Автор: Пользователь скрыл имя, 16 Марта 2012 в 13:02, курсовая работа
Целью данного курсового является проект блока НПЗ мощностью 12 млн. тонн аянской нефти в год, ознакомление с основными правилами и приемами проектирования нефтехимических производств, расчета основных видов технологического оборудования, выбором типа технологических установок и их блоков, методами работы с технической литературой, стандартами на нефтепродукты и порядком выполнения курсового проекта.
Введение…………………………………………………………………...3
1. Характеристика нефти по СТБ ГОСТ 51858-2003 и выбор её переработки…………………………………………………………...5
2. Характеристика фракций нефти и их применение……………...…7
2.1 Характеристика газов………………………………………….....7
2.2 Характеристика бензиновых фракций и их применение……....7
2.3 Характеристика дизельных фракций и их применение………..8
2.4 Характеристика вакуумных (масляных) дистиллятов и их применение……………………………………………..………....8
2.5 Характеристика остатков и их применение……………...…..….9
3. Выбор и обоснование технологической схемы АВТ……………...10
3.1 Блок ЭЛОУ……………………………………………………....10
3.2 Блок колонн……………………………………………………...11
3.3 Блок теплообмена. Выбор и расчет схемы теплообменников для нагрева нефти……………………………………………….14
4. Расчет состава и количества паровой и жидкой фаз в емкости орошения отбензинивающей колонны К-1………………..………23
5. Расчет материального баланса ректификационных колонн и установки в целом…………………………………...……………....26
5.1 Материальный баланс отбензинивающей колонны К-1……...26
5.2 Материальный баланс основной колонны К-2……………..….26
5.3 Материальный баланс вакуумной колонны К-5………...…….27
5.4 Материальный баланс стабилизационной колонны К-4.…......28
5.5 Материальный баланс ректификационной колонны К-6….....29
5.6 Материальный баланс установки АВТ………………………...29
6. Расчет доли отгона сырья на входе в основную атмосферную колонну(К-2) (ЭВМ)……………………………………..………….30
7. Технологический расчет колонны………………………………….33
7.1 Общая характеристика работы колонны………………………33
7.2 Материальный баланс основной колонны (К-2)………….…..33
7.3 Расчет доли отгона сырья на входе в колонну ……………..…33
7.4 Температура верха колонны………………………………...….34
7.5 Температура вывода боковых продуктов……………..……….35
7.5.1 Температура вывода фракции 180-270ºС………………..35
7.5.2 Температура вывода фракции 270-360ºС……………….36
7.6 Температура низа колонны……………………………………..37
7.7 Температура вывода и ввода циркуляционного орошения…...38
7.8 Тепловой баланс колонны……………………………………....38
7.9 Расчет диаметра колонны…………………………………….…43
7.10 Расчет высоты колонны……………………………………....44
8. Расчет полезной тепловой нагрузки атмосферного блока по секции подогрева сырья…………………………………………….46
9. Расчет теплообменника «нефть – ЦО1 К-2»…………………...….48
10. Охрана окружающей среды на установке…………………………52
Заключение………………………………………………………………….54
Список использованной литературы………...…………………………....55
Приложение А. Технологическая схема установки АВТ.
Приложение Б. Основная атмосферная колонна.
Теплообменник Т-305
Начальная температура фракции 270-360°С, входящего в теплообменник, составляет tн=280°С. Охлаждаем поток на 100°С, конечная температура теплоносителя будет tк=180°С.
Разность температур нефти на входе и выходе из теплообменника:
,
тогда температура нефти на выходе из теплообменника будет: 125,4+44=169,4°С.
Теплообменник Т-306
Начальная температура ПЦО-2ºС, входящей в теплообменник, составляет tн=300°С. Охлаждаем поток на 100°С, конечная температура теплоносителя будет tк=200°С.
Разность температур нефти на входе и выходе из теплообменника:
,
тогда температура нефти на выходе из теплообменника будет: 169,4+45,38=214,78°С.
