Проект атмосферной трубчатой установки мощностью 500 тыс тонн нефти в год с расчётом колонны

 

Продолжение таблицы 2.4

1	2	3	4
		90 % отгоняется при температуре, °С, не выше	345
		98% отгоняется при температуре (конец кипения), °С , не выше	360
	ГОСТ 33-82	Кинематическая вяз-  кость, м /с'10 при 20°С	3-6
	ГОСТ 20287-74	Температура застывания, °С, не выше	-61
		для дизелей общего на-знач.	-40
	ГОСТ 5086-56	Температура помутнения, оС	-50
	ГОСТ 6356-75	Температура вспышки, определяемая в закрытом тигле, °С , не ниже	30
	ГОСТ 19121-73	Массовая доля общей серы, %, не более	0,2
	ГОСТ 17323-71	Массовая доля меркап-тановой серы, %, не более	0,01
	ГОСТ 17323-71	Массовая доля сероводорода		Отс.
	ГОСТ 632 1-69	Испытание на медной пластине		выдерживает
	ГОСТ 8489-85	Концентрация фактических смол, мг/100 см3 топлива, не более		4,0
	ГОСТ 6307-75	Содержание водорастворимых солей и щелочи		Отс.
	ГОСТ 2477-65	Коксуемость 10 %-ного остатка, %, не более		0,2
	ГОСТ 3900-85	Коэффициент фильтруемости, не более		3,0
	ГОСТ 6258-85	Содержание механических примесей		Отс.
	ГОСТ 6370-83	Зольность, %, не более		0,01
	ГОСТ 1461-75	Содержание воды		Отс.

 

Продолжение таблицы 2.4

1	2	3	4
	ГОСТ 2477-65	Плотность при 20°С, кг/м3, не более	860
	ГОСТ 5985-79	Кислотность, мг КОН на 1 00 см3 топлива, не более	5,1
4. Мазут	ГОСТ 6307-75	Вязкость при 323 К, не Более:	5
	ГОСТ 1437-75	Вязкость условная, ВУ соотв. ей кинематическая, м2/с-10 4	36,2
		Зольность, %, не более	0,05
	ГОСТ 19932-74	Содержание воды, %,не более	0,3
		Содержание водорас- творимых кислот и щелочей	Отс.
	ГОСТ 19932-74	Содержание серы, %, не более	2
	ГОСТ 17323-71	Содержание смолистых веществ, %, не более	50
	ГОСТ 6356-75	Содержание сероводорода	Отс.
	ГОСТ 4333-87	Температура вспышки,	80
	ГОСТ 20287-74	Температура застывания °С, не выше	5

5. Вспомогательные материалы

1. Воздух КИП

Сжатый воздух, предназначенный  для питания пневматических приборов и средств автоматизации, соответствует классу чистоты “1” по ГОСТ 17433-80 “Сжатый воздух. Классы загрязненности”.

Температура точки росы сжатого  воздуха КИП должна быть ниже абсолютной минимальной температуры окружающего воздуха не менее, чем на 10°С. Воздух КИП поступает к установке от ресивера при рабочем давлении 0,4МПа (Рмакс.=0,6МПа) и рабочей температуре от минус 20°С до плюс 45°С.

2. Азот

Для продувки технологического оборудования и трубопроводов установки подготовки и стабилизации нефти используется газообразный азот, соответствующий требованиям ГОСТ 9293-74 “Азот газообразный и жидкий. Технические условия”, марки “технический”.

Используется  из сети завода от рампы для баллонного азота азот высокого давления (Рмакс.=1,6 МПа)  и азот низкого давления (Рмакс.=0,6 МПа).

3. Топливный газ

В качестве топлива используется газ  из топливной сети завода. Газ поступает осушенный отбензиненный, с давлением 0,45 МПа (изб.), от плюс 10 до плюс 30°С.

4.  Материальный расчет производства

Для непрерывных процессов  нефтеперерабатывающих предприятий фонд рабочего времени согласно ВНТП 81-85, п.3.3 нормируется в размере 8000 ч в год.

