Проект комбинированной установки ЛК – 6у переработки Самотлорской нефти (БXI). Блок риформинга

 

Самотлорская нефть (смесь) относится к классу сернистых  нефтей, т.к. в ней содержится 0,96 %масс. серы на нефть.

Массовая доля фракций, выкипающих до 350°С составляет 58,2%, что  указывает на принадлежность Самотлорской нефти смесь к нефтям 1 типа.

Самотлорская нефть относится к нефтям 1 группы 2 подгруппы, т.к. в ней содержится 27,6% базовых масел с индексом вязкости 90 – 92.

Самотлорская нефть (смесь) содержит 2,30% масс. парафинов и относится  к нефтям второго вида.

Таким образом, в соответствии с ГОСТ 38 01197 – 80 технологический индекс Самотлорской нефти (смесь): 2.1.1.2.2.

 

Разгонка (ИТК) Салымской нефти в аппарате АРН-2

№	Температура выкипания  фракции,°С	Выход на нефть,%		ρ420	М
		отдельных фракций	суммарный
1	до 28	1.56	1.56	-	-
2	28-40	2.18	3.74	0.6404	-
3	40-60	2.15	5.89	0.6650	-
4	60-80	2.30	8.19	0.6871	-
5	80-102	2.45	10.64	0.7100	98
6	102-120	2.38	13.02	0.7300	-
7	120-130	2.49	15.51	0.7455	174
8	130-145	2.53	18.04	0.7579	-
9	145-162	2.60	20.64	0.7690	130
10	162-176	2.60	23.24	0.7800	-
11	176-190	2.75	25.99	0.7882	148
12	190-206	2.83	28.82	0.7975	-
13	206-222	2.79	31.61	0.8051	169
14	222-250	2.83	34.44	0.8132	-
15	238-254	2.87	37.31	0.8209	191
16	254-265	1.98	39.29	0.8280	-
17	265-387	3.94	43.23	0.8365	216
18	287-305	3.17	46.40	0.8440	-
19	305-328	2.91	49.31	0.8503	-
20	328-352	3.02	52.33	0.8580	276
21	352-373	3.02	55.35	0.8650	-
22	373-396	3.02	58.37	0.8730	320
23	396-419	3.02	61.39	0.8800	-
24	419-439	2.94	64.33	0.8860	360
25	439-461	3.06	67.39	0.8920	-
26	461-480	3.09	70.48	0.8991	-
27	480-500	3.22	73.70	0.9020	415
28	Остаток	26.30	100.00	0.9640	-

 

Кривая ИТК  Салымской нефти

 

Расчет колонны  вторичной перегонки бензина  К – 1

Сырьем колонны К  – 1 является  стабильная бензиновая фракция нк – 180°С. В качестве верхнего продукта получают фракцию нк – 62°С, а в качестве нижнего – фракцию 62 – 180°С, идущую на дальнейшую ректификацию в колонну К – 2.

Примем рабочее давление в колонне К – 1 0,35 МПа.

Температурный режим колонны К - 1

Температура верха колонны

Для определения температуры  верха колонны воспользуемся графическим методом, основанным на использовании кривых истинных температур кипения (ИТК) и однократного испарения.

Построим кривую ИТК  для фракции нк -62°С, используя данные по разгонке Самотлорской нефти (смесь):

№	Температурные пределы выкипания,°С	Выход,%масс
		на нефть	сумм	на фракцию	сумм
1	нк – 35	2,5	2,5	30,86	30,86
2	35-50	2,0	4,5	24,69	55,55
3	50-62	3,6	8,1	44,45	100

 

Для построения линии  ОИ воспользуемся методом Обрядчикова  и Смидович.

Определим тангенс угла наклона кривой ИТК

Используя график Обрядчикова  и Смидович, определим температуры 0%-го и 100%-го отгона линии ОИ.

Скорректируем линию  ОИ на рабочее давление 0,35 МПа. Для  этого воспользуемся графиком Кокса.

Температура верха колонны  соответствует 75%-му отгону дистиллята, т.к. в колонну не подается водяной пар.

 

Кривая ИТК и линии ОИ бензиновой фракции нк – 62°С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таким образом, рабочая  температура верха колонны вторичной  перегонки бензина К - 1 равна 81°С.

 

Температура низа колонны

Температуру низа колонны  рассчитаем с помощью аналитического метода по изотерме жидкого потока:

Зададимся температурой 158°С, расчеты сведем в таблицу:

Фракция,°С	Tср,°С	Х0	М	N,моль		Рн,МПа
62-100	81	0,054	69,52	0,0007767	0,3826	0,617	1,7626	0,6743
100-140	120	0,068	98,25	0,0006921	0,3409	0,255	0,7291	0,2486
140-180	160	0,069	122,92	0,0005613	0,2765	0,097	0,2779	0,0771
				∑0,002030	∑1,00			∑1,00

Таким образом, температура  низа колонны выбрана верно и  равна 158°С.

