1   2   3
Ім'я файлу: 5.тех расчеты.doc
Розширення: doc
Розмір: 589кб.
Дата: 29.01.2022
скачати
Пов'язані файли:
12_Tekhniko-ekonomichna_otsinka_proektovanikh_organizatsiyno-tek




5. Технологічний розрахунок

5.1. Матеріальні розрахунки основних технологічних стадій процесу
Згідно закону збереження матерії, маса речовин, що поступають в яку-небудь систему, рівна масі речовин, що покидають цю систему, незалежно від того, які фізичні або хімічні зміни вони зазнають.

В процесі нафтопереробки сумарна кількість сировини і реагентів , що поступають на переробку, рівна сумарній кількості отриманих продуктів переробки. Для процесів нафтопереробки, що є найчастіше безперервними, рівняння матеріального балансу прийнято складати для годинного приходу і витрати речовин:

Σ Gпоч = Σ Gкін, (5.1)

де Σ Gпоч , Σ Gкін- сумарна кількість речовин, що поступають в систему і покидають її, відповідно, кг/годину

Σ Gпоч = G 1поч + G2поч +……. + Gпоч, (5.2)

Σ Gкін = G 1кін + G2кін +……. + Gкін , (5.3)

Матеріальний баланс може бути складений і для окремих компонентів системи. Так, в системах, в яких не відбувається хімічних перетворень, наприклад в процесах ректифікації, абсорбції і ін., повинен дотримуватися баланс по кожному компоненту. У системах, в яких протікають хімічні перетворення, маса i- го компоненту, що поступає, рівна сумі мас перетвореного і неперетвореного i - го компоненту.

У даному проекті розрахунок матеріального балансу установки приведений в таблиці 5.1.1. Розрахунок проводився за матеріальними даними, узятих з матеріального балансу на установці каталітичного крекінгу, що діє. Кількість робочого часу в році склала 8140 годин або 339 днів

Продуктивність установки по сировині 1 400 000 млн.т/год.

Формули перекладу одиниць вимірювання

т/рік/320 = т/добу

т/добу *1000/24 = кг/годину

кг/годину /3600 = кг/с
Таблиця 5.1.1. Матеріальний баланс установки


Компонент

%
Продуктивність

тис.т/рік
т/добу
кг/годину

1
2
3
4
5

Поступило:
 
 
 
 

Вакуумний газойль
100
1400
4129,80
172074,73

ВСГ
1,2
16,8
49,56
2064,90

Разом:
101,2
1416,8
4179,35
171439,63

 Отримано:
 
0
0
0

Бензин
48,29
676,06
1994,28
83094,89

ППФ
4,28
59,92
176,76
7364,80

ББФ
8,34
116,76
344,42
14351,03

ДТС (165-3500С)
4,46
62,44
184,19
7674,53

ДТС (180-2900С)
17,13
239,82
707,43
29476,40

Фракція 310-4200С
6,35
88,9
262,24
10926,75

Фракція більш 4200С
1,2
16,8
49,56
2064,90

Сухий газ
3,8
53,2
156,93
6538,84

Сірководень
1,49
20,86
61,53
2563,91

Кокс випалюваний
4,2
58,8
173,45
7227,14

Втрати
1,66
23,24
68,55
2856,44

Разом:
101,2
1416,8
4179,35
174139,63


Розрахунки матеріального балансу виконані за допомогою програми EXCEL і оформлені редактором WORD фірми Microsoft Office.

Матеріальний баланс секції 200 представлений в таблиці 5.1.2.

Таблиця 5.1.2. Матеріальний баланс секції 200


Компонент

%
Продуктивність

тис.т/рік
т/добу
кг/годину

1
2
3
4
5

Поступило:
 
 
 
 

Вакуумний газойль
100
1400
4129,80
172074,73

Разом:
100
1400
4129,80
172074,73

Отримано:




0






Нестабільний бензин
49,91
698,74
2061,18
85882,50

Жирный газ
20,14
281,96
831,74
34655,85

Легкий газойль
17,3
242,2
714,45
29768,93

Важкий газойль
6,35
88,9
262,24
10926,75

Фракція більш 4200С
1,2
16,8
49,56
2064,90

Кокс випалюваний

4,2
58,8
173,45
7227,14

Втрати
0,9
12,6
37,17
1548,67

Разом:
100
1400
4129,79
172074,73


Матеріальний баланс колони представлений в таблиці 5.3

Таблиця 5.1.3. Матеріальний баланс колони


Найменування нафтопродуктів
% мас на сировину
% мас на завантаження
Вихід продукції