Часовая  производительность установки по сырью G_час. определяется отношением мощности установки к годовому фонду времени работы установки и рассчитывается по формуле:

,  (2.1)

где: G_год.- годовая производительность установки по сырью, т;

t_раб. - годовой фонд времени, t_раб. =8000 часов.

 

62,5 т/ч.

Суточная производительность установки  составит:

G_сут. = 162,5 * 24 = 1500 т/сут.

Сводный материальный баланс установки АТ приведен в таблице 2.5

Таблица 2.5 - Материальный баланс установки

Наименование	Молекулярная масса, кг/кмоль	Количество
		Тыс.т/г	т/сут	кг/ч	Мас. доля, %
Взято:
Нефть	196,1	500,0	1500,0	62500,0	100,0
Техническая вода (пар)	18,0	24,4	73,2	3050	4,9
Итого		524,4	1573,2	65550,0	104,9
Получено:

 

Продолжение таблицы 2.5

Газ	61,3	2,4	7,2	300,0	0,5
Бензин фракция нк-120 оС	74,4	45,6	136,8	5700,0	9,1
Бензин фракция 50-180 оС	95,6	45,6	136,8	5700,0	9,1
Керосин фракция 170-250 оС	158,1	73,6	220,8	9200,0	14,8
Компонент дизельного топлива фракция 250-350 оС	235,5	91,1	273,4	11391,0	18,2
Мазут фракция >350 оС	432,8	238,4	715,2	29800,1	47,7
Вода	18	24,0	72,0	3000,0	4,8
Потери		3,7	11,0	458,9	0,7
Итого		524,4	1573,2	65550,0	104,9

 

6. Расчет и выбор технологического оборудования

Материальный и тепловой расчеты  проектируемого оборудования выполняются при помощи программы вычислительной системы HYSYS .

Работа с вычислительной системой HYSYS  проводится при математическом моделировании работы химико-технологических схем и процессов на ЭВМ.

HYSYS предназначена для проектных  и исследовательских работ при  анализе действующих и проектируемых химико-технологических производств. Программный фонд вычислительной системы HYSYS объединяет в себе подсистемы материальных и тепловых балансов химико-технологических систем, расчет физических свойств веществ, модули расчета химико-технологических процессов, модули расчета оборудования, гидравлики аппаратов. Программа HYSYS мощный и удобный интерактивный инструмент для расчета и оптимизации технологических процессов.

С помощью этой программы  можно  построить детальную и надежную модель технологической установки. Интерактивная природа программы  позволяет подробно проанализировать параметры любого аппарата, позволяет накапливать банк математических модулей исследуемых производств.

Стандартное оборудование принято  по типовой документации на конструкции, нестандартное – разрабатывается и рассчитывается по известным методикам.

1. Назначение и область применения колонны К-1

Отбензинивающая  колонна К-1 предназначена  для отделения от нефти легкой бензиновой фракции нк-120 °С под избыточным давлением. Ректификационная колонна входит в основное оборудование установки АТ.

1. Описание и обоснование выбранной конструкции

 

Ректификационная колонна К-1 представляет собой вертикальный тарельчатый аппарат диаметром 2600 мм (приложение В). Аппарат снабжен 28 контактными ступенями.

В качестве контактных ступеней приняты  стандартные двухпоточные клапанные тарелки с КПД = 60 %.

Аппарат снабжен технологическими штуцерами для контроля и замера параметров.

Опираясь на результаты расчета  приведенные в приложении В, принимаем диаметр колонны К-2 равным 2,6 м [7].

2. Назначение и область применения колонны К-2

Ректификационная колонна К-2 предназначена для перегонки нефти под избыточным давлением. Ректификационная колонна входит в основное оборудование установки АТ.

1. Описание и обоснование выбранной конструкции

 

Ректификационная колонна К-2 представляет собой вертикальный тарельчатый аппарат диаметром 2200 мм (приложение В). Аппарат снабжен 45 контактными ступенями.

В качестве контактных ступеней приняты  стандартные двухпоточные клапанные тарелки с КПД = 60 %.

Аппарат снабжен технологическими штуцерами для контроля и замера параметров.

Опираясь на результаты расчета приведенные в приложении В, принимаем диаметр колонны К-2 равным 2,2 м [7].

