Расчет вакуумной колонны установки АВТ по переработке русской нефти мощностью 10 млн. т/год

Автор: Пользователь скрыл имя, 11 Октября 2015 в 18:04, курсовая работа

Краткое описание

Нефть, поступающая на установку АВТ, подвергается разделению в три ступени – на первой ступени отгоняют легкую бензиновую фракцию в отбензинивающей колонне, на второй – выделяют светлые компоненты в атмосферной колонне, а остаток, мазут, поступающий на вакуумную перегонку, перерабатывают по топливному или масляному варианту

Файлы: 1 файл

вакум курсовой готово.docx

— 510.23 Кб (Скачать)

Во избежании процесса разложения сырья, температура нагрева мазута в трубчатой печи не должна превышать 400ОС. Время пребывания сырья в печи должно быть ограничено, с этой целью в последние трубы по ходу мазута вводится водяной пар (до 1% на сырьё).

Обычно на установках замеряется температура на выходе из печи, а перепад между печью и колонной зависит от длины трансферной линии, скорости потока, качества теплоизоляции и т.д. Ориентировочное значение перепада температуры – 20ОС.

Учитывая всё вышеизложенное, принимаем температуру сырья на входе в колонну 380˚С.

Температура низа колонны определяется температурой ввода сырья в колонну и расходом водяного пара подаваемого в низ колонны. По литературным данным разность температур между выходом сырья из печи и низом колонны составляет 30-60ОС. Принимаем температуру гудрона, выводимого с низа колонны равной 360˚С.

Температура верха колонны зависит от расхода и температуры верхнего орошения, подаваемого на верхнюю тарелку конденсационной секции. С увеличением отбора тепла верхним орошением, температура верха колонны снижается, и уменьшаются потери нефтепродукта уносимого из колонны газами разложения и водяными парами. На практике поддерживают температуру 70-90˚С. Зададимся температурой верха колонны 80˚С.

 

 

Температура вывода бокового погона зависит от фракционного состава дистиллята, остаточного давления на тарелке вывода бокового погона, расхода водяного пара и распределения орошения по высоте колонны. Для предварительных расчётов температуру вывода отдельных дистиллятов принимаем следующей:

    • компонент дизтоплива     – 170˚С,
    • вакуумный газойль           – 320˚С.

Температуру вывода флегмы с тарелок промежуточных циркуляционных орошений принимаем из условия равномерного перепада температур на тарелках в отдельных секциях колонны. Разность температур между встречными потоками паров и флегмы оцениваем равной 25˚С.

 

 

 

    1. Физические характеристики потоков.

Для последующих технологических расчётов необходимо знать значения плотности и молекулярные массы отдельных потоков.

Плотности мазута, гудрона и фракции 350-470 известны по справочным данным.

=0,9490

=0,9656

=0,9360

Плотность компонента ДТ найдём по формуле:

=0,8935

 

 

Плотности флегмы и паров в отдельных сечениях колонны приняты ориентировочно из предположения равномерного изменения плотности от тарелки к тарелке

Поток

t50%

r420 

Мол. масса

Сырьё в колонну

Компонент дизтоплива

Вакуумный газойль

Гудрон

Флегма с 15-й тарелки

«  с 10-й  »

«  с 8-й  »

Пары с 4-й тарелки

328

398

― 
― 

0,9490

0,8935

0,9360

0,9656

0,9015

0,9360

0,9395

0,9400

441

257

383

600

292

383

412

-


 

 

    1. Определение доли отгона при вводе сырья в колонну.

Расчёт доли отгона ведется с учётом парциального давления водяного пара, который подаётся в змеевик трубчатой печи.

При заданном составе сырья и молекулярной массе узких нефтяных фракций находим молярные концентрации отдельных  фракций в сырье.

 

Пределы кипения фракций, ˚С

˚С

М

xFi

ni

x’Fi

315 – 350

350 – 400

400 – 450

450 – 470

выше 470

328

375

425

460

600

257

326

418

457

550

4,0

17,1

21,6

7,2

50,1

1,556

5,245

5,167

1,575

9,109

0,0687

0,2315

0,2281

0,0695

0,4021

ИТОГО

100,00

22,654

1,0000


 

Молекулярная масса сырья:

МF =

.

 

Относительный мольный расход водяного пара к сырью определяем по формуле:

,

где z0 – количество водяного пара, приходящего с сырьём (1% масс),

z0=0,01 • 443014,5 = 4430 кг/ч,

.

Расчёт доли отгона проводится при температуре ввода сырья в колонну tF = 380˚C и давлении 0,01173 МПа.

