Выбор и обоснование технологической схемы установки

Рисунок 5 - Зависимость качества рафината очистки вязкого дистиллята западно-сургутской нефти от кратности растворителя к сырью

  

5.2.4 Влияние качества сырья

 

Результаты селективной очистки в значительной степени зависят от соблюдения заданных температурных пределов выкипания сырья и возможного сужения этих пределов при вакуумной перегонке. При очистке избирательными растворителями широких нефтяных фракций вследствие близких значений растворимости желательных низкокипящих компонентов и более высококипящих нежелательных создаётся опасность удаления из сырья наряду с последними ценных компонентов очищаемой фракции. Поэтому для селективной очистки предпочтительно сырьё более узкого фракционного состава. В таблицах 5.2 - 5.3 приведены данные, показывающие зависимость показателей качества рафината от используемого сырья (узкого или широкого фракционного состава) [12].

 

 

 

 

Таблица 5.2 – Характеристика рафината, полученного при использовании сырья широкого фракционного состава (фракция 360-500°).

Наименование показателя	Величина
1	2
Температура вспышки, определяемая в открытом тигле, °С, не менее	180
Цвет в единицах ЦНТ, не более	2.5
Коэффициент рефракции при 50°С, не более	1.4700-1.4740
Содержание фенола, % масс., не более	Отсутствие
Выход рафината, % масс.	60

 

Таблица 5.3 – Характеристика рафината, полученного при использовании сырья узкого фракционного состава (фракция 430-510°С).

Наименование показателя	Величина
1	2
Температура вспышки, определяемая в открытом тигле, °С, не менее	230
Цвет в единицах ЦНТ, не более	4.5
Коэффициент рефракции при 50°С, не более	1.4770
Содержание фенола, % масс., не более	Отсутствие
Выход рафината, % масс.	57

 

Дистилляты одной и той же нефти с повышенными температурными пределами выкипания необходимо очищать при более высоких температуре и кратности растворителя к сырью. Выход и качество рафината зависят и от химического состава сырья [2]. Так, при очистке сырья из высокоароматизированных смолистых нефтей, масляные фракции которых содержат небольшое количество малоциклических углеводородов с длинными боковыми цепями, выход рафината высокого качества невелик.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 РАСЧЁТ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА УСТАНОВКИ И МАСЛОБЛОКА В ЦЕЛОМ

 

6.1 Материальный баланс установки ВТ

 

Потенциальное содержание базовых масел представлено в табл.2.2. В выбранной нами поточной схеме маслоблока предусматриваются гидрогенизационных процессы, следовательно, необходимо рассчитать то количество сырья (мазута), которое необходимо для удовлетворения задания – проектировать маслоблок мощностью 0,5 млн.т/год базовых масел. Предварительно рассчитываем материальный баланс по выходу в процентном соотношении, ориентируясь на процессы, и зная выход базовых масел, делаем вывод, что требуется мазут в количестве:

где 0,5 – мощность проектируемого маслоблока,

       0,2199 –  выход базовых масел на нефть,

        0,575 – выход на нефть мазута.

Итак, согласно проектируемой поточной схеме маслоблока мазут (выше 360ºС) западно-сургутской нефти в количестве 1,4 млн. т/год направляется на перегонку на установку ВТ. Приняв годовой резерв рабочего времени маслоблока с учётом ремонтов равным 8000 ч, определим количество перерабатываемого мазута в килограммах  в час:

 кг/ч

На установку ВТ поступает мазут в количестве 175000 кг/ч, состоящий из остатка атмосферной перегонки нефти (выше 360ºС) и 5% масс. лёгкого вакуумного газойля (фракции 310 – 360ºС) в расчёте на мазут. Наличие некоторого количества фракции 310 – 360ºС в мазуте связано с недостаточной эффективностью работы атмосферной колонны (отсутствие подогрева снизу, недостаточное количество тарелок) [25].

При помощи кривой ИТК западно-сургутской нефти, представленной на рисунке 1, можно определить, что содержание остатка выше 360ºС в нефти равно 57,5% масс. Следовательно, количество нефти, поступающей на переработку, составляет:

кг/ч

Количество лёгкого вакуумного газойля  составляет 5% масс. на мазут:

кг/ч

Количество образующихся газов и паров разложения составляет 0,2% масс. на мазут [25]:

кг/ч

При помощи рисунка 1 можно определить, что содержание фракции 360 – 420ºС в нефти составляет 9% масс. Тогда её количество равно:

кг/ч

Потенциальное содержание гудрона (выше 500ºС) в нефти составляет 36,75% масс. Итак, его количество равно:

кг/ч,

из которых 350 кг/ч уходят из вакуумной колонны как газы и пары разложения. Тогда остаточное количество гудрона:

106255,4 – 350 = 105905,4 кг/ч

Необходимо заметить, что это количество составляет 92% масс. от количества продукта, выходящего внизу колонны (остальные 8% масс. – фракция 420 – 500ºС). Наличие некоторого количества масляной фракции 420 – 500ºС в остатке вакуумной перегонки объясняется недостаточной эффективностью работы вакуумной колонны.

