Расчет нефтеперегонной колонны

Введение
1. Характеристика нефти.
2 Построение ИТК нефти месторождения
3 Выбор ассортимента получаемой продукции
4 Выбор и обоснование схемы и оборудования проектируемой установки. Принципиальная схема установки
5 Материальный баланс установки
6 Характеристика технологического оборудования
7 Технологический расчет основной нефтеперегонной колонны
7.1 Температурный режим колонны К-2
7.2 Тепловой баланс колонны К-2
7.3 Определение геометрических размеров колонны К-2
Заключение
Список использованной литературы

1. Характеристика нефти.

Нефтяное месторождение открыто в августе 1962 года. Оно расположено в северо-западной части Александровского района Томской области (Рисунок 1).

Рисунок 1. Обзорная карта нефтедобывающего района

Месторождение находится в пределах Нижневартовского нефтегазоносного района, выделяемого в восточной части Среднеобской нефтеносной области. Это крупное многопластовое месторождение было введено в разработку в 1966 году. В первые два года осуществлялась пробная, а с 1968 года начата его промышленная эксплуатация. Начальные извлекаемые запасы нефти 232847 тыс. тонн по категориям А+В+С1 и 9625тыс. тонн по категории С2. Остаточные запасы нефти на 01.01.2003 г составили 78342,1 тыс. тонн по категориям А+В+С1. Накопленная добыча нефти с начала разработки составила 154504,9 тыс. тонн (на 1.01.2013) степень выработки – 66,4%. В 25 километрах от месторождения расположен город Стрежевой, где расположено НГДУ Стрежевойнефть ОАО Томскнефть, осуществляющее его разработку.
...

2 Построение ИТК нефти месторождения

Составим материальный баланс установки мощностью 10,5 млн. тонн в год по нефти, разгонка (ИТК) которой приведена в таблице. В отбензинивающей колонне К-1 предусмотрим отбор фракций легкого бензина 28-1250С. В атмосферной колонне К-2 следующих фракций: тяжелого бензина 125-1800С, керосина 180-2400С, дизтоплива 240-3500С, и мазута больше 3500С
Таблица 2.1. Разгонка (ИТК) нефти месторождения
Температура выкипания фракции при 760 мм.рт.ст.,
Выход (на нефть), %

отдельных фракций
суммарный
до 28

1,91
28-60

3,83
60-90

5,84
90-123

8,13
123-144

10,25
144-163

12,47
163-180

14,69
180-200

16,95
200-217

19,42
217-232

21,85
232-252

24,32
252-268

26,79
268-285

29,36
285-300

31,83
300-314

34,33
314-331

36,86
331-343

39,46
343-358

42,1
358-372

44,74
372-387

47,38
387-401

50,12
401-413

52,79
413-425

55,53
425-439

58,34
439-452

61,05
452-460

63,55
460-472

66,55
472-480

69,57
остаток

100

Рисунок 2.
...

3 Выбор ассортимента получаемой продукции

Ассортимент нефтепродуктов, получаемых на установке АВТ обусловлен составом и свойствами нефти и ее фракций, а также потребностями в тех или иных нефтепродуктах. В соответствии с заданием при первичной перегонке Родинской нефти планируется получить следующие продукты:
При перегонке нефти на установке АВТ можно получить следующие нефтяные фракции:
- газы до С4,
- фракция легкого бензина нк - 620С,
- широкая фракция бензина 62-1500С,
- фракция дизельного топлива 150-350 0С,
- фракция вакуумного газойля 350-450 0С,
- остаток >5000С.
Газы применяются в качестве топлива для энергетических установок, т. е. отправляются в топочную сеть или газофракционирующую установку. Содержание газов до С4, растворенных в нефти, составляет 0,7 % мас.
Фракцию н.к. - 620С можно использовать на установке пиролиза для получения непредельных углеводородов - этилена и пропилена.
...

4 Выбор и обоснование схемы и оборудования проектируемой установки. Принципиальная схема установки

Установка предназначена для переработки нефти и конденсатов газовыми стабильными.
Применение преимущественно бессернистого газового топлива, высокая степень утилизации тепла дымовых газов, повсеместное использование аппаратов воздушного охлаждения позволяет эксплуатировать установку с минимальным влиянием на окружающую среду.
В состав установки входят пять основных блоков:
1. Блок подготовки нефти.
2. Блок атмосферной перегонки нефти.
3. Вакуумный блок.
4. Блок стабилизации и вторичной перегонки бензинов.
5. Блок утилизации тепла дымовых газов.
Схемой предусмотрено получение бензиновых фракций, топлива дизельного зим-него и летнего, вакуумного газойля - сырья каталитического крекинга, мазута и гудрона.
...

