Расчет топливно-химического блока и установки алкилирования
Характеристика нефти, её фракций и их применения. Выбор и обоснование поточной схемы топливно-химического блока, технологической схемы установки HF-алкилирования. Материальный баланс установок. Расчёт холодильников сырья и циркулирующего изобутана.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 07.11.2013 |
| Размер файла | 174,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Таблица 8.2 - Материальный баланс колонны К-2.
|
Наименование |
кг/ч |
|
|
Приход: |
||
|
Сырьё |
83325,74 |
|
|
Расход: |
||
|
Фракция изобутана |
31137,5 |
|
|
Фракция HF |
52188,24 |
Таблица 8.3 - Тепловой баланс колонны К-2.
|
Наименование |
кДж/ч |
|
|
Приход: |
||
|
Сырьё из К-1 |
16035.81 |
|
|
Острое рошение |
22188,24 |
|
|
Недостаток тепла |
56094.12 |
|
|
Итого: |
94318,17 |
|
|
Расход: |
||
|
Фракция HF в шлёмовой трубе |
78282,36 |
|
|
Фракция изобутана |
16035,81 |
|
|
Итого: |
94318,17 |
Недостаток тепла в колонне компенсируем горячей струёй. Принимаем температуру горячей струи 160°С., тогда расход горячей струи будет:
где - энтальпия пара изобутана при 160°С, кДж/кг;
- энтальпия жидкого избутна при 118°С, кДж/кг.
8.3 Расчёт геометрических размеров колонны
Диаметр колонны находим в сечении ввода паров в колонну (зона ввода горячей струи (ГС) в колонну и зоне ввода сырья). Объёмный расход паров равен в зоне ввода горячей струи [15]:
где t - температура пара,°С;
P - даление в низу колонны, атм;
МГС - молекулярная масса ГС, кг/кмоль;
Диаметр колонны находим по формуле [15]:
где u=0,5 - допустимая скорость паров, м/сек [15]
Объёмный расход паров в зоне ввода сырья равен:
где t - температура паров,°С;
P - удаление в зоне питания, атм;
Мп - молекулярная масса паров сырья, кг/кмоль;
е - массовая доля отгона.
Диаметр колонны находим по формуле [15]:
где u=0,7 - допустимая скорость паров, м/сек [15]
Принимаем стандартный даметр D=2,8м.
Геометрическая высота колонны:
где Н1-ойтар=0,6 - расстояние между тарелками, м;
m - число тарелок, шт;
Нюб - расстояние от фундамента до низа куба колонны, м;
Н10мин - высота куба колонны, исходя из десятиминутного запаса жидкости, м.
где Gi-C4 - расход изобутана, кг/ч;
алк - плотность мзобутана при 118°С, кг/м3.
9. Расчёт мощности привода сырьевого насоса и насоса циркулирующего изобутана
Требуется подобрать насосы для перекачки сырья через теплообменник, регулирующий клапан, расходную диафрагму и подачи его в реактор, то же для ЦИ. Ниже на рисунке 9.1 приведена схема работы насосов:
9.1 Расчёт сырьевого насоса
Полный напор, развиваемый насосом, определяем по формуле [17]:
Н = ( (р2-р1) /*g) +Нг+Нп,
где р1, р2 - давления соответственно во всасывающем и нагнетательном трубопроводах, Па;
Нг - геометрическая высота подъема сырья, м;
Нп - суммарные потери напора, м.
Потерю давления на клапане принимаем равным 200 кПа, на диафрагме - 150 кПа. Давление во всасывающем трубопроводе р1 принимаем равным 3 атмосферам. Перепад давления в одном теплообменнике принимаем равным 0,3 атмосферы. Высота точки ввода сырья в реактор Нг - 3 м.
В соответствии с приведенными данными рассчитываем давление в нагнетательном трубопроводе:
р2 = (рр + n·0,3 + рд + рк) k = (10 +0,3*1 +2 +1,5) ·1,04 = 13,8атм., где
рр - давление на входе в реактор, атм.;
n - количество теплообменников в линии нагрева сырья;
k - коэффициент, учитывающий суммарные потери давления в других местных сопротивлениях.
