Первичная переработка нефти

 

         Далее по точкам 620 - 0 %; 700 - 3,47%; 800 - 8,10%; 900 - 14,51% и т.д. По такой же методике строятся кривая ИТК для дизтоплива. Результаты переносим в таблицу 2.7.

 

         Таблица 2.7 - Выход узких фракций бензина 180-350°С

Пределы кипения узких фракций, °С	Выход узких фракций на нефть, %масс.	Выход узких фракций на бензин, % масс.	Суммарный выход узких фракций, % масс.
180-190	0,88	2,98	2,98
190-201	2,42	8,21	11,19
201-215	2,78	9,43	20,62
215-236	2,86	9,7	30,32
236-252	2,90	9,83	40,15
252-265	2,94	9,97	50,12
265-277	2,90	9,83	59,95
277-294	2,98	10,28	70,23
294-310	2,90	9,83	80,06
310-340	2,94	9,97	90,03
340-350	2,94	9,97	100
180-350	29,49	100	-

 

 

Затем на основе кривых ИТК необходимо построить прямые однократного испарения (ОИ) при атмосферном давлении по методу Обрядчикова и Смидович.

Для этого нужно  определить температуры отгона фракций  по кривых ИТК и тангенс угла наклона  ИТК (таблица 2.8).

Таблица 2.8 - Характеристика кривых ИТК фракций

Фракция	Температура отгона по кривой ИТК, °С			Тангенс угла наклона t70 - W
	10%	50%	70%
Бензин	88,00	149,5	162,5	1,242
Дизтопливо	201,00	265,0	294,0	1,550

 

Прямая ОИ каждой фракции строится по двум точкам, которые  определяются по графику Обрядчикова и Смидович в зависимости от тангенса угла наклона ИТК и температуры отгона t₅₀ - Результаты заносим в таблицу 2.9.

 

Таблица 2.9 - Параметры прямых ОИ фракций

Фракция	Процент ИТК, соответствующий началу ОИ - 0 % масс.	Процент ИТК, соответствующий концу ОИ - 100% масс.
Бензин	29	64
Дизтопливо	23	68

 

Для построения прямой ОИ бензина, находим на оси  абсцисс точку 29%, проводим вертикаль  до пересечения с кривой ИТК и  далее горизонталь влево до пересечения  с осью ординат. Получаем первую точку прямой ОИ, соответствующей 0% отгона. Затем проводим вертикаль от точки на оси абсцисс 64% до пересечения с кривой ИТК и далее горизонталь вправо. Получаем вторую точку прямой ОИ, соответствующей 100% отгона. Соединив эти две точки, получаем прямую ОИ бензина. Аналогично по данным таблицы строится прямая ОИ для дизтоплива. Далее корректируем прямую ОИ бензина на его парциальное давление наверху колонны. Задаёмся расходом водяного пара в низ колонны (Z₁) 3% масс. от мазута и в стриппинг - секцию (Z₂) 2% масс. от дизтоплива:

                               Z1 = 0,03 · R₁ = 0,03 · 20554,28 = 616,63 кг/ч                (2.8)

 

                               Z₂= 0,02 · R₂ = 0,02 · 12385,72 = 247,71 кг/ч                 (2.9)

Общий расход водяного пара:

                            ∑ Z₁ =Ζ₁ + Z₂ = 616,63 + 247,71 = 864,34 кг /ч              (2.10)

Принимаем кратность  холодного орошения вверху колонны 3:1, тогда количество острого холодного  орошения:

                                  g_хол = 3 · D = 3 · 8348,57 = 25045,71 кг/ч.                (2.11)

Парциальное давление бензиновых паров наверху колонны:

(2.12)

                   

где		–	абсолютное  давление наверху колонны, кПа;
	и	-	молекулярный  вес бензина и воды.

Далее корректируем прямую ОИ бензина на давление 120,522 кПа. Новая прямая ОИ будет параллельна  старой, и располагаться выше, т.к. давление выше атмосферного (101,3 кПа). Для  построения новой ОИ достаточно найти одну точку, через которую и проводят прямую, параллельную старой ОИ. Для этого по методу Пирумова находим температуру, соответствующую точке пересечения ИТК и ОИ бензина. Точке пересечения соответствуют: t = 115°C по оси ординат. Затем по графику Кокса находим точку пересечения данной температуры (на оси ординат) и атмосферного давления (на оси абсцисс). Переносим эту точку строго параллельно находящимся на графике наклонным прямым до пересечения с вертикальной линией, соответствующей парциальному давлению бензина. Полученная точка соответствует новой температуре, на которую и переносится точка пересечения ИТК и ОИ. Новая температура составляет 121°С. Через эту точку проводим прямую, параллельную старой ОИ. Получили прямую ОИ бензина для давления 120,522 кПа.

Температура верха  колонны соответствует температуре  конца прямой ОИ бензина при давлении 120,522 кПа.

По графику t_вepxa ⁼ 143°С. Эта температура соответствует температуре верхней, 29-ой тарелки, т.е. t₂₉ = 143°С.