Теплообменник Т-307
Начальная температура гудрона, входящго в теплообменник, составляет tн=340°С. Охлаждаем поток на 100°С, конечная температура теплоносителя будет tк=240°С.
Разность температур нефти на входе и выходе из теплообменника:
,
тогда температура нефти на выходе из теплообменника будет: 214,78+27,96=242,74°С.
4. РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА И СОСТАВ
ПАРОВОЙ И ЖИДКОЙ ФАЗ В
Подбираем
такое давление, при котором весь
продукт отбензинивающей
Принимаем следующие данные: температура
в емкость орошения 40 ºС. Давление
в емкости орошения обычно на 50кПа
ниже, чем давление на верху отбензинивающей
колонны из-за гидравлического сопротивления
трубопроводов и холодильников-
Расход нефти в
Таблица 4.1 – Состав смеси на входе в емкость орошения
Номер компо-нента по табл.1.2 |
Компо-нент (фракция) |
Массовая доля компонента в нефти |
Количество компонентов в |
Смесь углеводородов на входе в емкость с учетом орошения | |
кг/ч |
масс. доля | ||||
2 |
CH4 |
0,00038 |
279,412 |
838,236 |
0,00517 |
3 |
С2Н6 |
0,00064 |
470,588 |
1411,764 |
0,00871 |
6 |
С3Н8 |
0,00072 |
529,412 |
1588,236 |
0,00979 |
7 |
∑С4 |
0,00176 |
1294,117 |
3882,351 |
0,02395 |
8 |
28-62°С |
0,01700 |
12499,998 |
37499,994 |
0,23129 |
9 |
62-85°С |
0,02500 |
18382,35 |
55147,05 |
0,34014 |
10* |
85-105°С |
0,00960 |
7058,822 |
21176,466 |
0,13061 |
11* |
105-140°С |
0,01840 |
13529,409 |
40588,227 |
0,25034 |
Итого: |
0,0735 |
54044,108 |
162132,324 |
1,00000 | |
* - взято 40% от потенциального содержания.
В емкость орошения поступает весь газ, вся фракция н.к.-85 ºС, и 40% масс. от потенциального содержания 85-140 ºС.
Расчет состава и количество пара и бензин емкости орошения отбензинивающей колоны производится с помощью программы “OIL”.
Иcxoдныe дaнныe:
Pacxoд нeфти или фpaкции G= 162132,324Kг/чac
Pacxoд вoдянoгo пapa Z= 0 Kг/чac
Плoтнocть ocтaткa P19= 1000,2 Kг/M^3
Дaвлeниe пpи oднoкpaктнoм иcпapeнии P= 450 KПa
Teмпepaтуpa oднoкpaтнoгo иcпapeния T= 40 ^C
Дaнныe пoдгoтoвил: Дульцев
Peзультaты pacчeтa:
Maccoвaя дoля oтгoнa пapoв e1= 3.048338840017095E-006
Moльнaя дoля oтгoнa пapoв e= 9.99999883788405E-006
Moлeкуляpнaя мacca иcxoднoй cмecи Mi= 83.37831115722656
Moлeкуляpнaя мacca жидкoй фaзы Ml= 83.37885284423828
Moлeкуляpнaя мacca пapoвoй фaзы Mp=25.41653442382812
Таблица 4.2 – Состав жидкой фазы
кoмпoнeнты |
мoльн.дoли |
мacc.дoли |
Kмoль/чac |
Kг/чac |
|
Meтaн Этaн Пpoпaн Бутaн 28-62 62-85 85-105 105-140 |
0.0269355 0.0242060 0.0189828 0.0350335 0.2555833 0.3307350 0.1149310 0.1935929 |
0.0051688 0.0087094 0.0097898 0.0239499 0.2312903 0.3401408 0.1306104 0.2503408 |
