Курсовая работа (т): Переработка нефти на атмосферно-вакуумных трубчатых установках

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

Бензиновую фракцию нк-120°C рекомендуется направить на блок изомеризации для повышения октанового числа и дальнейшего использования в качестве малосернистого компонента товарного автобензина.

Керосиновая фракция 120-240°C используется как компонент реактивного топлива марки Т-1.

Дизельную фракцию 240-350°C можно направить на гидроочистку для доведения содержания серы в соответствие со стандартом Евро-4. После гидроочистки фракцию можно использовать как компонент дизельного топлива для арктического климата.

Проводится топливно-масляный вариант переработки нефти. На выходе имеем две масляные фракции, которые в дальнейшем используются для получения базовых дистиллятных масел: 350-450°С и 450-500°С, а также остаток - гудрон 500+°С (ИВ=115), который идет на получение высоковязких остаточных масел.

1.4 Материальный баланс установки

Материальный баланс установки оформлен в виде таблицы

Таблица 1.5 - Материальный баланс установки

Наименование продуктов и сырья

Выход по ИТК

Отбор от потенциала

Фактический выход

Количество





тыс.т/год

кг/час

Взято:

Нефть

100,0

-

100,00

4400,0

523810

Получено:

Бензин (нк-120)

4,3

0,98

4,21

185,2

22052

РТ (120-240)

21,8

0,97

21,15

930,6

110786

ДТ (240-350)

25,3

0,96

24,29

1068,8

127233

М1 (350-450)

18,4

0,95

17,48

769,1

91562

М2 (450-500)

7,7

0,95

7,32

322,1

38343

Гудрон (500+)

22,5

1,14*

25,55

1124,2

133834

Итого

100,0

-

100,00

4400,0

523810

,00-(4,21+21,15+24,29+17,48+7,32) = 23,55%

*отбор гудрона 25,64/22,5=1,14

Примечание. Материальный баланс рассчитан без учета потерь и исходя из условия: число рабочих дней в году - 350, производительность установки 4,4 млн. т/год.

1.5 Технологический расчет основной атмосферной колонны

На основании практических и литературных источников принимаются следующие исходные данные:

температура сырья на входе в колонну 350°С;

давление в низу колонны Pн=0,17 МПа;

количество водяного пара, подаваемого в низ колонны 1% масс. на сырье;

количество водяного пара в отпарные колонны 1% масс. на выводимый из отпарной колонны дистиллят;

число тарелок: в отпарной части колонны Nот=6, в концентрационной части NБ+РТ=15, NДТ=10;

перепад давления на тарелку ∆Р=0,0008 МПа;

температура низа принимается на 20˚С ниже температуры сырья.

1.5.1 Материальный баланс основной атмосферной колонны

Таблица 1.6 - Материальный баланс основной атмосферной колонны

Сырье и продукты

Выход по ИТК

Отбор от потенциала

Фактический выход

ti, °С

Mi, кг/кмоль

ρi

Взято:

Нефть

100,0

-

100,00

-

-

0,852

Получено:

Бензин (нк-120)

4,3

0,98

4,21

69

85

0,701

РТ (120-240)

21,8

0,97

21,15

180

146

0,794

ДТ (240-350)

25,3

0,96

24,29

295

236

0,847

Мазут (350+)

48,6

1.04*

50,40*

498

457

0,904

Итого

100,0

-

100,00

-

-

-


Фактический выход мазута определяется как разность:

,0-(4,3+21,8+25,3)=48,6%

*Отбор мазута: 50,40/48,6=1,04

1.5.2 Расчет доли отгона сырья на входе в К-1

Для повышения точности расчета нефть разбивается на ряд узких фракций, которые принимаются за индивидуальные компоненты. Характеристика узких фракций приведена в таблице 1.3.

Расчет ОИ производится методом подбора из условия:

Σx i =, (1.1)

где хFi, хi - мольная доля компонента соответственно в сырье и жидкой фазе;

е - мольная доля отгона;- константа фазового равновесия i-го компонента.

Порядок расчета ОИ:

. Рассчитываем число киломолей i-го компонента: Ni=ai/Мi

. Рассчитываем мольные доли компонентов: XFi=Ni/ƩNi

. Рассчитываем упругость паров i-го компонента (Рi) при заданной температуре (t) по формуле:

Pi=0,1* МПа,

где bi=(tв+273)/(ti+273), tв=350°С.