Температура вывода дизтоплива с 13-ой тарелки соответствует температуре начала ОИ дизтоплива. По графику t₁₃ = 211°С.

Температура нефти  на входе в колонну составляет 358°С, т.е.

t_L = t₄ = 358°С.

Температура вывода дизтоплива из стриппинг - секций будут ниже температур вывода фракции с 13 тарелки за счёт эффекта водяного пара, который приводит к активному испарению лёгких фракций и поглощению тепла. Примем перепад температур в дизельном стриппинге 15°С. Примем также температуру холодного орошения подаваемого с вверху колонны

t_XOJI = 40°C и температуру циркуляционного орошения 1ц = 100°С.

 

 

 

Определение доли отгона сырья на входе в колонну

 

          Доля отгона сырья позволяет определить количество паровой и жидкой фазы нефти на входе в колонну. Это необходимо для расчёта теплового баланса колонны. Наиболее простой способ расчета доли отгона это графический метод. Для этого необходимо построить кривую ИТК нефти. Построение ведется как для ИТК светлых фракций. Далее по данным кривой ИТК сырья, по графику Обрядчикова и Смидович составляем таблицы 10 и 11 и строим прямую ОИ для нефти.

 

Таблица 2.10 - Характеристика кривой ИТК нефти

Фракция	Температура отгона по кривой ИТК, 0С			Тангенс угла наклона (t70-tio)/60
	10%	10%	10%
40-кк	98	283	380	4,69

 

          Таблица 2.11 - Параметры прямой ОИ нефти

Фрак-ция	Процент ИТК, cоответствую-щий началу ОИ - 0%	Процент ИТК, соответствующий концу ОИ - 100 %	Температура, соответствующая началу ОИ	Температура, соответствующая концу ОИ
120-К.К.	5	82	72,00	426,00

 

Полученная  прямая ОИ сырья соответствует атмосферному давлению, но в зоне питания, под 4-ой тарелкой, давление составляет 155,40 кПа (таблица 2.4). Поэтому корректируем прямую ОИ сырья по графику Кокса на давление 155,40 кПа. По новой ОИ определяем долю отгона. Для этого на оси ординат находим точку, соответствующую температуре ввода сырья, проводим от неё горизонталь до пересечения с прямой ОИ. От полученной точки пересечения проводим вертикаль на ось абсцисс. Получаем процент отгона сырья - 71%. Т.е. доля отгона нефти при 338°С и 155,40 кПа составляет е = 0,71.

 

Расчет теплового  баланса колонны

Определяем  тепловой баланс колонны с целью  определения количества тепла, которое  необходимо снять орошениями. Энтальпию  углеводородных паровых I_П и жидкостных I_Ж потоков рассчитываем по формулам:

 

(2.13)

                           

где	Т	–	температура потока, К;
		-	относительная плотность потока.
				(2.14)

          Количество паровой фазы сырья

 

(2.15)

          Количество жидкой фазы сырья:

 

(2.16)

 

Энтальпию водяного пара определяем на входе в колонну при температуре 400°С и давлении 6 атм., на выходе из колонны при температуре 151°С и давлении 1 атм. Энтальпию для бензина и паровой фазы сырья рассчитываем по формуле для парового потока. Остальные потоки — по формуле для жидкости.

Относительную плотность паровой фазы сырья  рассчитаем с учётом того, что в  её составе находятся в основном светлые фракции:

(2.17)

          Энтальпия паровой фазы сырья при 338°С:

I^П = (129,58 + 0,134·(338 + 273)+ 0,00059·(338 + 273)²) (4 - 0,7902) - 308,99 = 1076,722 кДж/кг.

Относительную плотность для жидкой фазы сырья  можно принять равной плотности  мазута , тогда:

          Энтальпия бензиновой фракции:

 

 

           Энтальпия дизельной фракции:

 

 

           Энтальпия фракции мазута:

 

 

Количество тепла в кВт для каждого потока определяем по формуле:

 

                                                    

                                                 (2.18)

 

Приходные и  расходные статьи теплового баланса  приведены в таблице 2.12. Потери тепла в окружающую среду не внесены в тепловой баланс, это дает некоторый запас при определении тепла, снимаемого орошениями в колонне.

 

Таблица 2.12 - Тепловой баланс колонны

Поток	Обозначе-ние	Массовый расход G, кг/ч	t, 0С	Энтальпия I, кДж/кг	Коли-чество тепла Q, кВт
ПРИХОД:
Паровая фаза сырья	LП	30428,569	338,00	1076,722	10116,95
Жидкая фаза сырья	LЖ	13809,52	338,00	811,672	3091,38
Водяной пар		864,34	400,00	3275,23	769,90
Итого:	-	45102,429	-	-	13978,23
РАСХОД:
Бензин	D	8348,57	144,00	626,988	2062,62.
Дизтопливо	R	12385,72	196,00	436,093	1982,64
Мазут	R1	20554,28	321,00	769,909	3621,58
Водяной пар		864,34	144,00	2768,68	646,94
Итого:	-	42152,91	-	-	8313,78