Установка первичной переработки нефти Игровской нефти верейского горизонта

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 28 Октября 2013 в 19:44, курсовая работа

Описание работы

Процесс прямой перегонки проводится в установках трубчатого типа, которые включают трубчатые печи различного типа, ректификационные и отпарные колонны, теплообменники и холодильники. Продуктами прямой перегонки на установках АТ являются моторные топлива (бензин, авиационный керосин), дизельное топливо и значительное количество остатка – мазута. На установках АВТ на второй ступени подвергается разгонке мазут с образованием смазочных масел и остатки – гудрона, перерабатываемого в битум, пек, нефтяной кокс. Этим на установках АВТ достигается большая глубина переработки нефти, нежели на установках АТ.

Содержание работы

Введение 3
I. Теоретические основы 7
1.1 Основы первичной перегонки нефти 7
1.2 Факторы, определяющие выход и качество конечных дистиллятов 9
1.2.1 Температурный режим ректификационный колонны 9
1.2.2 Давление в колонне и расход водяного пара 11
1.3 Основные аппараты и оборудование АВТ установок 12
1.3.1 Основные типы ректификационных колонн 12
1.3.2 Теплообменные аппараты 16
1.3.3 Холодильники 19
II. Показатели качества исходного сырья и конечных продуктов 24
III Обоснование выбора варианта и технологической схемы перегонки 30
3.1 Шифр нефти 30
3.2 Характеристика качества конечных продуктов. 31
3.2 Описание технологической схемы 32
IV Технологический расчёт основных аппаратов установки 35
4.1 Материальный баланс 35
4.2 Технологический расчёт атмосферной ректификационной колонны 36
4.3 Расчёт теплообменника 42
4.4 Расчет трубчатой печи 45
4.5 Расчет водяного холодильника 53
Литература……………………………………………………………………… 56

Файлы: 1 файл

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ.doc

— 1.04 Мб (Скачать файл)

 

Подача водяного пара:

  в 1-й стриппинг

в отгонную часть 

Суммарное количество водяного пара:

Тепло, вносимое с водяным  паром:

Определяем температурный режим в колонне. Температуры дистиллятов, выходящих из колонны соответствуют точкам начала ОИ (для жидких дистиллятов) и конца ОИ (для дистиллята, выходящего в паровой фазе).

T120-240 = 182 ºC

T240-350 = 290 ºC

Определяем температуру  низа колонны (Тн). Согласно литературным данным, разница температур ввода сырья в колонну и низа колонны составляет ΔТ = 20 ºC, отсюда:  T>350 = 330 ºC.

Тепловые потоки, выходящие  из колонны

Тепловой поток фракции 120-240 ºC:

Плотность фракции 120-240 ºC:

Тепловой поток фракции 240-350 ºC:

Плотность фракции 240-350 ºC:

Тепловой поток остатка >350 ºC:

Плотность остатка >350 ºC:

Составляем тепловой баланс колонны:

Отсюда находим количество орошения:

 
 

Энтальпия фракции 120-240 ºC при температуре ввода Т = 40 ºC:

Для определения температуры  вывода жидкости ПЦО находим градиент температуры между тарелками колонны:

Тогда температура вывода жидкости ПЦО:

Температуру ввода ПЦО  принимаем на 50 ºC ниже:

Для определения диаметра колонны  определяем количество паров в наиболее нагруженных сечениях:

под верхней тарелкой:

Мв = 18 г/моль, М120-240 – молекулярная масса фракции 120-240, рассчитанная по формуле Воинова:

Находим допустимую скорость паров  в рассчитываемом сечении колонны:

   где m1 = 1,15 для клапанных тарелок и Сmax = 760 для атмосферных колонн с расстоянием между тарелками 600 мм.

ρж и ρп – плотности жидкости и паров при температуре и давлении в рассматриваемом сечении.

 

Рассчитываем диаметр  колонны:

Принимаем по ОСТу  26-02-1401-76 диаметр, равный 2,6 м.

Под тарелкой ввода сырья:

Молекулярные массы  фракций находим по формуле Воинова:

Находим допустимую скорость паров в рассчитываемом сечении  колонны:

   где m1 = 1,15 для клапанных тарелок и Сmax = 760 для атмосферных колонн с расстоянием между тарелками 600 мм.

ρж и ρп – плотности жидкости и паров при температуре и давлении в рассматриваемом сечении.

 

Рассчитываем диаметр  колонны:

Принимаем по ОСТу 26-02-1401-76 диаметр, равный 3.2 м Определяем конструктивную высоту колонны:

где hm = 0,6 м – расстояние между тарелками

n = 50 число тарелок

hэв = 1,2 м – зона ввода сырья в колонну

hв = 4 м – сферическое днище

hн = 3,4 м – зона обеспечения не менее 10-минутного запаса

hпос = 2 м – высота бетонного постамента

4.3 Расчёт  теплообменника

 

При расчёте теплообменника, стоящего первым на пути движения нефти будем  руководствоваться следующими данными:

начальная температура  нефти tн1 = 45 ºС;

начальная температура  керосина tк1 = 150 ºС;

конечная температура керосина tк2 = 85 ºС;

количество подаваемой нефти G = 421000 кг/ч

количество керосина Gк = 80000 кг/ч

плотность нефти 

плотность керосина

Для нагрева нефти  потоком керосина на данной установке АВТ следует использовать кожухотрубчатый теплообменник. Кожухотрубчатые теплообменники получили наиболее широкое распространение, так как имеют большую поверхность теплообмена на единицу массы, что существенно облегчает конструкцию, снижает её металлоемкость. Кроме того, теплообменные аппараты этого типа наиболее просты в обслуживании.