. Задаемся значением мольной доли отгона: (е=0,758);

. Рассчитываем константу фазового равновесия i-го компонента:


где Рвх - давление на входе в колонну: (Рвх=Рн -∆P*Nот), МПа;- величина отношения кмоли водяного пара/кмоли сырья,

Рвх=0,17-0,0008*6=0,1652 МПа.

. По формуле 1.1 рассчитываются мольные доли компонентов в жидкой фазе сырья (Xi), находится ƩXi. Если ƩXi получилась в пределах заданной точности, переходим к пункту 7, в противном случае задаются новой величиной «е» и повторяют расчеты с пункта 5.

. Рассчитываем мольные доли компонентов в паровой фазе сырья:

=Ki*Xi.

. Рассчитываем молярные массы жидкости (Мх) и паров (Му):

Мх=ƩМi*Xi,

Му=ƩМi*Yi.

. Рассчитываем массовые доли компонентов в жидкой и паровой фазах:

= Мi*Xi/Мх,

= Мi*Yi/Му.

. Рассчитываем удельные объемы жидкой и паровой фаз:

Ʃ(/ρi); Ʃ(/ρi).

Расчет удобно выполнять в виде таблицы. Представленный ниже расчет произведен в электронных таблицах Excel на основе исходных данных, полученных на ЭВМ.

Таблица 1.7 - Расчет доли отгона сырья на входе в К-1

Фракция

ai

ti

Mi

ρi

Ni

XFi

Pi

 

н.к.-60

1,3

39

73

0,651

0,0178

0,0420

232,9007

 

60-100

1,5

80

90

0,715

0,0167

0,0393

16,9442

 

100-150

7,7

125

113

0,758

0,0682

0,1608

4,5081

 

150-200

8,8

175

143

0,792

0,0615

0,1452

1,8560

 

200-250

8,8

225

178

0,818

0,0494

0,1167

0,8555

 

250-300

11,2

275

218

0,839

0,0514

0,1212

0,3797

 

300-350

12,1

325

263

0,858

0,0460

0,1086

0,1581

 

350-400

9,8

375

313

0,874

0,0313

0,0739

0,0626

 

400-450

8,6

425

368

0,888

0,0234

0,0551

0,0240

 

450-500

7,7

475

428

0,901

0,0180

0,0425

0,0091

 

 500+

22,5

573

560

0,924

0,0402

0,0948

0,0014

 

Σ

100




0,4238

1,0000


 

Фракция

Ki

Ki-1

e*(Ki-1)

1+e*(Ki-1)

Xi

Yi

 

н.к-60

1653,5490

1652,5490

1252,6321

1253,6321

0,00003

0,0554

 

60-100

120,3005

119,3005

90,4298

91,4298

0,00043

0,0517

 

100-150

32,0068

31,0068

23,5032

24,5032

0,00656

0,2100

 

150-200

13,1770

12,1770

9,2302

10,2302

0,01419

0,1870

 

200-250

6,0739

5,0739

3,8460

4,8460

0,02407

0,1462

 

250-300

2,6955

1,6955

1,2852

2,2852

0,05305

0,1430

 

300-350

1,1227

0,1227

0,0930

1,0930

0,09932

0,1115

 

350-400

0,4444

-0,5556

-0,4211

0,5789

0,12762

0,0567

 

400-450

0,1706

-0,8294

-0,6287

0,3713

0,14850

0,0253

 

450-500

0,0648

-0,9352

-0,7089

0,2911

0,14581

0,0094

 

500+

0,0099

-0,9901

-0,7505

0,2495

0,37995

0,0038

 

Σ





0,99953

0,9964

 

