Технологический расчет атмосферной колонны установок перегонки нефти

 

 

Разгонка (ИТК) нефти                              Таблица 2

№ фракции	Температура кипения фракции при 760 мм. рт. ст. °С		Выход на нефть, % масс.			Молекуляр- ный вес (М)
			отдельных фракций	суммарный
1		Газ до С4	1,38	1,38	—	—
2		28 – 58	2,06	3,44	0,6510	75
3		58 – 72	2,10	5,54	0,6753	—
4		72 – 88	2,38	7,92	0,6925	—
5		88 – 102	2,31	10,23	0,7049	—
6		102 – 115	2,38	12,61	0,7167	108
7		115 – 128	2,38	14,99	0,7285	—
8		128 – 138	2,41	17,40	0,7372	—
9		138 – 150	2,48	19,88	0,7497	—
10		150 – 162	2,58	22,46	0,7657	134
11		162 – 173	2,44	24,90	0,7748	—
12		173 – 184	2,54	27,44	0,7875	—
13		184 – 192	2,13	29,57	0,7973	—
14		192 – 206	2,55	32,12	0,8085	—
15		206 – 217	2,58	34,70	0,8175	166
16		217 – 228	2,65	37,35	0,8250	—
17		228 – 240	2,62	39,97	0,8325	—
18		240 – 252	2,55	42,52	0,8400	—
19		252 – 264	2,65	45,17	0,8468	—
20		264 – 274	2,69	47,86	0,8523	210
21		274 – 289	2,76	50,62	0,8567	—
22		289 – 302	2,69	53,31	0,8641	—
23		302 – 315	2,69	56,00	0,8705	—
24		315 – 328	2,72	58,72	0,8770	—
25		328 – 342	2,79	61,51	0,8832	270
26		342 – 356	2,86	64,37	0,8891	—
27		356 – 370	3,00	67,37	0,8960	—
28		370 – 386	3,10	70,47	0,9032	—
29		386 – 400	3,27	73,74	0,9108	340
30		400 – 418	3,34	77,08	0,9229	—
31		418 – 434	3,27	80,35	0,9267	—
32		434 – 452	3,27	83,62	0,9368	—
33		452 – 500	3,27	87,00	0,9394	410
34		Остаток	13,00	100,00	—	—

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кривые ИТК, плотности  и молекулярного веса нефти

 

Рис.20

 

Материальный баланс установки                            Таблица 3

Показатели		М	Выход
			% масс.	т/ч	т/сутки	т/год
ПРИХОД:  Нефть	0,8393		100,0	735,294	17647,06	6000000
РАСХОД:
Газ С1-С4	—	—	1,38	10,147	243,53	82800
28 – 85°С	0,6721	85	6,03	44,338	1064,12	361800
85 – 180°С	0,7421	122	18,86	138,676	3328,24	1131600
180 – 240°С	0,8147	168	13,18	96,912	2325,88	790800
240 – 290°С	0,8494	210	10,32	75,882	1821,18	619200
290 – 350°С	0,8759	260	11,08	81,471	1955,29	664800
350 – К.К.	0,9309	387	38,15	280,515	6332,35	228900
Потери	—	—	1,0	7,353	176,47	60000
ИТОГО	—	—	100,00	735,294	17647,06	6000000

 

 

Материальный баланс колонны К-1                       Таблица 4

Показатели	Условное    обозначение	Выход на нефть, % масс.	Количество, кг/ч
ПРИХОД: нефть	L	100,00	735294
РАСХОД:
Газ С1-С4	—	1,38	10147
Бензин 28-85°С	D1	6,03	44338
Полуотбензиненная нефть	L0	91,59	673456
Потери	—	1,0	7353
ИТОГО	—	100,0	735294

 

 

Материальный баланс колонны К-2                        Таблица 5

Потоки	Условное обозначение	Выход, % масс.		Количество, кг/ч
		на нефть	на полуотбензиненную нефть
ПРИХОД:
Полуотбензиненная  нефть (с учетом потерь)	L0	91,59	100,0	673456
РАСХОД:
Бензин 85 – 180°С	D2	18,86	20,59	138676
Керосин	R4	13,18	14,39	96912
Зимнее дизтопливо	R3	10,32	11,27	75882
Летнее дизтопливо	R2	11,08	12,10	81471
Мазут	R1	38,15	41,65	280515
ИТОГО	—	91,59	100,0	673456

 

 

 

При составлении материальных балансов колонн К-1 и К-2 все потери по установке отнесем на полуотбензиненную нефть. Выход отдельных фракций в пересчете на полуотбензиненную нефть находим по формуле:

% масс.

где А и А` – выход  фракций соответственно на сырую  и полуотбензиненную нефть, % масс.;

L₀ – выход полуотбензиненной нефти с учетом потерь,  % масс.;

Плотность полуотбензиненной  нефти находим по формуле:

где D₁ – выход фракции 28 – 85°С на нефть (6,03 % масс.);

r_L, r_L0, r_D1 – относительные плотности соответственно сырой нефти, полуотбензиненной нефти и фракции 28-85°С;

По справочным данным для данной нефти r_L=0,8393. Относительную плотность бензина 28-85°С определяем по формуле:

,

где х_i и - массовая доля и плотность узких фракций в бензине (табл.2). r_D1=0,6721. Плотность полуотбензиненной нефти =0,8529.

 

 

5.2. Давление и температура в колонне

 

Примем абсолютное давление наверху колонны 133,3 кПа (1000 мм рт. ст.), перепад давления на одну клапанную  тарелку в концентрационной части колонны примем 666,5 Па (5 мм рт. ст.), в отгонной части и в стриппинг-секциях 400 Па (3 мм рт. ст.). Рассчитаем давление в некоторых секциях колонны (табл.6).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема атмосферной колонны

 

 

 

 

Рис.21

 

 

 

 

Абсолютное давление в различных секциях колонны                                     Таблица 6

Под тарелкой №	36	33	26	23	16	13	7	1
p , кПа	137,3	139,3	143,9	145,9	150,6	152,6	156,6	160,6

 

Температура сырья на входе в атмосферную колонну  составляет как правило, 340–360°С, что соответствует температуре отгона светлых фракций. Примем температуру сырья на входе в колонну 340°С. Температура мазута на выходе из колонны принимается по литературным данным на 15-25°С ниже температуры ввода сырья [6]. Примем 325°С.

Температуры потоков при ректификации сложных смесей определяем при помощи прямых однократного испарения (ОИ). Температуру верха колонны принимаем равной температуре конца однократного испарения бензина при его парциальном давлении паров наверху колонны. Температуры на тарелках вывода боковых фракций предварительно принимаем равным температурам начала однократного испарения отбираемых фракций при атмосферном давлении. Затем, из совместного решения уравнений материальных и тепловых балансов по сечениям над тарелками вывода боковых фракций находим парциальное давление нефтяных паров и уточняем температуры на тарелках вывода боковых фракций.

Прямые ОИ фракций  при атмосферном давлении строим по методу Обрядчикова и Смидович [3]. Для этого строим кривые ИТК фракций (рис.22), затем определяем температуры отгона и наклон кривых ИТК (табл.7).

 

Характеристики кривых ИТК фракций                      Таблица 7

Продукты	Температура, °С		Тангенс угла наклона  (t70- t10)/60	Температура 50% отгона по кривой ИТК t50%°С
	10% отгона по кривой  ИТК t10%°С	70% отгона по кривой  ИТК t70%°С
Бензин	96	154	0,97	136
Керосин	186	222	0,60	210
Зимнее дизтопливо	245	273	0,47	265
Летнее дизтопливо	296	332	0,60	320

Температуры начала и  конца однократного испарения находим  по графику Обрядчикова и Смидович (приложение 1) и по результатам строим прямые ОИ фракций (рис.4).

 

Температуры начала и  конца прямых ОИ фракций                                        Таблица 8

Продукты	%ИТК, соотв. 0% ОИ	%ИТК, соотв. 100% ОИ
Бензин	26,4	62,5	114	148
Керосин	36,1	56,7	202	215
Зимнее дизтопливо	41,0	55,8	260	267
Летнее дизтопливо	38,6	55,0	313	322

 

 

 

 

 

 

 

 

Кривые ИТК и ОИ отдельных фракций

 

Рис.22

 

 

 

 

Для определения парциального давления паров бензина наверху  колонны задаемся расходом водяного пара в низ колонны 3% масс. от мазута и в стриппинг-секции 2% масс. от бокового погона. Тогда расход водяного пара в низ колонны: