Установки промысловой подготовки нефти

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.5.6

 

Материальный баланс блока газофракционирования

 

Статьи баланса	Выход
	на нефть, % масс.	на установку, % масс.	тыс. т/год	т/сутки	кг/час
Приход
Углеводородные газы	2,95	16,2	88,50	260,29	10846
Нестабильный бензин	5,7	31,3	170,82	502,41	20934
Газы висбрекинга	0,74	4,1	18,70	55,00	2292
Газы КК	2,9	16,2	88,45	260,15	10840
Фракция (28-62°С)	5,87	32,2	176,1	517,94	21581
Всего	18,20	100,0	542,57	1595,80	66492
Расход
Сухой газ	2,06	11,3	61,31	180,33	7514
Головная фракция стабилизации	5,32	29,2	158,43	465,97	19416
Высокооктановый бензин	10,83	59,5	322,83	949,50	39563
Всего	18,20	100,0	542,57	1595,80	66492

 

1.6. Технологический расчёт вакуумной колонны

   

Ректификация является основным процессом нефтепереработки. Она предназначена для разделения нефти и нефтепродуктов на фракции, стабилизации получаемых продуктов, выделения некоторых индивидуальных углеводородов и отгонки растворителей.

Температурный режим вакуумной ректификационной колонны определяется температурами в местах подачи сырья, боковых дистиллятов и остатка.

На процесс ректификации оказывают влияние два параметра – температура и давление. Определение температуры вывода продуктов является сложной задачей. Существуют графические и аналитические способы определения температур. Графические  основаны на использовании кривых истинных температур кипения и однократного испарения. По кривым ОИ определяют температуру выходящих из ректификационной колонны потоков: жидких – по нулевому отгону, паровых – по 100%-ому отгону. Если в колонну не подается водяной пар, эта температура будет соответствовать 75%-ому отгону дистиллята.

 

1.6.1.Температурный режим ректификационной колонны

 

Температура верха колонны

Температура верха вакуумной колонны определяется температурой вывода верхнего бокового дистиллята, в данном случае выводом остаточной дизельной фракции (350-370ºС).

  Данные для построения кривой ОИ строят исходя из зависимости между ОИ и ИТК. При этом кривую ОИ определяем, как прямую линию. Построение кривой ОИ методом Обрядчикова и Смидович: (чтобы использовать этот метод необходимо иметь кривую ИТК данной фракции)

Таблица1.6.1.1

Данные для построения ИТК остаточной дизельной фракции

 

№ фракции	Температура выкипания фракции при 760 мм.рт.ст, oC	Выход на нефть, % масс		Выход на ДФ, % масс
		отдельных фракций	суммарный	отдельных фракций	суммарный
1	350-360	1,69	1,69	51,21	51,21
2	360-370	1,61	3,3	48,79	100,00

Построение кривой ОИ

          В начале определяем тангенс угла наклона ИТК по формуле:

 

 

 

где – t70 и t10 – температуры отгона, равные 70 и 10%-му выходу фракции по кривой ИТК.

 

Затем по ИТК находим температуру 50%-го отгона, она равна 360 ºС. Далее, используя график Обрядчикова и Смидовича, определяем процент отгона по ИТК: 53 % - К.К. и 44 % - Н.К.

Остаточная дизельная фракция 350-370ºС.

Молярная масса М=317 кг/кмоль. Выводится из вакуумной колонны в количестве 12141 кг/ч. Давление в сечении отбора 7 кПа. Количество водяного пара, проходящего через тарелку 1897 кг/ч. Рассчитаем парциальное давление выводимой фракции:

 

 

 

 

 

По графику Кокса найдем температуру, соответствующую парциальному давлению фракции равному 1,9 кПа.

Таким образом, температура верха колонны равна 223 ºС.

 

 

Рис.3. Кривая ИТК остаточной дизельной фракции и линии ОИ

 

 

Температура вывода бокового продукта

В качестве бокового продукта отбирается вакуумный дистиллят - фракция 370-470 ºС. Построим кривую ИТК данной фракции.

