Проект установки ЕЛОУ-АВТ

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ

Державна освітня установа вищої НАУКИ

САМАРСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра «Хімічна технологія переробки нафти і газу»

Курсовий проект

Проект установки ЕЛОУ-АВТ

Студент 4-ФДО-921 Степанов А.С.

Викладач Пильщиків В.А.

Самара 2008

ЗМІСТ

Введення

1. Характеристика нафти і фракцій з неї

2. Обгрунтування асортименту одержуваних фракцій

3. Вибір і обгрунтування схеми ЕЛОУ-АВТ

3.1 Вибір схеми блоку ЕЛОУ

3.2 Вибір схеми блоку атмосферної перегонки

3.3 Стабілізація та вторинна перегонка бензинової фракції

3.4 Вакуумна перегонка мазуту

4. Принципова технологічна схема установки та її короткий опис

5. Основне обладнання установки та основні умови її експлуатації

5.1 електродегідратори

5.2 Колони

5.3 Теплообмінні апарати

5.4 Печі

6. Технологічний розрахунок

6.1 Матеріальний баланс блоку ЕЛОУ, блоку АВТ і атмосферних колон К-1 і К-2

6.2 Технологічний розрахунок колони К-2

6.2.1 Матеріальний баланс колони К-2

6.2.2 Вибір числа і типу тарілок в колоні

6.2.3 Розрахунок тиску по висоті колони

6.2.4 Розрахунок витрати водяної пари

6.2.5 Розрахунок витрати флегми по висоті колони

6.2.6 Визначення температури сировини на вході в колону

6.2.7 Визначення температури в низу колони

6.2.8 Розрахунок парціальних тисків фракцій

6.2.9 Визначення температури виведення бічних погонів і температури у верху колони

6.3 Тепловий баланс колони

6.4 Вибір числа і витрати циркуляційних зрошень

6.5 Визначення основних розмірів колони К-2

6.5.1 Розрахунок навантаження на пари і рідини в різних перерізах

6.5.2 Розрахунок діаметра основної колони

6.5.3 Розрахунок висоти колони

Бібліографічний список

ВСТУП

Серед корисних копалин (крім нафтовий газ) нафта відома як пальне з найвищою теплотою згоряння, тому що в ній міститься найбільша кількість водню. З компонентів горючих копалин водень має найвищу теплотою згоряння. З нафти виробляється широкий спектр різноманітних нафтопродуктів: палив, масел і різних хімічних речовин.

В основі методів переробки нафти і газу та застосування товарних нафтопродуктів в різних галузях промисловості і народного господарства лежать фізико-хімічні процеси.

Управління цими процесами вимагає глибокого знання фізичних та фізико-хімічних властивостей газу, нафти, нафтових фракцій. Розрізняють первинні і вторинні методи переробки нафти. До первинних відносять процеси розділення нафти на фракції, коли використовуються її потенційні можливості по асортименту, кількості і якості одержуваних продуктів і напівпродуктів.

На даному етапі нафтопереробки трубчасті установки входять до складу всіх нафтопереробних заводів і служать постачальниками як товарних нафтопродуктів, так і сировини для вторинних процесів. Нафта готується до переробки, піддаючись очищення від небажаних домішок, і розганяється на вузькі фракції, придатні для подальшого використання на установках вторинної переробки.

Вакуумні трубчасті установки зазвичай споруджують у єдиному комплексі з атмосферним щаблем перегонки нафти. Комбінування процесів атмосферної і вакуумної перегонки на одній установці має такі переваги: ​​скорочення комунікаційних ліній, менше число проміжних ємностей, компактність, зручність обслуговування, можливість більш повного використання тепла дистилятів і залишків, скорочення витрати металу та експлуатаційних витрат, велика продуктивність праці.

Установка ЕЛОУ-АВТ є комбінованої установкою. Блок ЕЛОУ забезпечує зневоднення і знесолювання нафти, а блок АВТ - атмосферну і вакуумну перегонку. Асортимент фракцій, одержуваних на АВТ визначається в першу чергу властивостями нафти і її окремих фракцій.

У курсовому проекті зроблено вибір і обгрунтування схеми установки ЕЛОУ-АВТ продуктивністю 5,8 млн. т / рік, призначеної для переробки Родинське нафти.

1. ХАРАКТЕРИСТИКА НАФТИ І ФРАКЦІЙ З НЕЇ

У завданні вказані вихідні дані:

1) нафта - Родинська (верейську горизонт);

2) фракції нафти - газ, нк-62, 62-85, 85-120, 120-180, 180-230, 230-280, 280-350, 350-500, вище 500 0С.

За фізико-хімічними властивостями Родинське нафту можна віднести до середніх сірчистим.

Показники, що характеризують дану нафту та її фракції, представлені у вигляді таблиць:

- Загальна фізико-хімічна характеристика нафти (табл.1.1);

- Склад газів, розчинених в нафті (табл. 1.2);

- Характеристика фракцій, що википають до 200 0С (табл. 1.3);

- Груповий вуглецевий складу фракцій, що википають до 200 0С (табл. 1.4);

- Характеристика фракцій, службовців сировиною для каталітичного риформінгу

(Табл. 1.5);

- Характеристика легких гасових фракцій (табл. 1.6);

- Характеристика дизельних палив та їх компонентів (табл. 1.7);

- Характеристика сировини для каталітичного крекінгу (табл. 1.8);

- Характеристика базових дистилятних і залишкових масел (табл. 1.9).

Таблиця 1.1

Загальна фізико-хімічна характеристика нафти

r 420

М

n 20, мм2 / с

n 50, мм2 / с

Температура, о С

ДНП, мм рт. ст.

Вміст,% мас.

Парафіни

Кислотність, мг КОН на 100 мл нафти

Зольність,% мас.

Коксівність,% мас.

Вихід фракцій,

% Мас.





спалаху в закритому тиглі

застигання з обробкою

при 380С

при 500С

сірки

азоту

смол сірчанокислотних

смол сілікагелевих

асфальтенів

зміст,% мас.

температура плавлення, 0С




до 2000С

до 3500С

0,8678

295

29,03

11,29

-27

-56

263

352

1,68

0,12

36,0

20,0

6,0

3,8

51

0,07

0,016

6,98

24,0

44,8

Таблиця 1.2

Склад газів, розчинених в нафті

Вихід на нафту,% мас.

Зміст індивідуальних вуглеводнів,% мас.


СН4

С2Н6

С3Н8

ізо-С4Н10

н-С4Н10

1,9

-

2,9

29,6

15,3

52,2

Таблиця 1.3

Характеристика фракцій, що википають до 2000С

Температура відбору, 0С

Вихід на нафту,% мас.

r 420

Фракційний склад, 0С

Вміст сірки,% мас.

Октанове число

Кислотність, мг КОН на 100 мл фракції

Тиск насичених парів при 380С, мм рт. ст




н.к.

10%

50%

90%





28-85

5,7

0,6550

37

42

61

80

0

66,7

0

398

28-100

7,7

0,6700

39

48

69

92

-

64,0

-

-

28-110

8,9

0,6800

41

56

77

104

-

62,0

-

-

28-120

10,3

0,6920

44

60

86

116

0

59,5

сліди

317

28-130

11,7

0,7030

48

62

92

123

-

57,0

-

-

28-140

12,0

0,7120

52

63

98

130

-

55,0

-

-

28-150

14,5

0,7170

58

65

103

138

сліди

52,0

0,39

273

28-160

16,1

0,7230

60

70

112

148

-

50,0

-

-

28-170

17,7

0,7280

62

75

121

158

-

48,0

-

-

28-180

19,1

0,7330

64

80

130

168

-

46,0

-

-

28-190

20,7

0,7380

66

85

139

178

-

44,0

-

-

28-200

22,1

0,7420

70

92

140

190

0,006

40,5

1,96

164

Таблиця 1.4

Груповий вуглеводневий склад фракцій, що википають до 2000С

Температура відбору, 0С

Вихід на нафту,% мас.

r 420

nD20

Вміст вуглеводнів,% мас.





ароматичних

нафтенових

парафінових

28-60

2,7

0,6280

1,3650

0

0

100

60-95

4,2

0,6874

1,3910

4,0

25,0

71,0

95-122

3,8

0,7280

1,4060

7,0

27,0

66,0

122-150

3,8

0,7480

1,4170

10,0

28,0

62,0

150-200

7,6

0,7770

1,4330

16,0

29,0

55,0

28-200

22,1

0,7720

1,4130

9,0

24,0

67,0

Таблиця 1.5

Характеристика фракцій, службовців сировиною для каталітичного риформінгу

Температура відбору, 0С

Вихід на нафту,% мас.

r 420

Вміст сірки,% мас.

Вміст вуглеводнів,% мас.





ароматичних

нафтенових

парафінових

62-85

2,7

0,6800

0

4

25

71

62-105

5,5

0,7020

0

5

26

69

85-105

2,8

0,7170

0

6

26

68

85-120

4,6

0,7240

0

6

26

68

85-180

13,4

0,7450

сліди

10

28

62

105-120

1,8

0,7330

-

8

27

65

105-140

4,4

0,7390

-

9

27

64

120-140

2,6

0,7420

-

9

28

63

140-180

6,2

0,7440

0,03

14

29

57

Таблиця 1.6

Характеристика легких гасових дистилятів

Температура відбору, 0С

Вихід на нафту,% мас.

r 420

Фракційний склад, 0С

n 20, мм2 / с

n -40, мм2 / с

Температура, 0С

Теплота згоряння (нижча), кДж / кг

Висота некоптящего полум'я, мм

Вміст ароматичних вуглеводнів,% мас.

Вміст сірки,% мас.

Кислотність, мг КОН на 100 мл дистиляту

Иодной число, мг йоду на 100 г дистиляту




М.К.

10%

50%

90%

98%



початку кристалізації

спалаху в закритому тиглі






















загальної

меркаптанової














































































































































































120 - 240

17,8

0,7810

142

153

178

223

240

1,36

4,71

Нижче -60

35

40360

22

-

0,10

0,0011

2,35

7,2

Таблиця 1.7

Характеристика дизельних палив та їх компонентів

Температура відбору,% мас.

Вихід на нафту,% мас.

Цетанове число

Дизельний індекс

Фракційний склад, 0С

r 420

n 20, мм2 / с

n 50, мм2 / с

Температура, 0С

Вміст сірки,% мас.

Кислотність, мг КОН на 100 мл палива

Анілінова точка, 0С





10%

50%

90%

96%




застигання

помутніння

спалаху






































150-350

28,4

52

61,0

194

252

317

322

0,8250

3,3

1,8

-32

-20

85

0,42

5,09

-

180-350

23,8

52

59,1

216

263

318

322

0,8370

4,1

2,2

-26

-17

100

0,51

5,90

-

200-350

20,8

53

58,2

238

274

320

323

0,8420

4,6

2,5

-21

-14

-

0,62

6,66

-

240-320

10,8

53

54,3

260

275

304

310

0,8440

5,0

2,7

-20

-13

122

0,70

7,05

-

240-350

14,8

55

53,1

265

288

326

330

0,8520

5,9

3,1

-12

-6

118

0,82

8,62

-

Таблиця 1.8

Характеристика сировини для каталітичного крекінгу

Температура відбору, 0С

Вихід на нафту,% мас.

r 420

M

n 50, мм2 / с

n 100, мм2 / с

Температура застигання, 0С

Вміст,% мас.

