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
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 = 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* 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:
. Рассчитываем удельные объемы жидкой и паровой
фаз:
Ʃ( 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
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( Плотность жидкости: ρх=1/ Ʃ( 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
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:
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:
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
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 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.
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
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:
. 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 = . Рассчитывается диаметр колонны: р = Dр = 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 Таблица 2.1 - Техническая характеристика печи типа СКВ1
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 = QП / = 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)
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)
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.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||