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

На основании этих данных составляем материальный баланс К-4 и сводим результаты в таблицу 5.3.

Таблица 5.3 – Материальный баланс стабилизационной колонны К-4      

Название	%мас. на нефть	%мас. на сырьё	Расход
			кг/ч
Приход
фр. газ + н.к.-140°С (из К-1)	9,968	42,98	69629,4
фр. 85-180°С (из К-2)	13,222	57,02	92359,6
Итого:	23,19	100,000	161989
Расход
Газы (C1-C4)	0,82	3,54	5728
фр. н.к.-180°С	22,37	96,46	156261
Итого:	23,19	100,000	161989

 

     5.4 Материальный баланс ректификационной колонны  К-6

В колонну К-6 поступает фракция н.к.-180°С из К-4. Здесь происходит разделение стабильного бензина на фракции н.к.-85°С и 85-180°С.

На основании этих данных составляем материальный баланс К-6 и сводим результаты в таблицу 5.4.

Таблица 5.4 – Материальный баланс ректификационной колонны К-6

Название	%мас. на нефть	%мас. на сырьё	Расход
			кг/ч
Приход
фр. н.к.-180°С (из К-4)	22,37	100,000	156261
Расход
фр. нк-70°С	3,6	16,09	25147
фр. 70-180°С	18,77	83,91	131114
Итого:	22,37	100,000	156261

 

  5.5 Материальный баланс ректификационной колонны  К-7

В колонну К-7 поступает фракция 70-180°С из К-6. Здесь происходит разделение стабильного бензина на фракции 70-140°С и 140-180°С.

На основании этих данных составляем материальный баланс К-7 и сводим результаты в таблицу 5.5.

Таблица 5.5 – Материальный баланс ректификационной колонны К-7

Название	%мас. на нефть	%мас. на сырьё	Расход
			кг/ч
Приход
фр. 70-180°С (из К-6)	18,77	100,000	131114
Расход
фр. 70-140°С	11,2	59,67	78235
фр. 140-180°С	7,57	40,33	52879
Итого:	18,77	100,000	131114

 

             5.6 Материальный баланс вакуумной колонны  К-5

Из-за нечёткости разделения в гудроне остаётся до 10% (на гудрон) масляной фракции. Потенциальное содержание гудрона в нефти 8,12% или 462840 т/г. Тогда выход гудрона на мазут равен 8,12/(1-0,1)*0,4608 = 19,58. Выход гудрона на мазут без учёта содержания масляных фракций: 8,12/0,4608= 17,62. Тогда расход фракции 480-550°С уменьшился на 1,96%  и составляет 0,90% на нефть. Тогда выход фракции 480-550°С будет равен 7,98%

Также  при вакуумной перегонке неизбежно образуются газы разложения – около 0,02% на мазут.

Выход вакуумного газойля составит 5% масc. на мазут.

На основании этих данных составляем материальный баланс К-7 и сводим результаты в таблицу 5.6.

Таблица 5.6 – Материальный баланс вакуумной колонны К-5

Название	%мас. на нефть	%мас. на сырьё	Расход
			кг/ч
Приход
Мазут (>360°С)	46,08	100,000	321882,4
Расход
Газы разложения	0,0025	0,0055	17,4
Вакуумный газойль	2,304	5	16094
VD-1 (фр.360-420°С)	11,28	24,4792	78794
VD-2 (фр.420-480°С)	11,14	24,1753	77816
VD-3 (фр.480-550°С)	7,98	17,3177	55743
Гудрон (>550°С)	13,3735	29,0223	93418
Итого:	46,08	100,000	321882,4

 

5.7 Материальный баланс  установки АВТ

На основании материальных балансов отдельных колонн составляем материальный баланс установки в целом, представленный в таблице 5.7.

Таблица 5.7 – Материальный баланс установки АВТ

Название	%мас. на нефть	Расход, кг/ч
Приход:
Нефть	100,000	698529,4
Расход:
Газы разложения	0,0025	17,4
Газы (C1-C4)	0,82	5728
фр.  нк-70°С	3,6	25147
фр. 70-140°С	11,2	78235
фр. 140-180°С	7,57	52879
фр. 180-260°С	16,795	117289,8
фр. 260-360°С	13,935	97368,2
Вакуумный газойль	2,304	16094
VD-1(фр.360-420°С)	11,28	78794
VD-2(фр.420-480°С)	11,14	77816
VD-3(фр.480-550°С)	7,98	55743
Гудрон (>550°С)	13,3735	93418
Итого:	100,000	698529,4

 

6 Расчёт доли  отгона сырья на входе в  Основную атмосферную колонну К-2 (ЭВМ)

Состав сырья представлен в таблице 6.1.

Таблица 6.1 Состав сырья на входе в К-2

Номер компонента	Компоненты, фракции	Массовая доля компонента в нефти %	Массовая доля % компонента в смеси  хi
10	85-1050С	1,884	2,092589
11	105-1400С	3,768	4,185179
12	140-1800С	7,57	8,408122
13	180-2100С	5,41	6,008975
14	210-3100С	17,18	19,0821
15	310-3600С	8,14	9,04123
16	360-4000С	7,52	8,352586
17	400-4500С	9,33	10,36298
18	450-5000С	7,85	8,719122
19	>5000С	21,38	23,74711
Итого:		90,032	100

 

Расход сырья в атмосферную колонну К-2:

0,90032·698530 = 628900 кг/ч.