Фракция

Mi*Xi

Mi*Yi

/ρi

/ρi

н.к-60

0,0024

4,0458

0,00001

0,02261

0,00001

0,03473

60-100

0,0387

4,6568

0,00009

0,02603

0,00013

0,03640

100-150

0,7414

23,7314

0,00179

0,13263

0,00236

0,17498

150-200

2,0296

26,7442

0,00490

0,14947

0,00618

0,18873

200-250

4,2846

26,0243

0,01034

0,14545

0,01264

0,17781

250-300

11,5640

31,1708

0,02790

0,17421

0,03325

0,20764

300-350

26,1201

29,3251

0,06301

0,16390

0,07344

0,19102

350-400

39,9456

17,7518

0,09636

0,09921

0,11025

0,11352

400-450

54,6473

0,13182

0,05211

0,14845

0,05868

450-500

62,4071

4,0440

0,15054

0,02260

0,16708

0,02509

500+

212,7735

2,1065

0,51326

0,01177

0,55547

0,01274

Σ

414,5545

178,9234

1,00000

1,00000

1,10925

1,22134


Массовая доля отгона рассчитывается по уравнению

eM=e*My/(My*e+Mx*(1-e)),

eM=0,758*178,9234/(178,9234*0,758+414,5545*(1-0,758)=0,575.

Плотность пара рассчитывается по уравнению:

ρy=1/ Ʃ(/ρi) = 1/1,22134 = 0,819.

Плотность жидкости:

ρх=1/ Ʃ(/ρi)=1/1,10925=0,902.

1.5.3 Расчет температуры вывода бокового погона в зоне вывода дизельного топлива

Рисунок 1.1 - К расчету температуры вывода бокового погона в зоне вывода дизельного топлива: F - сырье, g - флегма, G - пары, в.п. - водяной пар, Mф - мазут фактический

Температура бокового погона определяется методом подбора: задаются количеством флегмы "g" и ее составом (Х принятое). Последующими расчетами доказывают правильность принятого состава флегмы. Количество флегмы рекомендуется принимать в пределах 15-20 кг.

. Принимаем количество флегмы g=15,0 кг. Состав флегмы массовый (Х принятое):

Б=0,0012,

РТ=0,0544,

ДТ= (1-0,0012-0,0544)=0,9444.

. Рассчитывается количество компонентов во флегме:

Бg=15,0*0,0012=0,018 кг,

РТg=15,0*0,0544=0,816 кг,

ДТg=15,0*0,9444=14,166 кг.

Составим уравнение материального баланса по обозначенному на рисунке 1.3 контуру:

F+g+в.п.=G+Мф.

Подставим в это выражение величину:

=Бф+РТф+ДТф+Мф,

где Бф, РТф, ДТф, Мф - соответственно фактические выходы бензина, реактивного топлива, дизельного топлива и мазута (эти данные берутся из таблицы 1.6).

После подстановки и сокращения Мф получим:

=(Бф+Бg)+(РТф+РТg)+(ДТф+ДТg)+в.п.

. Рассчитывается количество компонентов в парах:

БG = 4,21+0,018 =4,228 кг, РТG= 21,15+0,816 =21,966 кг, ДТG= 24,29+14,166 =38,456 кг, в.п.= 100*0,01 = 1 кг (1% на сырьё).

. Рассчитывается давление в зоне вывода бокового погона:

РДТ=Рн-(No+NДТ)*∆Р,

РДТ=0,17-(6+10)*0,0008=0,1572 МПа.

Температура паров рассчитывается методом подбора из условия конца ОИ: ∑Yi/Ki=1.

Все расчеты сведем в таблицу 1.8:

Таблица 1.8 - Расчет температуры паров G

Компонент

кг

Mi

ti

ρi

Ni

Yi

Б

4,228

85

69

0,701

0,049741

0,118800

РТ

21,966

146

180

0,794

0,150452

0,359333

ДТ

38,456

236

295

0,847

0,162949

0,389181

В.П.

1

18

-

-

0,055556

0,132686

Σ





0,418698

1,000000

tG=276°С

Pi

Ki

Xi

Mi*Xi

xрасчетное

5,6564

35,9821883

0,003302

0,2806

0,0012

0,6654

4,232824427

0,084892

12,3942

0,0544

0,0671

0,426844784

0,911762

215,1757

0,9444

-

0

0

0,0000



0,999955

227,8506

1,0000


Константа фазового равновесия водяного пара принимается "∞" из условия, что конденсация водяного пара недопустима (в случае конденсации создается аварийная ситуация) и, следовательно, Хв.п.=Yв.п./Кв.п.=0, а так как Yв.п. ≠0, поэтому Хв.п.=0 только при Кв.п. =∞.

