Расчёт колонны деэтанизации установки УПГ-1 Белозерного ГПЗ

 

Для материала опор выбирается материал ВСт3Гпс. Назначение стали - фасонный и листовой прокат толщиной от 10 до 36мм для несущих элементов сварных конструкций, работающих при температуре от -40 до +425°С, и для ненесущих элементов сварных конструкций, работающих при температуре от -40 до +425°С при гарантируемой свариваемости. Химический состав данного типа стали приведен в табл. 18, механические свойства при комнатной температуре в табл. 19.

Таблица 18

 

Химический состав стали марки  ВСт3Гпс

 

Химический элемент	% мас.
Углерод (С)	0,14-0,22
Кремний (Si), не более	0,15
Медь (Cu), не более	0,30
Мышьяк (As), не более	0,08
Марганец (Mn)	0,08-1,10
Никель (Ni), не более	0,30
Фосфор (P), не более	0,04
Хром (Cr), не более	0,30
Сера (S), не более	0,05

 

Таблица 19

Механические свойства при комнатной  температуре по ГОСТ 14637-89

Сечение, мм	dB, Н/мм2	d0.2, Н/мм2	КС, Дж/см2
до 20	370-490	245	-
свыше 20 до 40		235
свыше 40 до 100		225
свыше 100 до 160		205

 

12. Расчет на прочность сосуда

Расчет на прочность колонны  деэтанизации проведен в программе  Passat 1.02. Результаты расчета приведены в приложении 3.

 

Глава 3. Графическая часть

3.1  Чертёж принципиальной схемы секции низкотемпературной ректификации (формат А4).

3.2  Чертеж колонны (формат А4).

3.3  Чертёж элемента колонны – клапанная тарелка (формат А4).

 

Выводы 

1. Рассчитана колонна деэтанизации секции низкотемпературной ректификации производительностью по сырью 115 638,5 кг/ч:

- диаметр колонны – 2,0 м;

- высота колонны – 16 м;

- число контактных устройств  – 25 клапанных тарелок.

2. Определена тепловая нагрузка:

- на конденсатор – 10,7 ГДж/ч;

- на кипятильник – 45,2 ГДж/ч.

3. Рассчитано гидравлическое сопротивление колонны – 9,41 кПа.

4. Рекомендован конструкционный материал для изготовления:

- корпуса колонны – сталь10Г2С1-3;

- клапанных тарелок – сталь 08Х13.

 

Список литературы

 

1. Чуракаев А.М. Переработка нефтяных газов – М.: Недра, 1983. – 279 с.
2. Бородин А.В. Совершенствование производства углеводородного сырья для нефтегазохимических производств / А.В. Бородин, В.А. Васильев, М.Ю. Карисалов, Э.М. Мовсумзаде // Нефтепереработка и нефтехимия – 2007. – №10. – С. 26–28
3. Берлин М.А., Гореченков В.Г., Волков Н.П. Переработка нефтяных и природных газов – М.: Химия, 1981. – 472 с.
4. Переработка и использование газа: Учебник. – М.: Гостоптехиздат, 1962. – 219 с.
5. Гуревич И.Л. Технология переработки нефти и газа: 3–е изд., пер. и доп. / под.  
   ред.  А.Г. Сарданашвили, А.И. Скобло – М.: Химия, 1972. – 360 с.
6. Берлин М.А., В.Д. Коробко Основное технологическое оборудование зарубежных газоперерабатывающих заводов – М.: Химия, 1977. – 248с.
7. Технология переработки нефти: в 2 ч. – Ч.1. Первичная переработка нефти / под ред. О.Ф. Глаголевой, В.М. Капустина. – М.: Химия, КолосС, 2005. – 400 с.
8. Чуракаев А.М. Газоперерабатывающие заводы – М.: Химия, 1971. – 236 с.
9. Пат. 798443 РФ, МКП F25J3/00. Способ разделения природных и нефтяных газов / Беньяминович О.А., Барсук С.Д., Бажанова Т.А., Загребина В.И., Блинов В.В., Андреев И.Л., Колюшенко К.А., Сломов В.А.
10. Аджиев А.Ю. Анализ работы колонного оборудования переработки газа и определение оптимального межтарельчатого расстояния / А.Ю. Аджиев,  
    А.В. Литвиненко, С.И. Бойко, Т.В. Андреевская, Е.Н. Константинов, С.Н. Прусаченко // Нефтепромысловое дело 2009. – С 43-45.
11. Проспекты компании Sulzer (http://www.sulzercorp.ru/)
12. Бекиров Т.М. Технология обработки газа и конденсата – М.: Химия, 1987, -  
    С. 479-493
13. Технология переработки природного газа и конденсата / Справочник в 2-х ч. Ч.1 - М.: Недра, 2002. - С. 177-188
14. Пат. 1011966 РФ, МКП F25J/04. Способ регулирования процесса разделения газов / Зотов В.И., Машанов А.М., Сохнев А.И., Файнштейн В.И.
15. Пат. 189877 РФ, МКП F25J. Способ разделения газовых смесей низкотемпературной ректификацией / Гридкин И.Д., Афанасьев Н.А., Мокин А.А., Ольховик В.Н., Рузин А.В., Соломатин П.Д., Трошина С.А. и др.
16. Пат. 851031 РФ, МКП F25J3/00, F25B9/02. Способ разделения углеводородных газов и установка для его осуществления / Широков В.И. и др.
17. Кузнецов А.А., Судаков Е.Н. Расчеты основных процессов и аппаратов переработки углеводородных газов: Справочное пособие. – М.: Химия, 1983. – 224 с.
18. Багатуров С.А. Основы теории перегонки и ректификации. – М.: Химия, 1974. – 439 с.
19. Молоканов Ю.К. и др. Разделение смесей кремнийорганических соединений. –  
    М.: Химия, 1974. – 295 с.
20. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей:  
    2-е изд., пер. и доп. - М.: Наука, 1972. - 720 с.
21. Клименко А.П. Получение этилена из нефти и газа. – М.: Гостоптехиздат, 1962. – 236 с.
22. Сарданашвили А.Г, Львова А.И. Примеры и задачи по технологии переработки  нефти и газа. – 2-е изд., пер. и доп. – М., Химия, 1980. – 256 с.
23. Рид Р., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей. Определение и корреляция. –  
    Л.: Химия, 1971. – 704 с.
24. Расчеты основных процессов и аппаратов нефтепереработки. Справочник /  
    Г.Г. Рабинович, П.М. Рябых, П.А. Хохряков и др.; Под ред. Е. Н. Судакова. –  
    3-е изд., пер. и доп. - М.: Химия, 1979. – 568 с.
25. ГОСТ Р 53684-2009 Аппараты колонные. Технические требования.
26. АТК 26-02-1-89 Тарелки клапанные прямоточные для аппаратов колонного типа. Параметры. Конструкция и основные размеры.