52.3766 47.0691 36.9124 68.1234 496.9868 643.1207 223.4856 376.4452 |
838.0261 1412.0734 1587.2339 3883.0352 37499.5156 55147.6523 21176.0977 40588.2070 |
CУMMA |
1.0000 |
1.0000 |
1944.5198 |
162131.8281 |
Таблица 4.3 – Составы паровой фазы
кoмпoнeнты |
мoльн.дoли |
мacc.дoли |
Kмoль/чac |
Kг/чac |
|
Meтaн Этaн Пpoпaн Бутaн 28-62 62-85 85-105 105-140 |
0.6365542 0.1699394 0.0497226 0.0306398 0.0487345 0.0233752 0.0036447 0.0020587 |
0.4007182 0.2005852 0.0841213 0.0687140 0.1446775 0.0788629 0.0135876 0.0087334 |
0.0124 0.0033 0.0010 0.0006 0.0009 0.0005 0.0001 0.0000 |
0.1980 0.0991 0.0416 0.0340 0.0715 0.0390 0.0067 0.0043 |
CУMMA |
0.9647 |
1.0000 |
0.0188 |
0.4942 |
Таблица 4.4 – Исходная смесь
кoмпoнeнты |
мoльн.дoли |
мacc.дoли |
Kмoль/чac |
Kг/чac |
Meтaн Этaн Пpoпaн Бутaн 28-62 62-85 85-105 105-140 |
0.0269416 0.0242075 0.0189831 0.0350335 0.2555813 0.3307320 0.1149299 0.1935910 |
0.0051700 0.0087100 0.0097900 0.0239500 0.2312900 0.3401400 0.1306100 0.2503400 |
52.3890 47.0724 36.9134 68.1240 496.9877 643.1212 223.4856 376.4453 |
838.2241 1412.1725 1587.2754 3883.0691 37499.5859 55147.6914 21176.1035 40588.2109 |
CУMMA |
1.0000 |
1.0000 |
1944.5386 |
162132.328 |
Таблица 4.5 – Молекулярные массы, давления насыщенных паров и констант равновесия компонентов
кoмпoнeнты |
мoлeк. мacca |
Pi , KПa |
Ki |
|
Meтaн Этaн Пpoпaн Бутaн 28-62 62-85 85-105 105-140 |
16.0000 30.0000 43.0000 57.0000 75.4538 85.7501 94.7538 107.8197 |
1.063463E+04 3.159241E+03 1.178707E+03 3.935635E+02 8.580576E+01 3.180437E+01 1.427042E+01 4.785503E+00 |
2.363252E+01 7.020535E+00 2.619349E+00 8.745856E-01 1.906795E-01 7.067637E-02 3.171204E-02 1.063445E-02 |
Т. к. доля отгона равна 3,05 , принимаем что происходит полная конденсация паров в конденсаторе.
5.
РАСЧЕТ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА
РЕКТИФИКАЦИОННЫХ КОЛОНН И
5.1 МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС ОТБЕНЗИНИВАЮЩЕЙ КОЛОННЫ К-1
В
отбензинивающую колонну
Таблица 5.1 – Материальный баланс К-1
Продукты |
% масс. на сырье |
% масс. на нефть |
кг/ч |
Взято: Нефть обессоленная и обезвоженная Получено: газ и н.к. -140*ºС нефть отбензиненная |
100,000
7,35 92,65 |
100,000
7,35 92,65 |
735294
54044,11 681249,89 |
Итого: |
100,000 |
100,000 |
735294 |
5.2 МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС ОСНОВНОЙ АТМОСФЕРНОЙ КОЛОННЫ К-2
Сверху выходит фракция 85-180°С, которая состоит из 85-140°С (60% от потенциала) и 140-180°С. Из-за нечеткой ректификации в мазуте остаётся 5-10% (на мазут) дизельной фракции, которые отгоняются в вакуумной колонне.