Хотя межтрубное пространство кожухотрубчатых теплообменников  трудно поддается механической очистке от засорений, в данном случае керосин, движущийся в межтрубном пространстве является чистой средой без механических примесей. Поэтому нет необходимости часто прочищать межтрубное пространство.

Разность  температур между теплоносителями  составляет 182-50 = 132 ºС, что выше 50 ºС – максимального значения температурного перепада для кожухотрубчатых теплообменников с неподвижными решетками. Поэтому во избежание потери герметичности аппарата из-за неодинакового температурного расширения корпуса и труб выбираем кожухотрубчатый теплообменник с плавающей головкой.

Энтальпию нефти на входе в теплообменник  находим по формуле:

   энтальпию керосина на входе в теплообменник:

энтальпию керосина на выходе из теплообменника:

  Согласно тепловому балансу количества тепла Qг, отданного в единицу времени горячим потоком, равно сумме количеств тепла, полученного холодным потоком Qх, и потерянного в окружающую среду Qпот:

Величина тепловых потерь Qпот зависит от качества и толщины тепловой изоляции, разности температур между наружной поверхностью изоляции и окружающей средой, величины наружной поверхности изоляции и т.д. Для теплообменных аппаратов технологических установок НПЗ, расположенных на открытом воздухе, потери тепла принимают равными 5% от Qг , то есть:

0,95Qг = Qx  или 0,95Gк(Iк1-Iк2) = G(Iн2-Iн1)

откуда энтальпия нефти  на выходе:

 

что соответствует температуре  нефти на выходе tн2  = 53 ºС.

Средний температурный  напор

Определим разности температур теплоносителей:

Средний температурный  напор:

Коэффициент теплопередачи

Учитывая показатели работы заводских трубчатых теплообменников, примем величину общего коэффициента теплопередачи К = 76 кДж/(м2 ч ºС).

Расчет поверхности  теплопередачи

Расчёт поверхности  теплопередачи произведем по уравнению  теплопередачи:

где количество передаваемого  тепла Q равно теплу, отданному керосином:

Q = Qг = 80000*(341,9-182,75) = 9549000 кДж/ч

Тогда необходимая поверхность  нагрева равна:

Предусматриваем 10%-ный  запас площади теплообмена:

F = 1366*1,1 = 1502,6 м

Примем по ГОСТ 14246-79 3 кожухотрубчатых теплообменника с плавающей головкой с поверхностью теплообмена 514 м каждый, при длине труб 6000 мм, расположенных по вершинам квадратов. Диаметры кожуха 1200 мм и труб по 20 мм. Число ходов по трубам – 2.

4.4 Расчет трубчатой печи

Трубчатая печь П-1 предназначена для нагрева  газо-сырьевой смеси до температуры реакции.

В качестве топлива  будет использоваться газ. Плотность  газа при нормальных условиях 0,730 кг/м3.

 

Таблица 20 – Состав топлива % (вес.)

 

CH4

C2H6

C3H8

н-C4H10

CO2

N2

Σ

вес. %

95,87

0,55

0,54

0,36

0,81

1,88

100,0

Мi, г/моль

16

30

44

58

44

28

-

вес. % / Мi

15,68

0,09

0,09

0,06

0,13

0,31

16,36

об. доля

0,98

0,003

0,002

0,001

0,003

0,011

1,0

об. %

98,0

0,3

0,2

0,1

0,3

1,1

100,0


 

Начальная температура  сырья t1 = 150°C. Конечная температура сырья t2=400°C.

Расчет  процесса горения

Определим низшую теплоту сгорания топлива  по формуле:

где  CH4, C2H6 и т.д. – содержание соответствующих компонентов в топливе, об. %.

Низшая объемная теплота сгорания:

Низшая массовая теплота сгорания:

Определим элементарный состав топлива в массовых процентах.

Содержание  углерода в любом i-том компоненте топлива находим по соотношению:

где ni – число атомов углерода в данном компоненте топлива.

Содержание  углерода:

Содержание  водорода :

где mi – число атомов водорода в данном компоненте топлива.

Содержание  кислорода:

Содержание  азота:

Проверка:

Определим теоретическое количество воздуха, необходимого для сжигания 1 кг газа, по формуле:

Для печей  с газообразным топливом и при  объемном горении топлива коэффициент избытка воздуха a = 1,05÷1,2. Принимаем a = 1,2.

Тогда действительное количество воздуха:

или 

где =1,293 кг/м3 – плотность воздуха при нормальных условиях (273 К и 0,1·106 Па).

Определим количество продуктов сгорания, образующихся при  сжигании 1 кг топлива:

 
 

Суммарное количество продуктов сгорания:

 

Проверка:

Содержанием влаги в воздухе пренебрегаем.

Найдем объемное количество продуктов сгорания (в м3) на 1 кг топлива (при нормальных условиях):

 

Суммарный объем  продуктов сгорания:

Плотность продуктов сгорания при 273 К и 0,1·106 Па:

Определим энтальпию  продуктов сгорания на 1 кг топлива  при различных температурах по уравнению:

,

где Т –  температура продуктов сгорания, К;

 – средние массовые теплоемкости продуктов сгорания, определяемые по справочным данным, кДж/(кг·К).

Найдем для  примера величину q500 (остальные значения рассчитываются аналогично):

Информация о работе Установка первичной переработки нефти Игровской нефти верейского горизонта