Х_д = 94-4К_г + 0,1(К_г-10)² (1)

Где:

Х_д - выход деасфальтизата масс.

К_г - коксуемость гудрона, % масс.

Исходя из данных коксуемость гудрона составит 13,55%.

Х_д = 94-4·13,55 + 0,1(13,55-10)² = 42,06%, масс.

Сырьем установки является фракция > 530°С.

Результаты расчета представлены в таблице 9.

Таблица 9. - Материальный баланс установки деасфальтизации:

Материальный баланс установки селективной очистки 3.

Сырьем установки селективной очистки являются фракция 490-530°С и деасфальтизат.

Установка является укрупненной с общей регенерацией растворителя из экстрактного раствора. Выход рафинада и экстракта принимается в соответствии с данными таблиц 5,6. Результаты расчета переведены в таблице 10.

Таблица 10. - Материальный баланс установки селективной очистки 3:

В таблицах 11, 12 представлены материальные балансы работы установки селективной очистки 3 на отдельных видах сырья (фракции 490-530°С и деасфальтизате фракции > 530°С).

Таблица 11. - Материальный баланс установки селективной очистки при работе на фракции 490-530°С:

Таблица 12. - Материальный баланс установки селективной очистки при работе на деасфальтизате фракции > 530°С:

Материальный баланс битумной установки.

Сырьем установки являются асфальт и гудрон с установки ВТ. По данным для производства битумов необходимо 10-15% воздуха с содержанием кислорода 20% об.

При окислении помимо битума образуются и побочные продукты - газы окисления и отгон (черный соляр). Газы окисления содержат в своём составе некоторое количество углеводородов и их необходимо утилизировать. Дожиг газов окисления осуществляется непосредственно на установке, отгон используется в качестве топлива в технологических печах установки.

Результаты расчета представлены в таблице 13.

Таблица 13. - Материальный баланс битумной установки:

Материальный баланс установки гидрооблагораживания.

Расчет материального баланса производится по рекомендациям.

Определение количества, серы удаляемой из фракций.

Из фракции 420-490С сера не выделяется, исходя из данных таблиц.

Рассчитаем количество остаточной серы во фракции 490-530С:

S²_ост = S₂ * (1 - 0,9) * (1 - 0,8) = 0,25 * 0,1 * 0,2 = 0,005% масс (2)

Количество остаточной серы во фракции > 530С:

S³_ост = S₃ * (1 - 0,9) * (1 - 0,8) = 0,5 * 0,1 * 0,2 = 0,01% масс.

Где:

S_n - количество серы в соответствующей фракции;

0,9 и 0,8 - глубина обессеривания на первой и второй ступени.

Рассчитаем количество серы удаленно из фракций:

Из фракции 490-530С:

S₂ = S₂- S²_ост = 0.25-0,005 = 0,245% масс (3)

Из фракции > 530С.

S₃ = S₃ - S³_ост = 0,5 - 0,01 = 0,49

Выход газа, % масс на фракцию определяется по формуле:

В₂ = Д ЅМ0,3 (4)

Выход газа из фракции 490-530С:

В² _газа = S₂ * 0,3 = 0,245 * 0,3 = 0,0735%

Выход газа из фракции > 530С:

В³_газа = S₃ * 0,3 = 0,49 * 0,3 = 0,147%

Выход отгона приблизительно принимаем количеству образовавшейся серы, выход отгона для фракции 420-490 приблизительно примем равным 0,1% масс исходя из практических данных.

Выход отгона из фракции 490-530С:

S₂ = 0,245% масс.

Выход отгона из фракции > 530С:

S₃ = 0,49.

Выход гидрооблагороженного продукта рассчитаем по формуле:

В_гоп = 100 - S - В _газа - В_отг (5)

Для фракции 420-490С:

В¹_гоп = 100 - 0,1 = 99,9% масс.

Для фракции 490-530С:

В²_гоп = 100 - 0,245 - 0,0735 - 0,245 = 99,4365% масс.

Для фракции > 530С:

В³_гоп = 100 - 0,49 - 0,147 - 0,49 = 98,873% масс.

Определяем расход водорода, пошедшего на процесс гидрооблагораживания.

Определим расход водорода на гидрогенолиз сернистых соединений по формуле:

Н = S * m (6)

Где:

m - коэффициент зависящей от характера сернистых соединений.

