Промышленные процессы перегонки нефти

Приход:

Нефть отбензиненная в том числе:

- пары

- жидкость

Острое орошение

41,1

58,9

21,0

0,815

0,911

0,754

0,000752

0,000620

0,000831

0,819

0,914

0,758

350

350

30

1096

-

-

-

835

60

45,1

49,2

1,3

Итого

121,0

-

-

-

-

-

-

95,5

Расход:

Фракция 100-180 ^оС + острое орошение

Фракция 180-230 ⁰С

Фракция 230-280 ⁰С

Фракция 280-350 ⁰С

Мазут

31,5

9,0

8,3

13,3

58,9

0,754

0,820

0,856

0,905

0,913

0,000831

0,000738

0,000699

0,000633

0,000620

0,758

0,824

0,859

0,908

0,916

149

176

209

270

330

635

-

-

-

-

-

385

460

608

775

20,0

3,5

3,8

8,1

45,6

Итого

121,0

-

-

-

-

-

-

81,0

где б=(0,403t+0,000405t²);

- относительная плотность нефтепродукта, определяемая по формуле

,

где б - средняя температурная поправка на один градус.

На основании данных, приведенных в табл. 6.11 находим дебаланс теплоты, то есть относительную разность между количеством теплоты, привносимым в колонну и количеством теплоты, выводимым из колонны с фракциями. Дебаланс находим по следующей формуле:

,



где Q_прих - количество теплоты, вводимое в колонну потоками сырья и острого орошения, кДж/ч;

Q_расх - количество теплоты, выводимое из колонны с мазутом, верхним, нижним и боковыми погонами, кДж/ч.

%отн.

6.2.10 Выбор числа и расхода циркуляционных орошений

Количество циркуляционных орошений должно быть равно числу боковых погонов, а количество теплоты, отводимой орошением должно находиться в соответствие с количеством избыточной теплоты простой колонны, расположенной ниже.

Определим тарелки в колонне, с которых будем забирать и на которые будем возвращать после охлаждения циркуляционные орошения.

Первое (верхнее) циркуляционное орошение (ЦО 1) отбирается с 32 (счет снизу) и возвращается на 33 тарелку, второе (среднее) циркуляционное орошение (ЦО 2) - с 20 на 21 и третье (нижнее) циркуляционное орошение (ЦО 3) - с 10 на 11 тарелку (рис. 6.8).

Температуры вывода циркуляционных орошений определим, учитывая величины перепада температур на одну тарелку по формуле

,

где t_ЦОi - температура вывода циркуляционного орошения, ⁰С;

t_i - температура вывода соответствующего бокового погона, ⁰С;

Дt_i - перепад температуры на одну тарелку, ⁰С.

Перепад температуры на одну тарелку между тарелками вывода фракций 180-230 и 230-280 ⁰С:

⁰С;

Перепад температуры на одну тарелку между тарелками вывода фракций 230-280 и 280-350 ⁰С:

⁰С;

Перепад температуры на одну тарелку между тарелкой вывода фракций 280-350 ⁰С и зоной питания:

⁰С;

Температуры вывода циркуляционных орошений:

⁰С;

⁰С;

⁰С.

Схема расположения циркуляционных орошений в К-2

Рис 6.8



Температуры ввода циркуляционных орошений в колонну по практическим данным примем следующими:

⁰С;

⁰С;

⁰С;

Рассчитываем расход циркуляционных орошений, для чего требуется знать количество теплоты, которое необходимо вывести из колонны:

кДж/кг.

Теплоту, снимаемую циркуляционным орошением, находим по формуле

,

где ДQ_i - теплота, снимаемая циркуляционным орошением, кДж/ч;

g_ЦО - расход циркуляционного орошения, кг/ч;

;

,

,

.

Примем, что расход циркуляционных орошений одинаков по массе



Отсюда находим расход циркуляционных орошений:

кг.

кДж/ч;

кДж/ч;

кДж/ч.

Проверка:

кДж/ч.

6.2.11 Определение основных размеров

Расчет нагрузки колонны по парам и жидкости в различных сечениях

Выбираем наиболее нагруженные сечения по высоте колонны.

Составим материальный баланс по парам и жидкости в сечении I-I - сечение под верхней тарелкой (рис. 6.9).

Нагрузка по парам:

,

,

⁰С,

,



Рис. 6.9 Эскиз сечения I-I

кг.

кг.

Нагрузка по жидкости:

кг.

Составим материальный баланс по парам и жидкости в сечении II-II - сечение между вводом и выводом первого циркуляционного орошения (рис. 6.10).

Нагрузка по парам:

кг.

кг.

Нагрузка по жидкости:



,

кг.

Эскиз сечения II-II

Рис.6.10

Рассчитывать нагрузку в сечении под тарелкой вывода ЦО1 нет смысла, поскольку в этом сечении нагрузка по парам такая же, а по жидкости меньше на g_ЦО1, чем в сечении II-II.