По данным расчета делается вывод: принятый состав флегмы близок к расчетному, поэтому можно переходить к составлению теплового баланса по контуру, обозначенному на рисунке 1.3.

Уравнение теплового баланса по обозначенному контуру:

+Qg=QG+QM+Qпцо1,

где Qf, Qg - тепло, вносимое сырьем и флегмой;, Qm - тепло, выносимое парами и мазутом;ПЦО1 - тепло, снимаемое промежуточным циркуляционным орошением под тарелкой вывода бокового погона.

Водяной пар в тепловом балансе не учитывается.

Приход тепла:

. С сырьем:

= F*JF,

где F=100 кг

Энтальпия парожидкостной смеси сырья рассчитывается по формуле:

JF=j*eмас + i*(l-eмас),

где j, i - соответственно энтальпии паров и жидкости, рассчитываемые по формулам:

i = 4,187*(0,403*t+0,000405*t2)/ (ρx)0,5 кДж/кг (1.2)= 4,187*[(50,2+0,109*t+0,00014*t2)*(4-ρy)-73,8], кДж/кг    (1.3)

где t, ρx, ρy - соответственно температура, плотности жидкости и пара. Этот расчет осуществлен на ЭВМ.=988 кДж/кг=988*100=98800 кДж/кг

. С флегмой:

Температура флегмы (а это и есть температура вывода бокового погона) рассчитывается по уравнению:

tg=tG-(tF-tG)/Nдт;

tg=276-(350-276)/10=269˚С.

Плотность флегмы:


Энтальпия флегмы ig рассчитывается по формуле 1.2 с использованием значений tg и ρg:

i = 4,187*(0,403*269+0,000405*2692)/ (0,844)0,5 =626,6 кДж/кг

Qg=g*ig,

=15,0*626,6=9390 кДж

Итого: приход теплапpиx = Qf + Qg=98800+9390=108190 кДж

Расход тепла:

. С мазутом (ρ мазута из таблицы 1.6):= tF-20=350-20=330˚С

= Мф* iМ

М рассчитывается по формуле 1.2:м=4,187*(0,403*330+0,000405*3302)/ (0,904)0,5 = 780 кДж/кг=50,4*780=39306 кДж

. С парами G:= G*JG.

Количество углеводородных паров:

= БG + РТG + ДТG

=4,228+21,966+38,456=64,65 кг

Плотность углеводородных паров:



рассчитывается по формуле 1.3:=4,187*[(50,2+0,109*276+0,00014*2762)*(4-0,817)-73,8]=903 кДж/кг=64,65*903=58376 кДж

Расход тепла:

= QM + QG

=39306+58377=97683 кДж

Из теплового баланса рассчитывается тепло, снимаемое промежуточным циркуляционным орошением:пцо1= Qприх - Qpacxпцо1= 108190 - 97683=10517 кДж.

1.5.4 Расчет отпарной колонны дизельного топлива

Расчет отпарной колонны заключается в итерационном подборе количества флегмы "gст", поступающей в аппарат из основной колонны, и определении температуры дизтоплива, уходящего с низа отпарной колонны.

Рисунок 1.2 - К расчету отпарной колонны дизтоплива: G - пары; g - флегма; в.п. - водяной пар; ДТф - дизтопливо фактическое

Рассчитывается количество водяного пара, подаваемого в низ колонныв.п. = ДТф*0,01 = 24,29*0,01 = 0,2429 кг

Температура верха отпарной колонны принимается на 5˚С ниже температуры флегмы tGст =tgст - 5 = 269 - 5=264˚С.

. Принимаем gст = 28,24 кг

Принимаем, что с верха отпарной колонны уходят полностью бензин, реактивное топливо, водяной пар и часть дизельного топлива.

. Рассчитываем количество углеводородных компонентов в парах Gст (состав gст принимается из таблицы 1.8 равным Храсч):

Б=28,24*0,0012= 0,033888 кг

РТ= 28,24*0,0544= 1,536256 кг

ДТ=28,24*0,09444-24,29= 2,379856 кг,

где 24,29 - количество ДТф, уходящего с низа отпарной колонны.=0,033888+1,536256+2,379856=3,95 кг

. Определяем, находятся ли пары данного состава в состоянии насыщения. Расчет сводится в таблицу:

Таблица 1.9 - Проверка насыщенности паров Gст

Компонент

кг в парах

Mi

Ni

Yi

t=264 Pдт=0,1572 МПа






Pi

Ki

Xi

Б

0,033888

85

0,000399

0,011556

4,6287

29,44466

0,000392

РТ

1,536256

146

0,010522

0,304998

0,5511

3,505725

0,087

ДТ

2,379856

236

0,010084

0,292297

0,0508

0,323155

0,904511

В.П.

0,2429

18

0,013494

0,391148

-

0

Σ

3,95


0,0345

1



0,991904


При выполнении условия для последнего столбца (ΣXi=1 с достаточной точностью) таблицы можно сделать вывод, что пар Gст насыщенный, а значит количество gст принято правильно.

. Расчет температуры вывода ДТф

Уравнение теплового баланса отпарной колонны:

ст = QGct + QДТ
ДТ = Qgcт - QGстДТ = ДТф*iДТ = gcт*i - Gct*J

откуда iДТ= (g*i - Gct *J)/ ДТф

Для определения энтальпии паров Gct необходимо предварительно рассчитать плотность паров по формуле 1.4, а затем использовать формулу 1.3. Энтальпия i=ig берется из расчета теплового баланса нижнего контура основной колонны.

= 4,187 * [(50,2+0,109*264+0,00014*2642)*(4-0,824)-73,8] = 870,9 кДж/кгДТ=28,24*626,61 - 3,95*870,9 =14255 кДжДТ = 14255/24,29=587 кДж/кг

Зная плотность ДТ и энтальпию iДТ, можно рассчитать его температуру из квадратного уравнения:

,000405*tДТ2 +0,403*tДТ -iДТ*(ρДТ)0,5/4,187 = 0ДТ = [-0,403+(0,4032 + 0,000405* iдт*(ρДТ)0,5/4,187)0,5] /0,00081 (1.5)ДТ = [-0,403+(0,4032+4*0,000405*587*(0,847)0,5/4,187)0,5]/0,00081= 254,83°С

Примем tДТ = 255°С.

1.5.5 Расчет температуры верха колонны К-1

Температура верха рассчитывается из условия конца ОИ паров, уходящих с верха колонны ∑Yi/Ki=1.

Для повышения точности расчета бензиновая фракция разбивается на две более узкие фракции.

Рассчитываем количество водяного пара, уходящего с верха колонны:

GВП=GH+GДТ,

где GH, GДТ - соответственно количество водяного пара, подаваемого в низ К-1 и отпарную колонну ДТ.в.п.= 1+0,2429=1,2429 кг

Рассчитывается давление верха колонны:

РВ=РН-(NOТ+NРТ+NДТ+NБ)*∆P

РВ= 0,17-(6+10+15)*0,0008=0,1452 МПа

Рассчитывается упругость паров i-гo компонента (Pi) при заданной температуре верха (tв) по формуле:

,

где bi = (tв+273)/(ti+273).

Дальнейший расчет представлен в таблице 1.10:

Таблица 1.10 - К расчету температуры верха при циркуляционном орошении

Компонент

кг

ti

Mi

Ni

Yi

Принимаем tв=76°С







Pi

Ki

Yi/Ki

Б(нк-120)

4,3

69

85

0,0506

0,18619

1,27116

8,7546

0,0213

РТ1(120-180)

11,8

150

128

0,0922

0,33929

0,20213

1,3921

0,2437

РТ2(180-240)

10

210

167

0,0599

0,22039

0,04344

0,2992

0,7366

В.П.

1,2429

-

18

0,0691

0,25414

-

-

Σ

17,3429



0,2717

1,00000



1,0016


Рассчитываем парциальное давление водяного пара

Рв.п. = Рв*YВ.П.*7600, мм рт.ст.

Рв.п. =0,1452*0,25414*7600=280,44 мм рт.ст.