Коксівність,% мас.

Зміст парафіно-нафтенових углеводoродов,% мас.

Зміст смолистих речовин,% мас.








сірки

смол сірчано-кислотних

ванадію





































































350-480

20,2

0,8960

340

10,6

4,2

17

1,7

8

-

0,17

52

3,0

Таблиця 1.9

Потенційне зміст базових дистилятних і залишкових масел

Температура відбору, 0С

Вихід дистиллятной фракції або залишку на нафту,% мас.

Характеристика базових масел



r 420

n 50, мм2 / с

n 100, мм2 / с

n 50 / n 100

ІВ

ВВК

Температура застигання, 0С

Вихід базових масел,% мас.










на фракцій дистилятів або залишок

на нафту

350-450

12,3

0,9080

15,8

4,29

-

97

-

-24

82,6

12,3

450-480

5,4

0,9095

37,3

7,20

-

85

-

-22

73,8

4,0

Залишок вище 480

35,0

0,9090

222,0

26,27

8,40

85

0,8350

-18

23,4

8,2

2. ОБГРУНТУВАННЯ АСОРТИМЕНТУ ОТРИМУВАНИХ ФРАКЦІЙ

Асортимент нафтопродуктів, одержуваних на установці АВТ обумовлений складом і властивостями нафти і її фракцій, а також потребами в тих чи інших нафтопродуктах. Відповідно до завдання при первинній перегонці Родинське нафти планується отримати наступні продукти:

Газ. Гази, розчинені в нафті в кількості 1,9% мас. на нафту, і отримані при первинній перегонці нафти, складаються в основному з пропану і бутанів (див. табл. 1.2). Вони є сировиною газофракционирующую установок і можуть служити в якості палива (побутовий зріджений газ).

Фракції н.к.-62 і 62-85оС мають невелике октанове число, тому направляється на установку ізомеризації для підвищення октанового числа.

Фракція 85-120оС служить в якості сировини каталітичного риформінгу для отримання бензолу і толуолу, а також для одержання компонентів високооктанового бензину.

Фракції 85-120 і 120-180оС служать в якості сировини каталітичного риформінгу для одержання компонентів високооктанового бензину, а також може використовуватися для отримання компонента реактивного палива.

Фракція 180-230оС. Дана фракція є компонентом реактивного і дизельного палив.

Фракції 230-280оС і 280-350оС є фракціями дизельного палива. Цетанове кількість об'єднаної фракції 240 - 350оС одно 55 (див. табл. 1.7). Температура застигання-12оС. Фракції можуть використовуватися як компонент літнього дизельного палива. Для отримання зимового дизельного палива об'єднана фракція 230 - 350оС повинна бути піддана депарафінізації.

Фракція 350-500оС - вакуумний газойль. Фракція може використовуватися як сировина процесів каталітичного крекінгу і гідрокрекінгу для отримання високооктанового бензину.

Фракція, що википає при температурах вище 500оС - гудрон. Фракція використовується як сировина установок термічного крекінгу, вісбрекінгу, коксування, виробництва бітуму.

У табл. 2.1. порівнюється з показниками якості деяких бензинів (ГОСТ 2084) бензинова фракція 28-180 оС. Цю фракцію зазвичай піддають вторинній перегонці. Октанові числа бензинів підвищують за допомогою антидетонаторов.

У табл 2.2. порівнюються фракція 120-240 оС і показники якості реактивних палив (ГОСТ 10227).

У табл. 2.3. проведено порівняння фізико-хімічних властивостей фракції 240 - 350оС з показниками якості деяких товарних дизельних палив (ГОСТ 305). Зменшення кінематичної в'язкості можливо за рахунок додавання більш легкої фракції. І по всіх фракціях необхідно проводити гідроочищення.

Таблиця 2.1

Порівняльна характеристика бензинів і фракції 28-180 º С

Показники якості

Марки бензинів

Фракція нафти


А-76

АІ-91

АІ-93

АІ-95

28-180 º С

Детонаційна стійкість, не менш






моторний метод

76

82,5

85

85

46

дослідницький метод

-

91

93

95


Вміст свинцю, г / дм ³






не більше

0,013

0,013

0,013

0,013


Фракційний склад






t нк º С не нижче






річний

35

35

35

35

64

зимовий

-

-

-

-


t 10% википання не вище






річний

70

70

70

70

80

зимовий

55

55

55

55


t 50% википання не вище






річний

115

115

115

115

130

зимовий

100

100

100

100


t 90% википання не вище






річний

180

180

180

180

168

зимовий

160

160

160

160


t до до не вище






річний

195

205

205

205


зимовий

185

195

195

195


ДНП не вище






річний

500

500

500

500

-

зимовий

500-700

500-700

500-700

500-700


Кислотність, мг КОН

на 100 см ³ бензину - не більше

1,0

3,0

0,8

2,0

-

Концентрація фактичних смол, мг/100 см ³ бензину - не більше





-

на місці виробництва

5,0

5,0

5,0

5,0


на місці споживання

10

10

10

10


Індукційний період (хв) - не менше

1200

900

1200

900

-

Зміст S,% масовий - не більше

0,1

0,1

0,1

0,1

сліди

Таблиця 2.2.

Порівняльна характеристика реактивних палив і фракції 120-240 ° С

Показники якості

Реактивні палива марок

Фракція нафти


ТС-1

Т-1

120-240 ° С

Щільність, , Кг/м3, не менше

780

800

781

Фракційний склад, оС




- Температура початку перегонки не вище

150

150

142

- 10% відганяється при температурі не вище

165

175

153

- 50% відганяється при температурі не вище

195

225

178

- 90% відганяється при температурі не вище

230

270

223

- 98% відганяється при температурі не вище

250

280

240

Кінематична в'язкість, мм ² / с




- При 20 º С не менше

1,30

1,50

1,36

- При мінус 40 º С не більше

8

16

4,71

Нижча теплота згоряння, кДж / кг не менш

43120

42900

40360

Висота некоптящего полум'я, мм не менш

25

20

22

Кислотність, мг КОН / 100 см3 палива не більше

0,7

0,7

2,35

Йодне число, мг J / 100 г дистиляту не більше

2,5

2,0

7,2

Температура спалаху, º С не нижче

28

30

35

Температура початку кристалізації, º С не вище

-60

-60

-60

Вміст ароматичних вуглеводнів,% мас. не більше

22

20

-

Зміст загальної сірки,% мас. не більше

0,20

0,10

0,1

Зміст меркаптанової сірки,% мас. не більше

0,003

-

0,0011

Фактичні смоли, мг/100 г



-

Зольність,% мас. не більше

0,003

0,003

-

Таблиця 2.3.

Порівняльна характеристика дизельних палив і фракції 240-350 ° С

Показники

Літнє ДТ

Зимове ДТ

Арктичне ДТ

Фракція нафти





240-350 ° С

Цетанове число, не менше

45

45

45

55

Фракційний склад: переганяється при температурі, ° С, 50%, не више96%, не вище

280360

280340

255330

288330

Кінематична в'язкість при 200 ° С, мм ² / с

3-6

1,8-5,0

1,5-4,0

5,9

Температура застигання, ° С, не вище

-10

-35

-55

-12

Температура помутніння, ° С, не вище

-5

-25-35

-

-6

Температура спалаху в закритому тиглі, ° С, не більше

40

35

30

118

Вміст сірки,% мас. загальної меркаптанової

0,20,01

0,20,01

0,20,01

0,82

Кислотність, мг КОН/100 мл палива, не більше

5

5

5

8,62

Йодне число, г J2 / 100 г, не більше

6

6

6

-

Зольність,% мас., Не більше

0,01

0,01

0,01

-

Коксівність,% залишку, не більше

0,2

0,3

0,3

_

Щільність при 20 ° С, кг / м ³, не більше

860

840

830

852,0

3.Вибор І ОБСНОВАНІЕ СХЕМИ УСТАНОВКИ ЕЛОУ-АВТ

Зазвичай установка складається з блоку ЕЛОУ, блоку АТ, блоку ВТ, блоку стабілізації і блоку вторинної розгонки бензинових фракцій. Блок ЕЛОУ призначений для підготовки нафти до переробки шляхом видалення з неї води і солей. Блок АТ призначений для розгону світлих нафтопродуктів на вузькі фракції. Блок ВТ призначений для розгону мазуту (> 3500С) на фракції. Блок стабілізації призначений для видалення з бензину газоподібних компонентів, в тому числі корозійно-активного сірководню та вуглеводневих газів. Блок вторинної розгонки бензинових фракцій призначений для поділу бензину на фракції.

3.1 ВИБІР І ОБГРУНТУВАННЯ СХЕМИ БЛОКУ ЕЛОУ

Нафта, що надходить з промислів на нафтопереробні заводи і відповідає вимогам ГОСТ Р 51858-2002, піддається додат-котельної обробці на НПЗ.

Підготовка нафт до переробки, здійснюється на блоці ЕЛОУ, є найважливішою умовою забезпечення роботи установки первинної переробки нафти й одержання якісних фракцій для подальшої їх переробки.

Електрознесолення і зневоднення нафти здійснюється в спеціальних апаратах - електродегідратори. При цьому нафта нагрівається в системі теплообмінників (у два потоки), в неї додають деемульгатор, так як вода з нафтою утворює емульсію, яка зазвичай має високу стійкість і вимагає спеціальних методів руйнування. На блоці ЕЛОУ передбачається встановити два ступені електродегідратори, між якими в потік нафти буде виробляється введення свіжої води, яка служить для вилучення солі. Найбільш поширені і високопродуктивні горизонтальні електродегідратори мають продуктивність 240-480 м3 / ч. Потужність проектованої установки становить 6,6 млн. т / рік. Щільність нафти дорівнює 0,8678 г/см3 (табл.1.1). Таким чином, об'ємна продуктивність установки по нафті становить:

5800000 / 0,8695 = 6683568 м3/рік;

Число робочих днів на рік приймаємо рівним 340. Тоді годинна об'ємна продуктивність установки складе:

6683568 / (340 ∙ 24) = 819 м3 / ч.

Кількість електродегідратори, які слід встановити на одному щаблі знесолення, складе:

N = 819/480 = 1,7 шт.

Таким чином, приймаємо число електродегідратори на одному щаблі рівним двом. Схема блоку ЕЛОУ наведена рис.3.1.

Температуру в електродегідратори приймаємо рівної 100-1600С. Для запобігання газовиділення в електродегідратори підтримується підвищений тиск, що дорівнює 1,8 МПа.

3.2 ВИБІР І ОБГРУНТУВАННЯ СХЕМИ БЛОКУ атмосферна перегонка

У нафтопереробці прийнято три основні схеми атмосферної переробки нафти. Це двохколонним схема з двократним випаровуванням та дворазовою ректифікацією, двохколонним схема з двократним випаровуванням і одноразової ректифікацією (перша колона є в цій схемі пустотілою випарником) і одноколонная схема з одноразовим випаром і одноразової ректифікацією. Схеми блоку перегонки нафти при атмосферному тиску залежать від природи нафти (змісту бензинових фракцій, що википають до 200 º С і в цілому світлих, википають до 350 º С, розчинених газів і загальної сірки). Дана нафту, містить 1,9% газу (табл. 1.2), 24,0% бензинових фракцій, що википають до 2000С (табл. 1.1) і 44,8% світлих нафтопродуктів, що википають до 3500С (табл. 1.1). Вміст у нафти сірки становить 1,68% (табл.1.1). Для переробки такої нафти найбільш краща схема перегонки нафти в двох ректифікаційних колонах (перегонка нафти з двократним випаровуванням та дворазовою ректифікацією), з яких перша - отбензінівающая колона, а друга - основна ректифікаційна колона, застосовується для ректифікації високопотенційного сірчистих і високосірчистих нафт (зміст бензинових фракцій 20% мас. і вище, вміст розчинених газів до 3% мас. і вище).

На установці, що працює за такою схемою (див. рис.3.2), нафта попередньо підігрівається в теплообмінниках до температури (зазвичай 220-250 о С), що забезпечує випаровування легкої частини бензинової фракції, і вступає до отбензінівающую колону. Додаткове тепло в низ колони повідомляється гарячим струменем полуотбензіненной нафти. Частково отбензіненная нафту нагрівається в печі і з температурою 340-370оС надходить в основну атмосферну ректифікаційної колони, де відбувається відбір світлих - бензинових і середніх дистилятів. З низу колони відбирають мазут.

До переваг установки, в якій нафту переганяється за даною схемою слід віднести наступні:

-Можливість переробки будь-яких нафт, в тому числі високопотенціаль-них і високосірчистих;

-Можливість переробки нафт, недостатньо добре знесоленої і зневоднених.

Однак, для даної установки характерні і недоліки:

-Деяке погіршення технологічних умов роботи основної атмосферної колони через відсутність легких вуглеводнів;

-Збільшення витрат палива в печі, що служить для нагрівання сировини колони, тому що потрібно виробляти нагрів нафти до більш високої температури, ніж при нагріванні неотбензіненной нафти;

-Великі капітальні та експлуатаційні витрати на установці.

3.3 СТАБІЛІЗАЦІЯ І ВТОРИННА ПЕРЕГОНКА Бензинова фракція

Схема стабілізації і вторинної перегонки бензинової фракції представлена ​​на рис. 3.3.

Стабілізаційна колона К-3 на АВТ призначена для звільнення бензинової фракції від розчинених газів і від розчиненого сірководню. Зверху колони відбирається газ, який поділяється в ємності Е-3 на метан-етанового і пропан-бутанову фракції (рефлюкс). Так як в звичайних умовах рефлюкс є газом, для отримання зрошення в колоні підтримується підвищений тиск. Блок вторинної ректифікації бензинів на АВТ призначений для отримання вузьких бензинових фракцій. У даній роботі отримуємо фракції 28-62 ° С, 62-120 ° С. Для розділення бензинової фракції 62-120 ° С на дві більш вузькі потрібна додаткова колона К-5.

3.4 вакуумної перегонки мазуту

Перегонка мазуту здійснюється у вакуумній частини установки, так як перегонка мазуту без пониження тиску викликає крекінг вуглеводнів, що входять до його складу. Відповідно до завдання мазут розганяється по паливному варіанту з отриманням вакуумного газойлю, гудрону і обважнює дизельного палива у вигляді бічного погона.

Мазут, який виводиться з низу колони К-2 нагрівається в печі П-3 і з температурою 400-420 ° С надходить у вакуумну колону К-6. У цій колоні пропонується розмістити 16 клапанних тарілок. З верху колони пари відводяться до вакуумсоздающей апаратурі. З верхньої тарілки відводимо обтяжені дизельне паливо, частина якого повертаємо в колону в якості зрошення. Боковим погоном з колони К-6 виводимо вакуумний газойль (350-490 ° С). Його відбір проводиться з 10 тарілки. Вакуумний газойль надходить в стріппінг-колону К-6 / 1, в низ якої подається водяна пара. З низу колони виводимо гудрон (залишок, википає при температурі вище 490 ° С). У нижню частину колони подаємо водяна пара для зниження парціального тиску вуглеводнів. Надлишок тепла в колоні знімаємо циркуляційним зрошенням.

Схема вакуумної перегонки мазуту наведена на рис. 3.4

4. Принципова ТЕХНОЛОГІЧНА СХЕМА УСТАНОВКИ ЕЛОУ-АВТ І ЇЇ КОРОТКИЙ ОПИС

Нафта, деемульгатор і луг сировинним насосом Н-1 подається двома потоками в теплообмінники Т-1 / 1 - Т-1 / 5 і Т-2 / 1 - Т-2 / 5. У теплообмінниках Т-1 / 1 і Т-2 / 1 нафту нагрівається за рахунок тепла циркуляційного зрошення ЦО1, відведеного з тарілки відбору фракції 180 - 230 ° С. У теплообмінниках Т-1 / 2 і Т-2 / 2 нафту нагрівається за рахунок тепла циркуляційного зрошення ЦО2, відведеного з тарілки відбору фракції 230 - 280 ° С; в теплообмінниках Т-1 / 3 і Т-2 / 3 нафту нагрівається за рахунок тепла циркуляційного зрошення ЦО3, відведеного з тарілки відбору фракції 280 - 350 ° С; в теплообмінниках Т-1 / 4 і Т-2 / 4 нагрів нафти здійснюється за рахунок тепла фракції 230-280 ° С; в теплообмінниках Т-1 / 5 і Т-2 / 5 нагрів нафти здійснюється за рахунок тепла фракції 280 - 350 ° С. На виході з теплообмінників обидва потоки об'єднуються, до них додається вода з другої сходинки ЕЛОУ. Потім потік розділяється на 2 потоку і надходять у електродегідратори першого ступеня. З першого ступеня відводиться вода на очищення. Після першої сходинки до об'єднаним потокам додається свіжа вода для екстрагування залишку солей нафти. Потім нафта надходить на другий ступінь ЕЛОУ, на другому ступені також відводиться вода, яка подається на першу сходинку.

Обезсолена і зневоднена нафту об'єднується на виході з електродегідратори в один потік і, попередньо розділившись на два потоки, по трубопроводах надходить в теплообмінники Т-1 / 6 - Т-1 / 9 і Т-2 / 6 - Т-2 / 9. У теплообмінниках нагрів нафти здійснюється наступним чином: в Т-1 / 6 і Т-2 / 6 - за рахунок тепла фракції 180-230 ° С, в Т-1 / 7 і Т-2 / 7 - за рахунок тепла циркуляційного зрошення, відведеного з тарілки відбору вакуумного газойлю, в Т-1 / 8 і Т-2 / 8 - за рахунок тепла вакуумного газойлю, в Т-1 / 9 і Т-2 / 9-за рахунок тепла гудрону.

Виходячи з теплообмінників, нафту об'єднується в один потік і по трубопроводу надходить у отбензінівающую колону К-1.

З верху колони К-1 відводяться пари бензинової фракції (н.к. - 120 ° С) і гази. Конденсація парів бензину відбувається в апараті повітряного охолодження АВО-1 і конденсаторі-холодильнику КХ-1. У ємності Е-1 відбувається поділ бензину і газів. Легка бензинова фракція насосом Н-2 подається на зрошення верху колони, а її балансове кількість направляється в теплообмінник Т-3, де нагрівається разом з важкої бензинової фракцією за рахунок тепла відведеного з рібойлера Т-4 стабільного бензину.

З низу колони К-1 частково отбензіненная нафту насосом Н-3 направляється до печей П-1 та П-2. Частина нафти направляється в піч П-1 для створення гарячої струменя, що подається в низ колони К-1, решта нафту нагрівається в печі П-2 і по трубопроводу надходить в основну колону К-2.

З верху колони К-2 відводяться пари бензину бензинової фракції 120 - 180 ° С, конденсація їх відбувається в апараті повітряного охолодження АВО-2 і конденсаторі-холодильнику КХ-2. У ємності Е-2 бензин відокремлюється від газів і води. Далі бензин насосом Н-4 подається на зрошення верху колони, а надлишок виводиться з установки через апарат повітряного охолодження АВО-12.

З 31 тарілки колони К-2 відводиться фракція 180-230 ° С і надходить на верхню тарілку стріппінг-колони К-2 / 1. Пари з колони К-2 / 1 повертаються під 32 тарілку колони К-2, а фракція 180-230 ° С забирається насосом Н-11, прокачується через теплообмінники Т-1 / 6 і Т-2 / 6, де віддає тепло нафти, потім через апарат повітряного охолодження АВО-11 і виводиться з установки.

З 21 тарілки колони К-2 відводиться фракція 230-280 ° С і надходить на верхню тарілку стріппінг-колони К-2 / 2. Пари з колони К-2 / 2 повертаються під 22 тарілку колони К-2, а фракція 230-280 ° С забирається насосом Н-10, прокачується через теплообмінники Т-1 / 4 і Т-2 / 4, де віддає тепло нафти, потім через апарат повітряного охолодження АВО-10 і виводиться з установки.

З 11 тарілки колони К-2 виводиться фракція 280-350 ° С і надходить на верхню тарілку стріппінг-колони К-2 / 3. Пари з колони До-2 / 3 повертаються під 12 тарілку колони К-2, а фракція 280-350 ° С забирається насосом Н-9, прокачується через теплообмінники Т-1 / 5 і Т-2 / 5, де віддає тепло нафти, після цього направляється в АВО-9 і виводиться з установки.

З низу колони К-2 мазут направляється у вакуумну колону К-6 насосом Н-8.

Надлишок кількості тепла колони К-2 знімається циркуляційними зрошеннями:

- Перше циркуляційний зрошення забирається з кишені 29 тарілки колони К-2 насосом Н-5, прокачується через теплообмінники Т-1 / 1, Т-2 / 1 і повертається в колону на 30 тарілку;

- Друге циркуляційний зрошення забирається з кишені 19 тарілки колони К-2 насосом Н-6, прокачується через теплообмінники Т-1 / 2, Т-2 / 2 і повертається в колону на 20 тарілку;

- Третє циркуляційний зрошення забирається з кишені 9 тарілки колони К-2 насосом Н-8, прокачується через Т-1 / 3, Т-2 / 3 і повертається в колону К-2 на 10 тарілку;

Бензинова фракція, нагріта в теплообміннику Т-3, надходить у колону стабілізації К-3, що працює під тиском. У ній відбувається звільнення бензину від розчинених газів і сірководню. З верху колони К-3 виводиться газ, проходить через АВО-3 і КГ-3, де частково конденсується. З рефлюксной ємності Е-3 зверху йде газ, а знизу - рефлюкс, який насосом Н-13 подається на зрошення верху колони К-3, а надлишок виводиться з установки.

З низу колони К-3 виводиться стабільний бензин, який по трубопроводу надходить у пароподогреватель Т-4, де нагрівається і частково випаровується. Пари направляються в низ колони К-3 для створення парового потоку, а рідина насосом Н-12 прокачується через Т-3, де віддає своє тепло вихідної бензинової фракції і направляється по трубопроводу в колону вторинної ректифікації бензину К-4, перед цим нагріваючись в Т -5. У теплообміннику Т-5 бензин нагрівається за рахунок тепла фракції 62-120 ° С.

З верху колони К-4 відводяться пари фракції 28-62 ° С, які, проходячи через АВО-4 і КГ-4, конденсуються і надходять в ємність Е-4. Несконденсировавшиеся пари йдуть з верху ємності, а рідка частина фракції 28-62 ° С виводиться знизу і насосом Н-15 подається на зрошення верху колони К-4, а надлишок відводиться з установки.

З низу колони К-4 відводиться фракція 62-120 ° С, яка направляється в рібойлер Т-6, де нагрівається і частково випаровується. Пари направляються в низ колони К-4 для створення парового потоку, а рідина насосом Н-14 подається в теплообмінник Т-7, перед цим віддавши тепло в Т-5.

У теплообміннику Т-7 бензин отримує тепло від фракції 62-120 ° С. Після Т-7 бензин надходить у колону К-5. з верху колони К-5 відводяться пари фракції 62-85 ° С, які, проходячи через АВО-5 і КХ-5, конденсуються і надходять в ємність Е-5. Несконденсировавшиеся пари йдуть з верху ємності, а рідка частина фракції 62-85 ° С виводиться знизу і насосом Н-17 подається на зрошення верху колони К-5, а надлишок відводиться з установки через АВО-13.

З низу колони К-5 відводиться фракція 85-120 ° С, яка направляється в рібойлер Т-8, де нагрівається і частково випаровується. Пари направляються в низ колони К-5 для створення парового потоку, а рідина насосом Н-16 через Т-7, АВО-12 і виводиться з установки.

Мазут з низу колони К-2 насосом Н-8 направляється по трубопроводу в вакуумну піч П-3, де він нагрівається до температури не вище 420 ° С і направляють у вакуумну колону К-6.

З кишені 17 тарілки колони К-6 відбирається обтяжені дизельне паливо, яке насосом Н-21 прокачується через АВО-7, де охолоджується і по трубопроводу направляється на зрошення верху колони К-6, а балансове кількість утяжеленного дизельного палива виводиться з установки.

З 14 тарілки колони К-6 виводиться вакуумний газойль і спрямовується на верхню тарілку вакуумної стріппінг-колони К-6 / 1. Пари з колони К-6 / 1 повертаються під 15 тарілку колони К-6, а вакуумний газойль (350-490 ° С) забирається насосом Н-20, прокачується через теплообмінники Т-1 / 8, Т-2 / 8, потім через АВО-8, де охолоджується і виводиться з установки.

Надлишок тепла в колоні К-6 знімається циркуляційним зрошенням, яке забирається з кишені 12 тарілки насосом Н-18, прокачується через Т-1 / 7, Т-2 / 7, де охолоджується і повертається в колону К-6 на 13 тарілку.

З низу К-6 виводиться гудрон, який насосом Н-19 прокачується по трубному простору теплообмінників Т-1 / 9 і Т-2 / 9, охолоджується в АВО-6 і виводиться з установки.

Пари з верху колони К-6 надходять в конденсатор-холодильник КХ-6. Пари частково конденсуються холодною водою і спрямовуються у вакуумний приймач Е-6, а вода йде на повторне використання. Чи не конденсуватися пари з конденсаторів-холодильників об'єднуються в один потік і направляються в пароежекціонний вакуум-насос ЕЖ-1, потім в конденсатор-холодильник КХ-7, де частково конденсуються за рахунок холодної води. Чи не сконденсіровавшіся пари надходять на другу сходинку в пароежекціонний вакуум-насос ЕЖ-2 і конденсатор-холодильник КХ-8, а потім на третій щабель у пароежекціонний вакуум-насос ЕЖ-3 і конденсатор-холодильник КХ-9. Чи не сконденсировавшейся пари після третього ступеня направляються до печей. Для роботи пароежекціонних вакуум-насосів ЕЖ-1, ЕЖ-2 і ЕЖ-3 використовується водяна пара. Сконденсировавшейся пари з конденсаторів-холодильників КХ-7, КХ-8, КХ-9 об'єднуються в один потік і направляються в барометричний ящик Е-7.

У вакуумному приймачі Е-6 відбувається поділ парової та рідкої фаз. Пари направляються в основний потік парів, що йдуть в пароежекціонний вакуум-насос ЕЖ-1. Рідка фаза з низу Е-6 виводиться в барометричний ящик, в якому поступово накопичується обтяжені дизельне паливо і періодично виводиться з установки.

5. ОСНОВНЕ ОБЛАДНАННЯ УСТАНОВКИ ТА ОСНОВНІ УМОВИ ЙОГО ЕКСПЛУАТАЦІЇ

5.1 електродегідратори

Електродегідратори використовуються на установці ЕЛОУ для зневоднення та знесолення нафти.

Електродегідратори бувають вертикальні, горизонтальні, сферичні. Найбільшого поширення в нафтопереробці отримали горизонтальні електродегідоратори, які мають більшу продуктивність, ніж вертикальні і вимагають меншої витрати металу, ніж сферичні. Електродегідратори розрізняються за характером введення нафти в апарат: сировина може вводитися в нижню частину або безпосередньо в межелектродное простір. Ефективним виявилося комбінування обох способів подачі, при якому частина сировини подається в нижню (поделектродную) зону, а частина між електродами.

У електродегідратори зневоднення і знесолювання ведеться з додаванням води, деемульгатора та лугу. Нафта з резервуара насосом прокачується через систему теплообмінників в послідовно працюючі електродегідратори. Нагрівання сирої нафти необхідний для досягнення необхідного ступеня очищення. Процес ведеться при температурі 160 ° С і тиску 1,8 МПа.

За ТУ 26-02-400-76 вибираємо електродегідратор 2ЕГ-160.

5.2 КОЛОНИ

Ректифікаційні колони в залежності від кількості одержуваних продуктів при поділі багатокомпонентних сумішей діляться на прості і складні.

У залежності від тиску ректифікаційні колони діляться на колони, що працюють під тиском, атмосферні та вакуумні.

Колони, що працюють під тиском, застосовуються на АВТ в процесах стабілізації бензинової фракції (колона К-1). Атмосферними колонами є основна колона К-1 і колони у блоці вторинної ректифікації бензинів. Вакуумні колони застосовуються при перегонці мазуту (колона До-6).

У даній роботі використовуються тарілчасті колони. Тип тарілок - клапанні дискові (ОСТ 26-02-1401-76). Клапанні тарілки мають ККД понад 70%, гідравлічний опір 4,9-4,8 мм рт. ст.

Число тарілок у колонах наступне:

- 30 штук в колоні К-1;

- 42 штуки в колоні К-2;

- 32 штуки в колоні К-3;

- 60 штук в колоні К-4;

- 60 штук в колоні К-5.

- 18 штук в колоні К-6.

Ректифікаційні колони і тарілки необхідно виготовити з матеріалу, стійкого до сірководневої корозії.

5.3 ТЕПЛООБМІННІ АПАРАТИ

На високопродуктивних АВТ застосовують укрупнені теплообмінники типу «труба в трубі» і «з плаваючою головкою».

Теплообмінники з плаваючою головкою найбільш часто використовуються на АВТ. За рахунок особливостей конструкції (наявність плаваючої головки) у них легко забезпечується компенсація температурних подовжень корпусу і трубного пучка. Трубний пучок легко витягується разом з плаваючою головкою, що полегшує чистку міжтрубного простору. Але ці теплообмінники мають такі недоліки:

- Відносно складна конструкція;

- Велика витрата металу на одиницю поверхні;

- Плаваюча голівка не доступна для огляду.

У стабілізаторі і колонах вторинної перегонки для підведення тепла в низ колони використовуються підігрівачі з паровим простором. Вони дозволяють забезпечити будь-яку поверхню теплообміну шляхом установки необхідної кількості підігрівачів, і малий гідравлічний опір кожного потоку. Це дозволяє обійтися невеликим об'ємом рідини в низу колони і розташовувати обігрівач приблизно на тій же позначці, що і колона. Недоліком їх є малий запас рідини за зливний перегородкою підігрівача.

Конденсатори й холодильники виконують у вигляді змійовиків з гладких або ребристих труб, або у вигляді одно-і багатоходових кожухотрубчасті апаратів.

На АВТ використовують так само апарати повітряного охолодження (АВО), що дозволяють скоротити витрати води на НПЗ. Коефіцієнти теплопередачі для різних кліматичних умов при роботі апаратів в якості конденсаторів і холодильників на АВТ становлять 235-258 Вт / (м2 • К).

АВО мають поверхню охолодження, скомпоновану із секцій оребрених труб, систему подачі повітря та регулюючі пристрої для зміни витрати повітря ..

5.4 ПЕЧІ

У нафтопереробної і нафтохімічної промисловості для нагріву нафти та нафтопродуктів до температур, вищих, ніж ті які можна досягти, наприклад, за допомогою нагрівання водяною парою, використовуються трубчасті печі.

На сучасних АВТ використовують такі основні типи печей. Печі серії Г - узкокамерние, з верхнім відведенням димових газів і горизонтальними трубами змійовика: печі серії Б - узкокамерние з нижнім відведенням димових газів і горизонтальними трубами: печі серії Ц - циліндричні вертикальні трубчасті печі з верхнім відведенням димових газів.

З метою використання на установці АВТ однотипних печей як для AT, так і для ВТ застосовуються вертикально-факельні печі. Пропонується використовувати на установці печі типу ГС-1, широко поширені на сучасних АВТ - з однорядним настінним екраном і вільним вертикальним смолоскипом. Ці печі мають досить високий ККД, можуть забезпечувати високу теплову потужність. Тривалість перебування нагрівається сировини в зоні високих температур не перевищує декількох хвилин, що зменшує можливість його розкладання і відкладення коксу в трубах, внаслідок чого при необхідності сировину можна нагрівати до більш високої температури.

6.ТЕХНОЛОГІЧЕСКІЙ РОЗРАХУНОК

6.1 МАТЕРІАЛЬНИЙ БАЛАНС БЛОКУ ЕЛОУ, БЛОКУ АВТ І АТМОСФЕРНИХ КОЛОН К-1 І К-2

Матеріальний баланс блоку ЕЛОУ, АВТ і колон К-1 і К-2 представлений табл. 6.1-6.4. Кількість робочих днів на рік приймаємо рівним 340.

Таблиця 6.1

Матеріальний баланс блоку ЕЛОУ

Статті балансу

% Мас.

Тис. т / рік

Взято:



Нафта сира

101,0

5858

Разом

101,0

5858

Отримано:



Нафта зневоднена

100

5800

Вода

0,5

29

Втрати

0,5

29

Разом

101,0

5858

Таблиця 6.2

Матеріальний баланс блоку АВТ

Статті балансу

Потенційне зміст% мас.

Відбір від потенціалу в частках від одиниці

Фактичний відбір,% мас.

Витрата





Тис. т / рік

Т / добу

Кг / год

Взято:







Нафта

100,0

-

-

5800

17059

710784

Разом

100,0

-

-

5800

17059

710784

Отримано:







1.Газ

1,9

1,0

1,9

110

324

13505

2.Фракція 28-62 ° С

3,0

0,99

3,0

174

512

21324

3.Фракція 62-85 ° С

4.Фракція 85-120 ° С

5.Фракція 120-180 ° С

6.Фракція 180-230 ° С

7.Фракція 230-280 ° С

8.Фракція 280-350 ° С

9.Фракція 350-500 ° С

10.Фракція> 500 ° С

11.Потері

2,7

4,6

8,8

7,2

6,7

9,9

23,0

32,2

-

0,99

0,98

0,97

0,96

0,96

0,95

0,86

1,12

-

2,6

4,5

8,5

6,9

6,4

9,4

19,8

36,0

1,0

151

261

493

400

372

545

1148

2088

58

444

768

1450

1176

1092

1604

3377

6141

171

18480

31985

60417

49044

45490

66814

140735

255882

7108

Разом

100,0

-

100,0

5800

17059

710784

Відбір від потенціалу відповідно до даних табл.6.2 знаходиться як відношення суми фактичного відбору світлих фракцій (википають до 350 ° С) до сумарного потенційному змісту світлих фракцій, що містяться в даній нафти.

Відбір від потенціалу = 100% = 96,3%

Таблиця 6.3

Матеріальний баланс колони К-1

Статті балансу

% Мас.

Витрата



тис.т / рік

т / добу

кг / год

Взято:

Нафта


100,0


5800


17059


710784

Разом

100,0

5800

17059

710784

Отримано:

1.Газ

2.Фракція 28-120 ° С

3. Нафта отбензінен.


1,9

10,1

88,0


110

586

5104


324

1723

15012


13505

71789

625490

Разом

100,0

5800

17059

710784

Відбір фракції, одержуваної в колоні К-1, визначаємо по кривій фактичного відбору фракцій, не менше 8% мас., Яка будується за даними «Фактичний відбір,% мас.» Табл 6.2. (Див. рис.6.1).

Таблиця 6.4

Матеріальний баланс колони К-2

Статті балансу

Вихід на нафту,% мас

Вихід на сировину колони,% мас.

Витрата, кг / год

Взято:




Нафта отбензіненая

88,0

100

710784

Разом

88,0

100

710784

Отримано:

1.Фракція 120-180оС

8,5

9,7

68946

2.Фракція 180-230оС

6,9

7,8

55441

3.Фракція 230-280оС

6,4

7,3

51887

4.Фракція 280-350оС

9,4

10,7

76054

5. Мазут

56,8

64,5

458456

Разом

88,0

100,0

710784

6.2 ТЕХНОЛОГІЧНИЙ РОЗРАХУНОК ОСНОВНОЇ КОЛОНИ К-2

6.2.1 МАТЕРІАЛЬНИЙ БАЛАНС КОЛОНИ К-2

Таблиця 6.5

Матеріальний баланс колони К-2

Статті балансу

Витрата,

Щільність,

Температура (середня) кипіння фракції, оС

Молярна маса


% Мас.

кг / год




Взято:

Нафта отбензіненная

100,0

710784

-

-

-

Разом

100,0

710784

-

-

-

Отримано:

1.Фракція 120-180оС

9,7

68946

0,757

149

134

2.Фракція 180-230оС

7,8

55441

0,801

207

170

3.Фракція 230-280оС

7,3

51887

0,835

256

203

4.Фракція 280-350оС

10,7

76054

0,860

314

253

5. Мазут

64,5

458456

0,949

516

440

Разом

100,0

710784

-

-

-

6.2.2 ВИБІР КОНСТРУКЦІЇ ОСНОВНИЙ КОЛОНИ, ЧИСЛА І ТИПУ тарілок

Кількість тарілок по висоті колони приймаємо з практичних даних.

У нижній отгонной частини монтуємо 4 тарілки (n1 = 4).

У зміцнювальної частини колони - від зони харчування до тарілки виведення фракції 280-3500С приймаємо 6 тарілок (з 5 по 10 тарілку, вважаючи знизу), n2 = 6.

Від тарілки виведення фракції 280-3500С до тарілки виведення фракції 230-2800С приймаємо 10 тарілок (з 11 по 20), n3 = 10.

Від тарілки виведення фракції 230-2800С до тарілки виведення фракції 180-2300С приймаємо 10 тарілок (з 21 по 30), n4 = 10.

Від тарілки виведення фракції 180-2300С до верху тарілки приймаємо 12 тарілок (з 31 по 42), n5 = 12.

Разом в колоні прийнято 42 тарілки, з яких у зміцнювальної частини 38 шт., А в отгонной - 4 шт.

Вибираємо клапанні тарілки. Перепад тиску на одну тарілку становить 5 мм рт. ст. ( Рт = 0,00066 МПа).

6.2.3 РОЗРАХУНОК ТИСКУ ПО ВИСОТІ КОЛОНИ

Розрахунок тиску по висоті колони ведемо зверху вниз виходячи з перепаду тиску на тарілках. Тиск в ємності зрошення Р = 0,1 МПа. Приймаються ΔР = 0,04 МПа.

Тиск у верху колони:

Рверха = РЕ-2 + ΔР = 0,1 +0,04 = 0,140 МПа

Тиск на тарілці виведення фракції 180-230 оС:

Р180-240 = Рверха + ΔРТ ∙ n6 = 0,140 +0,00066 ∙ 12 = 0,148 МПа

Тиск на тарілці виведення фракції 230-280 оС:

Р240-280 = Рверха + ΔРТ ∙ (n4 + n5) = 0,140 +0,00066 ∙ (10 +12) = 0,155 МПа

Тиск на тарілці виведення фракції 280-350оС:

Р280-350 = Рверха + ΔРТ ∙ (n3 + n5 + n4) = 0,140 + 0,00066 ∙ (10 +12 +10) = 0,161 МПа

Тиск на вході в колону:

Рвхода = Рверха + ΔРТ ∙ (n5 + n4 + n3 + n2) = 0,140 + 0,00066 ∙ (12 +10 +10 +6) = 0,165 МПа

Тиск по висоті колони розподіляється наступним чином:

Рверха = 0,140 МПа;

Р180-230 = 0,148 МПа;

Р230-280 = 0,155 МПа;

Р280-350 = 0,161 МПа;

Рвхода = 0,165 МПа.

6.2.4 РОЗРАХУНОК ВИТРАТ ВОДЯНОГО ПАРА

За заводськими даними коливання витрат водяної пари складають 1,6 - 2,3% мас. у розрахунку на сировину основний атмосферної колони, що в середньому становить 2% мас. на що відводиться продукт. Для зручності проведення розрахунків кількість водяної пари і флегми визначаємо на 100 кг сировини.

Витрата водяної пари, що подається в нижню частину колони, знайдемо з вираження:

Zніза = Gм ∙ 0,02,

де Zніза - витрата водяної пари, що подається в нижню частину колони, кг;

Gм - витрата мазуту. Для нашого розрахунку Gм = 64,5 кг (див. табл. 6.4); 0,02 - витрата водяної пари, в частках від одиниці.

Zніза = Gм ∙ 0,02 = 64,5 ∙ 0,02 = 1,29 кг.

Витрата водяної пари, що подається в стріппінг-колону До-2 / 3, що служить для виведення фракції 280-350 оС:

Zк-2 / 3 = g280-350 ∙ 0,02 = 10,7 ∙ 0,02 = 0,214 кг.

Витрата водяної пари, що подається в стріппінг-колону К-2 / 2 (висновок фракції 230-2800С):

Zк-2 / 2 = g 230-280 ∙ 0,02 = 7,3 ∙ 0,02 = 0,146 кг.

Витрата водяної пари, що подається в стріппінг-колону К-2 / 1 (висновок фракції 180-2300С):

Zк-2 / 1 = g180-230 ∙ 0,02 = 7,8 ∙ 0,02 = 0,156 кг.

Визначимо кількість водяної пари по висоті колони.

Кількість водяної пари на тарілці відбору фракції 280-3500С:

Z280-350 = Zніза = 1,29 кг.

Кількість водяної пари на тарілці відбору фракції 230-2800С:

Z230-280 = Zніза + Zк-2 / 3 = 1,29 + 0,214 = 1,504 кг.

Кількість водяної пари на тарілці відбору фракції 180-2300С:

Z180-230 = Zніза + Zк-2 / 3 + ​​Zк-2 / 2 = 1,29 + 0,214 + 0,146 = 1,65 кг.

Кількість водяної пари в верху колони:

Zверха = Zніза + Zк-2 / 3 + ​​Zк-2 / 2 + Zк-2 / 1 = 1,29 + 0,214 + 0,146 +0,156 = 1,806 кг.

6.2.5 РОЗРАХУНОК ВИТРАТ Флегма ПО ВИСОТІ КОЛОНИ

Задаємося флегмового числом і приймаємо умовно, що воно по колоні не змінюється. Приймемо флегмовое число рівним 2.

Кількість флегми, що стікає з тарілки виведення фракції 280-3500С

gфл 280-350 = g280-350 ∙ 2 = 10,7 ∙ 2 = 21,4 кг.

Кількість флегми, що стікає з тарілки виведення фракції 230-2800С:

gфл 230-280 = g 230-280 ∙ 2 = 7,3 ∙ 2 = 14,6 кг.

Кількість флегми, що стікає з тарілки виведення фракції 180-2300С:

gфл 180-230 = g 180-230 ∙ 2 = 7,8 ∙ 2 = 15,6 кг.

Кількість флегми у верху колони:

gфл 00 = g 120-180 ∙ 2 = 9,7 ∙ 2 = 19,4 кг.

6.2.6 ВИЗНАЧЕННЯ ТЕМПЕРАТУРИ НАГРІВУ СИРОВИНИ НА входом в колонний

Теоретична частка відгону т) буде такою:

ē т = 0,097 +0,078 +0,073 +0,107 = 0,355.

Температура нагріву нафти повинна забезпечити величину фактичної частки відгону рівною або на 0,001-0,003 більше теоретичної.

Температура нагріву нафти в печі перед колоною К-2 знаходиться в межах 320-3700С.Для визначення температури нагріву нафти необхідно розрахувати процес одноразового випаровування сировини.

Розрахунок процесу одноразового випаровування сировини колони ведемо за умови випаровування в трубах печі. Приймаються тиск на 0,03 МПа вище, ніж у живильному зоні.

Рр = Рвхода +0,03 = 0,165 +0,03 = 0,195 МПа.

Продовжуємо вести розрахунок на 100 кг сировини.

При прийнятому тиску задаємося температурою нагріву нафти і методом підбору з використанням ПЕОМ знаходимо молярну частку (ер), при якій дотримуються рівності:

де хi - молярна концентрація компонентів рідкої фази;

уi - молярна концентрація компонентів парової фази;

a i - молярна концентрація компонентів сировини;

ер - молярна частка відгону;

Кi - константа фазового рівноваги.

Знаючи молярну частку відгону розраховуємо масову частку відгону із співвідношення

,

де ē р - масова частка відгону (розрахункова);

Му - молярна маса парової фази;

Мс - молярна маса сировини.

У табл.6.6. зазначені результати розрахунку молярної частки.

Вихідні дані для розрахунку частки відгону:

Компонент сировини колони

Молярні концентрації

Константи фазового рівноваги

1. фр.120-1670С

0,1722

19,4872

2. фр.167-2140С

0,1389

10,7692

3. фр.214-2610С

0,1149

4,8718

4. фр.261-3080С

0,0977

2,1538

5. фр.308-3550С

0,0781

1,0769

6. фр.355-4020С

0,0693

0,4359

7. фр.402-4490С

0,0688

0,1692

8. фр.449-5000С

0,0709

0,0067

9. фр. вище 5000С

0,1892

0,0077

Сума молярних часток

1,0000

-

РЕЗУЛЬТАТИ РОЗРАХУНКУ НА ПЕОМ

Молярна частка відгону е = 0,5437 при 370 º С і 0,195 МПа.

СКЛАД ФАЗ

Компонент сировини колони

Рідка фаза

Газова фаза

1. фр.120-1670С

0,0156

0,3037

2. фр.167-2140С

0,0220

0,2369

3. фр.214-2610С

0,0370

0,1803

4. фр.261-3080С

0,0600

0,1293

5. фр.308-3550С

0,0750

0,0808

6. фр.355-4020С

0,0999

0,0436

7. фр.402-4490С

0,1255

0,0212

8. фр.449-5000С

0,1541

0,0010

9. фр. вище 5000С

0,4109

0,0032

Сума молярних часток

1,0000

1,0000

Таблиця 6.6

Визначення молярної частки відгону нафти на вході в колону при температурі 370 о С і тиску 0,195 МПа

п / п

Межі википання фракції, 0С

Вихід фракцій (фактичний) на сировину установки,% мас.

Вихід фракцій на сировину колони (Gi),% мас.

Мi

,

кмоль

Середня температура кипіння фракції, оС

Тиск насичених парів фракції при 370оС, Мпа (Рi)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

1

120-167

7,0

8,0

129

0,062

0,1722

143

3,8

19,4872

0,0156

2

167-214

7,0

8,0

160

0,050

0,1389

191

2,1

10,7692

0,0220

3

214-261

6,7

7,6

185

0,041

0,1149

237

0,95

4,8718

0,0370

4

261-308

6,8

7,7

221

0,035

0,0977

284

0,42

2,1538

0,0600

5

308-355

6,5

7,4

264

0,028

0,0781

331

0,21

1,0769

0,0750

6

355-402

6,7

7,6

307

0,025

0,0693

380

0,085

0,4359

0,0999

7

402-449

7,5

8,5

346

0,025

0,0688

426

0,033

0,1692

0,1255

8

449-500

8,8

10,0

394

0,025

0,0709

478

0,0013

0,0067

0,1541

9

> 500

31,0

35,2

520

0,068

0,1892

568

0,0015

0,0077

0,4109

Разом

-

88,0

100,0

-

0,358

1,0000

-

-

-

1,0000

п / п

уi = Ki × хi

Mi × yi

Mi × хi

r i


1

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

1

0,3037

39,2

0,214

2,0

0,005

0,080

0,753

0,007

0,284

0,106

2

0,2369

37,9

0,207

3,5

0,009

0,080

0,788

0,011

0,263

0,102

3

0,1803

33,4

0,182

6,8

0,017

0,076

0,820

0,021

0,222

0,093

4

0,1293

28,6

0,156

13,3

0,034

0,077

0,847

0,040

0,184

0,091

5

0,0808

21,3

0,116

19,8

0,050

0,074

0,866

0,058

0,135

0,086

6

0,0436

13,4

0,073

30,7

0,078

0,076

0,882

0,088

0,083

0,086

7

0,0212

7,3

0,040

43,4

0,110

0,085

0,901

0,122

0,045

0,094

8

0,0010

0,4

0,002

60,7

0,154

0,100

0,920

0,168

0,002

0,107

9

0,0032

1,6

0,009

213,7

0,542

0,352

1,010

0,537

0,009

0,349

Разом

1,0000

183,1

1,000

393,9

1,000

1,000

-

1,052

1,226

1,114

Визначимо масову частку відгону нафти - сировини колони К-2 при температурі 370 º С і тиску 0,195 МПа.

Масова частка відгону р) сировини основної колони, отримана в результаті розрахунку, повинна бути трохи більше або дорівнює теоретичної частці відгону ē т. У нашому прикладі ē т = 0,355, а ē р = 0,356. Отже, температуру нагрівання сировини на вході в колону визначили вірно.

Перевірку правильності розрахунку проводимо, визначаючи щільність сировини колони зі співвідношення:


де

.

Визначимо щільність сировини за даними табл. 6.6 (колонка 21):

Отримане значення щільності сировини колони і певне раніше збігаються.

6.2.7 ВИЗНАЧЕННЯ ТЕМПЕРАТУРИ Мазут в низу КОЛОНИ

Колона працює з введенням водяної пари в нижню частину колони, де відбувається випаровування найбільш легкої частини вуглеводнів, на що витрачається теплота і температура мазуту знижується на 10-250С по відношенню до температури входу сировини в зону живлення. Приймаються температуру в низу колони в нашому прикладі наступної

tніза = 370 - 20 = 3500С

6.2.8 РОЗРАХУНОК Парціальний тиск ФРАКЦІЙ

Розрахунки парціальних тисків фракцій 120-1800С, 180-2300С, 230-2800С, 280-3500С представлені в табл. 6.7-6.10.

Таблиця 6.7

Розрахунок парціального тиску фракції 120-1800С (Робщ = 0,140 МПа)

Компонент

Витрата, (Gi) кг

Мi

Ni = , Кмоль

yi =

Pобщ ∙ yi

Водяний пар

Фр.120-1800С + гостре зрошення

1,806

9,7 +19,4 = 29,1

18

134

0,100

0,217

0,315

0,685

0,044

0,096

Разом

30,906

-

0,317

1,000

0,140

Таблиця 6.8

Розрахунок парціального тиску фракції 180-2300С (Робщ = 0,148 МПа)

Компонент

Витрата, (Gi) кг

Мi

Ni = , Кмоль

yi =

Pобщ ∙ yi

Водяний пар

Фр.120-1800С

Фр.180-2400С + флегма

1,65

9,7

7,8 +15,6 = 23,4

18

134

170

0,092

0,072

0,138

0,305

0,238

0,457

0,045

0,035

0,068

Разом

34,75

-

0,302

1,000

0,148

Таблиця 6.9

Розрахунок парціального тиску фракції 230-2800С (Робщ = 0,155 МПа)

Компонент

Витрата, (Gi) кг

Мi

Ni = , Кмоль

yi =

Pобщ ∙ yi

Водяний пар

Фр.120-1800С

Фр.180-2300С

Фр.230-2800С + флегма

1,504

9,7

7,8

7,3 +14,6 = 21,9

18

134

170

203

0,084

0,072

0,046

0,108

0,271

0,233

0,148

0,348

0,042

0,036

0,023

0,054

Разом

40,904

-

0,310

1,000

0,155

Таблиця 6.10.

Розрахунок парціального тиску фракції 280-3500С (Робщ = 0,161 МПа)

Компонент

Витрата, (Gi) кг

Мi

Ni = , Кмоль

yi =

Pобщ ∙ yi

Водяний пар

Фр.120-1800С

Фр.180-2300С

Фр.230-2800С

Фр.280-3500С + флегма

1,29

9,7

7,8

7,3

10,7 +21,4 = 32,1

18

134

170

203

253

0,072

0,073

0,046

0,036

0,127

0,203

0,206

0,130

0,102

0,359

0,033

0,033

0,021

0,016

0,058

Разом

58,19

-

0,354

1,000

0,161

6.2.9 ВИЗНАЧЕННЯ ТЕМПЕРАТУРИ ВИВЕДЕННЯ БІЧНИХ ПОГОНАХ І ТЕМПЕРАТУРИ У верх колони

Для визначення температур виведення бічних погонів і температури у верху колони будуємо криві ІТК та лінії ОІ при атмосферному тиску відповідних фракцій і потім за допомогою сітки Максвелла будуємо лінії ОІ фракцій за їх парціальних тисках, визначених у таблицях 6.7-6.10.

Парціальний тиск фракції 120-1800С становить 0,096 Мпа

Парціальний тиск фракції 180-2300С становить 0,068 Мпа

Парціальний тиск фракції 230-2800С становить 0,054 Мпа

Парціальний тиск фракції 280-3500С становить 0,058 Мпа

Вихідні дані для побудови кривих ІТК наведено в табл. 6.11-6.14. Криві ІТК та лінії ОІ, побудовані при атмосферному тиску і відповідних парціальних тисках представлені на рис.6.2-6.5.

Таблиця 6.11

Вихідні дані для побудови кривої ІТК фракції 120-180оС

Температура википання, оС

Вихід,% мас.



На нафту

на фракцію

сумарний


120-128

1,1

11,3

11,3


128-136

1,3

13,4

24,7


136-144

1,6

16,5

41,2


144-152

1,3

13,4

54,6


152-160

1,0

10,4

65,0


160-170

1,7

17,5

82,5


170-180

1,7

17,5

100,0

РАЗОМ

9,7

100,0

-

Таблиця 6.12

Вихідні дані для побудови кривої ІТК фракції 180-230оС

Температура википання, оС

Вихід,% мас.



На нафту

на фракцію

сумарний


180-187

0,8

10,3

10,3


187-194

1,2

15,4

25,7


194-201

1,1

14,1

39,8


201-208

1,3

16,6

56,4


208-215

0,8

10,3

66,7


215-222

1,5

19,2

85,9


222-230

1,1

14,1

100,0

РАЗОМ

7,8

100,0

-

Таблиця 6.13

Вихідні дані для побудови кривої ІТК фракції 230-280оС

Температура википання, оС

Вихід,% мас.



На нафту

на фракцію

сумарний


230-237

0,7

9,6

9,6


237-244

1,0

13,7

23,3


244-251

1,0

13,7

37,0


251-258

1,2

16,4

53,4


258-265

1,2

16,4

69,8


265-272

1,1

15,1

84,9


272-280

1,1

15,1

100,0

РАЗОМ

7,3

100,0

-

Таблиця 6.14

Вихідні дані для побудови кривої ІТК фракції 280-350оС

Температура википання, оС

Вихід,% мас.



На нафту

на фракцію

сумарний


280-290

1,5

14,0

14,0


290-300

1,5

14,0

28,0


300-310

1,7

15,9

43,9


310-320

1,7

15,9

59,8


320-330

1,5

14,0

73,8


330-340

1,4

13,1

86,9

7.

340-350

1,4

13,1

100,0

РАЗОМ

10,7

100,0

-

Побудувавши на підставі даних, наведених у табл. 6.11-6.14 криві ІТК та криві ОІ для атмосферного тиску (0,1 МПа), отримуємо температури, що відповідають початку і кінця ліній одноразового випаровування відповідних фракцій.

Температури 10,50 і 70%-ного відгону знаходимо безпосередньо по кривій ІТК. Визначаємо кут нахилу. По двох значень - куту нахилу ІТК і температурі 50%-ного відгону знаходимо на графіку Обрядчікова - Смидович НТІ та КОІ.

За кривою ІТК фракції 120 - 1800С знаходимо (рис. 6.1):

tІТК10% = 127 ° С, tІТК50% = 149 ° С, tІТК70% = 163 ° С

Розраховуємо кут нахилу ІТК:

Ð ІТК = = 0,6

За графіком Обрядчікова - Смидович знаходимо

0% (НТІ) Þ 35% (ІТК)

100% (КОІ) Þ 58% (ІТК)

Потім по кривій ІТК отримуємо температури

tОІНК = 141,5 ° С, tОІКК = 154,50 З

Поєднуючи отримані точки, отримуємо лінію ОІ фракції 120 - 180 ° С при атмосферному тиску.

Потім за допомогою графіка Максвелла знаходимо температури початку і кінця ліній ОІ при тисках, рівних парціальним тискам відповідних фракцій.

Фракція 120-180оС

tОІНК = 141,5 ° С, tОІКК = 154,50 С при атмосферному тиску

tОІНК = 140 ° С, tОІКК = 1530С при парціальному тиску

Фракція 180-230оС

tОІНК = 201 ° С, tОІКК = 2080С при атмосферному тиску

tОІНК = 185 ° С, tОІКК = 1920С при парціальному тиску

Фракція 230-280оС

tОІНК = 253 ° С, tОІКК = 2580С при атмосферному тиску

tОІНК = 228 ° С, tОІКК = 2330С при парціальному тиску

Фракція 280-350оС

tОІНК = 307 ° С, tОІКК = 3180С при атмосферному тиску

tОІНК = 281 ° С, tОІКК = 2920С при парціальному тиску

Для фракції 120-180оС температура виведення з колони дорівнює температурі кінця одноразового випаровування при парціальному тиску даної фракції, для фракцій, що виводяться бічними погонами з колони, ці температури рівні температур початку ліній ОІ відповідних фракцій за їх парціальних тисках.

Температура виведення фракції 120-180оС дорівнює температурі кінця ОІ, для інших погонів беруться температури початку ОІ. Таким чином, температури виведення фракцій рівні:

для фракції 120-180оС tвив = 153оС;

для фракції 180-230оС tвив = 185оС;

для фракції 230-280оС tвив = 228оС;

для фракції 280-350оС tвив = 281оС.

6.3 ТЕПЛОВОЇ БАЛАНС КОЛОНИ

Використовуючи результати розрахунків, складаємо тепловий баланс колони К-2. Він наведено в табл. 6.15. Продовжуємо вести розрахунок на 100 кг сировини.

При складанні балансу ентальпію парів розраховували за формулою

, КДж / кг.

Ентальпію рідкої фази обчислюємо за формулою

, КДж / кг.

Таблиця 6.15

Матеріальний і тепловий баланс колони К-2

Статті балансу

Витрата, кг

420

Середня температурна поправка на один градус (α)

1515

t, оС

Ентальпія, кДж / кг

Кількість теплоти, кДж







Пари, Н

Рідина, h


Прихід:

Нафта отбензіненная, в тому числі:









- Пари

35,6

0,816

0,000752

0,820

370

1151,5

-

41000

- Рідина

64,4

0,951

0,000567

0,954

370

-

877

56500

Гостре зрошення

19,4

0,757

0,000831

0,761

30

-

58

1200

Разом

119,4

-

-

-

-

-

-

98700

Витрата:









Фракція 120-180 о С + гостре зрошення

29,1

0,757

0,000831

0,761

153

642

-

18700

Фракція 180-230оС

7,8

0,801

0,000765

0,805

185

-

413

3200

Фракція 230-280оС

7,3

0,835

0,000725

0,839

228

-

516

3800

Фракція 280-350оС

10,7

0,860

0,000686

0,863

281

-

654

7000

Мазут

64,5

0,949

0,000581

0,952

350

-

818

52800

Разом

119,4

-

-

-

-

-

-

85500

Щільність знаходиться за формулою

= + 5 × a,

де a - середня температурна поправка на один градус.

Знаходимо дебаланс тепла:

= ((Qпріх - Qрасх) / Qпріх) × 100 = ((98700 - 85500 / 98700) × 100 = 13,4%

Отже, необхідно циркуляційний зрошення.

6.4 ВИБІР ЧИСЛА І ВИТРАТИ циркуляційного зрошення

Приймаємо припущення, що кількість теплоти, що увійшло в колону з водяною парою, дорівнює кількості теплоти, втраченого через стінки колони в навколишнє середовище.

Число циркуляційних зрошень дорівнює 3.

Q = QПРІХ - QРАСХ = 98700 - 85500 = 13200 кДж

Висновок циркуляційних зрошень проводиться на дві тарілки нижче виведення бічних погонів, тому температура виведених потоків зрошень вище температур потоків відповідних бічних погонів.

Перше (верхнє) циркуляційний зрошення (ЦО 1) відбирається з 28 і повертається на 29 тарілку, друге (середнє) циркуляційний зрошення (ЦО 2) відбирається з 18 і повертається на 19 тарілку, третє (нижнє) циркуляційний зрошення (ЦО 3) відбирається з 8 і повертається на 9 тарілку.

Розраховуємо температури виходу циркуляційних зрошень за наступною формулою

tвих = t + 2 × D t,

D t = (t1 - t2) / (N2-N1),

де t1, t2 - температури виведення фракції і відповідного циркуляційного зрошення;

N1, N2 - тарілки виведення фракцій

Температура виходу першого циркуляційного зрошення:

D t = (228 - 185) / (30 - 20) = 4 оС

tцо1 = 185 + 2 × 4 = 193 оС

Температура виходу другого циркуляційного зрошення:

D t = (281 - 228) / (20 - 10) = 5 оС

tцо2 = 228 + 2 × 5 = 238 оС

Температура виходу третього циркуляційного зрошення:

D t = (350 - 281) / (10 - 4) = 11,5 оС

tцо3 = 281 + 2 × 11,5 = 304 оС

Приймаємо для циркуляційних зрошень 1,2,3 наступні температури входу і виходу

для Ц.О.1 tвх = 130оС, tвих = 193оС;

для Ц.О.2 tвх = 160оС, tвих = 238оС;

для Ц.О.3 tвх = 220оС, tвих = 304оС.

Теплоту, що знімається циркуляційним зрошенням, знаходимо за формулою

D Q = S (GЦ.О. ∙ (hВИХ - hВХ)),

де hВИХ і hВХ - ентальпії рідкого потоку циркуляційного зрошення на виході з колони і на вході до неї відповідно.

Для Ц.О.1 1515 = 0,805

tвх = 130оС hвх = 276 кДж / кг

tвих = 193оС hвих = 433 кДж / кг

для Ц.О.2 1515 = 0,839

tвх = 160оС hвх = 342 кДж / кг

tвих = 238оС hвих = 544 кДж / кг

для Ц.О.3 1515 = 0,863

tвх = 220оС hвх = 488 кДж / кг

tвих = 304оС hвих = 720 кДж / кг

Знаходимо витрату циркуляційного зрошення.

S (hВИХ - hВХ) = (433 - 276) + (544 - 342) + (720 - 488) = 591 кДж / кг

GЦ.О. = 13200/591 = 22,3 кг

Знаходимо кількість тепла, що знімається кожним циркуляційним зрошенням.

Qцо1 = 22,3 × (433 - 276) = 3500 кДж

Qцо2 = 22,3 × (544 - 342) = 4500 кДж

Qцо3 = 22,3 × (720 - 488) = 5200 кДж

Перевірка.

D Q = Qцо1 + Qцо2 + Qцо3 + Qцо4

3500 + 4500 + 5200 = 13200 кДж

6.5 ВИЗНАЧЕННЯ ОСНОВНИХ РОЗМІРІВ КОЛОНИ

6.5.1 РОЗРАХУНОК НАВАНТАЖЕННЯ на пари і рідини у різних перетинах

Вибираємо найбільш навантажені перерізу по висоті колони.

Перетин I - I - перетин під верхньою тарілкою.

Ескіз перетину I - I

Рис. 6.6

Складаємо матеріальний баланс.

GI-I + gО.О. = G120-180 + gО.О. + GГ.О.О.

Навантаження по парам GI-I = G 120-180 + gГ.О.О.

Навантаження по рідини gI-I = gГ.О.О.,

де gГ.О.О. - Гаряче гостре зрошення, яке виникає від гострого зрошення,

Кількість гарячого гострого зрошення

tI-I = t верх + D t

D t = ≈ 3 оС.

TI-I = 153 + 3 = 156 о C

= 37,5 кг

GI-I = 9,7 + 37,5 = 47,2 кг

gI-I = gг.о.о. = 37,5 кг

Перетин II - II - перетин між введенням і виведенням першого циркуляційного зрошення.

Рис. 6.7 Ескіз перетину II - II.

Навантаження по парам GII-II = G120-180 + G180-230 + gГ.Ц.О.I + gФЛ.180-230

Навантаження по рідини gII-II = gГ.Ц.О.I + gЦ.О.1 + gФЛ.180-230,

де gФЛ.180-230 - потік флегми, що стікає з тарілки відбору фракції 180-230оС. Вважаємо, що його кількість постійно до тарілки відбору фракції 230-280оС.

GФЛ.180-230 = 15,6 кг

Умовно приймаємо, що щільність ЦО1 дорівнює щільності фракції 180 -230 оС.

GГ.Ц.О.I - гаряче зрошення, яке виникає від циркуляційного зрошення 1.

GГ.Ц.О.I = = 12,7 кг

GII-II = 9,7 + 7,8 + 12,7 + 15,6 = 45,8 кг

gII-II = 12,7 + 22,3 + 15,6 = 50,6 кг

Перетин III-III - перетин між тарілками виведення і введення другого циркуляційного зрошення.

Рис. 6.8 Ескіз перетину III - III.

Навантаження по парам:

G III-III = G120-180 + G180-230 + G230-280 + gГ.Ц.О.II + gФЛ.230-280

Навантаження по рідини:

gIII-III = gГ.Ц.О.II + gЦ.О.II + gФЛ.230-280

де gФЛ.230-280 - потік флегми, що стікає з тарілки відбору фракції 230-280оС. Вважаємо, що його кількість постійно до тарілки відбору фракції 280-350оС.

GФЛ.230-280 = 14,6 кг / год

gГ.Ц.О.II = = 17,4 кг

GIII-III = 9,7 + 7,8 + 7,3 + 17,4 + 14,6 = 56,8 кг

gIII-III = 17,4 + 22,3 + 14,6 = 54,3 кг

Перетин IV-IV - перетин між тарілками виведення і введення третього циркуляційного зрошення.

Рис. 6.9 Ескіз перетину IV - IV.

Навантаження по парам:

G IV-IV = G120-180 + G180-230 + G230-280 + G280-350 + gГ.Ц.О.III + gФЛ.280-350

Навантаження по рідини:

gIV-IV = gГ.Ц.О.III + gЦ.О.III + gФЛ.280-350

gФЛ.280-350 = 21,4 кг

gГ.Ц.О.III = = 22,0 кг

G IV-IV = 9,7 + 7,8 + 7,3 + 10,7 + 22 + 21,4 = 78,9 кг

g IV-IV = 22 + 22,3 + 21,4 = 65,7 кг

Перетин VV - перетин у зоні харчування.

Рис. 6.10 Ескіз перетину V - V.

До складу парового потоку входять пари, що надійшли з сировиною (парова фаза GC) і пари, що піднімаються від отгонной частини колони (Gніз).

Gніз = gс + gФЛ.280-350 - gM = L ∙ (1 - ē р) + gФЛ.280-350 - gM, де

L-витрата сировини на вході в колону, L = 100 кг

gM-витрата мазуту, gM = 64,5 кг

ē р-масова частка відгону, ē р = 0,356

Gніз = 100 ∙ (1 - 0,356) +21,4 - 64,5 = 21,3 кг

Навантаження по парам:

GV-V = GC + Gніз = 35,6 + 21,3 = 56,9 кг

Навантаження по рідини:

gV-V = gC + gФЛ.280-350 = 100 ∙ (1-0,356) +21,4 = 85,8 кг

Зводимо отримані дані в табл.6.16.

Таблиця 6.16

Навантаження по парах і рідини в різних перетинах колони.

Перетин

Навантаження перерізу, кг


по парах

по рідини

II

47,2

37,5

II-II

45,8

50,6

III-III

56,8

54,3

IV-IV

78,9

65,7

VV

56,9

85,8

6.5.2 РОЗРАХУНОК ДІАМЕТРУ ОСНОВНИЙ КОЛОНИ

Діаметр колони розраховуємо у трьох перерізах:

-Перетин II - перетин під верхньою тарілкою;

-Перетин VV - перетин у зоні харчування;

-Саме навантажене перетин з решти, це перетин IV-IV - перетин між тарілками виведення і введення ЦО3.

D = , Де

VП - обсяг парів у розраховується перерізі,

Wд - допустима швидкість пари в розраховується перерізі колони,

,

де GH і LВП - кількість нафтових і водяних парів,

МН і 18 - молекулярні маси нафтопродукту і води,

t - температура в розраховується перерізі,

Р - тиск у розраховується перерізі, МПа,

k - коефіцієнт перерахунку.

7107,84

Wд = 0,85 × 10-4 × З × ,

де С - коефіцієнт, величина якого залежить від конструкції тарілок, відстані між ними і поверхневого натягу рідини.

Ж і П - щільності рідини і пари,

= - × (t - 20)

С = К × С1 - С2 × (l - 35),

де К - коефіцієнт, що визначається залежно від типу тарілок, К = 1,15;

С1 - коефіцієнт, що залежить від відстані між тарілками, С1 = 750;

С2 = 4 для клапанних тарілок;

l - коефіцієнт, що враховує вплив рідинної навантаження на допустиму швидкість парів;

,

де L - навантаження по рідкій фазі в розраховується перерізі, м3 / год;

L = ,

де g - навантаження по рідини в розраховується перерізі;

Р - число зливних пристроїв на тарілці, Р = 4;

Напір рідини розраховуємо за формулою

, М,

де b - периметр зливу (довжина зливний перегородки), b = (0,75-0,8) × d.

Розрахунок діаметра колони в перерізі I - I

= 22,4 м3 / с

= - × (156 - 20) = 0,757 -0,000831 × (156 - 20) = 0,644 г/см3 = 644 кг/м3

= 4,3 кг/м3

L = = = 413,9 м3 / ч

= 24,5

З = 1,15 × 750 - 4 × (24,5 - 35) = 904,5

Wд = 0,85 × 10-4 × 904,5 × = 0,94 м / с

d = = = 5,51 м

приймемо d = 5,8 м

Розраховуємо фактичну швидкість парів за формулою:

Wфакт = VП / S,

де S - площа перерізу колони

S = π d 2 / 4 = (3,14 ∙ 5,8 2) / 4 = 26,41 м3

Wфакт = 22,4 / 26,41 = 0,85 м / с

Wфакт <Wд, отже діаметр колони розрахований вірно.

= = 0,024 м = 24 мм

Розрахунок діаметра колони в перерізі IV - IV

= 25,4 м3 / с

= 0,860 - 0,000686 × (304 - 20) = 0,665 г/см3 = 665 кг/м3

= 6,2 кг/м3

L = = = 702,2 м3 / ч

= 35,9

З = 1,15 × 750 - 4 × (35,9 - 35) = 858,9

Wд = 0,85 × 10-4 × 858,9 × = 0,75 м / с

d = = 6,6 м

приймемо d = 6,8 м

Розраховуємо фактичну швидкість парів за формулою:

Wфакт = VП / S

де S - площа перерізу колони

S = π d 2 / 4 = (3,14 ∙ 6,8 2) / 4 = 36,3 м3

Wфакт = 25,4 / 36,3 = 0,70 м / с

Wфакт <Wд, отже, діаметр колони розрахований вірно.

= 0,031 м = 31 мм

Розрахунок діаметра колони в перерізі V - V.

= 21,5 м3 / с

= 0,951 - 0,000567 × (350 - 20) = 0,764 г/см3 = 764 кг/м3

= 5,3 кг/м3

L = = 798,2 м3 / ч

= 47,7

З = 1,15 × 750 - 4 × (47,7 - 35) = 811,7

Wд = 0,85 × 10-4 × 811,7 × = 0,83 м / с

d = = = 5,7 м

приймемо d = 5,8 м

Розраховуємо фактичну швидкість парів за формулою:

Wфакт = VП / S

де S - площа перерізу колони

S = π d 2 / 4 = (3,14 ∙ 5,8 2) / 4 = 26,41 м3

Wфакт = 21,5 / 26,41 = 0,81 м / с

Wфакт <Wд, отже діаметр колони розрахований вірно.

= 0,037 м = 37 мм

Приймаються діаметр основної атмосферної колони від верху до тарілки, розташованої над тарілкою виведення фракції 180-230 оС (тарілка 31) рівним 5,8 м; від тарілки виведення фракції 180-230 оС до тарілки, розташованої над зоною харчування (тарілка 6) - 6 , 8 м; діаметр нижньої частини колони приймаємо рівним 5,8 м.

6.5.3 РОЗРАХУНОК ВИСОТИ КОЛОНИ

Висота колони складається з висот окремих її частин, на які вона умовно розбивається (ріс.6.9). Висота її верхній частині (над верхньою тарілкою) визначається за формулою:

H1 = 0,5 × d1,

де d1 - діаметр верхньої частини колони.

Висота частини колони від введення сировини до верхньої тарілки складається з висот "колонок" що відповідають висновку окремих фракцій. Розрахунок ведеться на основі числа тарілок у цих "шпальтах" і з урахуванням відстані між цими тарілками (D h = 0,6 м):

H2 = (N5 - 1) × D h

H3 = (N4 - 1) × D h

H4 = (N3 - 1) × D h

H5 = (N2 - 1) × D h

H6 = (2-3) × D h

H7 = (N1 - 1) × D h

H8 = 1,5-2 м - відстань до рівня рідини від нижньої тарілки в низу колони.

H9 - визначається в залежності від обсягу рідини в низу колони, висота повинна забезпечувати роботу насоса протягом 10 хв після припинення подачі нафти на установку.

Vн = ;

Vполусф = ;

H9 = + H ';

h '= ;

Загальна висота колони дорівнює:

H = S Hi

Звідси

Н1 = 0,5 × 5,8 = 2,9 м;

Н2 = (12 - 1) × 0,6 = 6,6 м;

Н3 = (10 - 1) × 0,6 = 5,4 м;

Н4 = (10 - 1) × 0,6 = 5,4 м;

Н5 = (6 - 1) × 0,6 = 3,0 м;

Н6 = 3 × 0,6 = 1,8 м;

Н7 = (4 - 1) × 0,6 = 1,8 м;

Н8 = 2,0 м;

= 0,949 - 0,000581 × (350 - 20) = 0,757 г/см3 = 757 кг/м3

Vн = = = 101,0 м3

Vполусф = = = 82,3 м3

Обсяг напівсферичного днища менше, ніж обсяг мазуту, тобто h '= (101-82,3) / (0,785 · 5,8) = 4,1

Н9 = 5,8 / 2 + 4,1 = 7,0 м

Н = 2,9 + 6,6 +5,4 + 5,4 + 3,0 + 1,8 +1,8 + 2,0 + 7,0 = 35,9 м

Рис. 6.9 Ескіз колони К-1

Бібліографічний список

  1. Проектування установок ЕЛОУ-АВТ (Методичні вказівки) / СамГТУ; Укладачі В.Г. Власов, І. А. Агафонов. Самара, 2005

  2. Нафти СРСР. Довідник. Т. 1. М.: Хімія, 1971. С. 294.

  3. Товарні нафтопродукти, їх властивості та застосування. Довідник. М.: Хімія, 1971, 414 с.

  4. Гуревич І.Л. Технологія переробки нафти і газу. Ч. 1. М.: 1972, 360 с.

  5. Павлов К.Ф., Романків П.Г., Носков А.А. Приклади і задачі за курсом процесів і апаратів хімічної технології. М.: Хімія, 1981, 560 с.

  6. Розрахунки основних процесів і апаратів нафтопереробки. Довідник. М.: Хімія, 1979, 566 с.

    Додати в блог або на сайт

    Цей текст може містити помилки.

    Виробництво і технології | Курсова
    477.1кб. | скачати


    Схожі роботи:
    Розробка системи автоматизації технологічного процесу на прикладі установки ЕЛОУ-АВТ
    Вакуумна перегонка мазуту Технологічна схема типової установки АВТ одержувані продукти та їх застосування
    Проект освітлювальної установки
    Проект освітлювальної установки пташника
    Проект освітлювальної установки свинарника для опоросів
    Проект освітлювальної установки свинарника для опоросів на 24 місця
    Проект освітлювальної установки стрігательний пункт для овець
    Проект освітлювальної установки свинарника на 1840 голів поросят-от`емишей
    Проект освітлювальної установки молочного блоку продуктивністю 3 тонни молока на добу
    © Усі права захищені
    написати до нас