Анализ вариантов переработки нефти
Установка изомеризации, каталитического риформинга, замедленного коксования и сернокислотного алкилирования. Материальный баланс нефтеперерабатывающего завода. Особенность расчета глубины переработки нефти. Суть теплового баланса реактора гидроочистки.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 29.05.2015 |
Размер файла | 1,0 M |
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.
Основные реакции, происходящие в процессе гидроочистки - реакции сернистых соединений; реакции кислородных и азотистых соединений; реакции углеводородов.
1.1. Реакции сернистых соединений.
В зависимости от строения сернистые соединения при гидроочистке превращаются в парафиновые или ароматические углеводороды с выделением сероводорода. Также сернистые соединения взаимодействуют с металлическими и окиснометаллическими катализаторами, переводя их в сульфидную форму:
1.2. Реакции кислородных и азотистых соединений.
Кислородсодержащие соединения вступают в реакции гидрирования с образованием соответствующих углеводородов и воды. Нафтеновые и карбоновые кислоты вступают в реакции декарбоксилирования или гидрирования, при котором карбоксильная группа превращается в метильную. Кислород, содержащийся в конденсированных ароматических структурах, обычно гидрируется с образованием воды. Гидрогенолиз азотистых соединений сопровождается выделением свободного аммиака.
Гидрогенолиз связи C-N протекает труднее, чем связи C-S, поэтому в процессах гидроочистки азот удалить сложнее, чем серу. Легче всего гидрируются амины:
Анилин, содержащий аминогруппу, связанную с ароматическим кольцом, гидрируется значительно труднее:
Хуже всего удаляется азот из циклических структур:
1.3. Реакции углеводородов:
- изомеризация парафиновых и нафтеновых углеводородов;
- насыщение непредельных;
- гидрокрекинг;
- гидрирование ароматических углеводородов и др.
Изомеризация парафиновых и нафтеновых углеводородов происходит при любых условиях обессеривания.
Наиболее стойкими в процессе гидрирования являются ароматические углеводороды, моноциклические (бензол и его гомологи) в заметном количестве гидрируются при высоком парциальном давлении водорода (20 МПа и выше).
Гидрирование ароматических углеводородов с конденсированными кольцами протекает легче.
7.2 Сырьё и продукты гидроочистки
Сырьем установки гидроочистки керосина является:
Фракция, выкипающая в пределах 140-230єС- при работе установки на получение реактивного топлива по ГОСТ 102217-86;
Фракция 180-230 єС- при работе установки на получение осветительного керосина по ТУ-38.401-58-10-01.
Содержание влаги в поступающем на установку гидроочистки сырье не должно превышать 0,02-0,03 (масс.), т.к. повышенное содержание влаги влияет на прочность катализатора и усиливает интенсивность коррозии. Сырье также не должно содержать механических примесей, которые, попадая в реактор, скапливаются на катализаторе и снижают тем самым эффективность его работы.
Во избежание поликонденсации непредельных и кислородных соединений содержащихся в сырье за счет контакта последнего с кислородом воздуха снабжение установок гидроочистки сырьем следует организовывать по схеме прямого питания или хранить его в промежуточных сырьевых парках в резервуарах под «подушкой» инертного газа.
Продуктами гидроочистки керосиновой фракции являются: гидроочищенный керосин, углеводородные газы, бензин, сероводород.
7.3 Катализаторы процесса гидроочистки,и основные факторы процесса
К катализаторам гидроочистки предъявляют следующие основные требования:
1) высокая активность при гидрогенолизе серо- и азотсодержащих соединений без расщепления углеводородов;
2) высокий выход целевого продукта, то есть они должны обладать высокой селективностью;
3) длительная работка при минимальном расходе водорода;
4) низкая насыпная плотность, высокая механическая прочность;
5) частичное гидрирование алкенов и ароматических углеводородов;
6) стойкость к отравлению металлами.
Катализаторы гидроочистки представляют собой сочетание окислов активных компонентов с носителем, в качестве которого чаще всего используют активную окись алюминия. Носитель в составе катализатора гидроочистки играет роль не только инертного разбавителя, но и участвует в формировании активных фаз, а также служит в качестве структурного промотора, создающего специфическую пористую структуру, оптимальную для переработки конкретного сырья. [8]
В отечественной и зарубежной практике наиболее широкое применение для проведения процесса гидроочистки нашли алюмокобальтмолибденовые (АКМ) или алюмоникельмолибденовые (АНМ), реже алюмокобальтвольфрамовые и алюмоникельвольфрамовые катализаторы, а также алюмоникельмолибденовый катализатор на силикатном носителе (АНМС).
Промышленный алюмокобальмолибденовый катализатор обладает весьма высокой избирательностью. Реакции разрыва связей С-С или насыщения ароматических колец в его присутствии практически не протекают. Он обладает высокой активностью в реакциях разрыва связей С-S и высокой термической стойкостью, вследствие чего имеет длительный срок службы. Важным преимуществом данного катализатора является стойкость к потенциальным каталитическим ядам. Кроме того, этот катализатор обладает приемлемой активностью в реакциях насыщения непредельных соединений и разрыва связей углерод-азот, углерод - кислород.
Алюмоникельмолибденовый катализатор менее активен в реакциях насыщения непредельных соединений, зато более активен в отношении насыщения ароматических углеводородов (10-50 % по сравнению с АКМ) и гидрирования азотистых соединений (на 10 - 18% выше, чем с АКМ). Но вместе с тем он быстро теряет высокую первоначальную активность.
Алюмокобальтвольфрамовые и алюмоникельвольфрамовые катализаторы с содержанием гидрирующих металлов до 25% по своей структуре в оксидной и сульфидной форме близки к АКМ системам.
Алюмоникельмолибденовый катализатор на силикатном носителе имеет тот же состав гидрирующих компонентов, что и АНМ катализатор. Но за счет добавления к окиси алюминия 5-7% двуокиси кремния увеличивается механическая прочность и термостабильность катализатора, а также улучшается его гидрирующая активность. Однако при длительном воздействии водного пара снижается прочность катализатора.
В настоящее время в связи с вовлечением в процесс гидроочистки утяжеленных высокосернистых дизельных фракций, фракций термической переработки нефти возникла большая потребность в применении цеолитсодержащих катализаторов, представляющих собой, в основном, модифицированный цеолитом в РЭЗ-форме АКМ или АНМ катализатор. Такие катализаторы отличаются повышенной активностью, пониженным содержанием активных компонентов и большим сроком службы.
При выборе катализатора необходимо учитывать, что хорошие результаты гидроочистки сырья при определенном режиме не означают, что такие же результаты получатся при работе на другом сырье или в других условиях. Даже при гидроочистке средних дистиллятов разного происхождения результаты гидроочистки на одном и том же катализаторе будут неодинаковы. Поэтому катализатор должен пройти промышленную проверку на конкретном виде сырья, причем по результатам испытаний выбирается катализатор со степенью обессеривания 90-95%.
Основные факторы процесса:
Температура.
Правильно выбранный интервал рабочих температур обеспечивает как требуемое качество, так и длительность безрегенерационного пробега и общего срока службы катализатора. Для всех видов сырья сохраняется закономерность: степень обессеривания возрастает с повышением температуры при том же уровне активности катализатора.
Интервал оптимальных температур гидроочистки зависит от качества исходного сырья, от условий проведения процесса, от потери активности катализатора с течением времени и лежит в пределах 300-380 єС. Но наиболее целесообразно весит процесс при максимальной температуре, не вызывающей коксообразования.
Давление.
Повышение давления в системе при неизменных прочих параметрах процесса вызывает увеличение степени обессеривания сырья уменьшение коксообразования и продление срока службы катализатора. Вместе с тем с повышением общего давления гидроочистки растет и парциальное давление водорода.
Поэтому процесс гидроочистки проводится при общем давлении в системе 2-5 МПа и при парциальном давлении водорода не ниже 1,8 МПа.
Объемная скорость подачи сырья
Для каждого вида сырья определяется своя максимально допустимая объемная скорость, и процесс гидроочистки ведут именно при этой скорости подачи сырья.
Подбор объемной скорости подачи сырья следует осуществлять с учетом того, что для всех видов сырья степень обессеривания возрастает с понижением объемной скорости. Однако вместе с тем снижается и количество пропускаемого через реактор сырья, а, следовательно, и производительность установки. Увеличение же объемной скорости сырья приводит к снижению всех каталитических и термических реакций. Однако при этом уменьшается расход водорода и образование кокса на катализаторе.
Для процесса гидроочистки дизельных реакций принята объемная скорость подачи сырья равная 4-6 час-1.
Циркуляция водородсодержащего газа.
В настоящее время в промышленности применяется в основном гидроочистка с рециркуляцией водородсодержащего газа, т.к. при этом возрастает скорость реакции и уменьшается коксообразование на катализаторе.
Для процесса гидроочистки дизельных фракций принята кратность циркуляции водородсодержащего газа, считая на 100% водород, не менее 160-200 нм3/м3 сырья.
Содержание водорода в циркуляционном газе не менее 70 % об. Содержание сероводорода не должно превышать 0,1% об.
Активность катализатора.
Чем выше активность катализатора, тем с более высокой объемной скоростью можно проводить процесс и достигать большей глубины обессеривания.
Все катализаторы гидроочистки устойчивы к отравлению. Однако присутствие в поступающем в реактор свежем водородсодержащем газе окиси углерода несколько снижает активность катализатора. Поэтому для достижения максимальной эффективности работы катализатора не рекомендуется допускать содержание СО в водородсодержащем газе выше 0,1% (об.).
Таким образом, изучение важнейших параметров процесса показал, что степень обессеривания и глубина гидрирования непредельных соединений возрастают с повышением температуры и давления, с увеличением кратности циркуляции и с уменьшением объемной скорости подачи сырья
Таблица 37..Технологические параметры промышленной установки гидроочистки керосиновых фракций
ПАРАМЕТРЫ ПРОЦЕССА ГИДРООЧИСТКИ |
ПОКАЗАТЕЛИ |
|
Давление, МПа |
2,5-3,0 |
|
Температура, °С: |
||
в начале цикла |
280-300 |
|
в конце цикла |
360-380 |
|
Объемная скорость подачи сырья, ч-1 |
до 10 |
|
Кратность циркуляции ВСГ, нм3/м3сырья |
100-200 |
|
Содержание водорода в водородсодержащем газе, % об. не менее |
80 |
|
Парциальное давление водорода, МПа |
1,5 - 2,2 |
|
Тип катализатора |
АКМ, АНМС, ГО-70, |
|
7.Срок службы катализатора, лет: |
||
До первой регенерации |
2 |
|
Общий срок (всего) |
5-7 |
7.4 Описание технологической схемы
Сырье 8.2, свежий и циркулирующий водородсодержащий (ЦВСГ) газы 4.5 нагреваются в теплообменнике T-1 и в печи П и подаются в реактор Р. Реакционная смесь после реактора Р охлаждается в теплообменнике T-1, холодильнике Х-1 и поступает в газосепаратор высокого давления С-1, в котором циркулирующий ВСГ отделяется от жидкого гидрогенизата. Циркуляционный газ после очистки от сероводорода моноэтаноламином в абсорбере А-1 циркуляционным компрессором К возвращается в реакторный блок, а часть ЦВСГ 4.8 отдувается. Жидкий гидрогенизат направляется в газосепаратор низкого давления С-2. Десорбированные из гидрогенизата углеводородные газы 4.6 после очистки моноэтаноламином в абсорбере А-2 выводится с установки.
Гидрогенизат из газосепаратора С-2 направляется в колонну КР-2 для отгонки бензина 8.1. Снизу колонны КР-2 выводится целевой продукт - гидроочищенный керосин 8.7. ,который охлаждается в теплообменнике Т-3. Моноэтаноламин, насыщенный сероводородом, из абсорберов А-1 и А-2 направляется в десорбер КР-1, с верха которого выводится сероводород 5.2, а с низа - регенерированный моноэатноламин, который после охлаждения в теплообменнике Т-2 и холодильнике
Х-2 подается в абсорберы А-1 и А-2.
8. Технологический расчёт
8.1 Материальный баланс установки на типовую мощность; фактический по разработанной схеме
Материальный баланс установки на типовую мощность
В схемы перспективных нефтеперерабатывающих заводов обязательно включают процессы гидроочистки керосиновых фракций, полученных при прямой перегонке нефти. Гидроочистка либо входит в состав комбинированной установки, либо включается в схему завода в виде отдельной установки. Годовая мощность по сырью вводимых в действие типовых установок гидроочистки составляет 2 млн [9].
Исходные данные для расчета:
1. Годовая производительность установки по сырью, 2000 тыс. т/год .
2. Характеристика сырья: фракционный состав 150-230°С; плотность ро=814,3 кг/м3,Содержание серы S0=0,54% (масс.), в том числе меркаптановой Sм=0,03 %( масс.), сульфидной Sc = 0,27% (масс), дисульфидной, Sд=0,05% (масс.) и тиофеновой Sт = 0,7% (масс); содержание непредельных углеводородов 10% (масс.) на сырье.
3. Остаточное содержание серы в очищенном керосине SK <0,054% (масс), т. е. степень, или глубина гидрообессеривания должна быть 90%.
4. Гидроочистка проводится на алюмокобальтмолибденовом катализаторе при давлении Р = 4 МПа, кратности циркуляции водородсодержащего газа к сырью х=200 нм3/м3.
5. Кинетические константы процесса: k 0 =4,62*106 , Е = 67 040 кДж/моль,n=2.
Выход гидроочищенного топлива.
Выход гидроочищенного керосина Bк , % (масс.) на исходное сырье равен:
,
где Bб, Вг , ?S --выходы бензина, газа и количество удаленной из сырья серы соответственно на сырье, % (масс).
Бензин и газ образуются преимущественно при гидрогенолизе сернистых соединений. При средней молекулярной массе 170, в 100 кг сырья содержится 100:170 = 0,59 кмоль, 0,54 кг серы содержат 0,54:32=0,016 кмоль серы, т. е. серосодержащие молекулы составляют 3% общего числа молекул. Если принять равномерное распределение атомов серы по длине углеводородной цепочки, то при гидрогенолизе сероорганических соединений с разрывом у атома серы выход бензина и газа составит
Вб = ?S = 0,49% (масс.); Вг = 0,3?S= 0,14% (масс.);
Тогда выход керосина будет равен :
Bк=100-0,49-0,14-0,49 = 98,8% (масс).