Рассчитывается температура конденсации водяного пара tк:к = [1 / (0,00397 - 0,0004455 * log(PВ.П.))] - 273, °Ск = [1 / (0,00397 - 0,0004455 * log(280,44))] - 273 =74,3°С

,0-74,3=103,7 °С

(tв - tк) > 10°С, опасности конденсации водяного пара не возникает, следовательно, можно использовать циркуляционное орошение.

Далее составляем полный тепловой баланс колонны. Уравнение теплового баланса колонны при циркуляционном орошении:

= QБ + QМ + QДТ2 + QДТ1 + QПЦО1 + QВЦО.

Приход тепла:

С сырьем QF=98800 кДж

Расход тепла:

. С парами бензина QБ = Бф*JБ

где JБ - энтальпия паров бензина, рассчитывается по формуле 1.3 с использованием плотности Б и температуры верха колонныБ=4,187*[(50,2+0,109*178+0,00014*1782) * (4-0,701)-73,8]=713,7 кДж/кгБ = 4,21*713,7=3005 кДж

. С парами РТ QРТ = РТФ*JРТ

где JРТ - энтальпия паров РТ, рассчитывается по формуле 1.3 с использованием плотности РТ и температуры верха колонныРТ=4,187*[(50,2+0,109*178+0,00014*1782) * (4-0,794)-73,8]=684,9 кДж/кгРТ = 21,15*684,9=14484 кДж

. С мазутом QM =39306 кДж

. С ДТ QДТ=14255 кДж

. С ПЦО1 QПЦО1 = 8059 кДж

Из теплового баланса определяется QВЦО.ВЦО= QF-QБ- QРТ- QМ- QДТ- QПЦО1ВЦО =98800-3005-14484-39306-14255-8059=17233 кДжВЦО =17233 кДж

1.5.6 Расчет диаметра колонны

Рисунок 1.3 - К расчету диаметра колонны

. Рассчитывается количество горячего орошения:

г.ор. = QВЦО /(jtвсм -itвсм),

где itвсм - энтальпия смеси жидких бензина и реактивного топлива при температуре верха, рассчитывается по плотности смеси бензина с РТ и температуре верха.всм определяется из уравнения 1,3:

твсм = 4,187*[(50,2+0,109*tв+0,00014*tв2)*(4-ρсм)-73,8], кДж/кг

ρсм рассчитывается из уравнения:


твсм = 4,187*[(50,2+0,109*178+0,00014*1782)*(4-0,777)-73,8]=690,11 кДж/кгвсм определяется из уравнения 1,2:всм = 4,187*(0,403*178+0,000405*1782)/(0,777)0,5 =401,68 кДж/кгг.op. = 17233/(690,11-401,68)=59,75 кг

. Рассчитывается количество углеводородных паров, поступающих под верхнюю тарелку:

= Бф+РТ1ф+РТ2ф+gг.op.

=4,3+11,8+10,0+59,75=85,85 кг

. Рассчитывается секундный объем паров, м3/с:

=(G/МСМ + GВ.П./18)*22,4*(0,1/Pв)*(tв+273)*КП/273/3600

где МСМ - молярная масса смеси бензина и РТ, которая рассчитывается по формуле:


КП - коэффициент производительности.

КП равен производительности установки по нефти в кг/ч, деленной на 100 (т.к. все расчеты были выполнены на 100 кг исходной нефти),

КП = 5238 кг/(ч∙100)= (85,85 /128,8 + 1,2429/18)*22,4*(0,1 /0,1452)*(178+273)*52358 /273 /3600 = 27,28 м3/с

. Рассчитывается плотность смеси при температуре верха, кг/м3:

ρсмтв = (ρсм - (0,001828-0,00132* ρсм)*(tв - 20))*1000

ρсмтв = (0,777 - (0,001828-0,00132*0,777)*(178 - 20))*1000=650,25 кг/м3

. Рассчитывается плотность паров, кг/м3:

ρП = (G+Gвп)*Кп / Vc / 3600

ρП = (85,85+1,2429)*5238 / 27,28 / 3600 = 4,65 кг/м3

. Рассчитывается допустимая скорость паров по формуле


где С - коэффициент, зависящий от типа тарелок, расстояния между тарелками и нагрузки тарелок по жидкости.

С = 675доп =  = 0,674 м/с.

. Рассчитывается диаметр колонны:

р = ,

Dр =  = 7,18 м

Расчетный диаметр округляется до ближайшего стандартного в большую сторону. Принимаем D = 7,5 м.

