Установка АВТ для переработки Ашировской нефти

 

Рассчитывается  парциальное давление водяного пара:

Р_в.п. = Р_в ∙ Y_В.П. ∙ 7600 ,    мм рт.ст.

Р_в.п. =0,1356∙0,3025∙7600=311,7 мм рт.ст.

Рассчитывается  температура конденсации водяного пара t_к:

t_к = 273,                                                (6)

t_к = 273= 76,77 °С.

143 - 76,77 = 66,43 °С

(tв - tк)  > 10°С, опасности конденсации водяного пара не возникает, следовательно, можно использовать циркуляционное орошение.

Уравнение теплового баланса колонны при  циркуляционном орошении:

Q_F = Q_Б + Q_М + Q_ДТ2 + Q_ДТ1 + Q_ПЦО1 + Q_ПЦО2 + Q_ВЦО.

Приход  тепла

1 С  сырьем Q_F= 86529 кДж [п.з., с. 29]

Расход  тепла

1.  С парами бензина Q_Б = Бф∙J

где j - энтальпия паров бензина, рассчитывается по формуле (2) с использованием плотности Б и температуры верха колонны

J=4,187∙ [(50,2+0,109∙143+0,00014∙143²) ∙ (4-0,735)-73,8]=630 кДж/кг

Q_Б = 18,42∙630=11605 кДж

2. С мазутом Q_M =26527 кДж    [п.з., с. 30]

З. С ДТ 2   Q_ДТ2=8608 кДж   [п.з.,с. 33]

4. С ПЦО1    Q_ПЦО1 = 7002 кДж   [п.з.,с. 31]

5. С ДТ1

Рассчитаем  температуру вывода ДТ1 из отпарной колонны

t_ОК^ДТ1 = t_В +(t_G-t_B) ∙N_Б/(N_ДТ1+N_Б)-15,

где  t_G – температура паров в зоне вывода ДТ2.

 t_ОК^ДТ1= 143+ (279-143) ∙15/(12+15)-15 = 203,64°С

 i _ДТ1= 4,187 ∙ (0,403∙203,64+0,000405∙203,64²)/ (0,803)^0,5 =462 кДж/кг

 Q_ДТ1 = 20,54∙462 = 9490 кДж

Из теплового баланса определяется сумма Q_ПЦО2 + Q_ВЦО .Это тепло рекомендуется разбивать в следующем соотношении: Qвцо = 60%,  Q_ПЦО2 = 40% от полученной суммы.

Ʃ(Q_ВЦО+Q_ПЦО2) = Q_F – Q_расх

Ʃ(Q_ВЦО+Q_ПЦО2) = 86529 – 11605 – 26527 – 8608 – 7002 – 9490 = 23297 кДж

 

 Q_ПЦО2 =9319 кДж              

 Q_ВЦО =13978 кДж

 

1.7.6 Расчет  диаметра колонны

 

Рисунок 1.5 - К расчету диаметра колонны

 

1. Рассчитывается количество горячего орошения:

g_г.ор. = Q_ВЦО / ( - ),

где – энтальпия жидкого бензина при температуре верха, рассчитывается по плотности бензина и температуре верха;

 определено  ранее при расчете теплового баланса колонны. [П.з., с. 34]

i^tв =  4,187 ∙ (0,403∙143+0,000405∙143²)/ (0,735)^0,5 =322   кДж/кг

J^tв определено ранее при расчете теплового баланса колонны, J^tв =630  кДж/кг

g _г.op. = 13978/(630-322)=45,38 кг

2. Рассчитывается количество углеводородных паров, поступающих под верхнюю тарелку:

G = ТБф +g _г.op.

G =18,42+45,38=63,8 кг

3. Рассчитывается секундный объем паров, м /с:

 V_c = ,

где М_Б – молярная масса тяжелого бензина;

      К_П – коэффициент производительности.

К_П равен производительности установки по нефти в кг/ч, деленной на 100 (т.к. все расчеты были выполнены на 100 кг исходной нефти)

К_п = 6300∙1000000/(350∙24∙100)= 7500 кг/(ч∙100)

V_c= (63,8/122 + 1,2092/18) ∙ 22,4 ∙ (0,1/0,1356) ∙ (143+273) ∙ 7500 / 273 / 3600 =30,96 м³/с

4. Рассчитывается плотность бензина, кг/м³:

ρ_ж  = ( - (0,001828-0,00132∙ ) ∙ (t_в - 20)) ∙1000

ρ_ж  = (0,735 - (0,001828-0,00132∙ 0,735) ∙ (143 - 20)) ∙1000 = 629,5 кг/м³

5. Рассчитывается плотность паров, кт/м³:

ρ_П = (G+ G_вп) ∙ К_п / V_c / 3600

ρ_П = (63,8+1,2092) ∙ 7500 / 30,96 / 3600 = 4,374 кг/м³ 

6. Рассчитывается допустимая скорость паров по формуле

W_доп = ,  м/с,

где С - коэффициент, зависящий от типа тарелок, расстояния между тарелками и нагрузки тарелок по жидкости. Для колпачковых тарелок при нагрузке по жидкости 70-90м³/м∙ч и расстоянии между  тарелками 700 мм [4, с. 80]

С = 700 [3, с. 84] 

W_доп = = 0,708 м/с.

