Колонна стабилизации первичной переработки нефти

Министерство образования  и науки РФ

Государственное образовательное  учреждение высшего

профессионального образования 

«Ярославский государственный  технический университет»

Кафедра «Технологические машины и оборудования» 

 

 

 

 

Курсовой проект защищен  с оценкой ______________

Руководитель, доцент

Проворов А.В.      «___»______________2013

 

 

 

 

 

Колонна стабилизации первичной переработки нефти.

 

 

Расчетно-пояснительная  записка к курсовому проекту

по дисциплине “ Специальное оборудование отрасли ”

 

ЯГТУ 240801.65-011 КП

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нормоконтролер               Проект выполнил

доцент                          студент гр. ММ-52

А.В. Проворов       А. В. Кабаков «___»________2013                                                «___»__________2013

 

 

2013

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

 

59 страниц, 18 рисунков, 10 таблиц, 13 источников.

 

КОЛОННА СТАБИЛИЗАЦИИ, МАССООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ, ТАРЕЛЬЧАТЫЕ КОЛОННЫ, РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ, МОНТАЖ АППАРАТА, ОХРАНА ТРУДА.

 

Стабилизационная колонна К-4 предназначена  для фракционирования нестабильной бензиновой фракции и получения  стабильного бензина и пропан - бутановой фракции на установке  АВТ-3. Колонна представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат колонного типа с эллиптическими днищами, установленный на цилиндрическую юбочную опору. Верхняя часть аппарата высотой обечайки 24450 мм имеет внутренний диаметр 2600 мм, нижняя часть высотой обечайки 4500 мм имеет внутренний диаметр 3000 мм. Верхняя и нижняя части аппарата соединены коническими переходом 2600 мм/ 3000 мм.

Колонна снабжена технологическими штуцерами  и штуцерами КИПиА.

Для монтажа и демонтажа внутренних устройств, а также для осмотра корпуса предусмотрены люки 600 мм.

Внутри колонны расположены 40 клапанных  тарелок поставки инофирмы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

Введение.............................................................................................................5

1. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ….....................................7

2. КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ……...................................................................19

2.1. Выпуклые днища………………………………………………………....19

2.2. Цилиндрические обечайки………………………………………………20

2.3. Конические переходы и днища………………………………………….22

2.4. Колонный аппарат………………………………………………………..26

2.5. Диаметр отверстия не требующего укрепления………………………..31

2.6. Расчёт фланцевого соединения………………………………………….33

3 ТЕХНОЛОГИЯ РЕМОНТА СБОРКИ И МОНТАЖА………....................39

3.1 Монтаж аппарата……….............................................................................39

3.2 Технические условия на ремонт…………................................................39

4. ОХРАНА ТРУДА..........................................................................................42

Заключение........................................................................................................58

Список литературы...........................................................................................59

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Развитие тяжелой промышленности, транспорта, сельского хозяйства  и других отраслей народного хозяйства, намечаемое на ближайшие годы, вызывает потребность в значительном увеличении выпуска нефтепродуктов. Для удовлетворения этой потребности в нашей стране ежегодно вводятся в действие новые установки первичной переработки нефти большой мощности, реконструируются старые установки. Реконструкция старых установок включает в себя усовершенствование технологии, внедрение новейшего высокоэффективного оборудования, автоматизацию процесса. Установки первичной переработки нефти играют на нефтеперерабатывающих заводах большую роль. От показателей их работы зависит эффективность вторичных процессов, поэтому усовершенствование технологии отдельных узлов установок, повышение их производительности, улучшение качества товарных продуктов в настоящее время весьма актуальны.

Большие экономические преимущества достигаются при строительстве  комбинированных установок первичной переработки нефти, включающих ряд технологически и энергетически связанных процессов ее подготовки и переработки. Такими процессами являются электрообезвоживание, электрообессоливание, атмосферная перегонка, вакуумная перегонка мазута, стабилизация легких бензиновых фракций, абсорбция газов, выщелачивание компонентов светлых нефтепродуктов, вторичная перегонка бензиновых фракций и др. Поступающие на установку АВТ нефти значительно различаются по физико-химическим свойствам, углеводородному составу, плотности, вязкости, содержанию минеральных солей, газа, серы, парафина, механических примесей и др. Фракционный состав нефтей также играет важную роль при разработке технологической схемы процесса, расчете ректификационной системы и отдельных аппаратов установки.

В настоящее время разработаны  и внедрены комбинированные установки по первичной переработке нефти, производительность самой мощной из них 8 млн, т/год; в стадии проектирования находятся установки мощностью 12 млн. т/год. Принципиальные схемы этих установок одинаковы. Они различаются числом технологических узлов, аппаратурным оформлением, компоновкой аппаратов и оборудования, технологическими и энергетическими решениями. В процессе эксплуатации установок была усовершенствована технология некоторых узлов, улучшены энергетические показатели и увеличена мощность АВТ.

Самой удачной из них является схема типовой установки А—12/9. В нее включены наиболее технически усовершенствованные технологические и энергетические узлы, использовано эффективное оборудование: горизонтальные электродегидраторы, ректификационные колонны с S -образными тарелками, укрупненные кожухотрубчатые конденсаторы, аппараты воздушного охлаждения, теплообменники с увеличенной поверхностью теплообмена, более мощные вакуумсоздающие устройства и др. Впервые в практике нефтепереработки на шлемовых трубах от вакуумной колонны к барометрическому конденсатору установлены батарейные эжекторы особой конструкции для обеспечения минимального остаточного давления наверху колонны (не выше 5кПа, т.е. 40 мм рт.ст.), Это способствует улучшению состава масляных дистиллятов. Принятые технологические решения позволяют более полно использовать энергетические ресурсы установки для подогрева нефтяного сырья и промежуточных продуктов, воды, воздуха, а также для производства насыщенного и перегретого водяного пара, расходуемого на собственные нужды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ

 

1.1 Анализ конструкций  ректификационных аппаратов

 

При расчёте массообменного аппарата, прежде всего, следует учитывать  особенности его конструкции. Различают  следующие типы массообменных аппаратов: с непрерывным контактом фаз (например, насадочные колонны, плёночные аппараты) и со ступенчатым контактом фаз (тарельчатые колонны) и распылительные колонны. В данном разделе рассмотрим подробнее типы массообменных аппаратов.

 

Насадочные колонны

Схема насадочной колонны  приведена на рисунке 1. В корпусе 3 аппарата размещается насадка 5, которая  может заполнять внутренний объём  колонны полностью или слоями высотой 1,5…3 м. Насадку засыпают на решётки 4, в которых имеются отверстия  для прохода газа и стока жидкости. Во избежание эффекта «сухого  конуса» после каждого слоя насадки  устанавливают направляющие конусы 2, позволяющие равномерно распределять жидкость в насадке. Подаётся жидкость в аппарат через специальное  распределительное устройство 1.

В насадочных колоннах применяют  насадку разной конфигурации (рисунок 2). Насадочные тела должны быть механически  прочными и устойчивыми к коррозии и колебаниям температуры. Кольца с  крестообразными перегородками  и со спиралями имеют только большие  размеры. Кольца размером свыше 75 мм укладывают послойно так, чтобы их вертикальные оси не совпадали. Правильно уложенные кольца хорошо распределяют жидкость и оказывают меньшее гидравлическое сопротивление.

1 – распределительное устройство; 2 – направляющий конус; 3 – корпус; 4 – решётки; 5 – насадка

Рисунок 1 – Насадочная колонна

Для сравнения насадок  различных типов используют такие  параметры,   как свободный  объём, и удельная площадь поверхности  насадки.

 

а – кольца Рашига; б – кольца Лессинга; в – кольцо с крестообразными  перегородками; г – кольцо с одиночной  спиралью; д – кольцо с двойной  спиралью; е – кольцо Палля; ж  – седло Берля; з – седло  «Инталокс»

Рисунок 2 – Типы насадки

 

В самой ректификационной колонне не требуется отводить тепло, поэтому трудность отвода тепла  из насадочных колонн является скорее достоинством, чем недостатком насадочных колонн в условиях процесса ректификации. Однако и при ректификации следует  считаться с тем, что равномерное  распределение жидкости по насадке  в колоннах большего диаметра затруднено.