тис.т/рік
т/добу
кг/

годину

Поступило:















Продукти крекінгу
94,9
100
1328,6
3919,17
163299

Разом:
94,9
100
1328,6
3919,17
163299

Отримано:
















Нестабільний бензин
49,91
52,59
698,74
2061,18
85882

Жирный газ
20,14
21,22
281,96
831,74
34656

Легкий газойль
17,3
18,23
242,2
44,15
29769

Важкий газойль
6,35
6,69
88,9
262,24
10927

Фракція більш4200С
1,2
1,26
16,8
49,56
2064,9

Разом:

94,9
100
1328,6
3248,87
163299


Розрахуємо кількість циркулюючого каталізатора. При кратності циркуляції каталізатор R= 7: 1 [ 7 ].

Кількість циркулюючого каталізатора складатиме:

Gк = R · Gс (5.4)

де R= 7 – кратності циркуляції;

Gс – кількість сировини, кг/годину;

Gк = 7 · 172074,73 = 1204523 ( кг/годину) = 1204,52 (т/годину).

Визначувана витрата водяної пари .

Для регулювання щільності пари сировини з каталізаторів в транспортну лінію подається водяна пара в кількості 2-6 % мас, вважаючи на завантаженість реактора

На відпарювання продуктів крекінгу із закоксованого каталізатора в зону відпарювання подається 5-10 кг пари на 1 т каталізатора [ 7 ].

Приймаємо витрату водяної пари для регулювання щільності суміші

рівним 4 % на сировину:

Gп1 = Gс · 0,04, (5.5)

Gп1 = 172074,73 · 0,04 = 6882,99 (кг/годину)

На каталізаторі після регенерації залишається кокс в кількості

0,2-0,5% мас, що складе:

G0к = Gк · 0,3/100, (5.6)

де Gк – кількість циркулюючого каталізатора, т/годину;

G0к = 1204,52· 0,3 / 100 = 3,61 (т/годину).

Кількість закокосованного каталізатора на виході з реактора визначається по формулі:

Gзк = Gк + G0к + 9,844, (5.7)

де 7,227 – кількості випалюваного коксу, т/годину.

Gзк =1204,52+ 3,61+ 7,227= 1215,36 (т/годину).

Прийнявши витрату водяної пари 6 кг, знайдемо витрату водяної пари:

Gп2 = Gзк · 6, (5.8)

Gп2 = 1215,36 · 6 = 7292,18 (кг/годину).

Загальна витрата водяної пари:

Gп1,2 = Gп1 + Gп2, (5.9)

Gп1,2 = 6882,99 + 7292,18 = 14175,2 (кг/годину).

Проектована колонна складається з чотирьох простих колон. На підставі досвіду експлуатації аналогічних колон застосовуються наступні числа тарілок в концентраційній частині колони:

- фракція нестабільного бензину (без урахування тарілок секції ВЦО) –

11 тарілок;

- фракція 195-3100С (без тарілок секції I ПЦО) – 6 тарілок;

- фракція більш 4200С (без тарілок секції III ПЦО) – 5 тарілок.

У секціях циркуляційних зрошувань застосовується по три тарілки.

Загальна кількість тарілок 35 шт, з них 30- клапанові баластностні 2-х потокові і 3 сітчасті з відбійними елементами і бічними сливами, 2 полуглухі [ 7 ].

5.2. Теплоенергетичні розрахунки основних технологічних стадій процесу
Тиск в колоні приймаємо такий, як і в реакторі, за вирахунком втрат в транспортному трубопроводі, які складають 35 КПа або 0,035 МПа. По досвіду установок, що діють, тиск вгорі колони приймаємо рівним 0,8 кгс/см2 або 0,08 МПа [2].

Перепад тиску на одну клапанну тарілку приймаємо 5мм.рт.ст. або 0,000665 МПа [2].
На сітчасту тарілку перепад тиску приймаємо 1,3мм.рт.ст. ( межа 0,74:1,98 мм.рт.ст.) або 0,000173 МПа[2].

Визначаємо абсолютний тиск в різних секціях колони і результати зводимо в таблицю 5.2.1.

Таблиця 5.2.1 Абсолютний тиск в секціях колони

Номер тарілки
5
8
11
22
28
31
35

Абсолютний тиск, Мпа
0,083
0,085
0,092
0,095
0,099
0,101
0,103



У зв'язку з тим, що сировина поступає в колону з реактора у вигляді перегрітої суміші з каталізатором, нижня частина колони з секцією нижнього циркуляційного зрошування призначена для охолоджування пари сировини і відмивання пари від каталізатора, конденсації важкої фракції сировини і відпарювання від неї легких фракцій. У цій секції встановлюють сітчасті тарілки з відбійними елементами і бічними сливами.