Полученная величина в дальнейших расчетах уточняется после определения количества водорода, вошедшего в состав керосина при гидрогенолизе сернистых соединений и гидрировании непредельных углеводородов
Расход водорода на гидроочистку
Водород в процессе гидроочистки расходуется на: 1) гидрогенолиз сероорганических соединений, 2) гидрирование непредельных углеводородов, 3 ) потери водорода с отходящими потоками (отдувом и жидким гидрогенизатом). Расход водорода на гидрогенолиз сероорганических соединений можно найти по формуле:
G1= m?S,
где G1-расход 100%-го водорода, % (масс.) на сырье;
?S -количество серы, удаляемое при гидроочистке, % (масс.) на сырье;
m -коэффициент, зависящий от характера сернистых соединений.
Поскольку в нефтяном сырье присутствуют различные сернистые соединения, определяется расход водорода на гидрогенолиз каждого из них, и полученные результаты суммируются. Значение m для свободной серы равно 0,0625, для меркаптанов-0,062, циклических и алифатических сульфидов -0,125, дисульфидов -0,0938, тиофенов -- 0,250 и бензтиофенов -0,187.
Наиболее стабильны при гидроочистке тиофеновые соединения, поэтому при расчете принимаем, что вся остаточная сера (0,054% масс, на сырье) в гидрогенизате -тиофеновая, а остальные сероорганические соединения разлагаются полностью.
При этом получаем:
G1=0,03*0,062+0,27*0,125+0,05*0,0938 +(0,7-0,056)*0,2 5=0,2.
Расход водорода на гидрирование непредельных углеводородов равен :
G2=2?Cн /M,
где G2 -- расход 100%-го водорода, % (масс.) на сырье; ?Сн -разность сод. непред. УГВ в сырье и гидрогенизате, % (масс.) на сырье, считая на моноолефины;
М -- средняя молекулярная масса сырья.
Среднюю молекулярную массу сырья рассчитываем по следующей эмпирической формуле:
,
,
Принимая, что степень гидрирования непредельных углеводородов и гидрогенолиза сернистых соединений одинакова, находим:
.
Мольную долю водорода, растворенного в гидрогенизате, можно рассчитать из условий фазового равновесия в газосепараторе высокого давления. изомеризация коксование нефтеперерабатывающий гидроочистка
x'H2 = yH2'/Kр = 0,8/30 = 0,027,
где x'H2, yH2'-- мольные доли водорода в паровой и жидкой фазах.
Kр -константа фазового равновесия .
Потери водорода от растворения в гидрогенизате G3 (%масс.) на сырье составляют:
.
Кроме этих потерь имеют место потери водорода за счет диффузии водорода через стенки аппаратов и утечки через неплотности, так называемые механические потери. По практическим данным, эти потери составляют около 1% от общего
объема циркулирующего газа. Механические потери G4(% масс.) на сырье равны:
,
где х -- кратность циркуляции водородсодержащего газа, нм3/м3 ;
р --плотность сырья, кг/м
Таким образом
эС4 = 200*0,01*2*100/(814*22,4) =0,021% (масс).
Потери водорода с отдувом.
Общий расход водорода в процессе гидроочистки будет складываться из водорода, поглощаемого при химической реакции, абсорбируемого в сепараторе высокого давления и механически теряемого:
,
Расход свежего ВСГ на гидроочистку равен:
,
где 0,29 содержание водорода в СВСГ, %масс.
Материальный баланс установки.
На основе полученных данных можно составить материальный баланс установки.
Вначале рассчитываем выход сероводорода:
,
Таким образом, балансовым сероводородом поглощается 0,03% (масс.) водорода (0,52--0,49=0,03%).
Количество водорода, вошедшего при гидрировании в состав керосина ,равно:
,
Уточненный выход гидроочищенного керосина:
Bк =98,8+0,27=99,04% (масс).
Выход сухого газа, выводимого с установки, складывается из углеводородных газов, поступающих со свежим ВСГ, газов, образующихся при гидрогенолизе, а также абсорбированного гидрогенизатом водорода:
Таблица.38.Материальный баланс установки на типовую мощность.
Матбаланс установки гидроочистки керосиновой фракции |
|||||
Приход |
|||||
Статьи прихода/расхода |
% на фр. |
т/год |
т/сутки |
кг/час |
|
150-230 |
100,00 |
2000000,00 |
5882,35 |
245098,04 |
|
ВСГ |
1,19 |
23800,00 |
70,00 |
2916,67 |
|
Водород |
0,347 |
6940,00 |
20,41 |
850,49 |
|
Сумма |
101,19 |
2023800,00 |
5952,35 |
248014,71 |
|
Расход |
|||||
Керосиновая фр |
99,07 |
1981400,00 |
5827,65 |
242818,63 |
|
Бенз.отгон |
0,49 |
9800,00 |
28,82 |
1200,98 |
|
УВ газ |
0,14 |
2800,00 |
8,24 |
343,14 |
|
Cухой газ |
0,97 |
19400,00 |
57,06 |
2377,45 |
|
Сероводород |
0,52 |
10400,00 |
30,59 |
1274,51 |
|
Сумма |
101,19 |
2023800,00 |
5952,35 |
248014,71 |
Материальный баланс реактора.
В реактор поступает сырьё ,свежий ВСГ и циркулирующий ВСГ. Состав ЦВСГ приведён ниже:
Средняя молекулярная масса ЦВСГ МЦ равна:
Расход ЦВСГ на 100 кг сырья GЦ можно найти по формуле:
,
Таблица.39.Материальный баланс реактора гидроочистки .
Матбаланс реактора гидроочистки керосиновой фракции |
|||||
Приход |
|||||
Статьи прихода/расхода |
% на фр. |
т/год |
т/сутки |
кг/час |
|
150-230 |
100,00 |
2000000,00 |
5882,35 |
245098,04 |
|
ВСГ |
1,19 |
23800,00 |
70,00 |
2916,67 |
|
ЦВСГ |
8,33 |
166600,00 |
490,00 |
20416,67 |
|
Сумма |
109,52 |
2190400,00 |
6442,35 |
268431,37 |
|
Расход |
|||||
Керосиновая фр |
99,07 |
1981400,00 |
5827,65 |
242818,63 |
|
Бенз.отгон |
0,49 |
9800,00 |
28,82 |
1200,98 |
|
УВ газ |
0,14 |
2800,00 |
8,24 |
343,14 |
|
Cухой газ |
0,97 |
19400,00 |
57,06 |
2377,45 |
|
Сероводород |
0,52 |
10400,00 |
30,59 |
1274,51 |
|
ЦВСГ |
8,33 |
166600,00 |
490,00 |
20416,67 |
|
Сумма |
109,52 |
2190400,00 |
6442,35 |
268431,37 |
Материальный баланс установки по разработанной схеме.