2. РАСЧЕТ И ПОДБОР ОСНОВНЫХ АППАРАТОВ И ОБОРУДОВАНИЯ

.1 Расчет атмосферной печи

Рассчитывается тепловая нагрузка печи:

п =100*(JF - iт/о.)*Кп, кДж/ч

где JF - энтальпия нефти на выходе из печи (известна из расчета ОИ);т/о - энтальпия нефти после теплообменников (расчитывается при температуре 180…220°С по формуле 1.2, принимаем температуру 200°С).т/о = 4,187*(0,403*200+0,000405*2002)/(0,876)0,5 = 433 кДж/кгп = 100*(988-433)*5238 = 290694511 кДж/ч

Рассчитаем в других размерностях:

/4,187 = 69427875 ккал/ч

/(1000*3600)=80,75 МВт

В зависимости от тепловой нагрузки выбирается стандартная печь и определяется число печей. Ставим печь типа СКВ1  с производительностью 75,6 Гкал/ч. Техническая характеристика печи приведена в таблице 2.1

Таблица 2.1 - Техническая характеристика печи типа СКВ1

Показатель

СКВ1

Радиантные трубы поверхность нагрева, м2 рабочая длина, м

2100 12,6

Количество секций

7

Теплопроизводительность: МВт Гкал/ч

87,7 75,6


Печь СКВ1 - печь свободного вертикального сжигания комбинированного топлива, коробчатая, с вертикальным расположением труб змеевика в камере радиации. Под каждой камерой радиации расположена своя камера конвекции с горизонтальными трубами.

Принимаем КПД печи η=0,85, теплотворную способность топлива  и рассчитываем расход топлива GT:

= QП /  / η, кг/ч

= 69427875/10500/0,85 = 7779 кг/ч

нефть разгонка топливо охлаждение

2.2 Расчет конденсатора воздушного охлаждения

Рассчитывается тепловая нагрузка (холодопроизводительность) аппарата при остром орошении, кДж:

кво = (Бф+gор)*(jtв - i40)+Gв.п*(jz - 4,187*40),

где jtв - энтальпия паров бензина;- энтальпия водяного пара при температуре верха;- энтальпия жидкого бензина при 40 оС, рассчитывается по формуле 1.2.

= 4,187*[606, 5 + 0,305*tк + 0,5*(tв - tк)]

= 4,187*[606,5 + 0,305∙90+ 0,5* (100-90)] =2675,3 кДж/кгор = Бф*5 = 4,3*5 = 21,5 кг= 4,187*(0,403*40+0,000405*402)/ (0,701)0,5 =83,85 кДж/кг= (4,3+21,5)*(554,3-83,85) + 1,2429*(2675,3-4,187*40) = 15255 кДж

Составляется схема теплообмена:

°C 40 °C

°C 25 °C

∆t1 = 40 °С ∆t2 = 15 °С

Рассчитывается средняя разность температур (∆tcp), °С:

(∆t1 / ∆t2)> 2, ∆ tcp = (∆t1 -∆ t2) / (2,3 * log(∆t1 /∆ t2), °С,

∆ tcp =(40-15)/(2,3log(40/15)) = 25,5 °С

Рассчитывается поверхность охлаждения:

= Qkbo*Kп / (Ктп*∆tcp) , м2,

где Ктп - коэффициент теплопередачи, принимается из литературных данных, Ктп = 29,17 Вт/(м2 *град) =105 кДж/(м2*ч*град).= (15255*5238)/(105*25,5) = 29823 м2

Из справочников выбираем поверхность стандартного аппарата Fo=7500 м2 и рассчитывается число аппаратов Naп = F / Fo.п =29823/7500 = 4,995 = 4 аппарата.

Таблица 2.2 - Характеристика зигзагообразных аппаратов воздушного охлаждения (ОСТ 26-02-1521-77)

Число рядов труб

Коэффициент оребрения

Полная поверхность теплообмена, м2

8

22

7500


2.3 Расчет теплообменника «дизтопливо-нефть»

Принимаются следующие исходные данные:

нефть делится на два потока по 50 кг;

температура ДТ на выходе из теплообменника 100˚С;

температура нефти на входе в теплообменник 40˚С.

Составляется схема теплообмена:

°C 100 °C40 °C

∆t1 ∆t2

Количество передаваемого потоком дизтоплива тепла:

=ДТФ*(iДТ-i100),

где iдт берется из расчетов, i100 рассчитывается= 4,187*(0,403*100+0,000405*1002)/ (0,847)0,5 =201,77 кДж/кг= 24,29*(568,88-201,77) = 9354 кДж

Рассчитывается энтальпия нефти при 40°С= 4,187*(0,403*40+0,000405*402)/(0,876)0,5 =75,01 кДж/кг

Затем определяется энтальпия нефти на выходе из теплообменника:

=i40+Q*η/50,

где η - к.п.д. теплообменника (принимается 0,97).= 75,01+9354*0,97/50=257 кДж/кг

Зная энтальпию нефти и плотность, можно рассчитать температуру tx по формуле 1.5:х = [-0,403+(0,4032 + 4∙0,000405*257*(0,876)0,5/ 4,187)0,5] / 0,00081= 126,3˚С

∆t1 = 257-126,3=130,7°С

∆t2 = 100-40=60°С

Рассчитывается средняя разность температур ∆tcp:

(∆t1 / ∆t2) > 2, ∆ tcp = (∆t1 - ∆t2) / [2,3 ∙ log(∆t1 /∆t2)], °С

∆ tcp = (130,7-60) / [2,3*log(130,7/60)] =90,6°С

Рассчитывается поверхность теплообмена:

= QТ/О*Kп / (Ктп*∆tcp),

где Ктп = 175 Вт/(м2*град) = 630 кДж/(м2*ч*град), принимаем из= 9354*5238/ (630*90,6) = 858,1 м2

Из справочных данных выбирается поверхность стандартного аппарата Fo=864 м2 и рассчитывается число аппаратов:

п = F / Fo

п=858,1/864=0,993п округляется до целого числа в большую сторону. Naп=1.

Таблица 2.3 - Характеристика кожухотрубчатых теплообменников с плавающей головкой (ГОСТ 14245-79)

Диаметр, мм

Число ходов по трубам

Поверхность при длине труб 9000 мм и расположении их в решетке по вершинам треугольников, м2

кожуха

труб



1200

20

4

864


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе рассчитана и спроектирована установка АВТ для переработки Южно-Аламышикской нефти.

Для заданной нефти произведен расчет кривых разгонки (истинных температур кипения, молекулярной массы и относительной плотности), выбор и обоснование ассортимента получаемых продуктов, выбор и обоснование технологической схемы установки. Построенные кривые разгонки и технологическая схема установки АВТ приведены в пояснительной записке.

В ходе технологического расчета основной атмосферной рассчитан процесс однократного испарения в зоне питания колонны (еМ=0,582), осуществила расчёт температуры верха колонны (87,6˚С), температуры вывода бокового погона в зоне вывода дизельного топлива (262˚С), рассчитана отпарная колонна, составлен покомпонентный материальный и тепловой балансы колонны.

В проектном расчете определен диаметр колонны (6 м), подобрана атмосферная печь, конденсаторы воздушного охлаждения и теплообменник.

В общем, выполнение курсового проекта способствовало дальнейшему углублению моих знаний в области первичной перегонки нефти. Кроме того, при выполнении курсового проекта, закреплены знания о схематическом начертании типовых аппаратов и машин, а также приобретены дополнительные навыки работы в прикладных программах Microsoft.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.      Нефти СССР: Справочник. - Т.3. - М.: Химия, 1972. - 392с.

.        Фасхутдинов Р.А., Фасхутдинов Р.Р. Методические указания по выполнению курсовой работы по АВТ. - Уфа: УГНТУ, 2004.- 39с.

.        Танатаров М.А., Ахметшина М.Н., Фасхутдинов Р.А. Технологические расчеты установок переработки нефти. - М.: Химия, 1987.- 352с.

.        Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа: Учебное пособие для вузов. Уфа: Гилем, 2002. 672 с.


Не нашли материал для своей работы?
Поможем написать уникальную работу Без плагиата!
Источник: https://www.bibliofond.ru/detail.aspx?id=871484