Таким образом, количество остатка вакуумной перегонки составляет:

кг/ч

Содержание фракции 420 – 500ºС в нефти составляет 11,75%, из которых

115114,6 – 105905,4 = 9209,2 кг/ч

уходит с гудроном. Тогда количество фракции 420 – 500ºС, получаемой при вакуумной перегонке мазута, равно:

33972,8  – 9209,2 = 24763,6 кг/ч

Материальный баланс установки ВТ представлен в таблице 6.1.

 

Таблица 6.1 – Материальный баланс установки ВТ

Статьи	% масс. на нефть	% масс. на сырьё	Количество, кг/ч
ПРИХОД:
мазут (выше 360°С)	60,526	100,000	175000
Итого:	60,526	100,000	175000
РАСХОД:
газы и пары разложения	0,121	0,200	350
лёгкий вакуумный газойль	3,026	5,000	8750
фракция 360 – 420°С	9,000	14,869	26021,7
фракция 420 – 500°С	8,565	14,151	24763,7
гудрон (выше 500°С)	39,814	65,780	115114,6
Итого:	60,526	100,000	175000

 

6.2 Материальные балансы установок селективной очистки масел №1 и №2

 

На установки селективной очистки масел №1 и №2 поступают соответственно фракции 360 – 420ºС и 420 – 500ºС с установки ВТ. Материальные балансы установок селективной очистки масел составляются на основе анализа структурно-группового состава вакуумных дистиллятов, представленного в таблице 2.1.

Методом линейной интерполяции можно определить, что фракция 360 – 420°С содержит  59,67% масс. нафтено-парафиновых и I группы ароматических углеводородов, имеющих индекс вязкости 94 пункта. Именно эти углеводороды являются желательными компонентами базовых масел и входят в состав рафината селективной очистки.

Материальный баланс установки селективной очистки масел №1 представлен в таблице 6.2.

 

Таблица 6.2 – Материальный баланс установки селективной очистки №1

Статьи	% масс. на нефть	% масс. на сырьё	Количество, кг/ч
ПРИХОД:
фракция 360 – 420°С	9,00	100,00	26021,7
Итого:	9,00	100,00	26021,7
РАСХОД:
рафинат СО №1	5,37	59,67	15527,1
экстракт СО №1	3,63	40,33	10494,6
Итого:	9,00	100,00	26021,7

 

Фракция 420 – 500°С содержит 55,65% масс. нафтено-парафиновых и I группы ароматических углеводородов, имеющих индекс вязкости 93 пункта, и 44,35% масс. полициклических ароматических, нафтено-ароматических углеводородов с короткими боковыми цепями, смолистых веществ, которые при селективной очистке переходят в экстракт.

Материальный баланс установки селективной очистки масел №2 представлен в таблице 6.3.

 

Таблица 6.3 – Материальный баланс установки селективной очистки №2

Статьи	% масс. на нефть	% масс. на сырьё	Количество, кг/ч
ПРИХОД:
фракция 420 – 500°С	8,565	100,000	24763,7
Итого:	8,565	100,000	24763,7
РАСХОД:
рафинат СО №1	4,766	55,650	13781,0
экстракт СО №2	3,799	44,350	10982,7
Итого:	8,565	100,000	24763,7

 

 

6.3 Материальные балансы установок депарафинизации масел №1 и №2

 

На установки депарафинизации масел №1 и №2 поступают соответственно рафинаты СО №1 и СО №2. На основании данных о содержании парафина в вакуумных дистиллятах, приведенных в пункте 2, методом линейной интерполяции можно определить, что фракция 360 – 420ºС содержит 6,23% масс. парафина, а фракция 420 – 500ºС содержит 4,89% масс. парафина.

Итак, в состав рафината СО №1 входит 10,44% масс. парафина, имеющего температуру плавления 56ºС. В состав рафината СО №2 входит 8,791% масс. парафина с температурой плавления 52ºС. Известно, что процесс Dilchill, применяемый для депарафинизации масляных рафинатов, позволяет снизить содержание масла в гаче до 2% масс [13]. Таким образом, гачи установок депарафинизации на 98% масс. состоят из парафинов.

Материальные балансы установок депарафинизации масел Dilchill №1 и №2 представлены в таблицах 6.4 и 6.5 соответственно.

 

Таблица 6.4 – Материальный баланс установки депарафинизации масел №1

Статьи	% масс. на нефть	% масс. на сырьё	Количество, кг/ч
ПРИХОД:
рафинат СО №1	5,370	100,000	15527,1
Итого:	5,370	100,000	15527,1
РАСХОД:
депарафинированное масло №1	4,798	89,347	13873,0
гач №1, в т.ч.	0,572	10,653	1654,1
парафин	0,561	10,440	1621,0
масло	0,011	0,213	33,1
Итого:	5,370	100,000	15527,1

 

Таблица 6.5 – Материальный баланс установки депарафинизации масел №2