 

 

 

Приложение 1

Свойства компонентов сырья

Компонент	М, г/моль	tкип при Pатм, °С	tкр, °С	Ркр, МПа
Метан CH4	16,04	-164,49	-82,60	4,604
Этан С2Н6	30,07	-88,63	32,28	4,880
Пропан С3Н8	44,09	-42,07	96,67	4,250
Бутан n-С4Н10	58,12	-11,72	134,99	3,648
Изобутан  i-С4Н10	58,12	-0,50	152,01	3,797
Пентан C5H12	72,15	27,84	187,28	3,381
Изопентан i-С5Н12	72,15	36,08	196,50	3,369
Гескан  C6H14	86,18	68,73	234,30	3,012

 

 

Приложение 2

Расчет доли отгона сырья колонны

Расчет доли отгона сырья  колонны (при e'=0,15)
Углеводород	содержание ci', мольн. Доли	Кi при                                                                                             tF= 310С,                  πF = 3,04 МПа	Кi - 1	е'*(Ki - 1)	1+е'*(Ki - 1)	x'Fi=ci' / 1+е'*(Ki - 1)	y'Fi=Ki*x'Fi
этан	0,2292	4,378	3,378	0,507	1,507	0,152	0,666
метан	0,2436	1,219	0,219	0,033	1,033	0,236	0,287
пропан	0,2297	0,473	-0,527	-0,079	0,921	0,249	0,118
изобутан	0,0601	0,241	-0,759	-0,114	0,886	0,068	0,016
н-бутан	0,1186	0,186	-0,814	-0,122	0,878	0,135	0,025
изопентан	0,0307	0,095	-0,905	-0,136	0,864	0,036	0,003
н-пентан	0,0355	0,077	-0,923	-0,138	0,862	0,041	0,003
н-гексан	0,0386	0,033	-0,967	-0,145	0,855	0,045	0,001
∑	1,0000	-	-	-	-	0,962	1,121
Расчет доли отгона сырья  колонны (при e'=0,25)
Углеводород	содержание ci', мольн. Доли	Кi при                                                                                             tF= 310С,                  πF = 3,04 МПа	Кi - 1	е'*(Ki - 1)	1+е'*(Ki - 1)	x'Fi=ci' / 1+е'*(Ki - 1)	y'Fi=Ki*x'Fi
этан	0,2292	4,378	3,378	0,845	1,845	0,124	0,544
метан	0,2436	1,219	0,219	0,055	1,055	0,231	0,282
пропан	0,2297	0,473	-0,527	-0,132	0,868	0,264	0,125
изобутан	0,0601	0,241	-0,759	-0,190	0,810	0,074	0,018
н-бутан	0,1186	0,186	-0,814	-0,203	0,797	0,149	0,028
изопентан	0,0307	0,095	-0,905	-0,226	0,774	0,040	0,004
н-пентан	0,0355	0,077	-0,923	-0,231	0,769	0,046	0,004
н-гексан	0,0386	0,033	-0,967	-0,242	0,758	0,051	0,002
∑	1,0000	-	-	-	-	0,997≈1,000	1,005≈1,000
Расчет доли отгона сырья  колонны (при e'=0,35)
Углеводород	содержание ci', мольн. Доли	Кi при                                                                                             tF= 310С,                  πF = 3,04 МПа	Кi - 1	е'*(Ki - 1)	1+е'*(Ki - 1)	x'Fi=ci' / 1+е'*(Ki - 1)	y'Fi=Ki*x'Fi
этан	0,2292	4,378	3,378	1,182	2,182	0,105	0,460
метан	0,2436	1,219	0,219	0,077	1,077	0,226	0,276
пропан	0,2297	0,473	-0,527	-0,184	0,816	0,282	0,133
изобутан	0,0601	0,241	-0,759	-0,266	0,734	0,082	0,020
н-бутан	0,1186	0,186	-0,814	-0,285	0,715	0,166	0,031
изопентан	0,0307	0,095	-0,905	-0,317	0,683	0,045	0,004
н-пентан	0,0355	0,077	-0,923	-0,323	0,677	0,052	0,004
н-гексан	0,0386	0,033	-0,967	-0,338	0,662	0,058	0,002
∑	1,0000	-	-	-	-	1,016	0,930

 

Приложение 3

Расчет на прочность в ПП Passat 1.02