Расчет установки первичной переработки нефти

4 Материальный  баланс установки

 

Первоначально, пользуясь кривой ИТК сырья, устанавливаются выходы продуктов перегонки в процентах на сырье исходя из выбранных пределов выкипания фракций.

После этого составляется материальный баланс установки (таблица 4.1), отбензинивающей колонны К-1 (таблица 4.2) и основной атмосферной колонны К-2 (таблица 4.3). Ввиду невозможности отбора 100 % потенциального содержания фракций вводятся коэффициента отбора от потенциала. Весь недобор фракций приписывают к остатку. Количества углеводородов, выраженные в т/год, т/сут, кг/ч подсчитываются из заданной годовой мощности установки (3,9 млн т/г) и числа рабочих суток в году (340 дней).

 

Таблица 4.1 – Материальный баланс установки

 

Сырье и продукты	Выход на нефть, %	Отбор от потенциала	Факт. выход, % мас.	т/год	кг/ч	кг/с
Взято:
нефть	100			3900000	477941	132,76
Получено:
газы до С4	2	0,98	1,96	76440	9368	2,60
н.к. - 62 °С	3.43	1,02	3,50	136445,4	16721	4,64
62 - 120 °С	7,4	0,98	7,25	282828	34660	9,63
120 - 230 °С	17,2	0,97	16,68	650676	79740	22,15
230 - 350 °С	21,1	0,95	20,05	781755	95803	26,61
350 - 490 °С	19,95	0,8	15,96	622440	76279	21,19
> 490 °С	28,92	-	34,60	1349415,6	165370	45,94
Сумма:	100		100	3900000	477941	132,76

 

 

 

 

 

Таблица 4.2 - Материальный баланс колонны К-1

Сырье и продукты	Выход на нефть, %	отбор от потенциала	Факт. выход, % мас.	т/год	кг/ч	кг/с
Взято:
нефть	100			3900000	477941	132,8
Получено:
газы до С4	2	0,98	1,96	76440	9368	2,6
н.к. - 62 °С	3,43	1,02	3,50	136445,4	16721	4,6
отбенз. нефть	94,57	-	94,54	3687114,6	451852	125,5
Сумма:	100		100	3900000	477941	132,8

 

 

Таблица 4.3  – Материальный баланс колонны К-2

Сырье и продукты	% мас. на нефть	% мас.  на отбенз. нефть	отбор от потенциала	Факт. выход, % мас.	т/год	кг/ч	кг/с
Взято:
отбенз. нефть	94,54	100		100	3687115	451852,3	125,5
Получено:
62 - 120 °С	7,25	7,7	0,98	7,10696	262041,76	32113,0	8,9
120 - 230 °С	16,68	17,6	0,97	16,18348	596703,454	73125,4	20,3
230 - 350 °С	20,05	21,2	0,95	19,04275	702128,015	86045,1	23,9
>350 °С	50,56	53,5		57,66681	2126241,37	260568,8	72,4
Сумма:	94,54	100		100	3687114,6	451852,3	125,5

 

 

5 Расчет доли  отгона в К-1 и К-2

 

В колонну К-1 подается исходная нефть, которая в результате нагрева образует паровую и жидкую фракции. Так как в К-1 происходит отделение от нефти фракции н.к.-62 ºС, то, используя данные из материального баланса колонны К-1 (таблица 4.2), получаем массовую долю паровой фазы

 

 

Изменяя значения температуры и давления на входе в колонну К-1, с помощью ЭВМ производим расчет массовой доли паровой фазы нефти при подаче ее в К-1, значение которой должно совпасть с рассчитанным ранее. Для этого предварительно разбиваем нефть на условные фракции, и с помощью кривой ИТК (приложение А) для каждой фракции находим средние температуры кипения, плотность, молекулярную массу, массовую долю, выход в процентах на нефть (таблица 5.1). Результаты расчета однократного испарения на ЭВМ представлены в таблице 5.2.