По висоті колони має чотири циркуляційних і одне гостре зрошування.

Температуру сировини на вході в колону приймаємо рівною 4750С [7].

Температуру верху колони приймаємо рівній температурі кінця одноразового зрошування нестабільного бензину при парціальному тиску нафтової пари. Температуру на тарілках виведення бічних погонів приймаємо рівній температурі початку одноразового випаровування відбираного продукту. Температура фракції > 4200С на виході з колони 3600С.

Визначення температур початку і кінця одноразового випаровування фракцій, які википають, проводимо по графіку Обрядчиков- Смідовіч і результати записуємо в таблицю 5.2.2.
Для визначення парціального тиску пари нестабільного бензину вгорі колони задається витрата водяної пари секцію (відпарна колона)
2 % від бічного погона [7].

Таблиця 5.2.2. Температура початку і кінця ОВ продуктів

Продукти

tg ІТК
t 0%, ОВ, 0 С

t 50%, ОВ, 0
t 100%, ОВ, 0

нестабільний бензин

1,43
65
100
138

Фракція 180 - 290 0 С
0,55
239
245
249

Фракція 310 - 420 0 С
0,95
341
351
357

Фракция > 420 0 С
1,1
462
475
480


Витрата пари в апаратурну колону:

Gп3=0,02 · GR3, (5.10)

де GR3 – витрата фракції 180 - 2900С, кг/годину (табл. 5.1.3);

Gп3= 0,02 · 29769 = 595,379 (кг/годину) .

Загальна витрата водяної пари:

Gп = Gп1 + Gп2 + Gп3, (5.11)

Gп = 6882,99 + 7292,19 + 595,397 = 14770,55 (кг/годину).

Визначаємо молекулярну масу нафтопродуктів по формулі з введенням характеризуючого чинника К/:

М= ( 7 · К/ - 21,5) + (0,76 - 0,04 · К/ ) · tср + ( 0,003 · К/ - 0,00245) · tср2, (5.12)

де К/ – характеризуючий чинник;
Ткип – середня молекулярна температура кипіння, К;

– відносна щільність нафтопродукту [2];

tср – середня молекулярна температура кипіння, 0 С .

= , (5.13)

М R4 = (7 · 11,84 – 21,5) + (0,76 – 0,04 · 11,84) ·100 + (0,003 · 11,84 –

– 0,00245) · 1002 = 101.07

=

М R3 = (7 · 10,524 – 21,5) + ( 0,76 – 0,04 · 10,524) · 100 + ( 0,003 · 10,524 –

- 0,00245) · 1002 = 177,68

=

М R2 = (7 · 11,008 – 21,5) + ( 0,76 – 0,04 · 11,008) · 100 + ( 0,003 · 11,008 –

0,00245) · 1002 = 274,62

=

М R1 = (7 · 11,462 – 21,5) + ( 0,76 – 0,04 · 11,462) · 100 + ( 0,003 · 11,462 –

0,00245) · 1002 = 425,01

Результати розрахунків зводимо в таблицю 5.2.3.

Таблиця 5.2.3 Щільність і молекулярна вага нафтопродуктів

Продукти
t 50%, ОВ, 0
М




Нестабільний бензин

100
101,07
0,735
0,739

Фракція 180 − 290 0 С
245
177,68
0,925
0,928

Фракція 310 − 420 0 С
353
274,62
0,942
0,945

Фракція > 420 0 С
475
425,01
0,96
0,963


Парціальний тиск бензинової пари у верху колони визначимо по формулі:
(5.14)

де Р = 0,08 Мпа – абсолютний тиск у верху колони [2];

МД1 – молекулярна вага нестабільного бензину;

gx – кількість гострого зрошування.

Приймаємо кратність гострого зрошування 3:1[7], в цьому випадку:

gx = 3 · GД1 = 3 · 85882,50 = 257647 (кг/годину) (5.15)

Рв =

При даному тиску 0,064 МПа температура верху Тв = tкОИ =1150С.

Температура на тарілках виведення бічних погонів: tR4ОИ = 2200C,

tR2ОИ = 2900С.

