Деасфальтизация пропаном

- ППР - 263 часа;

- ТР - 97 часов.

Состав конечных продуктов: - деасфальтизат - 54,4%, масс.

- битум деасфальтизации - 45,6%, масс.

Расчет материального баланса.

Таблица 4. Материальный баланс процесса деасфальтизации

Компонент	% масс	тыс. т/год	кг/ч
Приход
Сырье- гудрон	100	450	56250
Итого:	100	450	56250
Расход
Деасфальтизат	54.4	245	30600
Битум деасфальтизации	45.6	205	25650
Итого:	100	450	56250

Расчет прихода:

Массу сырья принимаем за 100%. Производительность по сырью равна 450 тыс.т/г, переводим  ее в массу кг/ч. Производительность делим на количество часов работы установки в год.

450000000/8000 = 56250 кг/ч.

Данные сводим в таблицу материального  баланса.

Расчет расхода:

Так как состав конечных продуктов  дан по заданию в %, масс рассчитываем их массу исходя из производительности составляя пропорцию:

Пр:54,4 - m_{деасфальтизата}

100 - 56250_{(масса гудрона)}; m_{деасфальтизата} = 30600кг/ч

Переводим массу деасфальтизата из кг/ч в тыс. т/г: 30600*8000 = 245 тыс. т/г

По аналогии рассчитываем массу  битума деасфальтизации

7.2 Материальный баланс  аппарата ( колонны деасфальтизации)

Данные для расчета материального  баланса

Производительность колонны по гудрону составляет 56250 кг/ч.

Соотношение пропана к гудрону 3:1

Состав конечных продуктов: - деасфальтизат - 340%, масс.

- асфальт - 60%, масс.

В свою очередь каждый из продуктов  процесса делятся на составные части. Деасфальтизат состоит на 54,4% из деасфальтизата и на 285% из пропана, асфальт состоит на 45,6% из асфальта и на 14,4% из пропана

Расчет материального баланса

Таблица 5. Материальный баланс колонны деасфальтизации

Компонент	% масс	Состав р-ра, % масс	кг/ч
Приход
Сырье - гудрон	100	25	56250
Сырье - пропан	300	75	168750
Итого:	400	100	225000
Расход
Р-р деасфальтизата	340.0	100	191250
деасфальтизат	54.4	16	30600
пропан	285.6	84	160650
Р-р асфальта	60.0	100.0	33750
асфальт	45.6	76.0	25650
пропан	14.4	24.0	8100
Итого:	400.0		225000

Расчет прихода:

Кратность пропана к гудрону  составляет 3:1, массу гудрона принимаем  за 100%, тогда масса пропана составляет 300%(100*3 = 300%).

Для того чтоб рассчитать массу каждого  компонента в кг/ч, принимаем массу  раствора сырья (гудрона и пропана) за 100%, следовательно массу гудрона  составляет 25% раствора, а масса пропана 75% раствора. Исходя из данных для расчета  производительность колонны по гудрону  равна 56250кг/ч, следовательно масса  пропана в кг/ч будет в 3 раза больше (соотношение пропан: гудрон = 3:1);

M_{пропана} = 56250*3 = 168750 кг/ч

Расчет расхода:

Масса в % растворов деасфальтизата и асфальта равна 400%. Рассчитаем массу  деасфальтизата в кг/ч:

Пр:340 - m_{р-ра деасфальтизата}

400 - 225000 m_{р-ра деасфальтизата} = 191250кг/ч.

Исходя из состава раствора деасфальтизата можем рассчитать массу каждого  компонента в растворе:

Пр:340%_{(масса раствора)} - 191250

54,4 - m_{деасфальтизата в растворе деасфальтизата} m_{деасфальтизата} = 30600кг/ч

По аналогии рассчитываем массу  пропана в растворе деасфальтизата.

Масса раствора деасфальтизата составляет 191250 кг/ч. Раствор деасфальтизата принимаем  за 100% для того, чтобы рассчитать процент содержания каждого компонента в растворе деасфальтизата.

Пр:100 - 191250

m_{деасфальтизата в растворе деасфальтизата} - 30600; m_{деасфальтизата} = 16%

Аналогично рассчитываем массу  пропана в %, масс в растворе деасфальтизата. По примеру расчета раствора деасфальтизата рассчитываем массу раствора асфальта. Сводим все данные в таблицу материального  баланса колонны деасфальтизации.