Предполагаем, что во фракции 490-530 содержится 30% сульфидов (m = 0,125), 5% дисульфидов (m = 0,0938), 49% тиофенов (m = 0,25), и 16% бензотиофенов (m = 0,187).

Тогда для фракции 490-530 получаем:

Н²₁ = S₂ * 0,3 * 0,125 + S₂ * 0,05 * 0,0938 + S₂ * 0,49 * 0,25 + S₂ * 0,16 * 0,187 = 0,245 * 0,3 * 0,125 + 0,245 * 0,05 * 0,0938 + 0,245 * 0,49 * 0,25 + 0,245 * 0,16 * 0,87 = 0,0341%

Предполагаем, что в рафинаде из деасфальтизата фракции > 530С гидрируются 23% сульфатов, 4% дисульфатов, 59% тиофенов, 14% бензотиофенов.

Тогда для фракции > 530С получим:

Н³₁ = S₃ * 0,23 * 0,125 + S₃ * 0,04 * 0,0938 + S₃ * 0,59 * 0,25 + S₃ * 0,14 * 0,187 = 0,49 * 0,23 * 0,125 + 0,49 * 0,04 * 0,0938 + 0,49 * 0,59 * 0,25 + 0,49 * 0,14 * 0,187 = 0,101%

Так как, фракции представлены рафинадами селективной очистки, то содержание непредельных углеводородов ничтожно мало и расходом водорода на их гидрирование можно пренебречь.

Рассчитаем расход водорода на гидрирование тяжелых и средних ароматических углеводородов по формуле:

Н₂ = 6 * Ar / M (7)

Где:

М - молярная масса сырья, г/моль.

Предполагаем, что гидрированию до метанонафтеновых углеводородов во фракции 420-490С подвергаются 4,2% тяжелых и средних ароматических углеводородов, во фракции 490С - 13,49%, во фракции > 530С - 14,42%.

Молярная масса фракции 420С - 421 г/моль.

Молярная масса фракции 490-530С - 493 г/моль.

Молярная масса фракции > 530С - 538 г/моль.

Расход водорода на гидрирование тяжелых и средних ароматических углеводородов для фракции 420-490С.

Н¹₂ = 6 * 4,2 / 421 = 0,0598% масс.

Расход водорода на гидрирование тяжелых и средних ароматических углеводородов для фракции 490-530С.

Н²₂ = 6 * 13,49 / 493 = 0,164% масс.

Расход водорода на гидрирование тяжелых и средних ароматических углеводородов для фракции > 530С.

Н³₂ = 6 * 14,42 / 537 = 0,161% масс.

Потери водорода с отдувом не учитываются, т. к., в любой линии водорода предусматривается концентрирование водорода в ВСГ до величины 60%.

Определим общее потребление водорода:

Для фракции 420-490С.

Н¹ = 0,0598% масс.

Для фракции 490-530С.

Н² = 0,0341 + 0,164 = 0,1981% масс.

Для фракции > 530С.

Н³ = 0,101 + 0,161 = 0,261% масс.

Выход сероводорода определим по формуле:

(8)

Для фракции 490-530С:

= 0,26% масс.

Для фракции > 530С:

% масс.

Рассчитаем количество водорода, поглощаемое сероводородом:

Нⁿ_н2s = B_н2s - ДSⁿ

Для фракции 490-530:

Н²_н2s = 0,26 - 0,245 = 0,015% масс.

Для фракции > 530:

Н³_н2s = 0,52 - 0,49 = 0,03% масс.

Количество водорода, вошедшего в состав отгона за счет гидрирования продуктов гидрогенолиза сернистых соединений, составит:

Нⁿгид = Нⁿ1 - Нⁿн2s

Для фракции 490-530С:

Н²_гид = Н²₁ - 0,015 = 0,0341 - 0,015 = 0,0191% масс

Для фракции > 530С:

Н³_гид = Н³₁ - 0,03 = 0,101 - 0,03 = 0,071% масс

Уточненный выход отгона составит:

Для фракции 420-490С:

В^1*_отг = 0,1% масс.