У таблиці 5.3.1. приведений температурний режим колони, з якого

складається тепловий баланс, визначається надлишок тепла в колоні, яке потрібно зняти зрошуванням. Температура флегми з тарілок виведення проміжних зрошувань приймається з принципу рівномірного перепаду температур по рідкій фазі для окремих секцій. Різниця температур між стрічними потоками пари і флегми оцінюється рівною 10 0С, виходячи з досвідчених даних [7].
5.2.1. Тепловий баланс колони
Тепловий баланс колонни приведен в таблиці 5.2.1.1.

Таблиця 5.2.1.1. Температурний режим колони

Точка виміру
t, 0С
Точка виміру
t, 0С

1
2
3
4

Верх колони
115
Пари на 22-ій тарілці глуха пара
220

Флегма на 5-ій тарілці
125
Пари під 22-ою тарілкою глуха пара
230


Продовження таблиці 5.2.1.1.

1
2
3
4

Пари під 5-ою тарілкою

135
Пари на 22-ій тарілці глуха пара
220

Рідина на 8-ій тарілці глуха пара
145
Пари під 22-ою тарілкою глуха пара
230


Пари під 8-ою тарілкою глуха пара

155
Флегма на 18-ій тарілці глуха пара
280

Флегма на 18-ій тарілці
180
Пари під 28-ою тарілкою
290

Пари під 18-ою тарілкою
190
Рідина на 31-ій тарілці
318

Флегма на 19-ій тарілці
194
Пари під 31-ою тарілкою
328

Пари під 8-ою тарілкою

204
Рідина на 36-ій тарілці
350







Пари під 36-ою тарілкою
360







Виведення гострого зрошування
50







Введення ВЦО на 5 тарілку
75







Введення I П Ц О на 19 тарілку
150







Введення II П Ц О на 28 тарілку
220







Введення Н Ц О на 1,2,3 тарілку
270


Таблиця 5.2.1.2. Тепловий баланс колони

Найменування потоку
Кількість

кг/годину
Тепловміст, кДж/кг
Кількість тепла, кВт

Поступило:









Продукти крекінгу

163298,92
1484,38
67332,68

Водяна пара

14770,55
3383,76
13883,33

Разом
178069,47
-
81216,01

Отримано:









Нестабільний бензин

85882,50
571,51
13634,09

Жирний газ
34655,85
186,645
1796,76

Легкий газойль
29768,93
470,60
3891,46

Важкий газойль

10926,75
705,16
2140,31

Фракція >420 0С
2064,90
729,50
418,43

Водяна пара

14770,55
3383,73
13883,33

Разом

178069,47
-
35764,37


Втрати тепла від корпусу колони в навколишнє середовище не внесені до теплового балансу колони, це дає деякий запас при визначенні тепла, що знімається зрошуванням.
5.2.2. Розрахунок зрошувань в колоні
Розглянемо варіант роботи колони при мінімальному відведенні тепла в кожній простій колоні:

∆Q = ∑Qnmin, (5.16)

Знайдемо те, що тепло знімається гострим зрошуванням:

Qnmin = , (5.17)

де Д1 – кількість нестабільного бензину і жирного газу, кг/годину;

InT7 – ентальпія водяної пари на 7-ій тарілці, кДж/кг[14];

InTД1 – ентальпія пари нестабільного бензину і жирного газу,

кДж/кг[14];

Gn1, Gn2 – кількість водяної пари, що поступає в колону з реактора,

кг/годину;

Gn3- кількість водяної пари що поступає в колону з відпарної секції,

кг/годину ;

iT7 – теплоємність нафтової пари на 7-ій тарілці, кДж/кг · К [14];

iTД1 – теплоємність нестабільного бензину, кДж/кг · К [14].

Qnmin= (85882,50 + 34656)· (617,68 - 571,51) + 14175,2 · (2734,14 - 2704) + 595,379 · (3274,9 - 2704) = 6332397 (кДж/годину) = 1759 (кВт)

Кількість гострого зрошування:

gхолmin = Qnmin / gnTД1 - gT1ж, (5.18)

gхолmin = 1759 / (571,51 - 103,12) = 3,76 (кг/с).

Кількість флегми що стікає з 1-ої тарілки:

g1 = Qnmin/gnT2-gT1ж, (5.19)

tT1 = 1150C, tT2 = 1170C,

g1 =1759 / (575,8 - 254,28) = 5,47 (кг/с).

Флегмове число:

Ф1 = , (5.20)

де g1 – кількість флегми що стікає з 1-ої тарілки, кг/с;

Д1 – кількість нестабільного бензину, кг/годину.
Ф1 = .

  1   2   3

скачати

© Усі права захищені
написати до нас