Составим материальный баланс по парам и жидкости в сечении III-III - сечение между тарелкой вывода и ввода второго циркуляционного орошения (рис. 6.11).

Нагрузка по парам:

,

Принимаем условно, что количество флегмы, стекающей с тарелки вывода фракции 230-280⁰С, остается постоянным до тарелки вывода фракции 280-350⁰С, изменяется только ее состав.



кг.

кг.

Нагрузка по жидкости:

,

кг.

Составим материальный баланс по парам и жидкости в сечении IV-IV - сечение между тарелкой вывода и ввода третьего циркуляционного орошения (рис. 6.12).

Нагрузка по парам:

,

Принимаем условно, что количество флегмы, стекающей с тарелки вывода фракции 280-350⁰С, остается постоянным до тарелки ввода сырья в колонну, изменяется только ее состав.

кг.

кг.



Рис. 6.11 Эскиз сечения III-III

Рис. 6.12 Эскиз сечения IV-IV

Нагрузка по жидкости:

,

кг.

Составим материальный баланс по парам и жидкости в сечении V-V - сечение в зоне питания (рис. 6.13). Принимаем условно, что количество флегмы, стекающей с тарелки вывода фракции 280-350⁰С, остается постоянным до сечения V-V, изменяется только ее состав.

В состав парового потока входят пары, поступившие с сырьем (паровая фаза G_C) и пары, поднимающиеся от отгонной части колонны (G_низ).



G_низ = g_с+ g_ФЛ.280-350 - g_M =L•(1- зр) + g_ФЛ.280-350 - g_M ,

где L- расход сырья на входе в колонну,

L=100 кг;

g_M- расход мазута,

g_M= 58,9 кг.

Эскиз сечения V-V

Рис.6.13

з_р- массовая доля отгона,

з_р = 0,411.

G_низ = 100•(1- 0,411)+26,6 - 58,9 = 26,6 кг

Нагрузка по парам:

,

кг.

кг.

Нагрузка по жидкости:



,

кг.

Таблица 6.16 Нагрузки по парам и жидкостям в различных сечениях колонны.

Сечение	Нагрузка сечения, кг
	по парам	по жидкости
I-I	50,5	40,0
II-II	51,2	62,7
III-III	62,4	65,6
IV-IV	89,3	79,2
V-V	67,7	85,5

Расчет диаметра основной колонны

Диаметр колонны рассчитываем в трех сечениях:

- сечение I-I - сечение под верхней тарелкой;

- сечение V-V - сечение в зоне питания;

- самое нагруженное сечение из оставшихся, это сечение IV-IV - сечение между тарелками вывода и ввода ЦО3.

Сечение колонны определяем о формуле

,

где V_п - объемный расход паров в рассчитываемом сечении колонны, м³/с;

W_доп - допустимая линейная скорость паров в рассчитываемом сечении, м/с.

Объем паров в рассчитываемом сечении определяем по уравнению



,

где G_Hi- количество нефтяных паров, кг;

Z - количество водяных паров, кг;

М_Нi - молекулярные массы нефтяных фракций;

t - температура в рассчитываемом сечении, ⁰С;

Р_общ - давление в рассчитываемом сечении, МПа;

k - коэффициент пересчета со 100 кг сырья на реальную загрузку колонны.

Коэффициент пересчета k определим из соотношения

,

где G_с - массовый расход сырья, кг/ч.

Допустимую скорость паров определяем по формуле

,

где С - коэффициент, величина которого зависит от конструкции тарелок и расстояния между ними.

Величину коэффициента С определяем по формуле

где К - коэффициент, который зависит от типа тарелок. Так для клапанных тарелок К=1,15;

С₁ - коэффициент, зависящий от расстояния между тарелками.

Примем расстояние между тарелками 600 мм. По графику находим С₁=750;

С₂ - коэффициент, равный 4 для клапанных тарелок;

л - коэффициент, учитывающий влияние жидкостей нагрузки на допустимую скорость паров. Определим величину этого коэффициента по формуле

,

где W_с - объемная нагрузка колонны по жидкой фазе в рассчитываемом сечении, м³/ч;

n - число сливных устройств на тарелке.

Нагрузку колонны по жидкой фазе находим из соотношения

,

где g - массовая нагрузка по жидкости в рассчитываемом сечении, кг;

с_ж - плотность жидкой фазы при температуре в рассматриваемом сечении, кг/м³;

с_п - плотность паров, кг/м³.

Плотность жидкости рассчитываем по уравнению

.

Плотность паров определяем из соотношения



,

где G_п - расход паров, кг.

G_п=УG_Hi+Z.

Диаметр колонны определяем по формуле

.

Высоту подпора жидкости над сливной перегородкой рассчитываем по формуле

,

где Дh - высота подпора жидкости над сливной перегородкой, м;

l - периметр слива (длина сливной перегородки), м.