7. Рассчитывается диаметр колонны:

D = ,

D = = 7,46 м

Расчетный диаметр округляю до ближайшего стандартного в большую сторону. Принимаю D = 7,5 м.

 

 

 

 

 

2. Расчет и подбор основных аппаратов

2.1 Расчет атмосферной печи

Рассчитывается тепловая нагрузка печи.

 для атмосферной части с двумя колоннами:

         Q_п =[(100 - ЛБ) ∙ (J_F - i_отб.н.) + В] ∙ К_п,

где В – теплоподвод в низ колонны  К-1, кДж;

       i_отб.н. – энтальпия отбензиненной нефти (рассчитывается по формуле (1.3) при температуре 236 °С), кДж/кг;

       J_F – энтальпия нефти на выходе из печи (известна из расчета ОИ), кДж/кг.

i_отб.н. = 4,187 ∙ = 579 кДж/кг.

Q_п =[(100 – 11,20) ∙ (1012 -579) + 28809] ∙ 7500=504∙10⁶ кДж/ч.

504∙10⁶/4,187=120,48 Гкал/ч.

В зависимости от тепловой нагрузки выбирается стандартная печь и определяется число печей.

Ставим  две печи с теплопроизводительностью 63 Гкал/ч. Техническая характеристика печи приводится в таблице 2.1

Таблица 2.1 - Техническая характеристика печи типа СКВ1

Показатель	СКВ1
Радиантные  трубы поверхность нагрева, м2 рабочая длина, м	1750 12,6
Количество  секций	6
Теплопроизводительность: МВт Гкал/ч	73,08 63

 

Печь  СКВ1 – печь свободного вертикального  сжигания комбинированного топлива, коробчатая, с вертикальным расположением труб змеевика в камере радиации. Под каждой камерой радиации расположена своя камера конвекции с горизонтальными трубами.

Принимаем к.п.д. печи η=0,85, теплотворную способность  топлива Q_P^H=10500 ккал/кг  и рассчитываем расход топлива G_T :

g_t = Q_П / Q_P^H / η, кг/ч

g_t =120,47∙10⁶/10500/0,85=13498 кг/ч

 

2.2 Расчет конденсатора воздушного охлаждения

Рассчитывается  тепловая нагрузка (холодопроизводительность) аппарата при циркуляционном орошении, кДж:

Qкво = ТБф ∙ ( - i⁴⁰)+Gв.п. ∙ (j^z - 4,187∙40),

где – энтальпия паров бензина;

      j^z – энтальпия водяного пара при температуре верха;

      i⁴⁰ – энтальпия жидкого бензина при 40 ^оС, рассчитывается по формуле (2);

j^z = 4,187 ∙ [606, 5 + 0,305 ∙ t_к  + 0,5 ∙ (t_в - t_к)].

j^z = 4,187 ∙ [606,5 + 0,305∙76,77+ 0,5 ∙ (143 – 76,77)] =2777 кДж/кг

 i ⁴⁰   - энтальпия жидкого бензина при 40°С, рассчитывается:

 i ⁴⁰  = 4,187 ∙ (0,403∙40+0,000405∙40²)/ (0,735)^0,5 =82   кДж/кг

q_kbo = 17,44 ∙ (630 – 82) + 1,2092 ∙ (2777 - 4,187∙40) = 12712 кДж

  Составляется схема теплообмена:                           

                   143 °C                40 °C

                 60 °C                        25 °C

                                   

           ∆t₁ = 83 °С                ∆t₂ = 15 °С                        

                        

Рассчитывается средняя разность температур (∆tcp).

т.к  (∆t₁ / ∆t₂)  > 2,  ∆ tcp = (∆t₁ -∆ t₂) / [2,3 ∙ log(∆t₁ /∆ t₂)], °С .

∆ tcp =(83-15)/(2,3∙log(83/15)) = 39,85 °С

Рассчитывается  поверхность охлаждения:

F = Q_kbo - K_п

/ К_тп / ∆t_cp , м²,

где К_тп - коэффициент теплопередачи, принимается из литературных  данных, К_тп = 35 Вт/м² • град =126 кДж/(м² • ч • град).[2, c.32]

F =12712∙7500/126/39,85=18988 м²

Из  справочников выбираем поверхность  стандартного аппарата (F_o=9800м²) и рассчитывается число аппаратов N_aп = F / F_o.