Исходные данные:
годовая производительность установки по сырью, тыс. т/год……1258
продолжительность сырьевого цикла, сутки………………………..335
температура газосырьевой смеси на входе в реактор, 0С…………..390
давление газосырьевой смеси на входе в реактор, МПа………… 4,0
давление газопродуктовой смеси на выходе из реактора, МПа….4,0
объемная скорость подачи сырья, ч-1……………………………….5,0
отношение водород : сырье, нм3/м3 сырья…………………………..200
Определение часовой производительности установки.
Объемную часовую производительность определяем по формуле:
,
где Wc -- объемная производительность установки;
Gc - годовая производительность установки (900 тыс. тонн/год);
- продолжительность сырьевого цикла (для установок гидроочистки дизельного топлива 335 сут);
- плотность сырья установки (814,3 кг/м3).
Расчет расхода свежего водородсодержащего газа (СВСГ)
Водород в процессе гидроочистки дизельного топлива расходуется на гидрогенолиз серо-, азот-, кислород- и металлоорганических соединений, на гидрирование непредельных и ароматческих углеводородов. Часть водорода растворяется в гидрогенизате и теряется с углеводородными газами при их последующем выделении из гидрогенизата. Часть водорода также теряется с газами отдува, которые выводятся из системы циркуляции водородсодержащего газа на установке и заменяются свежим водородсодержащим газом со стороны для поддержания необходимой концентрации водорода в ЦВСГ. Кроме того, имеют место механические потери водорода за счет утечки через неплотности.
Водород в составе СВСГ, необходимый для проведения гидрогенизационного процесса, поступает с установок каталитического риформинга или со специальных установок производства водорода. Характеристика СВСГ, который используется на установке гидроочистки дизельного топлива приведена в п.1 настоящего курсового проекта.
Таблица 40.Состав свежего ВСГ.
Показатель |
Н2 |
СH4 |
C2H6 |
C3H8 |
?C4 |
|
Содержание компонента wi ,% масс |
29,484 |
23,2 |
23,6 |
14,22 |
9,5 |
Массовый расход водорода определяем по формуле:
,
где GH2-массовый расход водорода, кг/ч; CH2-расход водорода в расчете сырье, %масс.
Массовый расход СВСГ, подаваемого со стороны, рассчитываем по формуле:
,
где Gсвсг - массовый расход СВСГ, кг/ч;
wH2 - концентрация водорода в СВСГ, %масс.
Зная массовый расход СВСГ, определяем его расход в расчете на сырье:
,
где Ссвсг - расход СВСГ в расчете на сырье, %масс.
Таблица 41.Материальный баланс установки гидроочистки керосина.
Приход |
||||||
Статьи прихода/расхода |
% на фр. |
% на нефть |
т/год |
т/сутки |
кг/час |
|
150-230 |
100 |
14,8 |
1258000 |
3700 |
154166,67 |
|
Водород |
0,25 |
0,04 |
3145 |
9,25 |
385,42 |
|
ВСГ |
0,84 |
0,12 |
10567,2 |
31,08 |
1295 |
|
Сумма |
100,84 |
14,92 |
1268567,2 |
3731,08 |
155461,67 |
|
Расход |
||||||
Керосиновая фр ТС-1 |
98,14 |
14,52 |
1234601,2 |
3631,18 |
151299,17 |
|
Бенз.отгон |
1,1 |
0,16 |
13838 |
40,7 |
1695,83 |
|
УВ газ |
1 |
0,15 |
12580 |
37 |
1541,67 |
|
Сероводород |
0,2 |
0,03 |
2516 |
7,4 |
308,33 |
|
Потери |
0,4 |
0,06 |
5032 |
14,8 |
616,67 |
|
Сумма |
100,84 |
14,92 |
1268567,2 |
3731,08 |
155461,67 |
Расчет расхода циркулирующего водородсодержащего газа (ЦВСГ)
Расход циркулирующего водородсодержащего газа (ЦВСГ) при работе установок гидроочистки керосина выбираем на основании литературных данных . При заданной производительности установки по свежему сырью объем ЦВСГ определяем по формуле:
,
где Vцвсг - объемный расход ЦВСГ, нм3/ч;
-- кратность циркуляции ЦВСГ, нм3/м3 сырья.
Массовый расход циркулирующего водородсодержащего газа определяем из соотношения
,
где Gцвсг - массовый расход ЦВСГ, кг/ч; Мцвсг -- молярная масса ЦВСГ, кг/кмоль.
Молекулярную массу ЦВСГ определяем по формуле:
,
где Mi - молекулярная масса компонента ЦВСГ, кг/кмоль;
yi - мольная концентрация компонента ЦВСГ.
Расход ЦВСГ в расчете на сырье:
,
Таблица 42.Материальный баланс реактора гидроочистки керосиновой фракции.
Приход |
||||||
Статьи прихода/расхода |
% на фр. |
% на нефть |
т/год |
т/сутки |
кг/час |
|
150-230 |
100 |
14,8 |
1258000 |
3700 |
154166,67 |
|
Свежий ВСГ |
0,84 |
0,12 |
10567,2 |
31,08 |
1295 |
|
ЦВСГ |
8,34 |
1,23 |
104917,2 |
308,58 |
12857,5 |
|
Сумма |
109,18 |
16,16 |
1373484,4 |
4039,66 |
168319,17 |
|
Расход |
||||||
Керосиновая фр ТС-1 |
98,14 |
14,52 |
1234601,2 |
3631,18 |
151299,17 |
|
Бенз.отгон |
1,1 |
0,1628 |
13838 |
40,7 |
1695,83 |
|
УВ газ |
1 |
0,148 |
12580 |
37 |
1541,67 |
|
Сероводород |
0,2 |
0,0296 |
2516 |
7,4 |
308,33 |
|
ЦВСГ |
8,34 |
1,23 |
104917,2 |
308,58 |
12857,50 |
|
Потери |
0,4 |
0,06 |
5032 |
14,8 |
616,67 |
|
Сумма |
109,18 |
16,16 |
1373484,4 |
4039,66 |
168319,17 |
8.2 Тепловой баланс реактора гидроочистки
Уравнение теплового баланса реактора гидроочистки можно записать так:
Qc+Qвсг +Qs+Qг.н=?Qсм.
где Qc, Qвсг--тепло, вносимое в реактор со свежим сырьем и циркулирующим водородсодержащим газом;
Qs, Qг.н --тепло, выделяемое при протекании реакций гидрогенолиза сернистых и гидрирования непредельных соединений;
?Qсм --тепло, отводимое из реактора реакционной смесью.
Средняя теплоемкость реакционной смеси при гидроочистке незначительно изменяется в ходе, процесса, поэтому тепловой баланс реактора можно записать в следующем виде:
,
,
где G-суммарное количество реакционной смеси, %масс.
c--средняя теплоемкость реакционной смеси, кДж/(кг*К);
?S, ?Сн -- количество серы и непредельных, удаленных из сырья, % (масс);
to,t --температуры на входе в реактор и выходе , °С;
qs, qн --тепловые эффекты гидрирования сернистых и непредельных «соединений, кДж/кг.
Ниже последовательно определены численные значения всех членов, входящих в уравнение:
1.Значение t0 принимаем равным 390°С.
2. Суммарное количество реакционной смеси на входе в реактор составляет 109,18 кг.