 

Распылительные  колонны

На рисунке 3 показаны некоторые  типы распыливающих аппаратов, выполненных в виде полых колонн. Газ в них движется обычно снизу вверх, а жидкость подается через расположенные в верхней части колонны распылители с направлением факела распыла сверху вниз (рисунок 3 а) или под некоторым углом к горизонтальной плоскости (рисунок 3 б).

а – факел распыла направлен  вниз; б – факел распыла направлен  под углом; в – с пережимом  в нижней части 

Рисунок 3 – Полые распыливающие аппараты

Во многих случаях, особенно при большой высоте колонны, распылители  располагают в несколько ярусов. При этом факелы распыла сверху вниз или под углом к горизонтальной плоскости, либо снизу вверх. Применяют так же комбинированную установку распылителей: часть факелов вверх, а часть факелов вниз.

В полом аппарате, где  распылители с направлением факела распыла сверху вниз расположены  в один ярус в верхней части  аппарата, теоретически осуществляется противоток (при движении газа снизу  вверх). Однако вследствие циркуляции и перемешивания газа такие аппараты по характеру контакта газа и жидкости ближе к  аппарату с полным перемешиванием газа и эффективная движущая сила в них ниже, чем при противотоке.

В многоярусных полых аппаратах (при вводе в распылители каждого  яруса свежей жидкости), а также  в аппаратах с направленным вверх  факелом распыла противоток отсутствует; однако при этом эффективная движущая сила примерно такая же, как и  в противоточных аппаратах с  одним ярусом распылителей. В то же время наличие нескольких ярусов распыления ведет к повешению  эффективности аппарата.

В рассмотренных типах  аппаратов газ распределяется не равномерно, что снижает их эффективность. На рис. 3в изображен аппарат с  пережимом в нижней части. Через  отверстие в пережиме газ проходит со сравнительно большей скоростью (6-10 м/с), что способствует более равномерному распределению его вследствие добавочного  сопротивления в пережиме. Добавочное сопротивление может быть создано  также тонким слоем насадки, отделяющим входящую струю газа от основного  объема аппарата.

Полые распыливающие аппараты отличаются простотой конструкции и низкой стоимостью; они обладают малым гидравлическим сопротивлением и могут применяться в сильно загрязненных газах. При использовании форсунок соответствующей конструкции полые аппараты могут работать и в случае загрязненных жидкостей.

Основной недостаток полых  аппаратов – невысокая эффективность  разделения, обусловленная перемешиванием газа и плохим заполнением объема факелов распыленной жидкости. В  результате объемный коэффициент массопередачи и число единиц переноса в этих аппаратах невелики; скорость газа в них должна быть низкой (до 1 м/с) во избежание уноса распыленной жидкости с газом. Полые аппараты неудовлетворительно работают при низких плотностях орошения, а количество подаваемой жидкости трудно поддается регулированию. Кроме того, расход энергии на распыление жидкости довольно высок.

Из-за указанных недостатков  полые аппараты имеют довольно ограниченное применение.

В полых аппаратах применяют  главным образом механические, центробежные и ударные форсунки. Эти форсунки производят распыление за счет энергии  жидкости, подаваемой под избыточным давлением 0,2-0,3 МПа. В центробежных форсунках распыление происходит под  действием центробежной силы, развиваемой  при вращении  жидкости, вызванном  либо ее тангенциальным вводом (рисунок 4 а), либо движением со спиральным каналом (рисунок 4 б). В ударных форсунках  распыление происходит или в результате удара струи жидкости о препятствие (рисунок 4 в), или при взаимном ударе двух жидких струй (рисунок 4 г).

а – центробежная с тангенциальным вводом жидкости; б – с винтовым вкладышем; в – ударная; г – с взаимным ударом двух струй