5 Материальный баланс установки

Первоначально, пользуясь кривой ИТК сырья, устанавливаются выходы продуктов перегонки в процентах на сырье исходя из выбранных пределов выкипания фракций. После этого составляется материальный баланс установки (таблица 4.1), после отбензинивающей колонны К-1 и основной атмосферной колонны К-2. Ввиду невозможности отбора 100 % потенциального содержания фракций вводятся коэффициента отбора от потенциала. Весь недобор фракций приписывают к остатку. Количества углеводородов, выраженные в т/год, т/сут, кг/ч подсчитываются из заданной годовой мощности установки (10,5 млн т/г) и числа рабочих суток в году (340 дней).
Таблица 4.1 Материальный баланс основной нефтеперегонной колонны К-2
Статьи баланса
Выход на нефть

%, нефть
%, масс
тысяч т/год
т/сут
кг/час
Приход:
1. Полуотбензиненная нефть (125 >)
91,6
100
5496
15702,9
654286
Всего
91,6
100
5496
15702,9
654286
Расход:
1. Бензиновая фракция (125-180)
6,3
6,9
378
1080,0
45000

6 Характеристика технологического оборудования

Характеристика технологического оборудования установки ЭЛОУАВТ представлена в таблице 6.1
Таблица 6.1 Характеристика технологического оборудования
Наименование и назначение оборудования
Обозначение на схеме
Коли-
чество

Техническая и механическая характеристика

1
2
3
4
Эвапоратор
К-1
1
Т= 245 °С, Р= 10 ати, Ø=3000 мм, H=23000 мм, 28 тарелок реш. желобч. типа, Материал – Ст. 3.
Атмосферная колонна
К-2
1
Т= 340 °С, Р= 0,7ати, Ø=3800 мм, H=34964 мм, 22 тарелок желобчатого типа, 18 – контактные устройства КОХ-ГЛИТЧ, Материал – Ст. 3.
Отпарная колонна
К-3
3
Т= 320 °С, Р= 0,7ати, Ø=1600 мм, H=28740:3мм, 6 тарелок желобчатого типа, Материал – ЭИ 496.
Стабилизатор
К-5
1
Т= 150 °С, Р= 10ати, Ø=1600 мм, H=24000мм, 35 тарелок желобчатого типа, Материал – Ст. 15К.
Вакуумная колонна
К-8
1
Т= 420 °С, Р= ост. 40 мм.рт.ст., Ø=6400 мм, H=19322мм, 20 тарелок – 6 пакетов насадки КОХ-ГЛИТЧ, Материал – Ст. 15К, ЭИ-496.
...

7.1 Температурный режим колонны К-2

Рисунок 7.1 Эскиз колонны К-2
Температура верха колонны К-2.
Температуру верха можно найти графически, построив линию ОИ. Строим ИТК для тяжелой бензиновой фракции (125-180)
Таблица 7.1. Выход узких фракций тяжелой бензиновой фракции.
№
Температурные пределы выкипания
Выход, % масс.

на нефть
сумм.
на фр.
сумм.фр.
1
125-130
0,6
0,60
9,52
9,52
2
130-140
1,0
1,60
15,87
25,40
3
140-160
2,0
3,60
31,75
57,14
4
160-180
2,7
6,30
42,86
100,00
Всего:

6,3

100,00

Таблица 7.2. Характеристика кривой ИТК тяжелой бензиновой фракции.
Фракция
Температура оС
Тангенс угла наклона (t70-t10)/60
Температура 50% отгона по кривой ИТК t 50% оС

10% отгона по кривой ИТК t10oC
70% отгона по кривой ИТК t70oC

125-180
130
165
0,6
156

На графике Обрядчикова и Смидович находим значения, соответствующие температурам 0% и 100% отгона. Эти значения откладываем на ИТК, соединяя точки получаем кривую ОИ.
...

7.2 Тепловой баланс колонны К-2

Тепловой баланс составим по дизельной, керосиновой и бензиновой секциям (Контур А, Б, В). Энтальпию жидких и парообразных нефтепродуктов рассчитаем по формулам:
и .
Энтальпию водяного пара возьмем с литературных данных с учетом его парциального давления.
Плотность
.
Все результаты сведем в таблицы 5.8-5.10
Таблица 7.8 Результаты расчетов
Тепловой баланс секции диз.топлива - контур А
Приход
Продукт
t, C
G, кг/с
I, кДж/кг
Ф, кВт
Паровая фаза:
350

бензиновая

12,50
1121,0
14012,06
керосиновая

16,07
1103,8
17740,44
дизельная

34,52
1080,5
37303,77
Жидкая фаза:
350

мазут

118,65
829,7
98448,78
Водяной пар:
400
3,63
3276,5
11909,82
Итого

179414,87
Расход
Жидкая фаза:
340

мазут

118,65
829,7
98448,78
Паровая фаза:
232

бензиновая

12,50
816,3
10203,37
керосиновая

16,07
802,8
12902,16
дизельная

34,52
784,4
27082,04
Водяной пар:
232
3,63
2928,6
10645,23
Итого

159281,58

Таблица 7.
...

7.3 Определение геометрических размеров колонны К-2

Для вычисления геометрических размеров были выбраны колпачковые тарелки со следующими параметрами:
Hт=800мм

Диаметр колонны зависит от объема паров и их допустимой скорости в свободном сечении колонны. Разделим колонну на два сечения и рассчитаем диаметры по формуле:

Верхнее сечение:
Найдем объемный расход паров:

Допустимую линейную скорость вычисляют по уравнению:

Полученный результат округляется до ближайшего, большего по ГОСТ 21944-76 равным 4 м
Нижнее сечение:

Допустимую линейную скорость вычисляют по уравнению:

Из двух полученных диаметров выбирается больший. Диаметр колонны равен 4,5 м, что соответствует ГОСТ.
Определение числа тарелок
Для данной колонны выбираем колпачковые тарелки, перекрестного тока, в них между клапаном и ограничителем установлен тяжелый балласт. Клапан начинает приподниматься при небольших скоростях газа и пара.
...