Принимаем 5%. Следовательно, выход мазута на отбензиненную нефть будет:
,
где Xп – потенциальное содержание мазута в нефти, %масс.;
Xон – выход отбензиненной нефти на нефть, масс. доли;
a – содержание светлых в мазуте, масс. доли.
Выход мазута на отбензиненную нефть без учета содержания светлых в мазуте:
Следовательно фракция 270-360ºС уменьшается на 57,83 – 54,94 = 2,89 %масс. на отбензиненную нефть.
На основании этих данных составляем материальный баланс К-2 и сводим результаты в таблицу 5.2.
Таблица 5.2 – Материальный баланс К-2
Продукты |
%масс. на сырьё |
%масс. на нефть |
кг/ч |
Взято: нефть отбензиненная Получено: фр.85-180°С фр.180-270°С фр.270-360°С мазут (>360°С) |
100,00
10,2 16,46 15,67 57,67 |
92,65
9,45 15,25 14,52 53,43 |
681249,9
69485,28 112132,34 106764,69 392867,59 |
Итого: |
100,00 |
92,65 |
681249,9 |
5.3 МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС ВАКУУМНОЙ КОЛОННЫ К-5
Рассчитаем материальный баланс колонны К-5:
1)
при вакуумной перегонке
2) выход фракции 360-420°С находим по ИТК и получаем 10,78%.
3) выход фракции 420-490°С находим по ИТК и получаем 9,6%.
4) выход фракции 490-550°С находим по ИТК и получаем 8,3%. Но с учетом того, что 7% остается в гудроне получаем:
Выход гудрона на мазут составит:
,
где Xн – потенциальное содержание гудрона в нефти, % масс.;
Yн – выход мазута на нефть, масс. доли;
a – содержание светлых в гудроне, масс. доли.
Выход гудрона на мазут без учета содержания масляных фракций:
Следовательно фракция 490-550°С уменьшится на величину 45,28-42,11=3,17% на мазут. Эта величина на нефть составит: . Тогда выход фракции 490-550°С будет равен: 8,3-1,69=6,61%.
На основании этих данных составляем материальный баланс К-5 и сводим результаты в таблицу 5.3.
Таблица 5.3 – Материальный баланс К-5
Продукты |
%масс. на сырьё |
%масс. на нефть |
кг/ч |
Взято: мазут (>360°С) Получено: газы разложения вакуумный газойль VD-1 (фр.360-420°С) VD-2 (фр.420-490°С) VD-3 (фр.490-550°С) Гудрон (>550°С) |
100,00
0,2 5 20,18 17,97 12,37 44,28 |
53,43
0,107 2,673 10,78 9,6 6,61 23,66 |
392867,584
786,76 19654,42 79264,69 70588,224 48602,93 173970,56 |
Итого: |
100,00 |
53,43 |
392867,584 |
5.4 МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС СТАБИЛИЗАЦИОННОЙ КОЛОННЫ К-4
В колонну К-4 поступает объединённая фракция газ+н.к.-140°С из колонны К-1 и бензин К-2. Из сепаратора колонны К-4 выходит сухой газ и рефлюкс. Боковым продуктом выводим бензин н.к. - 70°С. Снизу колонны уходит бензин 70 – 180°С. На основании этих данных составляем материальный баланс К-4 и сводим результаты в таблицу 5.4.
Таблица 5.4 – Материальный баланс К-4
Продукты |
%масс. на сырьё |
%масс. на нефть |
кг/ч |
Взято: Газ+н.к.-140°С фр.85-180°С |
43,75 56,25 |
7,35 9,45 |
54044,109 69485,283 |
Итого: |
100,00 |
16,8 |
123529,392 |
Получено: сухой газ рефлюкс н.к -70°С 70 - 180°С |
0,607 1,475 15,292 82,626 |
0,102 0,2478 2,569 13,8812 |
749,999 1822,059 18889,703 102067,631 |
Итого: |
100,00 |
16,8 |
123529,392 |
5.5 МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС КОЛОННЫ К-6