Расчёт и проектирование колонны-дебутанизатор

Введение

В химической промышленности осуществляются разнообразные процессы, в которых исходные материалы в результате химического взаимодействия претерпевают глубокие превращения, сопровождающиеся изменением агрегатного состояния, внутренней структуры и состава вещества. Наряду с химическими процессами протекают физические и физико-химические процессы. К ним относятся: перемешивание жидкостей и твердых материалов, нагревание и охлаждение веществ, выпаривание растворов, сушка материалов и др.

Технология производства самых разнообразных химических продуктов и материалов (кислот, щелочей, солей, минеральных удобрений, красителей, полимерных и синтетических материалов и т.д.) включает ряд однотипных физических и физико-химических процессов. Эти процессы в различных производствах проводятся в аналогичных по принципу действия машинах и аппаратах.

Нефть и газ занимают в мировой экономике исключительное положение. Несмотря на меры по ограничению зависимости энергетического баланса от нефти и нефтепродуктов, предпринятые за последние 7-8 лет, к 2006 году доля углеводородного топлива составила более 2/3 мирового уровня потребления энергии, а только нефти – более половины. На пятнадцатом мировом конгрессе было сказано о потреблении нефти за все года добычи и более половины приходится на последние 15 лет.

Нефть известна человечеству с незапамятних времен. Она использовалось различными народами в строительстве, для военных, ритуальных и лечебных целей, для бытовых нужд. Почти до конца девятнадцатого века нефть в основном использовалась для получения осветительного масла [1].

Начало 60-х годов прошлого столетия ознаменовалось организацией промышленной добычи нефти, как в России, так и за рубежом. Отличительной чертой развития русской нефтяной промышленности было то, что одновременно с ней стали развиваться исследования в области химии и технологии нефти. Огромна роль русских инженеров в становлении и развитии науки о нефти, именно они определили главные направления развития теории и практики всего нефтяного дела не только России, химия нефти с начала зарождения питалась идеями выдающихся химиков, таких как Менделеев, Бутлеров и т. д.

Развитию нефтехимии в Беларуси уделяется большое внимание т. к. эта отрасль высоко прибыльна [2].

Большая химия Беларуси зарождалась на древней Полоцкой земле, по левую сторону реки Западная Двина. Новополоцкий НПЗ стоял у истоков авангардной отрасли народного хозяйства и в настоящее время является важным элементом промышленного комплекса республики.

Строительство завода было начато в 1958 году по распоряжению Совета Министров СССР №2577-р от 6 августа 1958 года. Генеральным проектировщиком был институт "Ленгипрогаз", а позже "Ленгипронефтехим".

Основным решением в выборе строительной площадки были: выгодное географическое положение – близость западных границ (что давало возможность экспорта в страны Западной Европы); необходимость обеспечения нефтепродуктами западных регионов Советского Союза, а так же соседство города Полоцка - крупного транспортного узла. 9 февраля 1963 года получен первый белорусский бензин.

В те годы завод был рассчитан на переработку 6 млн. тонн сырой нефти в год. Производственную основу составляли: установка первичной переработки нефти мощностью 2 миллиона тонн в год (АВТ-1), установка термического крекинга мазута (15-5), установка производства битумов (19-5). В 1964 году введена в эксплуатацию установка каталитического реформирования бензинов [1].

1965 год - введены в эксплуатацию  комплекс производства масел  мощностью 120 тысяч тонн в год, вторая установка по первичной  переработке нефти, гидроочистка  дизельного топлива, установка сероочистки  сухих газов, а так же начато  производство серной кислоты  из сероводорода.

1966 год - разработан проект  расширения завода по переработки  сырой  нефти  до  17  миллионов тонн в год. В  проекте предусматривается увеличение производства светлых нефтепродуктов, масел, битумов, присадок к маслам, а так же производство ароматических углеводородов: бензола, толуола, этилбензола, параксилола, ортоксилола, псевдокумола. Предусматривается строительство комплекса углубленной переработки нефти в составе следующих установок: каталитический крекинг вакуумного газойля, газофракционирования, алкилирования, изомеризации, полимеризации, установки термоконтактного коксования гудрона. Включается в состав модернизированный комплекс производства твердых высокоочищенных парафинов. В семидисятые-восьмидесятые годы проект расширения завода был реализован в части строительства установок первичной переработки нефти АТ-8, АВТ-6, гидроочистки дизельного топлива, облагораживания бензинов, производства ароматических углеводородов, увеличения мощности производства смазочных масел.