 

Температура сырья, поступающего в колонну

Определим молярную долю отгона. Для этого зададимся температурой ввода сырья 125°С. Результаты расчетов сведем в таблицу:

Фракция, °С	Tср,°С	Х0	М	N,моль		Рн,МПа
28-62	45	0,061	46,89	0,001301	0,3905	0,7124	2,0355	0,6888
62-100	81	0,054	69,52	0,000777	0,2332	0,3166	0,9046	0,2139
100-140	120	0,068	98,25	0,000692	0,2078	0,1153	0,3294	0,0760
140-180	160	0,069	122,92	0,000561	0,1685	0,0391	0,1117	0,0213
				∑0,003331	∑1,00			∑1,00

Таким образом, молярная доля отгона равна е = 0,149.

Определим массовую долю отгона по формуле:

Результаты расчетов сведем в таблицу:

 

Фракция, °С
28-62	0,7124	13,0092	0,3905	0,1367	0,4040	0,3383	0,6887	32,29
62-100	0,3166	7,7675	0,2332	0,0816	0,3450	0,2365	0,2139	14,88
100-140	0,1153	6,9211	0,2078	0,0727	0,3150	0,2308	0,0760	7,47
140-180	0,0391	5,6134	0,1685	0,0589	0,3037	0,1942	0,0217	2,67
		∑33,3112	∑1,00			∑0,9998	∑1,0003	∑57,31

Средняя молекулярная масса  бензиновой фракции нк – 180°С = 86,7 кг/кмоль.

Тогда массовая доля отгона равна:

 

Материальный и тепловой балансы колонны К-1

Материальный баланс колонны

Материальный баланс ректификационной колонны составляется исходя из равенства количеств подаваемого сырья и выходящих продуктов и выражается обычно массовым или объемным расходом.

Статьи баланса	Выход на сырье
Приход:	%масс.	тыс.т/год	т/сут	кг/час
1. Фракция нк – 180°С	100,00	1134,0	3240,0	135000
Всего	100,00	1134,0	3240,0	135000
Расход:
1. Фракция нк – 62°С	15,34	174,0	497,1	20714
2. Фракция 62 – 180°С	84,66	960,0	2742,9,	114286
Всего	100,00	1134,0	3240,0	135000

 

Тепловой баланс колонны

Пренебрегая тепловыми потерями в окружающую среду, можно записать Ф_вх = Ф_вых.

Тепловой поток поступает  в колонну:

1. с сырьем, нагретым до температуры t₀, в случае подачи сырья в парожидкостном состоянии с массовой долей отгона е

Ф₀=G₀e + G₀ (1-e) , где - энтальпия паров сырья, Дж/кг и - энтальпия жидкого сырья, Дж/кг.

,

2. с горячей струей - Ф_гс

Тепловой поток выходит  из колонны:

1. с парами дистиллята

Ф_D=G_D*

, где - энтальпия паров дистиллята, Дж/кг

G_D=5,75кг/с, t_D=81^oC,

0,6316

Ф_D=5,75*536300=3083725Вт.

2. с жидким нижним  продуктом:

Ф_W=G_W

, где - энтальпия жидкого остатка, Дж/кг.

G_W=31,75кг/с, t_W=158^оС,

Ф_W=31,75*356900=11331575 Вт.

3. с верхним орошением - Ф_ор

Ф_ор.=G_ор.(

).

G_ор=14,375 кг/с,

Ф_ор=14,375*(536300-89100)=6428500 Вт

Общее равенство запишется  в виде :

G₀e

+ G₀ (1-e) + Ф_г.с= G_ор.( ).

Из данного уравнения  найдем Ф_г.с

Ф_г.с=Ф_D+Ф_ор+Ф_W – Ф_O

Ф_г.с=3083725+6428500+11331575 –11597905,33= 9245894,7 Вт

Найдем количество горячей  струи, поступающей в колонну:

Ф_г.с.=G_г.с

Определим молярную долю отгона. Результаты расчетов сведем в таблицу:

 

Фракция, °С	Tср,°С	Х0	М	N,моль		Рн,МПа
62-100	81	0,054	69,52	0,000777	0,3826	0,7545	2,1557	0,4234
100-140	120	0,068	98,25	0,000692	0,3409	0,3248	0,9279	0,3362
140-180	160	0,069	122,92	0,000561	0,2765	0,2049	0,5855	0,2404
				∑0,00203	∑1,00			∑1,00