Таблица 1.6.1.2

Данные для построения ИТК вакуумного дистиллята (370-470 ºС)

 

№ фракции	Температура выкипания фракции при 760 мм.рт.ст, oC	Выход на нефть, % масс		Выход на ВД, % масс
		отдельных фракций	суммарный	отдельных фракций	суммарный
1	370-381	1,77	1,77	11,35	11,35
2	381-403	3,58	5,35	22,95	34,29
3	403-423	3,38	8,73	21,67	55,96
4	423-445	3,47	12,2	22,24	78,21
5	445-470	3,40	15,6	21,79	100,00

Вакуумный дистиллят 370-470ºС.

Молярная масса М=368 кг/кмоль. Выводится из вакуумной колонны в количестве 57291 кг/ч. Давление в сечении отбора 7 кПа. Количество водяного пара, проходящего через тарелку 1897 кг/ч. Рассчитаем парциальное давление выводимой фракции:

 

 

 

 

 

Построение кривой ОИ

          В начале определяем тангенс угла наклона ИТК по формуле:

 

 

 

где – t70 и t10 – температуры отгона, равные 70 и 10%-му выходу фракции по кривой ИТК.

 

Затем по ИТК находим температуру 50%-го отгона, она равна 418 ºС. Далее, используя график Обрядчикова и Смидович, определяем процент отгона по ИТК: 55 % - К.К. и 38 % - Н.К.

По графику Кокса найдем температуру, соответствующую парциальному давлению фракции равному 4,2 кПа.

 

 

Рис. 4. Кривая ИТК вакуумного дистиллята (370-470 ºС) и линии ОИ

 

Таким образом, температура вывода бокового продукта – вакуумного дистиллята (370-470 ºС) равна 280 ºС.

 

Температура низа колонны:

Температуру низа вакуумной ректификационной колонны примем равной 400ºС, согласно справочным данным.

 

Температура сырья, поступающего в колонну:

Сырье входит в колонну в парожидкостном состоянии. Примем температуру сырья, поступающего в колонну равным 420ºС (температура выхода сырья из печи).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.6.2 Расчет доли отгона

 

Отношение количества паров к исходной смеси называется долей отгона (е). Доля отгона зависит от температуры ввода сырья. Обычно сырье поступает в колонну в парожидкостном состоянии. В этом случае выбирают температуру по заданной доле отгона или долю отгона по заданной температуре так, чтобы выполнялось равенство

 

 

Перерасчет молярной е' доли отгона в массовую е осуществляется по формуле:

 

 

где молярная масса паровой фазы, кг/кмоль,

 

Для расчета доли отгона, с которой подается сырье в колонну, исходную смесь разбиваем на узкие фракции. Определяем среднюю температуру для каждой из этих фракций. Молярную массу фракций находим по кривой качества. Давление насыщенных паров каждой фракции определяем по уравнению Ашворта:

 

 

 

где: PH – давление насыщенных паров при температуре Т, Т0 – средняя температура кипения фракции при атмосферном давлении. Значения функций приведены в справочнике.

        ki=Рнi/Р – константа фазового равновесия, где Р = 7 кПа –давление в колонне, Рнi – парциальное давление фракции.

Т-находим по формуле Ашворта.

- состав нефти (в массовых  долях);

- молярная масса фракции;

и   - составы жидкой и паровой фазы.

где - средняя молярная масса паровой фазы, кг/кмоль,

массовая доля компонента;

 

 

 

- состав жидкой фазы;

-  состав паровой фазы;

- молярная масса паровой  фазы;

Все расчеты сводим в таблицу 1.5.2.1.и 1.5.2.1 (продолжение)

Таблица 1.6.2.1

Фракция, ºС	x	tср. ºС	Mi, кг/кмоль	PHi , кПа	ki
350-390	0,1696	370	325	238,2	34,0
390-430	0,1715	410	360	121,9	17,4
430-470	0,1239	450	394	57,1	8,2
>470	0,535	-	420	-	-
	1,0000

Продолжение таблицы 1.6.2.1

5,22	0,202	1,41	116,81	0,012	0,4114	133,7
4,76	0,184	1,29	61,56	0,021	0,3646	131,3
3,14	0,122	0,85	30,79	0,028	0,2254	88,8
12,74	0,492	3,45	3,68	0,938	-	-
25,87	1,00			1,00	1,0	353,8