Установки промысловой подготовки нефти

 

Мазут поступает в вакуумную колонну при температуре 420 ºС и давлении 7 кПа. Необходимо найти массовую долю отгона e, если известно, что молярная доля отгона e'=0,48.

Отклонения сумм молярных долей компонентов жидкого остатка и паровой фазы незначительно, поэтому можно считать, что расчеты проведены верно.

Массовую долю отгона нефти определим, предварительно подсчитав среднюю молярную массу нефти,

 

 

Сумма чисел последней колонки таблицы даст молярную массу паровой фазы  Му = 353,8.

Тогда массовая доля отгона нефти:

 

 

 

 

1.7. Тепловой баланс колонны

 

Количество тепла, поступающее в колонну и количество тепла, уносимое из нее должны быть равны:

Фвх=Фвых,

Где Фвх и Фвых – тепловой поток, входящий и выходящий из колонны соответственно, Вт.

Таблица 1.7.1

Исходные для расчета теплового баланса

 

Компонент
Сырье (мазут)	0,9431	0,9460	35,13
Остаточная ДФ (350-370 ºС)	0,8825	0,8858	3,37
Вакуумный дистиллят (370-470 ºС)	0,9185	0,9216	15,91
Гудрон (>470 ºС)	0,9678	0,9706	15,84
Водяной пар	0,9200	0,9230	0,53

Для составления теплового баланса определяем энтальпии всех потоков по формулам:

 

 

Обозначая выражение в скобках a=(0,0017T2+0,762T-334,25) можно упростить уравнение:

a

         Значения величины «a» берется в зависимости от температуры.

Энтальпию паров нефтепродуктов определяют по уравнению Итона:

 

 

 

это уравнение также можно упростить, обозначив

 

 

тогда,

 

 

 

Значения величины «b» берется в зависимости от температуры.

 

 

Энтальпии всех потоков равны:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Фвх=Фвых, где Фвх и Фвых – тепловой поток, соответственно входящий и выходящий из колонны, Вт

Тепловой поток поступает в колонну:

1. с сырьем, нагретым до 420ºС при подаче сырья в парожидкостном состоянии с долей отгона e=0,43:

 

 

 

 

 

2. c водяным паром:

 

 

 

 

 

 

 

Тепловой поток выходит из колонны:

1. с остаточной дизельной фракцией (350-370 ºС):

 

;

 

 

2. с боковым продуктом – вакуумным дистиллятом (370-470 ºС):

 

 

 

3. с жидким нижним продуктом – гудроном (>470 ºС):

 

 

 

Всего уходит из колонны с учетом тепла, уносимого орошениями Ф=26964,963 Вт.

Превышение прихода тепла над расходом составляет:

 

,

 

Это тепло необходимо отвести при помощи верхнего и нижнего циркуляционного орошения:

 

 

 

Суммарный тепловой поток покидающий колонну.

Примем тепловой поток в соотношении 1:0,5:

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.7.2

Тепловой баланс

 

Название продукта	t, oC		G, кг/с	I, Дж/кг∙103	Ф, Вт∙103
Приход
1) Сырье	420	0,9460	35,13	1235,69	39464,64
2) Водяной пар	400	0,9230	0,53	1189,48	630,43
Итого					40095,1
Расход
1) Остаточная ДФ	223	0,8858	3,37	490,80	1654,0
2) Вакуумный дистиллят	280	0,9216	15,91	632,30	10059,89
3) Гудрон	400	0,9706	15,84	962,82	15251,07
4) С верхним ц.о.	75	0,8858	14,57	145,35	8861,33
5) С нижним ц.о.	260	0,9461	10,88	570,44	4269,09
Итого					40095,1

 

 

2. Гидравлический расчет

 

2.1. Расчет диаметра колонны

 

Диаметр колонны зависит от объема паров и их допустимой скорости в свободном сечении. Объемный расход паров по высоте колонны может изменяться, поэтому   его рассчитывают нескольких сечениях и диаметр определяют по максимальному значению:

 

 

где T-температура системы, K; p – общее давление в системе, МПа; Gi – расход компонента, кг/с; Mi – молярная масса компонента, кг/кмоль.

Для концентрационной части колонны.

1) Для верхней части:

 

 

 

Линейная скорость паров для вакуумной колонны лежит в пределах v=2,5-3,5 м/с, примем 3,0 м/с. Тогда,

 

 

2) Для отгонной части:

 

 

 

Линейная скорость паров для вакуумной колонны лежит в пределах v=2,5-3,5 м/с, примем 3,0 м/с. Тогда,

 

3) Для нижней части:

 

 

 

 

 

 

 

Линейная скорость паров для вакуумной колонны лежит в пределах v=2,5-3,5 м/с, примем 3,0 м/с. Тогда, 

 

Примем диаметр согласно ГОСТ 21944-76 (СТ СЭВ 3020-81) равным 3,2 метра.