Расход водяного пара подаваемого в низ атмосферной колонны принимаем 2 % на отбензиненную нефть (1,2-3,5 %), которое понижает парциальное давление нефтяных паров.

0,02·628900 = 12578 кг/ч.

Расчёт доли отгона на входе необходим для того, чтобы определить количество паров в точке ввода сырья в колонну.

Доля отгона паров сырья на входе в колонну считается удовлетворительной, если выполняется требование:

е ≥ ∑ хi ,

где  е - массовая доля отгона сырья;

хi - массовая доля i-фракции (кроме остатка), выводимой из данной колоны:

∑ хi = 2,1+4,2+8,4+6,0+19,1+9,0 = 48,8 %

 

Для проведения расчета необходимо задаться следующими данными:

температура на входе в колону равна 348 ºС;

давление на входе в колону равно 212,5 кПа.

 

Расчёт доли отгона на входе в атмосферную колонну К-2 был проведён на ЭВМ с помощью программы «Oil». Результаты расчета представлены в таблицах 6.2-6.5. Полученная массовая доля отгона равна 49 %, т.е. выполняется выше указанное требование.

 

Расчёт доли отгона сырья на входе в колонну К-2

 

                    Иcxoдныe дaнныe:

 

Pacxoд нeфти или фpaкции G= 628900 Kг/чac

Pacxoд вoдянoгo пapa  Z= 12578 Kг/чac

Плoтнocть ocтaткa  P19= 929.2000122070312 Kг/M^3

Дaвлeниe пpи oднoкpaктнoм иcпapeнии  P= 212,5 KПa

Teмпepaтуpa oднoкpaтнoгo иcпapeния  T= 348 ^C

 

                    Дaнныe пoдгoтoвил: kazak

 

                  Peзультaты pacчeтa:

 

Maccoвaя дoля oтгoнa пapoв e1= .4903310835361481

Moльнaя дoля oтгoнa пapoв e= .7014802098274231

Moлeкуляpнaя мacca иcxoднoй cмecи Mi= 245.6341400146484

Moлeкуляpнaя мacca жидкoй фaзы Ml= 419.3680114746094

Moлeкуляpнaя мacca пapoвoй фaзы Mp= 171.697021484375

 

Таблица 6.2 Состав жидкой фазы

 

Таблица 6.3 Состав паровой фазы

 

Таблица 6.4 Состав исходной смеси

 

Таблица 6.5 Молекулярные массы,  ДНП и константы равновесия

 

Полученная доля отгона удовлетворяет условию е ≥ ∑ хi  и равна 49%.

 

7 Технологический расчёт колонны  К-2

7.1 Общая характеристика  работы колонны

Для колонны К-2 принимаем клапанные тарелки, т.к. они имеют высокий КПД в широком диапазоне скоростей. Количество тарелок следующее: 15 – в отгонной части, по 8 – от места ввода сырья до места отбора первого бокового погона и между боковыми погонами, 9 – от места вывода верхнего бокового погона до верхней тарелки. Расстояние между тарелками принимаем равное 0,5 м. Общее число тарелок – 40. Гидравлическое сопротивление одной тарелки 500 Па. Расход водяного пара: в основной колонне - 2% на сырьё, в отпарную колонну – 1% на дистиллят [8].

Принимаем в ёмкости орошения колонны давление равное 170 кПа и температуру t=40°С. При таких условиях паровая фаза, выходящая сверху колонны (фр.85-180°С + водяной пар), полностью конденсируется.

     Сопротивление  конденсационной аппаратуры принимаем  равным 30 кПа.

Давление в различных сечениях колонны с учётом сопротивления конденсационной аппаратуры и гидравлического сопротивления тарелок:

          - вверху колонны : 170 + 30 = 200кПа

          - вывод фр.180-260°С : 200 + 9·0,5 =204,5кПа

          - вывод фр.260-360°С : 204,5+ 8·0,5 =208,5кПа

          - ввод сырья : 208,5+ 8·0,5 = 212,5кПа

          - внизу колонны : 212,5 + 15·0,5 = 220кПа

7.2 Материальный  баланс основной атмосферной  колонны К-2

Таблица 7.1 Материальный баланс основной колонны К-2

 

Название	%мас. на нефть	%мас. на сырьё	Расход
			кг/ч
Приход
Нефть отбензиненая	90,032	100,000	628900
Расход
фр.85-180°С	13,222	14,69	92359,6
фр.180-260°С	16,795	18,65	117289,8
фр.260-360°С	13,935	15,48	97368,2
Мазут	46,08	51,18	321882,4
Итого:	90,032	100,000	628900

 

 

7.3 Расчёт доли отгона сырья  на входе в колонну

Доля отгона сырья на входе в колонну К-2 составляет 0,49 (см. раздел 6).

7.4 Температурный  режим колонны

7.4.1 Температура  сверху колонны

   Сверху колонны  выходят пары фракции 85 – 1800С и весь водяной пар, который подают в колонну и стриппинг. Вследствие подачи водяного пара парциальное давление данной фракции понижается.

   Молярный расход  паров фракции: , где

G – массовый расход паров, кг/ч

 

 

 

R – кратность орошения

Принимаем R = 2

 

   Молярный расход  водяного пара:

=628900·0,02 +117289,8·0,01= 13750,90 кг/ч

 

   Мольная доля фракции в парах:

 

   Парциальное давление  фракции в парах: Р = 200·0,748 =149,6кПа

Определяем температуру верха колонны по уравнению изотермы паровой фазы:

,

где: - мольная доля i-го компонента в смеси;

- константа фазового равновесия  i-го компонента.