Курсовая работа (т): Установка АВТ мощностью 5 млн.тонн Медынской нефти в год

На основании этих данных составляем материальный баланс К-3 и сводим результаты в таблицу 5.3.

Таблица 5.3 - Материальный баланс стабилизационной колонны К-3

.4 Материальный баланс колонны четкой ректификации К-4

В колонну поступает стабильный бензин нк-180оС из стабилизационной колонны К-3.

Таблица 5.4- Материальный баланс колонны четкой ректификации К-6

.5 Материальный баланс К-5

В К-5 поступает фракция 70-180ºС . где происходит ее разделение на фракции 70-140°С и 140-180°С.

Рассчитаем материальный баланс колонны К-5:

1)      выход фракции 70-180°С берем из табл. 5.4 и получаем 18,5%.

2)      выход фракций 70-140°С и 140-180°С по ИТК и получаем 10,9 и 7,6 % соответственно.

Результаты сводим в таблицу 5.5.

Таблица 5.5 - Материальный баланс К-5

.6 Материальный баланс вакуумной колонны К-6

Так как известно, что из-за нечёткости разделения в гудроне остаётся до 10%(на гудрон) масляной фракции [4,9]. Если принять 7 %, то выход гудрона на мазут будет:

где Xн- потенциальное содержание гудрона в нефти, %масс.;

Yн- выход мазута на нефть, масс. доли;

a- содержание светлых в гудроне, масс. доли.

Следовательно выход масляной фракции 500-570°С уменьшится с 9,27 % до 7,83 % на нефть. При вакуумной перегонке неизбежно образуются газы разложения - около 0,02% на мазут. Выход гудрона уменьшится:

Xм = 14,33 - 0,02 = 14,31 % масс. на мазут.

Выход вакуумного газойля 2,07 % масс. на нефть (п. 5.2).

На основании этих данных составляем материальный баланс К-6 и сводим результаты в таблицу 5.6:

Таблица 5.6 - Материальный баланс вакуумной колонны К-6

.7 Материальный баланс установки АВТ- 5

На основании материальных балансов отдельных колонн составляем материальный баланс установки в целом, представленный в таблице 5.5.

Таблица 5.7 - Материальный баланс установки АВТ- 5

6. Расчет доли отгона сырья на входе в атмосферную колонну

Расход нефти в основную атмосферную колонну 595238 кг/ч.

Состав смеси на входе в колонну представлен в таблице 6.1.

Таблица 6.1 - Состав смеси на входе в колонну

Расчёт доли отгона на входе необходим для того, чтобы определить количество паров в точке ввода сырья в колонну.

Доля отгона паров сырья на входе в колонну считается удовлетворительной, если выполняется требование:

е ≥ ∑ хi

где е - массовая доля отгона сырья;

хi - массовая доля i-фракции (кроме остатка), выводимой из данной колонны:

∑ хi =0,5407

Для проведения расчета необходимо задаться следующими данными:

Ø  температура на входе в колону равна 360 ºС;

Ø  давление на входе в колону равно 170 кПа;

Ø  расход водяного пара 2 % от количества сырья.

7. Технологический расчет колонны

7.1 Общая характеристика работы колонны

Для колонны К-2 принимаем клапанные тарелки, т.к. они имеют высокий к.п.д. в широком диапазоне скоростей. Количество тарелок следующее:

от верха колонны до вывода 1-го бокового погона- 14;

между выводами 1-го и 2-го боковых погонов- 12;

от вывода 2-го бокового погона до ввода сырья - 8;

ниже ввода сырья- 6.

Общее число тарелок - 40. Гидравлическое сопротивление одной тарелки 0,5кПа. Расход водяного пара: в основной колонне - 2% на сырьё, в стриппинги - по 1% на дистиллят.

Сопротивление конденсационной аппаратуры принимаем равным 50 кПа.

Давление в различных сечениях колонны с учётом сопротивления конденсационной аппаратуры и гидравлического сопротивления тарелок:

Рфр = Р - n · а,

Где Р - давление в точке ввода сырья, кПа;

n - число тарелок, находящихся выше точки ввода;

а - перепад давления на одной тарелке,

ввод сырья : 170 кПа

вывод фр.270-360°С : 170 - 8·0,5 = 166кПа

вывод фр.180-270°С : 166 - 12·0,5 = 160кПа

верх колонны : 106-14·0,5=153 кПа

низ колонны: 170+6·0,5=173 кПа

7.2 Материальный баланс основной колонны К-2

Таблица 7.1 - Материальный баланс основной колонны К-2

.3 Расчёт доли отгона сырья на входе в колонну

Доля отгона сырья на входе в колонну К-2 равна е =0,6227 (см. пункт 6).

.4 Температура верха колонны

Сверху колонны выходят пары фракции 85 - 1800С и весь водяной пар, который подают в колонну и стриппинги. Вследствие подачи водяного пара парциальное давление данной фракции понижается.

Молярный расход паров фракции:

=,

Где: G - массовый расход паров, кг/ч;

М - средняя молярная масса фракции 85 - 1800С

,

где: tср.мол - среднемолярная температура кипения фракции, 0С

tср.мол = 132,5°С, соответственно, М = 117,31 кг/кмоль;

тогда:

=кмоль/ч

Молярный расход водяного пара

=536071,3·0,02 + 106946,2·0,01 + 106892,6·0,01 = 12859,7 кг/ч

 кмоль/ч

Мольная доля фракции в парах:

Парциальное давление фракции в парах:

Р = 153·0,475 = 72,77 кПа

Определяем температуру верха колонны по уравнению изотермы паровой фазы:

где: - мольная доля i-го компонента в смеси;

 - константа фазового равновесия i-го компонента.

Принимаем температуру верха колонны и по формуле Ашворта находим давление насыщенных паров каждой фракции при этой температуре

где: f(T) - функция температуры, при которой определяется давление насыщенных паров;

f(T0) - функция средней температуры кипения фракции;

- давление насыщенных паров, Па

f0(95)=5,7284; f0(122,5)=5,0498; f0(160)=4,2969; f(148)=4,5193

Значения этих функций взяты из [7].

Находим константу К для каждой фракции:

Температуру выхода фракции вверху колоны рассчитываем с помощью пакета Microsoft Exсel.

При температуре 152 0С и давлении 72,77 кПа получены следующие результаты, которые приведены в таблице 7.1.

Таблица 7.1 -Расчёт температуры вверху колонны К-2

7.5 Температура вывода боковых продуктов

Определяем температуры вывода боковых продуктов по уравнению изотермы жидкой фазы [7,9]:

где - мольная доля i-го компонента в смеси;

 - константа фазового равновесия i-го компонента.

.5.1 Температура вывода фракции 180-2700С

Через сечение колонны в зоне вывода фракции 180-2700С проходят пары фракции 85 - 1800С, пары фракции 180-2700С и водяной пар (кроме пара, подаваемого в стриппинг К-2/1).

Молярный расход паров фракции 180-2700С: