Установка АВТ мощностью 5,7 млн.т. Елховской нефти в год

Схема атмосферного блока колонн представлена на рисунке 3.2

Рис. 3.2 Схема атмосферного блока

К-1 — отбензинивающая колонна; К-2 — основная атмосферная колонна ;

П-1 — трубчатая печь; К2/1 — отпарная колонна; Е-1, Е-2 — емкости орошения. I — обезвоженная и обессоленая нефть; II —углеводородный газ; III — легкий бензин (н.к.–85°С); IV — тяжелый бензин (85–180°С); V —фракция 180–260°С; VI —фракция 260–360°С; VII — мазут.

3.3 Блок вакуумной перегонки мазута установки АВТ

На практике осуществляют два варианта перегонки мазута:

 • с  получением широких масляных фракций;

 • с  получением узких масленых фракций.

Принимаем второй вариант перегонки мазута. Переработка нефти в данном случае может осуществляться по следующим схемам:

Одноколонная схема

Вакуумная колонна может быть как насадочной, так и тарельчатой. Насадочная колонна является наиболее эффективной, так как на насадках происходит более четкое разделение при малом гидравлическом сопротивлении.

Двухколонная схема

Данная схема состоит из двух ректификационных колонн. В первой колонне под действием глубокого вакуума более полно отбирается широкая масляная фракция. Во второй колонне широкая масляная фракция разделяется на более узкие. Для увеличения четкости разделения необходимо увеличить число тарелок. Недостатком является усложнение схемы перегонки и эксплуатации и увеличение капитальных вложений на строительство и эксплуатационных затрат на дополнительную аппаратуру.

 

Принимаем одноколонную схему перегонки мазута с насадочной колонной К-5. Решение основано на сделанном ранее заключении получать УМФ, а также поможет избежать лишних затрат на строительство и покупку дополнительного оборудования. В качестве контактных устройств используем насадку типа “GLITCH”, т.к. данные насадки обладают высокой эффективностью разделения при малом гидравлическом сопротивлении. Принимаются обычно 1-2 пакета насадок на вакуумный погон, т.к. отбираем 3 вакуумного дистилята, то устанавливаем 6 пакетов насадок. Циркуляционные орошения колонны используются в качестве теплоносителей для подогрева нефти. Из колоны К-5 отбираются фракция ЛВГ (260-360) и узкие масляные фракции (360-420, 420-480, 480-550), которые также используются в качестве теплоносителей. Внизу колонны выводится гудрон. Кратности орошений в колонне К5 принимаю равными 2 для ЦО-2, ЦО-3, ЦО-4 и 20 для ЦО-1 (в виду малого содержания равного 2,304% на нефть). [1]

Схема вакуумного блока представлена на рисунке 3.3.

 

Рис. 3.3 Схема вакуумного блока

3.4 Блок стабилизации четкой ректификации бензина

Фракции легкого и тяжелого бензина, отбираемые вверху соответственно отбензинивающей и атмосферной колонн, содержат растворенные газы (С1 – С4), поэтому прямогонные бензины должны подвергаться стабилизации с выделением углеводородных газов и последующим их рациональным использованием. Далее прямогонные бензины подвергают ректификации с получением необходимых фракций.

По заданию необходимо получить сухой газ, рефлюкс и бензиновые фракции (приняты в п.2.2), которые будут являться сырьем для процессов изомеризации и риформинга. Для выделения газов используется колонна стабилизации К-4, а  для получения узких бензиновых фракций можно использовать одну или две колонны чёткой ректификации. Выбираю вариант с двумя колоннами К-6 и К-7. Это обеспечит получение необходимых фракций (н.к.-70, 70-140, 140-180) и обеспечит некоторую гибкость в работе установки, а конкретнее, возможность получения других фракций без реконструкции установки. Исходя из этого, схема данного блока будет включать три колонны: стабилизационную и две колонны четкой ректификации. В стабилизационную колонну К-4  поступает бензин из К-1 и К-2, в которой происходит отделение углеводородных газов от бензина. Однако необходимое разделение на сухой газ и рефлюкс на установке АВТ достигнуто быть не может. Смесь газов направляется на дальнейшее разделение на установку ГФУ. Бензиновая фракция н.к.- 180˚С поступает в ректификационную колонну К-6, где она разделяется на фракции н.к. - 70˚С (сырье для процесса изомеризации) и 70 - 180˚С. Далее фракция 70 - 180˚С поступает в колонну К-7 , где разделяется на фракции 70-140˚С и 140-180˚С.

В колонне К-4 принимаю клапанные тарелки в количестве 35 штук [1]. Давление в К-4 принимаю 0.9 МПа [1], для обеспечения хорошего разделения газов (С1-С4) от нестабильной лёгкой бензиновой фракции. Конденсацию паров вверху колонны осуществяем в конденсаторе водяного охлаждения. Для обеспечения в этой колонне необходимой кратности орошения 2, внизу её подводится тепловой поток через испритель И-1. Из емкости орошения выводится смесь газов (С1-С4) и отправляется на ГФУ.

Схема блока стабилизации представлена на рисунке 3.4.

Рис.3.4 Схема блока стабилизации

3.5 Блок теплообменников

Схема теплообмена на установке должна обеспечить подогрев нефти не менее 240°С. Нефть прокачивается через теплообменники несколькими потоками, но при этом скорость движения нефти и теплоносителей в теплообменниках должна составлять 1-2м/с для обеспечения условий теплопередачи [5].

Основой расчёта схемы теплообмена являются температура теплоносителя и его расход.

В таблице 3.1 представлена характеристика теплоносителей, которые получают на АВТ при переработке Елховской нефти. Температура теплоносителей принята на основе литературных данных по установкам АВТ [5].

Для производительности установки в 5,7 млн. т/год целесообразно выбрать теплообменники с диаметром кожуха 1000 мм, число ходов по нефти - 4, площадью свободного (проходного) сечения одного хода по трубам 51×10-3 м2 и по межтрубному пространству 12,5×10-3 м2. [5]

Найдем объемный расход нефти для определения средней скорости течения нефти по трубам теплообменников:

 

Таблица 3.1 - Характеристика теплоносителей

Теплоносители	Расход, % мас. на нефть	Начальная температура, 0С
Теплоносители К-2: 1. 1-ЦО в зоне фр. 180-260 0С (кратность 2)	33,59	230
2. Фракция 180-260 0С	16,795	210
3. Фракция 260-360 0С	13,935	300
4. 2-ЦО в зоне фр. 260-360 0С (кратность 2)	27,87	320
Теплоносители К-5: 5. 1-ЦО в зоне фр. 260-360 0С (кратность 20)	46,08	160
6. Фракция 360-420 0С (VD-1)	11,28	240
7. Фракция 420-480 0С (VD-2)	11,14	300
8. Фракция 480-550 0С (VD-3)	7,98	340
9. 2-ЦО в зоне фр. 360-420 0С (кратность 2)	22,56	260
10. 3-ЦО в зоне фр. 420-480 0С (кратность 2) 11. 4-ЦО в зоне фр. 480-550 0С (кратность 2)	22,28 15,96	320 360
12. Гудрон ( > 550 0С)	13,3735	350

 

При средней температуре в 200оС объемный расход нефти составляет:

где

При движении нефти двумя потоками средняя скорость нефти в трубах теплообменника:

 

При движении нефти тремя потоками:

При движении нефти четырьмя потоками:

 

Выбираем вариант с тремя потоками нефти (по 33,33%) , как приемлемый по скорости течения нефти и с меньшими капитальными затратами.

В этих условиях по трубному пространству теплообменника можно пропустить нефть при скорости 1,83 м/с с расходом , а по межтрубному - теплоноситель (например, гудрон) при скорости 1,83 м/с

С учетом вышеизложенного и характеристик теплоносителей на рис.3.1 и 3.2 представлена схема подогрева нефти перед колонной К-1 для Елховской нефти.

Разность температур на входе и выходе нефти или теплоносителя из теплообменника определяется ориентировочно по уравнениям:

  при t ≤ 200оС

  при t > 200оС

где Δtн и Δtm -  разность между температурами на входе и выходе соответственно для нефти и теплоносителя, оС;

Gн и Gm - расход в теплообменнике нефти и теплоносителя, соответственно, кг/ч или % от общего количества нефти.

 

1-й поток:

                                    Теплообменник Т-101

Начальная температура теплоносителя фр. 260-360 , входящего в теплообменник, составляет tн=140°С. Охлаждаем его на 60°С, конечная температура теплоносителя будет tк=80°С. Температура нефти входящей в теплообменник равна 10°С.  Разность температур нефти на входе и выходе из теплообменника:

.

Тогда температура нефти на выходе из теплообменника равна 35°С,

так как (10+25).

                                    Теплообменник Т-102

Начальная температура теплоносителя фр. 180-260, входящего в теплообменник, составляет tн=210°С. Охлаждаем его на 100°С, конечная температура теплоносителя будет tк=110°С. Температура нефти входящей в теплообменник равна 35°С.  Разность температур нефти на входе и выходе из теплообменника:

.

Тогда температура нефти на выходе из теплообменника равна 85°С,

так как (35+50).

                                    Теплообменник Т-103

Начальная температура теплоносителя VD-3, входящего в теплообменник, составляет tн=240°С. Охлаждаем его на 100°С, конечная температура теплоносителя будет tк=140°С. Температура нефти входящей в теплообменник равна 85°С.  Разность температур нефти на входе и выходе из теплообменника:

.

Тогда температура нефти на выходе из теплообменника равна 110°С,

так как (85+25).

 

 

                                    Теплообменник Т-104

Начальная температура теплоносителя 2-ЦО К2, входящего в теплообменник, составляет tн=230°С. Охлаждаем его на 43°С, конечная температура теплоносителя будет tк=187°С. Температура нефти входящей в теплообменник равна 105°С.  Разность температур нефти на входе и выходе из теплообменника:

.

Тогда температура нефти на выходе из теплообменника равна 148°С,

так как (105+33).

                                    Теплообменник Т-105

Начальная температура теплоносителя фр. 260-360, входящего в теплообменник, составляет tн=300°С. Охлаждаем его на 100°С, конечная температура теплоносителя будет tк=200°С. Температура нефти входящей в теплообменник равна 148°С.  Разность температур нефти на входе и выходе из теплообменника:

.

Тогда температура нефти на выходе из теплообменника равна 190°С,

так как (148+42).

                                    Теплообменник Т-106

Начальная температура теплоносителя VD-3, входящего в теплообменник, составляет tн=340°С. Охлаждаем его на 100°С, конечная температура теплоносителя будет tк=240°С. Температура нефти входящей в теплообменник равна 190°С.  Разность температур нефти на входе и выходе из теплообменника:

.

Тогда температура нефти на выходе из теплообменника равна 214°С,

так как (190+24).

                                    Теплообменник Т-107

Начальная температура теплоносителя Гудрон, входящего в теплообменник, составляет tн=350°С. Охлаждаем его на 100°С, конечная температура теплоносителя будет tк=250°С. Температура нефти входящей в теплообменник равна 214°С.  Разность температур нефти на входе и выходе из теплообменника:

.

Тогда температура нефти на выходе из теплообменника равна 245°С,

так как (214+31).

 

2-й поток:

                                 Теплообменник Т-201

Начальная температура теплоносителя 1-ЦО К5, входящего в теплообменник, составляет tн=160°С. Охлаждаем его на 24°С, конечная температура теплоносителя будет tк=136°С. Температура нефти входящей в теплообменник равна 10°С.  Разность температур нефти на входе и выходе из теплообменника:

.

Тогда температура нефти на выходе из теплообменника равна 43°С,

так как (10+33).

 

                               Теплообменник Т-202

Начальная температура теплоносителя VD-2, входящего в теплообменник, составляет tн=200°С. Охлаждаем его на 100°С, конечная температура теплоносителя будет tк=100°С. Температура нефти входящей в теплообменник равна 43°С.  Разность температур нефти на входе и выходе из теплообменника:

.

Тогда температура нефти на выходе из теплообменника равна 76°С,

так как (43+33).

                               Теплообменник Т-203

Начальная температура теплоносителя VD-1, входящего в теплообменник, составляет tн=240°С. Охлаждаем его на 100°С, конечная температура теплоносителя будет tк=140°С. Температура нефти входящей в теплообменник равна 76°С.  Разность температур нефти на входе и выходе из теплообменника:

.

Тогда температура нефти на выходе из теплообменника равна 110°С,

так как (76+34).

                                 Теплообменник Т-204

Начальная температура теплоносителя 2-ЦО К5, входящего в теплообменник, составляет tн=260°С. Охлаждаем его на 87°С, конечная температура теплоносителя будет tк=173°С. Температура нефти входящей в теплообменник равна 105°С.  Разность температур нефти на входе и выходе из теплообменника:

.

Тогда температура нефти на выходе из теплообменника равна 164°С,