Полный напор, развиваемый насосом:
Н = ( (13,8-3) /720*9,81) *105+ 3 = 155,91 м
Полезная мощность, затрачиваемая на перекачивание сырья, определяется по формуле:
Nп = с·g•V•H
где V - объемный расход сырья, м3/с;
Для центробежного насоса средней производительности примем з = зп зд зн =0,65, тогда мощность, потребляемая насосом, равна:
Nдв = Nп/ з =12,3/0,65 =19 кВт.
Подбираем по литературным данным центробежный насос, удовлетворяющий значениям производительности и напора [14]:
Марка насоса ПЭ 65-40;
Производительность Q = 1,8·10-2 м3/с;
Напор H =440 м;
Частота вращения вала n = 50 с-1;
КПД насоса зн =0,65;
Мощность насоса N = 108 кВт.
9.2 Расчёт насоса циркулирующего изобутана
Полный напор, развиваемый насосом, определяем по формуле [17]:
Н = ( (р2-р1) /*g) +Нг+Нп,
где р1, р2 - давления соответственно во всасывающем и нагнетательном трубопроводах, Па;
Нг - геометрическая высота подъема сырья, м;
Нп - суммарные потери напора, м.
Потерю давления на клапане принимаем равным 200 кПа, на диафрагме - 150 кПа. Давление во всасывающем трубопроводе р1 принимаем равным 3 атмосферам. Перепад давления в теплообменнике принимаем равным 0,3 атмосферы. Высота точки ввода сырья в реактор Нг - 3 м.
В соответствии с приведенными данными рассчитываем давление в нагнетательном трубопроводе:
р2 = (рр + n·0,3 + рд + рк) k = (10 +0,3*1 +2 +1,5) ·1,04 = 13,8атм., где
рр - давление на входе в реактор, атм.;
n - количество теплообменников в линии нагрева сырья;
k - коэффициент, учитывающий суммарные потери давления в других местных сопротивлениях.
Полный напор, развиваемый насосом:
Н = ( (13,8-3) /720*9,81) *105+ 3 = 155,91 м
Полезная мощность, затрачиваемая на перекачивание сырья, определяется по формуле:
Nп = с·g•V•H
где V - объемный расход сырья, м3/с;
Для центробежного насоса средней производительности примем з = зп зд зн =0,65, тогда мощность, потребляемая насосом, равна:
Nдв = Nп/ з =15,4/0,65 =23,7 кВт.
Подбираем по литературным данным центробежный насос, удовлетворяющий значениям производительности и напора [14]:
Марка насоса ПЭ 65-40;
Производительность Q = 1,8·10-2 м3/с;
Напор H =440 м;
Частота вращения вала n = 50 с-1;
КПД насоса зн =0,65;
Мощность насоса N = 108 кВт.
10. Расчёт подогревателя низа изобутановой колонны
Исходя из данных пункта 7, горячая струя нагревается от 140 до 200°С. Приме, что горячая струя подогревается водяным паром умеренного давления. Водяной пар охлаждается от 250 до 200°С при давлении 0,8 МПа. Тогда средний температурный напор будет:
Тепловая нагрузка теплообменника 129672,3 кДж/ч.
Расход водяного пара:
где - энтальпия водяного пара при 250 и 200°С соответственно и давлении 0,8Мпа. [15]
Необходимая поверхность теплообмена:
Принимаем кожухотрубчатый испаритель по ГОСТ 15119-79 [14]:
Площадь теплообмена F=765м2;
Длина труб l=9м;
Число ходов z=1;
Диаметр кожуха D=1200мм;
Диаметр труб =25х2мм
Площадь проходного сечения по трубам S1=0.375м2;
Площадь проходного сечения в межтрубном пространстве S2=0,164м2.
В соответствии с ГОСТом алкилат направляем в трубное пространство
Запас площади теплообмена будет , что допустимо.
11. Охрана окружающей среды на установке hf-алкилирования
Многие химические предприятия, в том числе и НПЗ находятся рядом с жилым массивом, что и определяет особые требования к поддержанию безопасной экологической обстановки. Проведение природоохранных мероприятий, постоянный контроль за выбросами и сбросами веществ - одни из направлений работы завода по защите окружающей среды.
Экологическая характеристика установки оценивается четырьмя показателями:
количеством газообразных выбросов;
количеством неутилизированных отходов;
количеством потребляемой воды;
количеством потерь нефтепродуктов.