3. Количество серы, удаленное из сырья, ?S=0,34% (масс)
4. Глубину гидрирования непредельных углеводородов можно принять равной глубине обессеривания ?Сн = 0,17*0,9 = 0,15% (масс.)
5. Количество тепла, выделяемое при гидрогенолизе сернистых соединений (на 100 кг сырья) при заданной глубине обессеривания составит:
Qs=?gsi*qsi ,
где gsi -- количество разложенных сероорганических соединений (при расчете на 100 кг сырья оно численно равно содержанию отдельных сероорганических соединений в % масс).
qsi -- тепловые эффекты гидрогенолиза отдельных сероорганических соед.,кДж/кг [10,стр.161-192]
Таблица 43.Значения тепловых эффектов гидрогенолиза отдельных сероорганических соединений.
Содержание сернистых соед. |
% масс |
Тепловой эффект qi,кДж/кг |
|
S0(всего) |
0,54 |
19360 |
|
Меркаптановая |
0,03 |
2100 |
|
Сульфидная |
0,27 |
3500 |
|
Дисульфидная |
0,05 |
5060 |
|
Тиофеновая |
0,19 |
8700 |
Таким образом Qs= 2922,2 кДж.
5.Количество тепла; выделяемое при гидрировании непредельных углеводородов, равно 126 кДж/моль. Тогда
Qн=?сн*qн/М= 112,7 кДж
6.Среднюю теплоемкость циркулирующего и свежего водородсодержащего газа находят на основании данных по теплоемкости отдельных компонентов[10,стр 161-192]
,
где теплоёмкость отдельных компонентов с учётом поправок на t и p,кДж/(кг*К);
yi- массовая доля каждого компонента в ЦВСГ.
Таблица44.Теплоёмкость индивидуальных компонентов
показатель |
H2 |
CH4 |
C2H6 |
C3H8 |
C4H10 |
|
сp, кДж/(кг*K) |
14,57 |
3,35 |
3,29 |
3,23 |
3,18 |
|
yi, мас.доля ЦВСГ |
0,192 |
0,427 |
0,201 |
0,103 |
0,077 |
|
yi, мас.доля ВСГ |
0,274 |
0,238 |
0,247 |
0,145 |
0,096 |
Сцвсг=5,47 кДж/(кг*К);
Свсг=6,38 кДж/(кг*К)
Энтальпию паров сырья при t0=3900C определим по приложению 3 [11, стр.332];
,
Поправку на давление находим по значениям приведённых температур и давлений.
Абсолютная критическая температура сырья определяется с использованием графика, представленного на рис. 1.14.,[9,стр.60].
Характеризующий фактор определяется по формуле:
К==
Ткр=560 К.
Находим приведенную температуру Т по формуле
,
Критическое давление сырья вычисляем по формуле
,
А=6,3 - для светлых н.п
Для найденных значений Tпр и Pпр :
[9,стр.61]
,
Энтальпия сырья с поправкой на давление равна:
Теплоёмкость сырья с поправкой на давление:
Сс=2,99 кДж/кг*К
Средняя теплоёмкость реакционной смеси составляет:
c=(Сс*100+Свсг*0,84+Сцвсг*8,34)/109,18=3,21(кДж/кг*К)
Находим температуру на выходе из реактора:
,
8.3 Расчёт размеров реактора гидроочистки
Диаметр реактора принимаем согласно заводским данным равным D=2600 мм.
Высота слоя катализатора:
где Vкат -объём слоя катализатора
F- площадь поперечного сечения реактора.
,
где Gс- производительность реактора , кг/ч;
- плотность сырья при 20 0С;
v- объёмная скорость подачи сырья, ч-1.
,
Общая высота катализатора:
,
где Hцил.-высота цилиндрической части реактора, м;
Hдн.-высота двух полусферических днищ, м;
Hдн. = 2*r =D= 2,6 м.
,
где Hф.ш -высота слоя фарфоровых шариков,
Нф.ш.=0,6 м.(заводские данные);
Hцил.=5,1+0,6 =5,7 м.
Hобщ=5,7+2,6=8,3 м.
8.4 Расчёт печи
Расчет печи, служащей для нагрева газосырьевой смеси перед входом в реактор, сводится к определению тепловой мощности, поверхности нагрева, числа труб в конвекционной и радиантной камерах, коэффициента полезного действия и расхода топлива. Методика расчета [13].
Температуру входа ГСС в печь принимаем 2700С, температуру ГСС на выходе из печи -- 3900С.
Расчет теплового баланса печи, КПД печи и расхода топлива
Полезная тепловая мощность печи, в которой нагревается ГСС:
,
,
Подставляя, получим
,
,
,
,
Потери тепла излучением в окружающую среду составят 5 %, причем 4 % - в радиантной камере, а 1 % - в конвекционной, т.е. КПД топки составит
Потерями тепла от химического недожига, а также количеством теплоты поступающего топлива и воздуха пренебрегаем.
КПД печи найдем по формуле:
,
где Нух-- энтальпия продуктов сгорания, покидающих печь при температуре
tух = 460 єС;
Нух= 8006,1 кДж/кг
qпот = 0,05 - потери тепла излучением в окружающую среду.
QHp =36,4 МДж?кг - теплота сгорания компонентов топлива
Рассчитываем расход топлива по формуле:
,
где В -- расход топлива, кг/ч.
,
Расчет радиантной камеры и камеры конвекции
Задаемся температурой дымовых газов на перевале tп = 800 єС(1073 К) Энтальпия продуктов сгорания при температуре на перевале Нп= 14516,2 кДж/кг
Тепловой поток (кДж/ч), воспринятый ГСС в радиантных трубах находим по формуле:
.
Находим тепловой поток (кДж/ч), воспринятый ГСС в конвекционных трубах:
,
кДж/ч.
Поверхность нагрева радиантных труб находим по формуле:
,
где qр -- теплонапряженность поверхности радиантных труб, кДж/м2?ч.
Принимаем qр= 30 кВт/м2=1,08?105 кДж/м2?ч [14], подставляем
м2.
Поверхность нагрева конвекционных труб аналогично находим по формуле:
Принимаем qк=18 кВт/м2= 6,5?104 кДж/м2?ч [14].
м2.
Число труб в камере радиации находим по формуле:
,
где - полезная длина радиантных труб, омываемая потоком дымовых газов, м;
dн -- диаметр труб печи, м.
