Установка первичной переработки нефти Игровской нефти верейского горизонта

Таблица 19  - Зависимость энтальпии дымовых газов от температуры

Т, К	300	500	700	1100	1500	1900	2300
q, кДж/кг	626	5356	10311	20956	32461	44479	56848

 

График зависимости  энтальпии дымовых газов от температуры  представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 - Зависимость энтальпии дымовых газов от температуры

Расчет  КПД печи, ее тепловой нагрузки и  расхода топлива

КПД печи найдем по формуле:

, где:

 – потери тепла в окружающую  среду, в долях от низшей  теплоты сгорания топлива;

  – потери тепла с уходящими дымовыми газами, в долях от низшей теплоты сгорания топлива.

Примем, что  и температура дымовых газов, покидающих конвекционную камеру печи, на 120 °C выше температуры Т₁ сырья, поступающего в печь:

При найдем по графику q - T потерю тепла с уходящими дымовыми газами: .

Подставив численные  значения величин, получим, что КПД  печи:

Полная тепловая нагрузка печи:

,

где – полезное тепло печи, кДж/ч.

Полезное  тепло печи (кДж/ч) рассчитываем по формуле:

,

где: _фр и G_всг – производительность печи по сырью и ВСГ, кг/ч;

 J – Энтальпия соответственно сырья на входе из печи и на входе в печь, кДж/кг.

Таблица 20 – Количество тепла, вносимое ВСГ

Компонент	G (ВСГсв.), кг/ч	G (ВСГцирк.), кг/ч	Gобщ, кг/ч	Ср	Q, кДж/кг
H2	146	1961	2107	14,57	4604849
CH4	96	4358	4454	3,35	2238135
C2H6	129	2043	2172	3,29	1071882
C3H8	75	1198	1273	3,23	616769
C4H10	50	790	840	3,18	400680
Σ	496	10350	10846		8932315

 

Подставляя  в формулу соответствующие величины, получим:

Часовой расход топлива:

Расчет  поверхности нагрева радиантных труб

Определяем  КПД топки.

Количество  тепла, переданного сырью в камере радиации (прямая отдача топки), найдем из уравнения теплового баланса  топки:

,

 где:  - КПД топки; - энтальпия дымовых газов на выходе из камеры радиации при температуре Т_п, кДж/кг топлива.

Примем Т_п = 1023 К и определим по графику q-T (рисунке 1):

Ранее было принято, что потери тепла в окружающую среду равны 6 %.

Пусть 4 % в том числе составляют потери тепла в топке:

Теплонапряжение радиантных труб = 40,7 кВт/м².

Таким образом, поверхность нагрева радиантных труб будет равна:

Выбираем  трубы диаметром 152 мм с полезной длиной l_тр = 12м.

Число радиантных труб:

 

Расчет  конвективной поверхности нагрева  печи

Поверхность нагрева конвекционных труб определяется по формуле:

,

 где  - количество тепла, передаваемого сырью в конвекционных трубах, Вт;

- коэффициент теплонапряжения  конвективных труб, кВт/м².

Количество  тепла, передаваемого сырью в  конвекционных трубах:         

Коэффициент теплопередачи в конвекционной  камере вычисляется по формуле:

[Вт/(м^{2 .} град)]

 где:  - коэффициент теплопередачи конвекцией от дымовых газов к трубам, Вт/(м²·град); - коэффициент теплопередачи излучением от трехатомных газов к трубам, Вт/( м²·град).

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от дымовых  газов к трубам принимаем равным = 19 Вт/(м²·град).

Коэффициент теплоотдачи излучением от трехатомных  газов:

где , - коэффициенты теплопередачи излучением от CO₂ и H₂О.

= 4,65 Вт/(м²·град);  = 6,98 Вт/(м²·град).

Тогда

Суммарный коэффициент теплопередачи будет равен:

В конвекционной  камере проектируемой печи теплопередача  от дымовых газов к сырью в трубах осуществляется при помощи смешанно-перекрестном токе с индексом противоточности равным единице. Поэтому средний температурный напор рассчитывается по уравнению Грасгофа:

где

Таким образом, поверхность нагрева конвекционных  труб:

Определим число труб в конвекционной камере:

 

По результатам  выполненных расчетов для нагрева  сырья считается целесообразным установить трубчатую печь ЦС-1 со следующими характеристиками

 

 

Таблица 21 – Технические характеристики печи

Характеристики	Показатели
Типоразмер	ЦС-1
Поверхность нагрева радиантных труб, м2	508
Рабочая длина  радиантных труб, м	12
Теплопроизводительность, МВт	28,5
Габаритные  размеры (с площадками для обслуживания), м: длина широта высота	16,7 7,3 18,8
Масса, т: металла печи (без змеевика) футеровки	74 146

 

Горелка может  работать как раздельно на газе и  на мазуте, так и одновременно сжигать оба вида топлива, при этом она обеспечивает достаточно полное сжигание топлива, дает устойчивый факел пламени, имеет высокую производительность, конструктивно несложная и простая в эксплуатации, имеет возможность включения в систему автоматического регулирования работы печи.   Количество горелок в трубчатой печи определено по формуле:

где - полная тепловая нагрузка печи, кВт;

- номинальная теплопроизводительность  одной горелки, кВт.