Количество газообразных выбросов связано с расходом топлива, содержанием в нем сернистых и азотистых соединений и методом пропарки (продувки) аппаратов перед их ремонтом. Для уменьшения вредных выбросов в атмосферу необходимо технологические насосы заменить на более совершенные с двойным торцевым уплотнением [18].
С целью защиты воздушного бассейна необходимо предусмотреть освобождение установки при подготовках к ремонту от углеводородных газов и паров нефтепродуктов в закрытую систему сброса горючих газов на факел.
Неутилизированные отходы на установке HF-алкилирования представляют собой песок, пропитанный нефтепродуктами, полученный при уборке разливов нефтепродуктов, промасленную ветошь, изношенные одежду и обувь, изношенный прокладочный материал, шланги и т.д. Для этих отходов на установке оборудуется специальная бетонная емкость, из которой периодически отходы вывозятся на специальную свалку.
Количество потребляемой воды на установке можно понизить за счет повторного использования, применяя ее сначала для охлаждения легких фракций, потом - тяжелых, т.к. тяжелые фракции выводятся с установки с более высокой температурой по сравнению с легкими. Для увеличения качества оборотной воды нужно усовершенствовать конструкцию градирен, внедряя градирни фирмы "Nema Warmetauscher" (Германия).
Все промышленные и бытовые сточные воды с установки по системам канализации отводятся на сооружения механической очистки, для извлечения нефтепродуктов и механических примесей, а также на сооружение полной биологической очистки.
Для исключения попадания дождевых и талых вод на площадку установки и разлитых нефтепродуктов за пределы установки территорию самой установки ограждают бордюром.
Потери нефтепродуктов на установке в основном связаны с потерями легких углеводородов (С1 - С5), при подготовке аппаратов к ремонту, пуску и остановке установки. В связи с этим необходимо иметь линию сброса газа с подогревом в топливную сеть НПЗ или на факельное хозяйство.
Освобождение от жидких нефтепродуктов при подготовке аппаратов к ремонту и при отборе проб должно осуществляться через герметично-закрытый дренажный коллектор в заглубленные емкости.
Таким образом, существует несколько вариантов снижения загрязнения окружающей среды:
герметизация оборудования и трубопроводов, что позволяет снизить газообразные выбросы и потери нефтепродуктов;
совершенствование насосов, которое уменьшит потери нефтепродуктов;
Итак, проблемы окружающей среды связаны с экономическими вопросами, поскольку предприятие не обладает достаточным капиталом для реализации вышеупомянутых задач, а также для ремонта либо модернизации оборудования.
Однако решение экологических проблем сталкивается и с еще одним немаловажным препятствием - отсутствием необходимого сегодня экологического воспитания населения, низким уровнем экологической культуры преобладающего числа руководителей предприятий.
Заключение
В данном курсовом проекте разработана поточная схема НПЗ мощностью 8 млн. т в год твердиловской нефти, позволяющая получить глубину переработки на уровне 86,75% (при плане 86 %) и выход нефтехимических продуктов 5,25%. Кроме этого, в курсовом проекте приведен расчет основных аппаратов (реактора, колонн) установки HF-алкилирования мощностью 236550,82 т/год и материальный баланс установок и топливно-химического блока НПЗ в целом.
Глубина переработки нефти обеспечена за счет применения установки каталитического крекинга.
Список использованных источников
1. Мусиненко Г.Г., Ермаков В.П., Соловкин В.Г. Углубление переработки нефтяного сырья: висбрекинг остатков. - Химия и технология топлив и масел №5, 2000 г.
2. Нефти СССР: Справочник т.4 - М.: Химия, 1975.
3. Богомолов А.И., Гайле А.А., Громова В.В. и др. Химия нефти и газа. - СПб.: Химия, 1995. - 448 с.
4. Абросимов А.А. Экологические аспекты производства и применения нефтепродуктов. - М.: ВАС, 1999. - 731с.
5. Козлов Б.И. Процессы алкилирования, изомеризации и полимеризации в нефтепереработке. - М.: Химия, 1990.
6. Смидович Е.В. Технология переработки нефти и газа. Ч.2. - М.: Химия, 1980.
7. Справочник современных процессов нефтепереработки. - Нефтегазовые технологии №3, 2001 г.