Принимаем =12,6 м, dн = 0,152 м. Подставляя значения в формулу получим:
,
Аналогично рассчитаем число труб камеры конвекции:
,
8.5 Расчёт сепаратора С-1
Состав и расход газопродуктовой смеси на входе в газосепаратор С-1 представлен в табл. 45
Таблица 45. Состав и расход ГПС на входе в газосепаратор С-1
Компоненты |
Базовая смесь |
ЦВСГ |
Газопродуктовая смесь |
||||
кг/ч |
кмоль/ч |
кг/ч |
кмоль/ч |
кг/ч |
кмоль/ч |
||
1.Водород |
3914,02 |
1957,01 |
3914,02 |
1957,01 |
|||
2.Метан |
593,64 |
37,10 |
8704,61 |
544,04 |
9298,25 |
581,14 |
|
3.Этан |
724,28 |
24,14 |
4097,49 |
136,58 |
4821,76 |
160,73 |
|
4.Пропан |
908,20 |
20,64 |
2099,71 |
47,72 |
3007,91 |
68,36 |
|
5.Бутан |
543,50 |
9,37 |
1569,68 |
27,06 |
2113,18 |
36,43 |
|
6.Гидрогенизат |
145669,17 |
849,14 |
145669,17 |
849,14 |
|||
7.Сероводород |
2515,98 |
74,00 |
2515,98 |
74,00 |
|||
8.Бензин -отгон |
2728,17 |
25,50 |
2728,17 |
25,50 |
|||
ИТОГО: |
153682,94 |
1039,89 |
20385,50 |
2712,41 |
174068,44 |
3752,3 |
Расчет материального баланса
В газосепараторе осуществляется процесс однократного испарения. Основные уравнения процесса однократного испарения:
для жидкой фазы:
для паровой фазы:
где xi-- мольная концентрация компонента жидкой фазы;
yi -- мольная концентрация компонента паровой фазы;
- мольная концентрация компонента исходной смеси;
e -- мольная доля отгона;
Ki -- константа фазового равновесия компонента.
Константу фазового равновесия для углеводородов, сероводорода определяем с помощью диаграмм [1]. Для бензина -- отгона и гидроочищенного керосина по формуле:
,
где Рi -- давление насыщенных паров компонента, МПа;
Р -- общее давление в системе, МПа.
Результат расчета состава фаз на выходе из газосепаратора представлен в таблиц 46.
Таблица 46. Состав газовой и жидкой фаз на выходе из сепаратора С-2 при температуре 400С и давлении 4,5 МПа (мольная доля отгона 0,993).
Название |
М |
Кр |
мольн доля |
Мольная доля компонента жидкой фазы (xi) |
Мольная доля компонента паровой фазы (yi) |
|
Водород |
2 |
38,4 |
0,52 |
0,0194 |
0,8605 |
|
Метан |
16 |
5,84 |
0,15 |
0,0339 |
0,0803 |
|
Этан |
30 |
1,23 |
0,04 |
0,0329 |
0,0405 |
|
Пропан |
44 |
0,54 |
0,02 |
0,0216 |
0,0117 |
|
Бутан |
58 |
0,2 |
0,01 |
0,0184 |
0,0037 |
|
Гидрогенизат |
171,55 |
0,000007 |
0,23 |
0,6492 |
0,0013 |
|
Бензин -- отгон |
107 |
0,0033 |
0,01 |
0,2231 |
0,0007 |
|
Сероводород |
34 |
0,88 |
0,02 |
0,0015 |
0,0013 |
|
ИТОГО |
- |
- |
1 |
1 |
1 |
Определение размеров газосепаратора
Рассчитываем сечение вертикального газосепаратора по формуле:
где Vп -- объемный расход газовой (паровой) фазы, м3/с;
- коэффициент заполнения вертикального газоспаратора, принимаем равным 1[15];
Wдоп- допустимая линейная скорость газовой фазы в газосепараторе, м/с. Объемный расход определяем по формуле:
где Nгф-- число кмолей газов и паров ГПС, кмоль/ч;
z -- коэффициент сжимаемости;
Р -- давление, МПа.
Коэффициент сжимаемости для паров сырья и продуктов реакции находим по формуле [16]:
,
Для определения коэффициента сжимаемости предварительно определяем критические, псевдокритические и приведенные параметры компонентов ГПС по формулам.
Расчет псевдокритических температур и давлений компонентов ГПС приведен в табл. 47.
Таблица47.Расчет псевдокритических температур и давлений газопаровой фазы
Компонент |
yi |
Критические параметры |
Tкр*yi |
Pкр*yi |
||
Температура, К |
Давление, МПа |
|||||
Водород |
0,8605 |
33 |
1,82 |
28,4 |
1,57 |
|
Метан |
0,0803 |
191 |
4,68 |
15,3 |
0,38 |
|
Этан |
0,0405 |
305 |
4,92 |
12,4 |
0,20 |
|
Пропан |
0,0117 |
370 |
4,28 |
4,3 |
0,05 |
|
Бутан |
0,0037 |
426 |
3,76 |
1,6 |
0,01 |
|
Гидрогенизат |
0,0013 |
721 |
42,88 |
0,9 |
0,06 |
|
Бензин -- отгон |
0,0007 |
546 |
27,95 |
0,4 |
0,02 |
|
Сероводород |
0,0013 |
373 |
8,89 |
0,5 |
0,01 |
|
Итого |
1 |
63,8 |
2,29 |
По формулам приведенные параметры равны:
,
,
Коэффициент сжимаемости принимаем по литературным данным [17]:
,
Объемный расход по формуле:
,
Допустимую линейную скорость газового потока определяем по формуле:
где-- плотность жидкой фазы при температуре в сепараторе, кг/м3;
- плотность газовой фазы в сепараторе, кг/м3.
Плотность жидкой фазы рассчитываем по формуле:
где Gi -- массовый расход компонента жидкой фазы, кг/ч;
- плотность компонента жидкой фазы, кг/м3.
Плотность жидкой фазы при температуре 40 0С определяем по формуле [8]:
Для гидроочищенного керосина:
ск40=814,28 кг/м3
Для бензин-отгона:
Подставляем данные в формулу и получаем:
pж кг/м3
Тогда допустимая линейная скорость газового потока по формуле :
,
Рассчитываем сечение газосепаратора :
,
Рассчитываем диаметр газосепаратора по формуле:
,
Диаметр типового сепаратора (dтип) выбираем по нормали [15]; dтип = 1400 мм. Диаметр типового сепаратора принят больше расчетного (d), поэтому не рассчитываем фактическую линейную скорость паров.
Высоту слоя жидкости в цилиндрической части аппарата находим, исходя из ее расхода и времени пребывания в газосепараторе с учетом объема полусферы по формуле:
где Hж-- высота слоя жидкости в сепараторе, м;
- время пребывания жидкости в сепараторе, принимаем 20 мин;
Vж -- объемный расход жидкости, м3/мин;
Vп.сф -- объем полусферы, м3;
S -- сечение газосепаратора, м2.
Объем полусферы рассчитываем по формуле:
,
где d -- диаметр сепаратора, м.
По формуле определяем объемный расход жидкой фазы в газосепараторе:
,
где gжф - массовый расход жидкой фазы, кг/ч;
- плотность жидкой фазы, кг/м3.
Получаем, высоту слоя жидкости по формуле:
,
Общая высота сепаратора определяется по формуле:
H0=Hж+Hг+Hопор ,
где Hопор-высота опорной части.
Принимаем Hопор=2 м.
Время пребывания газа в сепараторе ф= 10 с.,тогда
.
Н0=0,267+2+6,25=8,517 м.
8.6 Расчёт теплообменного аппарата T-1
Расчет теплообменного аппарата, служащего для нагрева газосырьевой смеси (ГСС) за счет тепла газопродуктовой смеси (ГПС), выходящей из реактора, сводится к определению температуры нагрева ГСС, поверхности теплообмена, подбора типового теплообменника.
Схема теплообмена:
t1= 3980C ГПС t2= 2000C
t1= 1000C ГСС t2 = 2700C
Тепловой баланс теплообменника:
Qприх=Qрасх* ??
,
,
где Qприх-количество теплоты, поступающее в теплообменник с ГПС, кДж/ч;
Qрасх-количество теплоты, выносимое из теплообменника с ГСС, кДж/ч;
- количество теплоты, содержащееся в ГПС при температуре 398 °С, кДж/ч;
- количество теплоты, выносимое из теплообменника с ГПС при температуре 200 °С, кДж/ч;
- количество теплоты, выносимое из теплообменника с ГСС при температуре 270 °С, кДж/ч;
- количество теплоты, поступающее в теплообменник с ГСС при температуре 100 °С, кДж/ч.
Для определения количества тепла вносимого ГПС в теплообменник, рассчитываем материальный баланс однократного испарения этой смеси на входе в теплоообменник при температуре 398 0С . Аналогичным образом рассчитываем процесс однократного испарения для ГПС на выходе из теплообменника при 200 0С .
Энтальпии СВСГ, ЦВСГ, УВГ, H2S при 100, 200,270 и 398 0С находим по табл.48-50.
Энтальпии керосина и бензина отгона при 200 и 3980С находим по табл.51,52. [11,стр332]
Таблица 48. Расчет энтальпий ЦВСГ
Компонент |
Температура,?С |
|||||||||
Yi |
100 |
200 |
270 |
398 |
||||||
Hi, кДЖ/кг |
Hi*Yi, |
Hi, кДЖ/кг |
Hi*Yi, |
Hi, кДЖ/кг |
Hi*Yi, |
Hi, кДЖ/кг |
Hi*Yi, |
|||
кДж/кг |
кДж/кг |
кДж/кг |
кДж/кг |
|||||||
Водород |
0,72 |
1460 |
1053,39 |
2920 |
2106,78 |
3942 |
2844,16 |
5256 |
3792,21 |
|
Метан |
0,20 |
586,6 |
117,66 |
879,9 |
176,48 |
1110,4 |
222,72 |
1407,8 |
282,37 |
|
Этан |
0,05 |
515,4 |
25,95 |
762,6 |
38,40 |
984,7 |
49,58 |
1294,7 |
65,19 |
|
Пропан |
0,02 |
440 |
7,74 |
745,8 |
13,12 |
942,8 |
16,59 |
1202,5 |
21,16 |
|
Бутан |
0,01 |
255,6 |
2,55 |
678,8 |
6,77 |
921,8 |
9,20 |
1185,8 |
11,83 |
|
Итого |
1,00 |
1207,29 |
2341,56 |
3142,24 |
4172,76 |
Таблица 49. Расчет энтальпий УВГ
Компонент |
Температура,?С |
|||||||||
Yi |
100 |
200 |
270 |
398 |
||||||
Hi, кДЖ/кг |
Hi*Yi, |
Hi, кДЖ/кг |
Hi*Yi, |
Hi, кДЖ/кг |
Hi*Yi, |
Hi, кДЖ/кг |
Hi*Yi, |
|||
кДж/кг |
кДж/кг |
кДж/кг |
кДж/кг |
|||||||
Метан |
0,407 |
586,6 |
238,50 |
879,9 |
357,7 |
1110,4 |
451,46 |
1407,8 |
572,37 |
|
Этан |
0,265 |
515,4 |
136,35 |
762,6 |
201,8 |
984,7 |
260,51 |
1294,7 |
342,52 |
|
Пропан |
0,226 |
440 |
99,52 |
745,8 |
168,7 |
942,8 |
213,25 |
1202,5 |
271,99 |
|
Бутан |
0,103 |
255,6 |
26,25 |
678,8 |
69,7 |
921,8 |
94,65 |
1185,8 |
121,76 |
|
Итого |
1,00 |
500,62 |
797,9 |
1019,87 |
1308,65 |
Таблица 50.Энтальпия газообразного сероводорода
Температура, 0С |
Энтальпия, кДж/кг |
|
100 |
105 |
|
200 |
218 |
|
270 |
339 |
|
398 |
476 |
Таблица 51.Энтальпия керосина при 270 и 3980С.
Температура,0С |
Энтальпия,кДж/кг |
||
пар |
жидкость |
||
200 |
731,6 |
454,7 |
|
398 |
1219,7 |
1027,32 |
Таблица 52.Энтальпия бензина-отгона при 270 и 3900С.
Температура,0С |
Энтальпия,кДж/кг |
||
пар |
жидкость |
||
200 |
747,43 |
469,43 |
|
398 |
1243,6 |
1061,34 |
Определяем количество теплоты, вносимое с компонентами ГПС при температуре 3980С :
с керосиновой фракцией:
,
с бензином:
.
с углеводородным газом:
.
с сероводородом:
.
с ЦВСГ:
.
где - расход компонента ГПС при 0С , кг/ч;
- энтальпия компонента ГПС при 0С, кДж/кг;
- расход компонента ГПС в жидкой фазе при 0С, кг/ч;
- энтальпия компонента ГПС жидкой фазе при 0С, кДж/кг.
G398,g398 -рассчитываются по материальному балансу однократного испарения, при заданной массовой доле отгона 0,4.
Количество теплоты, содержащееся в ГПС при 0С:
,
Аналогичным образом подсчитываем какое количество теплоты, содержится в ГПС при 200 0С.
По формуле определяем количество теплоты, уходящее с компонентами ГПС при температуре 200 0С :
с керосиновой фракцией:
,
с бензином:
,
с углеводородным газом:
,
с сероводородом:
,
С ЦВСГ:
,
где - расход компонента ГПС при 200 0С, кг/ч;
- энтальпия компонента ГПС при 200 0С , кДж/кг;
Количество теплоты, содержащееся в ГПС при 200 0С по формуле:
,
Определяем количество теплоты приходящее с ГПС:
,
где-- коэффициент использования теплоты, принимаем 0,95 по литературным данным [16] .
Находим количество теплоты, приходящее в теплообменник с ГСС с температурой 100 0С:
,
где -- количество теплоты каждого компонента ГСС при 100 0С, кДж/ч.
Определяем количество теплоты каждого компонента по формуле:
,
,
,
,
Находим количество теплоты, приходящее в теплообменник с ГСС с температурой 270 0С:
,,
где -- количество теплоты каждого компонента ГСС при 100 0С, кДж/ч.
Определяем количество теплоты каждого компонента по формуле:
,
,
,
,
Количество теплоты ГСС при температуре 270 0С по формуле:
,
Рассчитываем средний температурный напор в теплообменнике, с учетом противотока ГСС и ГПС. Схема теплообмена:
3550С__________ГПС_______2000С
1000С__________ГСС_______2700С
?t1=200-100=1000С
?t2=390-270=1280С
,
Принимаем коэффициент теплопередачи по литературным данным [15] (для жидкостных теплообменников трубчатого типа) К = 680 кДж/(м2*ч*0С).
Рассчитываем поверхность теплообмена по формуле:
,
В соответствии с [18,стр254] ТУ 3612-023-0022030201 выбираем типовой кожухотрубчатый теплообменник с плавающей головкой в качестве сырьевого теплообменника «ГСС -- ГПС». Характеристика теплообменника приведена в табл. 53.