7.3 Тепловой баланс колонны

Тепловой баланс колонны составляется с целью определения тепловой грузки подогревателя раствора деасфальтизата, которая находится по разности приходных  и расходных статей теплового  баланса.

Уравнение теплового баланса колонны:

Qприх = Qpacx,

где Qприх -- общее количество приходящего  тепла, кДж/ч; Qpacx -- общее количество уходящего тепла, кДж/ч.

Тепловые потоки компонентов найдем по формуле:

,

где G -- количество, кг/ч; J^ж - энтальпия жидкой фазы при соответствующей температуре, кДж/кг.

Энтальпии веществ найдем по формуле  Крэга

Относительную плотность найдем по формуле

Относительная плотность сырья:

Энтальпия сырья:

Относительная плотность деасфальтизата:

Энтальпия деасфальтизата:

Относительная плотность битума:

Энтальпия битума:

Энтальпии жидкости пропана [5, с. 95]:

при 50°С: Jж = 136,18 кДж/кг;

при 60°С: Jж = 169,70 кДж/кг;

при 80°С: Jж = 246,37 кДж/кг.

 

Таблица 6.Тепловой баланс колонны  деасфальтизации

Поток	G, кг/ч	t, C	J, кДж/кг	Q, кДж/ч
Приход
Сырье	56250	150	299.92	16870500
Пропан	168750	50	136.18	22980375
Тепло пологревателя				Qп
Всего:	225000			39850875+Qп
Расход
Раствор деасфальтизата	191250
а) деасфальтизат	30600	80	151.23	4627638
б) пропан	160650	80	246.37	39579340.5
Раствор битума	33750
а) битум деасфальтизации	25650	60	109.56	2810214
б) пропан	8100	60	169.7	1374570
Всего:	225000			48391762.5

Тепловая нагрузка подогревателя  составляет:

Qn = 48 391 763 - 39 850 875= 8540888 кДж/ч

или

8 540 888/3600 =2372 кВт

Принимаем следующие параметры  греющего пара: давление Р = 0,6 МПа, температура t_s = 158°С, теплота конденсации г = 500 ккал/кг (2117 кДж/кг) [6, с.550]. Коэффициент удержания тепла в теплообменнике принимаем равным з =0,95.

Расход пара составит:

Расчет давления в колонне.

В процессе деасфальтизации пропан должен находиться в жидком состоянии. Для этого в колонне поддерживается давление, на 0,3 -- 0,4 МПа превышающее  давление насыщенного пара пропана  при максимальной рабочей температуре.

Технический пропан, применяемый на установках деасфальтизации, содержит примеси этана и бутана, которые  несколько изменяют давление насыщенных паров смеси по сравнению с  чистым пропаном.

Рабочее давление в деасфальтизационной  колонне определяют по формуле:

P_i•x_i=P

где Pi -- давление насыщенных паров  компонента i при температуре однократного испарения, МПа; X'i -- мольная доля компонента i в техническом пропане; Р -- давление в системе, МПа.

Принимаем рабочую температуру  в колонне t = 80°С. При температуре 80°С по графику Кокса давление насыщенных паров чистого пропана Pi = 3,1 МПа.

С учетом примесей давление насыщенных паров смеси по сравнению с  чистым пропаном несколько изменится. Результаты расчета давления в системе  приведены в таблице 6.

Таблица 6. К расчету давления в  колонне

Компонент	Мольная доля, X'i	Pi, Мпа	X'I Pi, МПа
С2Н6	0.044	10.0	0.44
С3Н8	0.948	3.1	2.94
С4Н10	0.008	1.18	0.01
Сумма:	1.000		3.39

При температуре 80°С давление в системе  составляет Р = 3,39 МПа.

Принимаем давление в колонне на 0,4 МПа выше, чем давление насыщещного  пара пропанового растворителя при  рабочей температуре 75°С.

Р = 3,39 + 0,4 = 3,79 ? 3,8 МПа

7.4 Расчет основных конструктивных  размеров колонны деасфальтизации

Расчет диаметра колонны

Диаметр колонны деасфальтизации  рассчитывается по формуле:

где F -- площадь живого сечения колонны, м².

Допустимая объемная скорость потоков  в колонне обычно составляет

26 -32 м³ /(м² ч). Принимаем допустимую скорость потоков в колонне W = 29 м/ч.

Плотность сырья при температуре  входа в колонну 150°С находим по формуле Менделеева:

Относительная плотность пропана = 0,5010.

Плотность пропана при температуре  входа в колонну 50°С равна:

Находим площадь живого сечения  колонны:

 

где и -- плотности сырья и пропана  при данной температуре; и -- количество пропана и сырья, кг/ч. Диаметр  колонны:

Согласно нормальному ряду выбираем по стандартному ряду диаметр колонны  равным 4,5 м.

Расчет высоты колонны.

Общая высота колонны складывается из следующих высот [5, с. 21]:

H₁ -- отстойная зона для раствора деасфальтизата;

Н₂ -- зона подогрева (3 -- 3,5 м) -- принимаем равной 3 м;

Н₃ -- зона контактирования (6 -- 7 м) -- принимаем равной 6 м;

Н₄ -- отстойная зона для битумного раствора;

Н₅ -- высота опорной части колонны (не менее 1 - 2 м) -- принимаем равной 2 м.

Высоты H₁ и Н₄ рассчитаем по формуле:

где t -- время отстоя раствора, ч;

Vp -- объем раствора, м /ч;

F -- площадь поперечного сечения  колонны, м2.

Время пребывания раствора деасфальтизата в верхней отстойной зоне принимаем 0,1 ч; линейная скорость движения обычно не превышает 0,8 м/мин.

Плотность деасфальтизата при температуре 80°С:

Плотность пропана при температуре 80°С равна:

Объем раствора:

Находим площадь живого сечения  колонны:

Время пребывания раствора битума в  нижней отстойной зоне принимаем 0.5ч; линейная скорость движения обычно не превышает 0,12 м/мин. Плотность битума при температуре 60°С:

Плотность пропана при температуре 60°С равна:

Объем раствора:

Находим площадь живого сечения  колонны:

Общая высота:

Н = Н₁ + Н₂ + Н₃ + Н₄ + Н₅, м

Н = 4,8 + 3 + 6 + 3,6 + 2 = 19,4 м

Расчет количества тарелок  в колонне.

В колонне деасфальтизации представленной на рисунке 4, используются тарелки  жалюзийного типа. Определенного  расчета таких тарелок не существует, их количество зависит от того сколько  запланировано в колонну вводов гудрона и пропана. В соответствии с ГОСТ 12011-73 место между вводами гудрона и пропана должно быть оснащено тремя жалюзийными тарелками. Так же в соответствии ГОСТу место до парового подогревателя должно быть оснащено двумя жалюзийными тарелками.

Литература

Пыхалова Н. В. Конспект лекций по дисциплине "Технология получения масел и  парафинов". Учебное пособие. Астрахань. АГТУ. 2001. 145 с.

Технология переработки нефти  и газа. Часть 3. Черножуков Н. И. Очистка  и разделение нефтяного сырья, производство товарных нефтепродуктов. М.: Химия. 1978. 424 с, ил.

Нефти СССР. Справочник: Т-4. Нефти Средней  Азии, Казахстана, Сибири и о. Сахалин. М.: Химия. 1974. 788 с.

Мановян А.К. Технология первичной  переработки нефти и природного газа. М.: Химия. 2001. 568 с, ил.

Сочевко Т. И., Федорова Т. В., Холодов  В. П., Макаров А. Д. Технология производства топлив и смазочных материалов. Ч. 2. М., 1989.

Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов  и аппаратов химической технологии. Л.: Химия. 1987. 576 с, ил.

Сардинашвили А.Г., Львова А.И. Примеры  и задачи по технологии переработки  нефти и газа. М.: Химия. 1973. 256 с.

Гутник С. П., Сосонко В. Е., Гутман В. Д. Расчет по технологии органического  синтеза. М. Химия. 1988. 392 с.

Кузнецов А. А., Кагерманов С. М., Судаков  Е. Н. Расчеты процессов и аппаратов  нефтеперерабатывающей промышленности. Л.: Химия. 1974. 538.

Мановян А.К., Тараканов Г. В. Технологический  расчет аппаратуры установок дистилляции  нефти и ее фракций. Астрахань. АГТУ. 1998.

Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию /Под ред. Ю. И. Дытнерского. М. Химия. 1981. 496 с.

12. Ахметов С.А., Технология глубокой  переработки нефти. 2002.

13. Альбом технологических схем. Б. И. Бондаренко. 1983.

14. М. А. Танатаров., М. Н. Ахметшина., Р. А. Фасхутдинов., Технологические  расчеты установок переработки  нефти. 1987.