Длина сливной перегородки может быть рассчитана по формуле

,

где d - диаметр колонны в рассматриваемом сечении, м.

Расчет диаметра колонны в сечении I-I.

кг.

Z=1,79 кг.

g_I-I=40,0 кг.



P_общ=Р_верх+ДР_т.

м³/с.

кг/м³

кг/м³.

G_п=50,5+1,79=52,290 кг.

м³/ч.

Принимаем число сливных устройств равным двум (n=2).

.

.

м/c.

м.

Принимаем d = 5,8 м.

м=22 мм.

Расчет диаметра колонны в сечении IV-IV.

кг.

Z=1,178 кг.

кг.

м³/с.

кг/м³

кг/м³.

м³/ч.

Принимаем число сливных устройств равным четырем (n=4).

.

.

м/c.

м.

Принимаем d = 7,6 м.

м=29 мм.

Расчет диаметра колонны в сечении V-V.

кг.

Z=1,178 кг.

кг.

м³/с.

кг/м³

кг/м³.

м³/ч.

Принимаем число сливных устройств равным четырем (n=4).

.

.

м/c.

м.

м=34 мм.

Принимаем диаметр основной атмосферной колонны от верха до тарелки вывода фракции 180-230 ⁰С (тарелка 34) равным 5,8 м; от тарелки вывода фракции 180-230 ⁰С до зоны питания (тарелка 6) - 7,6 м и диаметр нижней части колонны принимаем равным 7,2 м.

Расчет высоты колонны

Высота колонны складывается из высот отдельных ее частей, на которые она условно разбивается. Высота ее верхней части (над верхней тарелкой) определяется по формуле:

H₁ = 0,5d₁,

где d₁ - диаметр верхней части колонны.

H₁ = 0,55,8=2,9 м.

Расчет высоты ведем, используя расстояние между тарелками и число тарелок в секциях колонны.

H₂ = (n₁ - 1)h₁.



где H₂ - высота части колонны от тарелки отбора фракции 180-230 ⁰С №34 по 48 тарелку, м.

n₁=15 шт.

h₁ - расстояние между тарелками, м.

Принимаем расстояние между тарелками 0,6 м.

H₂ = (15 - 1)0,6=8,4 м.

H₃ = (n₂ - 1)h₂,

где H₃ - высота части колонны от 5 по 34 тарелку, м.

n₂=30 шт.

Принимаем расстояние между тарелками 0,6 м.

H₃ = (30 - 1)0,6=17,4 м.

Н₄=(2-3)h_2,

где Н₄ - высота зоны питания, м.

Н₄=30,6=2,4 м.

H₅ = (n₃ - 1)h₁

где H₅ - высота от нижней тарелки отгонной части до зоны питания, м.

n₃ - число тарелок в отгонной части колонны, n₃=4 шт.

H₅ = (4 - 1)0,6=2,4 м.

Расстояние от нижней тарелки до уровня жидкости в низу колонны принимаем равным 1,5 м (Н₆=1,5 м).

Высоту нижней части колонны найдем по формуле



,

где Н₇ - высота нижней части колонны, м;

h - высота столба жидкости, м.

,

где V_м - общий объем мазута, находящегося в низу колонны, м³;

V_полусф - объем мазута, находящийся в полусферическом днище колонны, м³;

d₂ - диаметр низа колонны, м.

,

где с_м - плотность мазута при температуре в кубе, кг/м³.

кг/м³.

м³.

;

м³.

м

м.

Н₈ - высота основания колонны, м.

Н₈=4 м.

Общую высоту колонну рассчитаем как сумму высот частей колонны:

Н=Н₁+Н₂+Н₃+Н₄+Н₅+Н₆+Н₇+Н₈.

Н=2,9+8,4+17,4+2,4+2,4+1,5+3,6+4=42,6 м.

На рис. 6.14 представлен эскиз колонны К-2.



Список использованных литературных источников

нефть установка локосоковый

1. Методические указания по выполнению курсовой работы и курсового проекта «Проектирование установки ЭЛОУ-АВТ» / Самар. гос. техн. ун-т.; Сост. В.Г.Власов, И.А.Агафонов. Самара, 2005.- 98 с.

2. Физико-химические свойства нефтей и их фракций: справ. пособие. /В.Г.Власов, Е.О.Жилкина, Ю.В.Еремина и др., - Самара: Самар. гос. техн. ун-т., 2008. - 284 с.

3. Рябов В.Д. Химия нефти и газа. - М.: Издательство «Техника», 2004. - 288 с.

4. Скобло А.И., Молоканов Ю.К., Владимиров А.И., Щелкунов ВА. С44 Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии: Учебник для вузов. -- 3-е изд., перераб. и доп. -- М.: ООО "Недра-Бизнесцентр", 2000. - 677 с.

5. Гуревич И.Л. Технология переработки нефти и газа. Ч. 1. М.: 1972, 360 с.

Размещено на Allbest.ru