты и углеводородной смеси 1:1, массовое отношение циркулирующего изобутана и бутилена 6:1, содержание бутиленов в сырье 35% масс.;
продолжительность контакта кислоты с сырьем в реакторе τ = 30 мин.

Представить технологическую схему установки алкилирования с описанием и эскизом реактора.
Литература:
А.Г.Сарданашвили, А.И.Львова. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа. СПб: Лань, 2017. – 256 с.

Вариант 16

Определить объем реактора каскадного типа на установке алкилирования серно- кислотного алкилирования бутан-бутиленовой фракции, если известно:
производительность установки по бутан-бутиленовой фракции Gс= 6000 кг/ч;
при кратности циркуляции изобутана к олефинам 9:1 и объемным отношении кислоты к углеводородам 1:1;
объемная скорость подачи сырья в реактор ω= 0,4 ч-1;
плотность жидкой бутан-бутиленовой фракции d420=0,608

Представить технологическую схему установки алкилирования с описанием и эскизом реактора.
Литература:
А.Г.Сарданашвили, А.И.Львова. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа. СПб: Лань, 2017. – 256 с.

Вариант 17

Определить объем реактора каскадного типа и расход кислоты на установке алкилирования серно- кислотного алкилирования бутан-бутиленовой фракции, если известно:
производительность установки по бутан-бутиленовой фракции Gс= 10000 кг/ч;
Содержание бутиленов в сырье 28,6% масс.;
объемная скорость подачи сырья в реактор ω= 0,39 ч-1;
при кратности циркуляции изобутана к олефинам 9:1 и объемным отношении кислоты к углеводородам 1:1;
удельный расход кислоты 100 кг/т алкилата, плотность сырья в жидком состоянии d420=0,606.

Представить технологическую схему установки алкилирования с описанием и эскизом реактора.
Литература:
А.Г.Сарданашвили, А.И.Львова. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа. СПб: Лань, 2017. – 256 с.

Вариант 18

Определить количество снимаемого тепла и объем реакционного пространства на установке алкилирования бензола пропиленом в присутствии ортофосфорной кислоты, если известно:
производительность установки Gс= 40000 кг/ч по пропан-пропиленовой фракции;
содержание пропилена в пропан-пропиленовой фракции 30% масс.;
объемная скорость подачи сырья в реактор ω= 3,0 ч-1 (при мольном отношении бензол:пропилен 3:1);
плотность жидкой пропан-пропиленовой фракции d420=0,520;
число рабочих дней в году 310;
глубина превращения пропилена Х = 94%;
теплота реакции qо= 98 кДж/моль изопропилбензола.

Представить технологическую схему установки с описанием и эскизом реактора.
Литература:
1 А.Г.Сарданашвили, А.И.Львова. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа. СПб: Лань, 2017. – 256 с.

Вариант 19

Составить материальный баланс реактора и тепловой эффект реакции блока синтез-газа (смесь СО и Н2) производства водорода каталитический (Ni-катализатор) паровой конверсией метана:
СН4 + Н2О ↔ СО + Н2
СО + Н2О ↔ СО2 + Н2
При следующих условиях:
начальный молярной поток метана равен FоСН4= 100 кмоль/ч при мольном соотношении СН4:Н2О = 1:3;
температура в реакционной зоне 1000 К и давление 3 МПа;
степень конверсии метана Х = 90%;
выход оксида углерода составляет χСО = 30%.

Представить технологическую схему установки паровой конверсии метана с описанием и эскизом реактора-конвертора.
Литература:
А.Г.Сарданашвили, А.И.Львова. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа. СПб: Лань, 2017. – 256 с.

Вариант 20

Рассчитать материальный баланс реактора и тепловой эффект реакции блока синтез-газа (смесь СО и Н2) производства водорода каталитический (Ni-катализатор) парокислородной конверсией метана:
СН4 + 1/2О2 ↔ СО + Н2
СН4 + Н2О ↔ СО + Н2
СО + Н2О ↔ СО2 + Н2
При следующих условиях:
начальный молярной поток метана равен FоСН4= 100 кмоль/ч при мольном соотношении СН4:О2:Н2О = 1:0,6:2;
температура в реакционной зоне 1000 К и давление 2 МПа;
степень превращения метана Х = 95%;
выход оксида углерода составляет χСО = 30%;
диоксида углерода - χСО2 =1%.

Представить технологическую схему установки паро-кислородной конверсии метана с описанием и эскизом реактора-конвертора.
Литература:
А.Г.Сарданашвили, А.И.Львова. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа. СПб: Лань, 2017. – 256 с.

Вариант 21

Рассчитать материальный баланс реактора и тепловой эффект производства третбутилметилового эфира из изобутилена и метанола на кислотном катализаторе ....
При следующих условиях:
начальный молярной поток бутан-бутеленовой фракции, содержащей 40% молл. изобутилена, 20% бутенов и 40% бутанов;
равен FоизоС4Н8= 150 кмоль/ч при мольном соотношении С4Н8:СН3ОН = 1:1,1;
температура в реакционной зоне 400 К и давление 1 МПа;
степень превращения изобутилена составляет Х = 97%;
теплота образования эфира равно ΔНоэф= - 302 кДж/моль.
Принять, что давление не влияет на тепловой эффект реакции.

Представить технологическую схему установки производства третбутилметилового эфира с описанием и эскизом реактора с гетерогенным катализатором.
Литература:
А.Г.Сарданашвили, А.И.Львова. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа. СПб: Лань, 2017. – 256 с.

Вариант 22

Определить размеры, число и продолжительность заполнения реакционных камер коксом на установке замедленного коксования крекинг-остатка (d204 = 1,01), если известно:
сырье поступает в камеру с температурой 495°С;
выход кокса 30,3% мас.;
производительность установки по сырью Gc = = 65 200 кг/ч;
коэффициент рециркуляции 0,4;
объем паров, проходящих через камеру, Vп=2,8 м3/с;
допустимая линейная скорость движения паров в камере Vдоп = 0,10 м/с;
объемная скорость подачи сырья ω = 0,18 ч-1.

Вариант 23

Определить объем реакционной зоны в трубчатой печи пиролиза бензина, если известно:
натр узка печи по сырью — бензину (d204=0,740; M=110) 12 000 кг/ч и продолжительность реакции 0,55 с;
температура и давление в реакционном змеевике соответственно 850 °С и 0,232 МПа;
расход водяного пара 50% мас.;
глубина превращения 65%;
молекулярная масса газов пиролиза 25.
Для задач привести схемы процессов с их описанием

Вариант 24

Определить размеры, число и продолжительность заполнения реакционных камер коксом на установке замедленного коксования крекинг-остатка (d204 = 1,01), если известно:
сырье поступает в камеру с температурой 495°С;
выход кокса 30,3% мас.;
производительность установки по сырью Gc = = 65 200 кг/ч;
коэффициент рециркуляции 0,4;
объем паров, проходящих через камеру, Vп=2,8 м3/с;
допустимая линейная скорость движения паров в камере Vдоп = 0,10 м/с;
объемная скорость подачи сырья ω = 0,18 ч-1.

Вариант 25

Определить объем реакционной зоны в трубчатой печи пиролиза бензина, если известно:
натр узка печи по сырью — бензину (d204=0,740; M=110) 12 000 кг/ч и продолжительность реакции 0,55 с;
температура и давление в реакционном змеевике соответственно 850 °С и 0,232 МПа;
расход водяного пара 50% мас.;
глубина превращения 65%; молекулярная масса газов пиролиза 25.
Для задач привести схемы процессов с их описанием