Для фракции 490-530С:

В^2*_отг = В²_отг + 0,0191 = 0,245 + 0,0191 = 0,2631% масс

Для фракции > 530С:

В^3*_отг = В³_отг + 0,071 = 0,49 + 0,071 = 0,561% масс

Количество водорода, вошедшее в масла за счет гидрирования ароматических углеводородов равно количеству водорода, израсходованного на гидрирование. Тогда уточненный выход гидрооблагороженного продукта составит:

Для фракции 420-490С:

В^1*_гоп = В¹_гоп + Н¹₂ = 99,9 + 0,0598 = 99,9598% масс

Для фракции 490-530С:

В^2*_гоп = В²_гоп + Н²₂ = 99,4365 + 0,164 = 99,6% масс

Для фракции > 530С:

В^3*_гоп = В³_гоп + Н³₂ = 98,873 + 0,161 = 99,034% масс

Результаты расчета представлены в таблице 14.

Таблица 14. - Материальный баланс установки гидрооблагораживания:

Материальный баланс установки каталитической изодепарафинизации.

В соответствии с данными литературы в процессе каталитической изодепарафинизации образуются продукты в следующих эквивалентных количествах:

- газа - 0-5% масс на сырье;

- бензиновой фракции - 5-10% масс на сырье;

- фракции дизельного топлива - 5-10% масс на сырье;

- масляной фракции - 80-85% масс на сырье.

Принимаем что, из фракции 360-420°С получается:

Газы-3,2% масс.

Бензин-10,5% масс.

ДТ-6,3% масс.

Депарафинизированное масло - 80% масс.

Принимаем что, из фракции 420-490°С получается:

Газы-3% масс.

Бензин-10% масс.

ДТ-7% масс.

Депарафинизированное масло - 80,25% масс.

из фракции 490-530°С получается:

Газы-2,2% масс.

Бензин-8,7% масс.

ДТ-7,3% масс.

Депарафинизированное масло - 82,457% масс.

Расход водорода при этом составляет 0,3-0,4% масс на сырье.

Для большей простоты расчетов бензиновая и дизельная фракции учитываются вместе, как отгоннк-360°С. Результаты расчета приведены в таблице 15.

Таблица 15. - Материальный баланс установки каталитической изодепарафинизации:

В таблицах 16-18 представлены материальные балансы работы установки каталитической изодепарафинизации при работе на отдельных сырьевых фракциях.

Таблица 16. - Материальный баланс установки каталитической изодепарафинизации при переработки рафинада установки селективной очистки 1:

Таблица 17. - Материальный баланс установки каталитической изодепарафинизации при переработки гидрооблагороженного продукта 2:

Таблица 18. - Материальный баланс установки каталитической изодепарафинизации при переработки гидрооблагороженного продукта 3:

Материальный баланс установки депарафинизации.

В фракции > 530°С содержится 5,8% парафиновых углеводородов. Количество образовавшегося петролатума мало, поэтому экономически не целесообразно строить установку обезмасливания.

Образовавшийся продукт, использовать как компонент котельного топлива. Результаты расчета материального баланса установки представлены в таблице 19.

Таблица 19. - Материальный баланс установки депарафинизации:

Материальный баланс маслоблока.

Материальный баланс маслоблока составлен на основании данных таблиц 7-20 и представлен в таблице 20.

Таблица 20. - Материальный баланс маслоблока:

4. Описание особенностей технологической схемы

Дистиллятное сырье (фракция 360-420°С) насосом Н-1 подается через теплообменники Т-1,Т-2 на верхнюю тарелки абсорбера К-1. Подача сырья регулируется в зависимости от уровня в нижней части абсорбера.

Под нижнюю тарелку вводятся пары азеотропной смеси. Нисходящий поток сырья абсорбирует фенол из смеси.

Пары воды на выходе из К-1 поступают в конденсатор холодильник АВО-1, конденсат используют для производства водяного пара.

Сырье забирается насосом Н-2 и проходит через холодильники Т-3, Т-4, делится на два равных потока и направляется в среднюю часть экстракционных колонн К-2, К-2а с температурой 75°С. Экстракционная колонна укомплектовывается 20 ситчатыми тарелками.

Вверх колонн К-2, К-2а из приемника Е-2 подается фенол, в нижнюю часть колонн из приемника Е-3 подается фенольная вода, соответствующая составу азеотропной смеси.

Для равномерного распределения потоков по сечению колонн все жидкости в них вводятся через горизонтальные трубчатые распределители.

Температура верха колонн регулируется температурой подаваемого фенола. Температуру низа регулируют расходом экстрактного раствора - рецеркулята, отбираемого насосом Н-3.

В колоннах образуется два слоя: экстрактный и рафинадный раствор по выходе из колонн собирается в промежуточный приемник Е-1. Экстрактный раствор выводится в блок регенерации растворителя. Из приемника Е-1 рафинадный раствор насосом Н-5 подается через теплообменники Т-6, Т-7, где нагревается отходящим потоком рафинада, в змеевик трубчатой печи П-1. С температурой 270°С рафинадный раствор поступает в испарительную рафинадную колонну К-3.

Здесь отделяется основное количество фенола в виде паров. Для предотвращения уноса рафинада с парами фенола колонна снабжена 10-ю тарелками с жалюзийными колпачками, орошаемыми фенолом. Пары фенола выходят сверху колонны, конденсируясь в теплообменниках Т-8, Т-9, отдавая тепло экстрактному раствору, и собираются в емкости Е-2.

Рафинат с небольшим содержанием фенола поступает в рафинадную опарную колонну К-4, где остатки фенола отгоняются острым водяным паром. Пары воды и фенола сверху колонны поступают в емкость Е-3. рафинад насосом Н-4, проходя теплообменники Т-7, Т-6 выводится с установки. Экстрактный раствор насосом Н-6 прокачивается через теплообменники Т-8, Т-9 поступает с температурой 160°С в сушильную колонну К-5. Колонна К-5 разделена полу глухой тарелкой на две части, верхняя из которых снабжена 12-ю тарелками.

В колонне К-5 экстрактный раствор обезвоживается, сверху колонны отводится азеотропный раствор и поступает в емкость Е-3, с низа колонны выводится экстракт в смеси с фенолом.

Экстрактный раствор собирающейся на полу глухой тарелке колонны К-5 поступает в ребойлер Т-10, нагреваемый парами фенола выходящего из колонны К-6.

Образовавшиеся в ребойлер пары поступают в кубовую часть колонны К-5, а экстрактный раствор поступает в змеевик печи П-2.

Обезвоженный экстрактный раствор насосом Н-7 поступает в печь П-2, где нагревается до 270°С.

В колонне К-6 испаряется основное количество фенола, пары которого выходя с верха колонны отдают тепло в теплообменнике Т-10, и направляются в емкость сухого фенола Е-2. Пары фенола также подаются на верхнюю тарелку колонны К-6 в качестве орошения.

Конструктивно колонна К-6 оформлена также как колонна К-5. Кубовая часть колонны разделена на два отсека глухой перегородкой. Первый отсек используется как буферная зона для откачки полу отпаренного экстракта через печь, из второй части экстракт практически полностью освобожденный от фенола поступает в колонну.

Благодаря этому увеличилось зеркало испарения, и снизилась температура сырья после второй ступени нагрева.

Экстрактный раствор с небольшим содержанием фенола поступает в колонну К-7, где он продувается водяным паром, для полного удаления фенола.

Пары фенола и воды, выходящие с верха колонны К-7 через аппарат воздушного охлаждения АВО-2 поступает в емкость Е-3 и затем в колонну К-5. маслоблок селективный технологический

Экстракт из колонны К-7, отдавая тепло в теплообменниках Т-1, Т-2 выводится с установки.

Список использованной литературы

1. Бурлака В.Г., Бурлака Г.Г. Производство смазочных масел в СНГ. 1997 г. №12 ст. 10-17.

2. Гутнев С.Б., Лашхи В.П. Некоторые современные тенденции в области разработки и применения отечественных моторных масел. 1997 г. №11 ст. 17-19.

3. Б.М. Бунаков, А.Н. Первушин, И.И. Задко. К вопросу о качестве моторных масел для современной автомобильной техники. 2002 №2 ст. 39-44.

4. Бурлака В.Г. Рынок смазочных масел. 1998 №8 ст. 10-12.

5. Кулеев Р.Ш., Широв Ф.Р. Физико-химические свойства некоторых растительных масел. Химия и технология топлив и масел. 1999 №4 ст.24-25.

6. Мановян А.К. Технология первичной переработки нефти и природного газа. 2001 г.

7. Шабалина Т.Н., Бадыштова К.М., Чесноков А.А. Разработка технологии получения высококачественных базовых масел при сочетании процессов селективной очистки и гидрооблагораживания рафинадов. Нефтепереработка и нефтехимия 2001 №7 ст. 65-71.

8. Болдинов В.А., Есипко Е.А., Каменский А.А. Превращение индивидуальных углеводородов на катализаторе гидродепарафинизации КДМ-1. Химия и технология топлив и масел 1999 №2 ст. 21-23.

Размещено на Allbest.ru