Развитие завода не ограничилось проектом расширения до 17 миллионов тонн в год. Исходя из потребностей Союза ССР в тех или иных продуктах, строились установки для удовлетворения возникающих потребностей по индивидуальным проектам. Так, для увеличения производства качественных присадок к смазочным маслам, были введены в эксплуатацию установки сукцинимидных (1973 год) и сульфатных (1976 год) присадок.1982 год - построен и введен в эксплуатацию комплекс по производству жидких парафинов [1].

Для увеличения экспортных поставок мазута и дизельного топлива были реконструированы установки АТ и АВТ с целью увеличения мощности первичной переработки нефти. В 1967 году реконструирована установка АВТ-1, в 1974 году установка АВТ-2, в 1975 году установка термического крекинга мазута реконструирована для первичной переработки нефти, в 1978 голу реконструирована установка АТ-8 и в 1980 году - АВТ-6. Мощность завода по первичной переработке нефти к 1980 году достигла 25 миллионов тонн в год.

Для улучшения качества авиационного керосина в 1977 году была введена в эксплуатацию установка демаркаптанизации керосина (проект фирмы UOP) "Мерок-с" и в 1978 году установка гидроочистки керосина. В 1984 году была введена в эксплуатацию установка производства бензола методом гидродеалкилирования толуола и ксилолов (проект фирмы "Асахи", Япония).

В настоящее время продолжается развитие и модернизация существующего производства с целью дальнейшего углубления переработки нефтепродуктов.

С 7 октября 2002 года на основании постановления Совета Министров Республики Беларусь от 15.07.2002 года №949 Республиканское унитарное предприятие производственное объединение "Нафтан" было преобразовано в открытое акционерное общество "Нафтан" [1].

Предприятие было задумано и построено по технологической схеме топливного варианта нефтеперерабатывающего завода. Основной комплекс технологических установок построен в 70-е годы, затем реконструирован и приближен к соответствующим стандартам технологических процессов. Главными разработчиками проектов строительства и реконструкции технологических установок были такие крупные проектные и конструкторско-технологические организации, как ЛЕНГИПРОНЕФТЕХИМ, ВНИИ НП, ВНИПИНЕФТЬ, UOP, KOCH GLITSCH [1].

Технологическая структура объединения включает установки:

• первичной переработки нефти(АВТ-1, АВТ-2, АВТ-6, АТ-3, АТ-8);

• гидроочистки дизельного топлива и керосина(Л-24/6, Л-24/7, ЛЧ-24/7, Л-24-9х2);

• каталитического риформинга(Л-35-11/300, Л-35-11/600, Л-35/6, ЛЧ-35-11/600,ЛГ-35-8/300Б);

• параксилол, UOP PAREX, этилбензол, суммарные ксилолы, ортоксилол, псевдокумол;

• селективной очистки масел(А-37/1, А-37/3, ВТ-1);

• депарафинизации масел(39/7, 39/7М);

• деасфальтизации гудрона(36/4);

• битумные(19/5, 19/6);

• серной кислоты;

• присадок к смазочным маслам(алкилфенольные, сукцинимидные, сульфонатные);

• когенерационной газотурбинной(КГТУ);

• автоматические линии розлива смазочных масел в мелкой расфасовке для автомобилей;

• автоматические линии розлива растворителей для бытовых нужд в мелкой расфасовке.

Кроме всего прочего, для приема и хранения сырья и нефтепродуктов ОАО "Нафтан" обладает развитой системой резервуарных парков емкостью 5, 10, 20 тысяч тонн, сливо-наливных эстакад, обширной транспортной сетью, включая железную дорогу.

На заводе выполнена и продолжает совершенствоваться компьютеризация технологических процессов, товарно-сырьевого хозяйства, учета потребления энергоресурсов [1].

Процессы и аппараты, общие для различных отраслей химической технологии, получили название основных процессов и аппаратов. Одним из основных процессов является перегонка (ректификация) – процесс разделения жидких смесей, основанный на различии давления паров компонентов смеси.

К числу основных аппаратов относятся тарельчатые и насадочные колонны, широко применяемые не только для проведения процессов ректификации, но также для извлечения компонентов из газовых или паровых смесей жидким поглотителем, очистка газов от пыли и т.д.

Целью курсового проекта является расчёт и конструирование колонны-дебутанизатора установи фракционирования, которая предназначена для получения стабильного бензина на стадии подготовки к его разделению на фракции. Преимуществом колонны-дебутанизатора является то, что последующие колонны могут работать при значительно более низком давлении.