8. Корж А.Ф. Топливно-химический блок НПЗ. Методические указания к выполнению курсового проекта № 2 по курсу "Технология переработки нефти и газа" для студентов специальности Т.15.02. - Новополоцк, ПГУ: 2000.
9. Robert. Handbook of petroleum refining processes. Boston.: 1996.
10. Рудин М.Г., Драбкин А.Е. Краткий справочник нефтепереработчика. - Л.: Химия, 1980. - 328 с.
11. Левинтер М.Е., Ахметов С.А. Глубокая переработка нефти. - М.: Химия, 1992.
12. Эрих В.Н., Расина М.Г., Рудин М.Г. Химия и технология нефти и газа, Л.: Химия, 1972
13. Мухина Т.В. и др. Пиролиз углеводородного сырья. - М.: Химия, 1973
14. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию/ Под ред. Ю.И. Дытнерского. - М.: Химия, 1983. - 272 с.
15. Сарданашвили А.Г., Львова А.И. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа. - М.: Химия, 1973. - 256 с.
16. Расчеты основных процессов и аппаратов нефтепереработки. Справочник. / Под ред. Судакова Е.Н. - М.: Химия, 1979. - 568с.
17. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. - Л.: Химия, 1970
18. Егоров А.К. Охрана воздушного и водного бассейнов. - ХТТМ, №5, 2000.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Характеристика нефти, фракций и их применение. Выбор и обоснование поточной схемы глубокой переработки нефти. Расчет материального баланса установки гидроочистки дизельного топлива. Расчет теплообменников разогрева сырья, реакторного блока, сепараторов.
курсовая работа [178,7 K], добавлен 07.11.2013Характеристика нефти и ее основных фракций. Выбор поточной схемы глубокой переработки нефти. Расчет реакторного блока, сепараторов, блока стабилизации, теплообменников подогрева сырья. Материальный баланс установок. Охрана окружающей среды на установке.
курсовая работа [446,7 K], добавлен 07.11.2013Обоснование технологии осуществления процесса сернокислотного алкилирования изобутана олефинами. Характеристика качества целевых и побочных продуктов. Алгоритм технологических расчётов реактора и сырьевого насоса, теплообменного оборудования, колонны.
дипломная работа [548,9 K], добавлен 14.02.2016Физико-химические свойства нефти и ее фракций, возможные варианты их применения. Проектирование топливно-химического блока нефтеперерабатывающего завода и расчет установки гидроочистки дизельного топлива для получения экологически чистого продукта.
курсовая работа [176,5 K], добавлен 07.11.2013Характеристика нефти и обоснование ассортимента получаемых из нее фракций. Краткое описание технологической схемы установки ЭЛОУ-АВТ, ее оборудование и условия эксплуатации. Материальный и тепловой баланс блока ЭЛОУ-АВТ и атмосферных колонн К-1 и К-2.
курсовая работа [429,6 K], добавлен 30.11.2009Требования к товарным нефтепродуктам. Материальные балансы установок, описание технологической установки гидрокрекинга. Обоснование выбора схемы завода, расчёт октанового числа бензина смешения. Специфика нефтепродуктов, расчёт глубины переработки нефти.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 17.10.2021Описание принципиальной технологической схемы дожимной насосной станции с установкой предварительного сброса воды. Принцип работы установки подготовки нефти "Хитер-Тритер". Материальный баланс ступеней сепарации и общий материальный баланс установки.
курсовая работа [660,9 K], добавлен 12.12.2011Разработка поточной схемы завода по переработке нефти. Физико-химическая характеристика сырья. Шифр танатарской нефти согласно технологической классификации. Характеристика бензиновых фракций. Принципы расчета материальных балансов, разработка программы.
курсовая работа [290,6 K], добавлен 09.06.2014Характеристика перерабатываемой смеси. Построение кривых разгонки нефти. Выбор и обоснование технологической схемы установки. Технологический расчет основной атмосферной колонны. Расчет доли отгона сырья на входе и конденсатора воздушного охлаждения.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 18.09.2013Физико-химические свойства нефтяных эмульсий и их классификация. Теоретические основы обезвоживания нефти. Характеристика сырья, готовой продукции и применяемых реагентов. Описание технологической схемы с автоматизацией и материальный баланс установки.
дипломная работа [150,0 K], добавлен 21.05.2009