 

2.2. Расчет числа тарелок

 

Число тарелок определяется требуемой эффективностью погоноразделения, физико-химическими свойствами паровой и жидкой фаз. Для расчета ректификации сырья, состоящего из двух компонентов с близкими температурами кипения, используется уравнение Фенске:

 

 

 

где Nmin –минимальное число теоретических тарелок, отвечающее полному орошению; α – средний коэффициент относительной летучести НКК в условиях колонны.

 

 

 

где T1 и Т2 – температуры кипения низко- и высококипящего компонента при атмосферном давлении, К; T – температура при которой определяется относительная летучесть смеси.

При оптимальном флегмовом числе в колонне требуется теоретических тарелок в 2 раза больше минимального: 

 

   Отношение числа теоретических тарелок к числу практических называется К.П.Д. тарелки:

 

К.П.Д. определяет её эффективность по отношению к теоретической (идеальной) тарелке, на которой при смешении неравновесных пара и жидкости достигается равновесие. Эффективность тарелки зависит от запаса жидкости, длительности и интенсивности контакта паровой и жидкой фаз. Обычно К.П.Д. тарелок вакуумных колонн 35-40%. 

Для концентрационной части колонны:

 

 

 

;

 

 

К.П.Д. тарелок вакуумных колонн составляет 30-40%, примем равным 35%.

Принимаем клапанные тарелки. Расстояние между тарелками 500 мм.

 

 

 

Всего в колонне 11 клапанных тарелок.

 

2.3. Расчет высоты колонны

 

Высота колонны рассчитывается в зависимости от числа, типа контактных устройств и расстояния между ними. Расстояние между клапанными тарелками примем 0,5 м.

,

 

 – высота для сферического  днища;

 – высота отгонной  части;

– высота эвапорационного пространства;

 – высота концентрационной  части;

 – высота свободного  пространства между уровнем жидкости  внизу колонны и нижней тарелкой;

 

колонны.

 

Общая высота колонны:

 

 

Таким образом, высота вакуумной колонны составит 19 метров.

 

Заключение

 

В данном курсовом проекте была рассчитана вакуумная колонна с диаметром 3,2 метров и высотой 19 метров. Тип тарелок - клапанные, их расчетное количество 11, расстояние между ними 0,5 м.

Были составлены материальный и тепловой балансы блока ВТ, найдены температуры верха колонны, вывода боковых погонов и доля отгона сырья. Температура ввода сырья 420 °С, температура низа колонны 400 °С, температура верха колонны и температура вывода остаточной дизельной фракции составляет 223 °С, температура вывода вакуумного дистиллята 280°С. Доля отгона сырья – 0,43

    Производительность колонны  составляет:

- по остаточной дизельной фракции 12132 кг/ч;

- по вакуумному дистилляту 57353 кг/ч;

- по гудрону 56985 кг/ч.

 

Список использованной литературы

 

1. Ахметов, С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа: учебное пособие / С.А. Ахметов, М.Х. Ишмияров, А.А. Кауфман. – СПб : Недра, 2009.– 832 с.
2. Трушкова, Л.В. Расчёты по химии и технологии переработки нефти и газа: учебное пособие / Л. В. Трушкова ; ТюмГНГУ. - 2-е изд., испр. и доп. - Тюмень: ТюмГНГУ, 2006. - 105 с.
3. Магарил, Р.З. Теоретические основы химических процессов переработки нефти: учебное пособие / Р. З. Магарил. - М.: КДУ, 2010. - 280 с.
4. Мановян А.К. Технология первичной переработки нефти и природного газа: Учебное пособие для вузов. 2-е изд.-М.:Химия,2001.-568 с.
5. Александров, И.А. Перегонка и ректификация в нефтепереработке: монография / И.А. Александров. - М.: Химия, 1981. - 352 с
6. Основные процессы и аппараты химической технологии: пособие по проектированию / Г. С. Борисов [и др.]; под ред. Ю. И. Дытнерского. - 4-е изд., перепечатка с изд. 1991 г. - М.: АльянС, 2008. - 494 с.
7. Нефти СССР: Справочник/Под ред. С.Н.Павловой, З.В.Дриацкой. – т.4. – М.:Химия, 1976.
8. Справочник нефтепереработчика: справочное издание / под ред. Г. А. Ластовкина, Е. Д. Радченко, М. Г. Рудина. - Л.: Химия. Ленинградское отделение, 1986. - 648 с.
9. Расчёты основных процессов и аппаратов нефтепереработки: справочник / Е. Н. Судаков. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Химия, 1979. - 567 с.
10. Физико-химические свойства индивидуальных углеводородов: справочник / под ред. В.М. Татевского. - М.: Гостоптехиздат, 1960. - 412 с.
11. Рид, Р. Свойства газов и жидкостей / Р. Рид, Дж. Праусниц, Т. Шервуд; пер. под ред. Б. И. Соколова. - Л.: Химия, 1982. - 592 с.
12. Александров И.А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. Методы расчета и основы конструирования.-3-е изд.М.:Химия,1987.-280 с.

Альбом технологических схем процессов переработки нефти и газа/ Под ред. Б.И.Бондаренко. М.:Химия,1983.-128с.

 
 

 

Приложение 1

 

Схема комбинированной установки ГК-3