 

Таблица 5.1 – Характеристика условных фракций

№	Массовая доля	Плотность компонентов	Температура кипения компонентов, °С	Молекулярная масса  компонентов
1	0,0543	0,646	38,4	78,1
2	0,05	0,706	80,2	94,2
3	0,05	0,745	118,4	111,0
4	0,05	0,772	154,3	129,3
5	0,05	0,793	188,0	149,0
6	0,05	0,809	219,5	170,3
7	0,05	0,823	249,1	193,0
8	0,05	0,836	277,1	217,1
9	0,05	0,848	304,2	242,4
10	0,05	0,859	331,2	268,8
11	0,05	0,870	359,0	296,0
12	0,05	0,881	388,7	323,9
13	0,05	0,891	421,8	352,0
14	0,05	0,903	459,6	380,1
15	0,05	0,917	503,8	407,7
16	0,05	0,934	556,3	434,6
17	0,05	0,956	619,1	460,1
18	0,1457	1,018	780,2	504,4

 

 

Таблица 5.2 – Результаты расчета однократного испарения для К-1

Наименование параметра	Значение
Массовая доля отгона	0,0554
Мольная доля отгона	0,1264
Давление, МПа	0,390
Температура, °C	185
Критическая температура, K	274,2
Критическое давление, МПа	0,100
Плотность жидкости, г/см3	0,860
Плотность пара, г/см3	0.690
Энтальпия жидкости, кДж/кг	93,9
Энтальпия пара, кДж/кг	727,3
Молекулярная масса сырья	208,1
Плотность сырья, г/см3	0,849
Количество водяного пара, моль/моль	0

 

 

В колонну К-2 подается отбензиненная нефть, которая в результате нагрева образует паровую и жидкую фракции. В К-2 происходит отделение от отбензиненной нефти бензиновой, керосиновой и дизельной фракции. Используя данные из материального баланса колонны К-2 (таблица 4.3), можно рассчитать массовую долю паровой фазы аналогично как для колонны К-1.

 

 

Дальнейшие расчеты производим аналогично как для колонны К-1 (таблица 5.3, 5.4).

 

 

 

 

Таблица 5.3 – Характеристика условных фракций

№	Массовая доля	Плотность компонентов	Температура кипения компонентов, °С	Молекулярная масса  компонентов
1	0,05	0,705	79,1	93,7
2	0,05	0,742	115,3	109,6
3	0,05	0,769	149,6	126,7
4	0,05	0,789	181,8	145,2
5	0,05	0,805	212,0	165,0
6	0,05	0,819	240,4	186,1
7	0,05	0,832	267,3	208,5
8	0,05	0,843	293,2	232,0
9	0,05	0,854	318,7	256,5
10	0,05	0,865	344,5	281,9
11	0,05	0,875	371,5	307,9
12	0,05	0,885	400,7	334,4
13	0,05	0,895	433,3	361,0
14	0,05	0,906	470,7	387,5
15	0,05	0,920	514,2	413,5
16	0,05	0,937	565,5	438,7
17	0,05	0,959	626,3	462,7
18	0,05	0,986	698,4	485,0
19	0,05	1,019	784,0	505,2
20	0,05	1,060	885,0	522,8

 

 

Таблица 5.4 – Результаты расчета однократного испарения для К-1

Наименование параметра	Значение
Массовая доля отгона	0,423
Мольная доля отгона	0,63
Давление, МПа	0,250
Температура, °C	332,1
Критическая температура, K	274,2
Критическое давление, МПа	0,100
Плотность жидкости, г/см3	0,923
Плотность пара, г/см3	0,795
Энтальпия жидкости, кДж/кг	185,9
Энтальпия пара, кДж/кг	1054,3
Молекулярная масса сырья	230,0
Плотность сырья, г/см3	0,864
Количество водяного пара, моль/моль	0,121

 

 

6 Расчет температурного  режима колонны К-2

 

Расчет температурного режима колонны К-2 состоит из следующих этапов:

– расчет температуры верха колонны;

– расчет температуры низа колонны;

– расчет температуры тарелки вывода бокового погона дизельного топлива.

Температуру тарелки вывода керосиновой фракции принимают исходя из практических данных по литературным источникам.

 

6.1 Расчет температуры верха колонны К-2

Расчет температуры верха колонны ведется из условия конца однократного испарения бензиновой фракции.

Для расчета температуры верха колонны К-2 предварительно рассчитывается давление в зоне вывода паров по формуле

 

,                                                   (6.1)

 

где Рвх – давление в зоне ввода сырья, МПа;

n1 – число тарелок в концентрационной части К-2, принимаем n1 = 50;

DР – перепад давления на одну тарелку, принимаем DР = 798 Па.

 

.

 

Количество водяного пара, выводимого через верх колонны, определяем из уравнения

 

,                                      (6.2)

 

где уон, удт, ук, – массовые доли водяного пара, подаваемого соответственно в низ К-2, отпарные колонны дизельного топлива и керосина;