4.5 Расчет  водяного холодильника

В Х-4 с температурой t₁ = 200 °C поступает горячий поток из теплообменника АВО-1 в количестве 80000 кг/ч, где охлаждается за счет водяного потока до температуры t₂ = 45 °C.

Вода поступает  в холодильник при температуре t^'_В = 28 °C, а выходит из холодильника при температуре t^''_В = 45 °C. КПД аппарата η = 0,98.

Энтальпия фракции 120-240 °C, входящей в аппарат при 180 °C:

Энтальпия фракции 120-240 °C, выходящей из аппарата при 45 °C:

Определяем  количество тепла, вносимое фракцией 120-240 °C:

Определяем количество тепла, вносимое углеводородным газом:

Определяем  количество тепла, вносимое ВСГ:

Таблица 22 – Количество тепла, вносимое ВСГ

Компонент	Gгк, кг/ч	G (ВСГцирк.), кг/ч	Gобщ, кг/ч	Ср	Q, кДж/кг
H2	-	1961	1961	14,57	2285742
CH4	57	4358	4415	3,35	1183220
C2H6	106	2043	2149	3,29	565616,8
C3H8	156	1198	1354	3,23	349873,6
C4H10	206	790	996	3,18	253382,4
Σ	525	10350	10875		4637834

 

Находим общее  количество тепла, вносимое горячим потоком:

Выбираем  противоточную схему теплообменника. Находим среднюю разность температур:

                                     

Принимаем коэффициент  теплопередачи К = 120 Вт/м², тогда необходимая поверхность теплообмена:

По ГОСТ 14246-79 принимаем три кожухотрубчатых  холодильника со следующими характеристиками.

Таблица 23 – Характеристика холодильника

Диаметр, мм		Число ходов  по трубам	Поверхность теплообмена, м2, при длине труб 6000 мм и расположении их в решетке по вершинам квадратов
кожуха	труб
1200	25	4	519

 

 

Заключение

В курсовом проекте проанализирована Игровская нефть. В разделе «Теоретические основы процесса» были рассмотрены:

• основы первичной перегонки нефти
• факторы, определяющие выход и качество конечных дистиллятов
• основные аппараты химической технологии
• первичная стабилизация и очистка дистиллятов

На основании данных о физико-химических свойствах нефти  и её отдельных фракций был предложен топливный вариант переработки нефти, с одной отбензинивающей и одной атмосферной колоннами в атмосферном блоке. Были выбраны основные продукты, получаемые на данной установке.

В разделе «Технологические расчёты процесса и основных аппаратов» было произведено:

• расчёт материального баланса установки;

• расчёт атмосферной колонны: были приняты клапанные тарелки в количестве 50 штук; температура выхода фракции 120-240 ºС – 182 ºС, температура выхода фракции 240-350 ºС – 297 ºС, температура низа колонны – 350 ºС; диаметр верха колонны 3 м, диаметр низу колонны 2,6 м, высота колонны 39,6 м;

• расчёт сырьевого теплообменника: общая поверхность теплообмена – 1502,6 м²; температура нефти на входе в теплообменник – 45 ºС; было выбрано 3 кожухотрубчатых теплообменника с плавающей головкой с площадью поверхности 514 м².
• расчёт трубчатой печи: выбран тип печи ЦС-1, поверхность нагрева радиантных труб равна 508 м², рабочая дина радианных труб составляет 12 м.
• расчёт холодильника: выбрано 3 холодильника с площадью поверхности теплообмена 519, общая площадь теплообмена равна 1557,36 м². Температура на входе составляет 200 ºС, на выходе - 45 ºС .

 

Литература

 

1. Мановян А.К. Технология первичной переработки нефти и природного газа. М.: Химия, 2001.

2. Нефти СССР. Справочник. Т-1
3. Танатаров М.А, Технологические расчёты установок переработки нефти. М.: Химия. 1987
4. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии М.: Химия 1973
5. Мановян А.К., Тараканов Г.В. Технологический расчёт аппаратуры установок дистилляции нефти и её фракций. Астрахань, АГТУ, 1998
6. Рудин М.Г., Драбкин А.Е. Краткий справочник нефтепереработчика Л.: Химия
7. Кагерманов С.М., Кузнецов А.Л., Судаков Е.И. Расчеты процессов и аппаратов нефтеперабатывающей промышленности