N_aп =18988/9800 =1,94

N_aп округляется до целого числа в большую сторону. N_aп =2

Таблица 2.2 –Характеристика зигзагообразных аппаратов воздушного охлаждения (ОСТ 26-02-1521-77)

Число рядов труб	Коэффициент оребрения	Полная  поверхность теплообмена, м2
8	22	9800

 

2.3 Расчет теплообменника (ДТ1 - нефть)

Принимаются следующие исходные данные:

-    нефть делится на два потока  по 50 кг;

-    температура ДТ на выходе из теплообменника 90 ˚С;

-    температура нефти на входе  в теплообменник 40 ˚С.

 

Составляется  схема теплообмена:

203,64 °C                           100 °C

  t_x                                      40 °C

                      

∆t₁                                        ∆t₂                          

 

Количество  передаваемого потоком дизтоплива тепла:

Q =ДТ_Ф∙ (i_ДТ-i¹⁰⁰)

где i_дт берется из  расчетов,  i¹⁰⁰ рассчитывается   

i ¹⁰⁰  = 4,187 ∙ (0,403∙100+0,000405∙100²)/ (0,803)^0,5 =207   кДж/кг

Q = 20,54∙ (462-207) = 5238 кДж

Рассчитывается  энтальпия нефти при 40°С

i ⁴⁰  = 4,187 ∙ (0,403∙40+0,000405∙40²)/ (0,809)^0,5 =78   кДж/кг

  Затем определяется энтальпия нефти на выходе из теплообменника:

i_tx=i⁴⁰+Q∙η/50

где  η - к.п.д. теплообменника (принимается 0,95).

i_tx= 78+5238∙0,95/50= 178 кДж/кг

Зная  энтальпию нефти и плотность, можно рассчитать температуру t_x по формуле (5):

t_х = [-0,403+(0,403² + 4∙0,000405∙ 178∙ (0,809)^0,5/ 4,187)^0,5] / 0,00081= 87,23˚С

∆t₁ = 203,64-87,23=116,41 °С

∆t₂ = 100-40=60 °С                                                          

Рассчитывается  средняя разность температур ∆tcp:

(∆t₁ / ∆t₂)  > 2,  ∆ t_cp = (∆t₁ -∆ t₂) / [2,3 ∙ log(∆t₁ /∆ t₂)], °С

∆ t_cp = (116,41-60 ) / [2,3 ∙ log(116,41 /60)] =85,20°С

Рассчитывается  поверхность теплообмена:

F = ,

где К_тп = 175 Вт/м² • град = 630 кДж/(м² • ч • град), принимаем из [2, с. 32]

F = 5238∙ 7500 / 630 / 85,20 =731,89 м²

Из  справочных данных [2, с. 43] выбирается поверхность стандартного аппарата F_o =733 и рассчитывается число аппаратов

N_aп = F / F_o

N_aп=731,89/733 =0,998

N_aп округляется до целого числа в большую сторону. N_aп=1

 

Таблица 2.3 -  Характеристика кожухотрубчатых теплообменников с плавающей головкой (ГОСТ 14245-79)

 

Диаметр, мм		Число ходов по трубам	Поверхность при длине труб 9000 мм и расположении их в решетке по вершинам треугольников, м2
кожуха	труб
1200	25	2	733

 

 

Заключение

 

В данной работе я рассчитал и спроектировал установку АВТ для переработки ашировской нефти.

Для заданной нефти я произвел расчет кривых разгонки (истинных температур кипения, молекулярной массы и относительной плотности), выбор и обоснование ассортимента получаемых продуктов, выбор и обоснование технологической схемы установки. Построенные кривые разгонки и принципиальная технологическая схема установки приведены в пояснительной записке.

В ходе технологического расчета основной атмосферной колонны я рассчитал процесс однократного испарения в зоне питания колонны (е_m=0,716), осуществил  расчёт температуры верха колонны(143,2˚С),  температуры вывода бокового погона в зоне вывода дизельного топлива (251,806˚С), рассчитал отпарную колонну, составил покомпонентный материальный и тепловой балансы колонны.

В проектном  расчете я определил диаметр колонны (7,5 м), подобрал печи, конденсаторы воздушного охлаждения и теплообменник.

В общем, выполнение курсового проекта способствовало дальнейшему углублению моих знаний в области первичной перегонки нефти. Кроме того, выполняя курсовой проект, я закрепил знания о схематическом начертании типовых аппаратов и машин, а также приобрел дополнительные навыки работы в прикладных программах  Microsoft.

 

3. Список использованной литературы

 

1.  Нефти СССР: Справочник. - Т.3. - М.: Химия, 1972. - 392с.

2. Фасхутдинов Р.А., Фасхутдинов Р.Р. Методические указания по выполнению курсовой работы по АВТ. – Уфа: УГНТУ, 2004.- 45с.

3.Танатаров М.А., Ахметшина М.Н., Фасхутдинов Р.А. Технологические расчеты устаовок переработки нефти. – М.: Химия, 1987.- 352с.

4. Ластовкин  Г.А., Радченко Е.Д., Рудин М.Г. Справочник нефтепереработчика. – Л. Химия, 1986. - 648с.