 

Определение доли отгона на входе сырья в колонну

tF=380˚C, π=0,01173 МПа, Z’/F’=0,2452

 

 

Пределы кипения

x’Fi

М

Рi

К -1

e'(Кi -1)

1+e'(Кi -1)

x*i

y*i

315-350

0,069

257,000

0,289

30,673

29,673

16,708

17,708

0,004

0,119

350-400

0,232

326,000

0,121

12,827

11,827

6,660

7,660

0,030

0,388

400-450

0,228

418,000

0,044

4,700

3,700

2,083

3,083

0,074

0,348

450-470

0,070

457,000

0,021

2,208

1,208

0,680

1,680

0,041

0,091

>470

0,402

550,000

0,001

0,063

-0,937

-0,527

0,473

0,851

0,054

ИТОГО

1,000

           

1,000

1,000


Расчетные уравнения:       

x*i = =1    y*i = =1               ,    

В результате расчета найдена мольная доля отгона e’=0,5631

 

Молекулярная масса сырья MF = Σ x’Fi • Mi= 441,

жидкой фазы  Mx = Σ x’i • Mi = 529,

паровой фазы My= Σ y’i • Mi = 374.

Массовая доля отгона e = e’ • = 0,5631 0,477

Количество паровой и жидкой фаз, полученных при ОИ:

кг/ч    кг/ч 

  Расход в.п., подаваемого под нижнюю тарелку колонны принимаем 2% на сырье, z1=8860 кг/ч

Тогда общий расход пара Z=13290 кг/ч

 

 

    1. Тепловой баланс колонны.

Для составления теплового баланса колонны необходимо найти плотность паровой и жидкой фаз при вводе сырья в колонну и количества водяного пара, поступающего в колонну.

Плотность паровой фазы при находим по кривым разгонки мазута

r420п=0,935

Плотность жидкой фазы вычисляем по правилу смешения:

r420ж = 0,962

 

Приходные и расходные статьи теплового баланса колонны

Потоки

G, кг/ч

r420

t,˚C

qt , кДж/кг

Q, МДж/ч

Приход

Мазут

а) паровая фаза

б) жидкая фаза

Водяной пар

а) в низ колонны

б) с сырьём

 

 

211317,9

231696,6

 

8860,0

4430,0

 

 

0,935

0,962

 

 

 

380

380

 

400

380

 

 

1123,26

896,48

 

3270,00

3240,00

 

 

 

237364,9

207711,4

 

28972,2

14353,2

ИТОГО

456304,5

488401,7

Расход

Газы разложения

Ком-т дизтоплива

Вакуум. газойль

Гудрон

Водяной пар

 

1018,9

9923,5

210564,8

221507,3

13290,0

 

М = 44

0, 8935

0, 9360

0, 9656

 

80

170

320

360

80

 

530,00

359,68

726,53

820,36

2650,00

 

540,0

3569,3

152981,6

181715,7

35218,5

ИТОГО

456304,5

374025,2


 

 

    1. Выбор схемы орошения в колонне.

Тепло в вакуумной колонне, предназначенное для образования жидкого горячего орошения при частичной конденсации паров в колонне, можно снять на верхних конденсационных тарелках или совместно на верхних конденсационных тарелках и промежуточными циркуляционными орошениями.

При отводе тепла совместно на верхних конденсационных тарелках и промежуточными циркуляционными орошениями нагрузки колонны по паровой и жидкой фазам по высоте выравниваются, при этом диаметр колонны будет меньше. Тепло промежуточных циркуляционных орошений используется для нагрева сырья при высоком температурном напоре.

Тепло отводимое из колонны орошением:

 

ΔQ = Qпр – Qрасх = 488401,7– 374025,2 = 114376,5 МДж/ч.

 

Опыт эксплуатации вакуумных колонн показал, что наиболее благоприятные условия работы наблюдаются при наибольшем отводе тепла в верху колонны. В этом случае возрастает флегмовое число в верхней секции колонны, что обеспечивает надёжное погоноразделение верхнего и последующих боковых погонов.

Определим количество циркулирующей жидкости на конденсационных тарелках, необходимое для конденсации нефтяных паров и охлаждения инертных газов.


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Количество нефтяных паров, поступающих на нижнюю тарелку конденсационной секции, определяется из материального баланса.

G16 = D3 + g17 ,

где g17 – количество горячего орошения, стекающего с 17-й тарелки.

 

Задаёмся значением флегмового числа под 17-й тарелкой равным 6 и найдём количество орошения, стекающего из конденсационной секции:

g17 = D3 • 6 = 9923,5 • 6= 59541 кг/ч

G16=9923,5+59541=69464.5 кг/ч

 

Количество инертных газов, выводимых с верха колонны,

Gин = Gг + zоб =1018,9+13290=14308,9 кг/ч

 

Давление насыщенных паров компонента дизтоплива находим при температуре Tп = 80˚С по нижеприведённым формулам.

Р = 101323 • (EXP(0,794 • Y0))

Y0 =            ,f(t) = : f(ti) = ,

где t и ti – соответственно заданная температура системы и температура кипения фракции, ˚С.

f(t) =     f(ti) =

Y0 =

,

Р = 101323 • (EXP(0,794 • ( – 10,66 )) = 2,14 Па.

Молярная концентрация паров на верху колонны:

ya’ =

,

где πв – абсолютное давление в верху колонны, Па.

Находим число молей и массу нефтяных паров:

,

Информация о работе Расчет вакуумной колонны установки АВТ по переработке русской нефти мощностью 10 млн. т/год