Высота колонны К-2 определяется по формуле:

Н = h₁+h₂+h₃+h₄+h₅+h₆+ h₇+h₈+h₉,  (2.2)

h₁ = 1/4×D = 0,25×2,2=0,55 м – высота эллиптического днища;

h₂ = h₁ - высота шлема колонны;

h₃ = (n-1)×а – высота концентрационной части колонны; (2.3)

n = 39– количество тарелок, расположенных выше ввода сырья;

а = 0,6 м – расстояние между тарелками;

тогда,

h₃ = (39-1)×0,6 = 22,8 м;

h₄ = (n-1)×а –высота отгонной части колонны;

n – количество тарелок, расположенных ниже ввода

сырья;

h₄ = (5-1)×0,6 = 2,4 м;

h₅=2,0 м-высота эвапорационного пространства;

h₆ -2,0 м-высота от днища до фундамента

h₇ = V/F – высота кубового пространства определяется исходя из запаса остатка на 10 минут;  (2.4)

 (2.5)

где: G - расход продукта, кг/ч;

r - плотность продукта кг/м³;

t - время пребывания жидкости в аппарате, ч;

m - коэффициент заполнения аппарата жидкостью

 м³

-площадь кубового пространства (2.6)

где D- диаметр секции, м;

F=3,14*2,2²/4=3,8 м²;

h₇=7,9/3,8=2,1 м;

h₈= 1/4×D = 0,25×2,2=0,55 м - высота нижнего эллиптического днища.

Тогда

h₉=1,5 м – высота секции ввода паров из предварительного испарителя.

Н=0,55+0,55+22,8+2,4+2,0+2,0+2,1+0,55=33 м.

Колонна ректификационная поз. К-2

Назначение  - ректификация нефтяной смеси

Тип контактных устройств колонны К-2 - клапанные тарелки

Диаметр, мм - 2200

Высота, мм - 33000

Количество тарелок, шт. - 45

2. Расчет стриппинг-секций

Колонна К-2 снабжена двумя стриппинг-секциями приложение Г

Диаметр стриппинг-секции Е-3 для керосиновой фракции по расчету в программе HYSYSS – 0,45.

Принимаем 0,5 м

Количество практических тарелок – 4

Общая высота аппарата определяется по формуле 2.2

Н=h₁+h₂+h₃

где h₁ = 1/4×D = 0,25×0,5 = 0,125 м – высота эллиптического днища;

h₂ = 0,5 - высота шлема секции;

n = 4 – количество тарелок;

а = 0,5 м – расстояние между тарелками;

тогда

h₃ = (4-1)×0,5 = 1,5м - высота тарельчатой секции;

Н=0,125+0,5+1,5+0,5+0,125=2,75 м

Диаметр стриппинг-секции Е-4 для дизельной фракции по расчету программы HYSYSS – 0,456 м.

Принимаем 0,5 м

Количество практических тарелок  – 4

Общая высота аппарата определяется по формуле 2.2

Н=h₁+h₂+h₃

где h₁ = 1/4×D = 0,25×0,5 = 0,125 м – высота эллиптического днища;

h₂ = 0,5 - высота шлема секции;

n = 4 – количество тарелок;

а = 0,5 м – расстояние между тарелками;

тогда

h₃ = (4-1)×0,5 = 1,5м - высота тарельчатой секции;

Н=0,125+0,5+1,5+0,5+0,125=2,75 м

3. Расчет колонны К-2 на прочность

Конструкция колонны и условие эксплуатации

Проектируемый аппарат предназначен для ведения тепломассобменных  процессов. Колонный аппарат состоит  из цельносварного корпуса и оборудован внутренними устройствами. В качестве внутренних устройств для ведения технологического процесса используют 45 клапанных тарелок. Расстояние между тарелками 600 мм. Кроме этого в аппарате имеются штуцера, предназначенные для подвода сырья, вывода продукта, замера температуры и давления. Аппарат оборудован люками-лазами для ремонта и обслуживания.

 

Основные расчетные  параметры

Техническая характеристика: аппарат  работает под давлением. Избыточное давление в аппарате 0,16 МПа, наибольший диаметр аппарата 2200 мм, рабочая температура 350 °С. Среда горячие светлые нефтепродукты.