Таблица 53. Характеристика теплообменника
Диаметр кожуха, мм |
1200 |
|
Площадь сечения одного хода по трубам, м2 |
0,139 |
|
Длина труб, м |
6 |
|
Поверхность, теплообмена, м2 |
1370 |
|
Число ходов |
2 |
|
Диаметр труб, мм |
20x2 |
Рис.1.Эскиз теплообменника с плавающей головкой
8.7 Подбор насоса
Гидравлическая мощность насосов (л. с.) устанавливается по формуле :
N= ,где
G - производительность насоса, кг/ч;
Н - напор водяного столба (1 атм = 10 м. вод. ст.), м;
- относительная плотность жидкости при температуре перекачки.
Осуществим подбор насоса для перекачки сырьевого потока прямогонного керосина поступающей в реактор гидроочистки.
Производительность насоса будет равняться расходу прямогонного керосина и составит G = 174193,7кг/ч. Напор водяного столба определим в соответствии с давлением на входе в теплообменник Т-1 равным 7,8 атм, откуда Н = 78 м. вод. ст. Относительная плотность сырья при температуре перекачки составит: с=814,3 кг/м3.
Подставив полученные значения в формулу, вычислим гидравлическую мощность насоса:
N = 54,7 л. с.
Подбор типа и марки насоса производится по установленным величинам часового объема перекачиваемой жидкости V и напора Н в метрах столба перекачиваемой жидкости (при температуре перекачки).
V = == 190 м3/ч
N = 54,7* 0,736 кВтч =40,3 кВтч
На технологических установках и в общезаводском хозяйстве НПЗ применяются лопастные (центробежные и осевые), вихревые и объемные (поршневые, плунжерные, шестеренчатые, винтовые, пластинчатые) насосы. Центробежные насосы обеспечивают равномерную подачу продукта, занимают меньше места, чем поршневые, имеют более простую конструкцию. Рассчитанным значениям V, H и N соответствует центробежный нефтяной насос (ненормализованный) марки НК 200-120 [18], характеристики которого приведем в виде таблицы 54.
Таблица 54. Характеристика центробежного нефтяного насоса марки НК 200-120
Значение |
Подача, м3/ч |
Напор, мвод. ст. |
Потребляемая мощность, кВт |
|
табличное |
200 |
120 |
75 |
|
рассчетное |
190 |
70 |
40,3 |
Список использованной литературы
1. Нефти СССР (справочник), т. IV. Нефти Средней Азии, Казахстана, Сибири и о. Сахалин. З.В. Дриацкая, Г.Х. Ходжаев. Изд. «Химия», 1974, 792 с.
2. ГОСТ 912-66. Технологическая классификация нефтей.
3. ГОСТ 10227-1013. Реактивные топлива Технические условия.
4. СТБ 1658-2012. Топливо дизельное. Технические условия.
5. ГОСТ 2084-77. Бензины автомобильные. Технические условия.
6. В.М. Капустин, М.Г. Рудин, Химия и технология переработки нефти, изд. «Химия», 2013 -495с. 6
7. Смидович Е.В.. Технология переработки нефти и газа. Изд. 3-е, пер., М., Химия, 1980, 328 с. 7
8. Т. В.Кремнева, В. А. Лукьянов, В. А. Щелкунов «Технологический расчет реакторного блока установки гидроочистки »- М. РГУ нефти и газа имени И. М. Губкина, 2004
9. М.А.Танатаров , Ахметшина М.Н. и др. «Технологические расчеты установок переработки нефти»- М. Химия,1987
10. Н.Б. Варгафтик. «Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей». М.: Физматгиз, 1963. -238 с.
11. 11.Кузнецов А.А., Кагерманов С.М., Судаков Е.Н. «Расчёты процессов и аппаратов нефтеперерабатыцвающей промышленности. Изд. 2-е, пер. и доп. -Л.: Химия,1974.-344 с.
12. Е.А. Чернышёва, И.В.Сизова. «Технологический расчёт процесса гидроочистки лёгких дистиллятных фракций».Учебное пособие.-М.:РГУНГ,2004.-56с.
13. Мановян А. К. Технология первичной переработки нефти и природного газа. 2-е изд. - М.: Химия, 2001. -- 568 с.
14. А. И. Скобло, И. А Трегубова, Ю. К Молоканов. Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. - М.: Химия, 1982. -- 584 с.
15. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию «Гидроочистка, гидрообессеривание и гидрокрекинг нефтяного сырья». //Сост. В. Г. Власов. -- Самара: СамГТУ, 2010
16. Расчет основных процессов и аппаратовнефтепереработки: справочник.//Сост. Г. Г. Рабинович, П. М. Рябых, П. А. Хохряков и др.; под ред. Е. Н. Судакова. М.: Химия, 1979. -- 568 с.
17. Мищенко К. П., Равдель А. А. Краткий справочник физико-химических величин. - Л.: Химия, 1974. - 200 с.
18. Рудин М.Г., Драбкин А.Е. Краткий справочник нефтепереработчика. - Л.: Химия, 1980. - 328 с., ил.
19. Методические указания для курсового и дипломного проектирования. Унификация изображения технологических схем.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Общая характеристика нефти, определение потенциального содержания нефтепродуктов. Выбор и обоснование одного из вариантов переработки нефти, расчет материальных балансов технологических установок и товарного баланса нефтеперерабатывающего завода.
курсовая работа [125,9 K], добавлен 12.05.2011Характеристика 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 07.11.2013Кривая истинных температур кипения нефти и материальный баланс установки первичной переработки нефти. Потенциальное содержание фракций в Васильевской нефти. Характеристика бензина первичной переработки нефти, термического и каталитического крекинга.
лабораторная работа [98,4 K], добавлен 14.11.2010Характеристика нефти и фракций, выделенных из нее. Обоснование ассортимента нефтепродуктов. Определение глубины переработки нефти. Материальные балансы технологических установок. Индекс Нельсона и коэффициент сложности нефтеперерабатывающего завода.
курсовая работа [89,0 K], добавлен 29.02.2016Составление материального баланса установок вторичной перегонки бензина, получения битумов и гидроочистки дизельного топлива. Расчет количества гудрона для замедленного коксования топлива. Определение общего количества бутан-бутиленовой фракции.
контрольная работа [237,7 K], добавлен 16.01.2012Термические процессы переработки нефтяного сырья, особенности технологии производства игольчатого кокса и установки замедленного коксования. Материальный баланс процесса и тепловой баланс камеры коксования. Автоматический контроль и техника безопасности.
дипломная работа [245,6 K], добавлен 08.04.2012Физико-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 07.11.2013Поточная схема переработки нефти по топливному варианту. Назначение установок АВТ, их принципиальная схема, сырье и получаемая продукция. Гидрогенизационные процессы переработки нефтяных фракций. Вспомогательные производства нефтеперерабатывающего завода.
отчет по практике [475,9 K], добавлен 22.08.2012Общая схема и этапы переработки нефти. Процесс атмосферно-вакуумной перегонки. Реакторный блок каталитического крекинга. Установка каталитического риформинга, ее назначение. Очистка и переработка нефти, этапы данного процесса, его автоматизация.
презентация [6,1 M], добавлен 29.06.2015Характеристика 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 07.11.2013