Расчет установки первичной переработки нефти

 

4 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), отбензинивающей колонны К-1 (таблица 4.2) и основной атмосферной колонны К-2 (таблица 4.3). 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 (2,4млн т/г) и числа рабочих суток в году (340 дней).

 

Таблица 4.1 – Материальный баланс установки

 

Сырье и продукты	Выход на нефть, %	Отбор от потенциала	Факт. выход, % мас.	т/год	кг/ч	кг/с
Взято:
нефть	100			2400000	294118	81,70
Получено:
газы до С4	3,63	0,98	3,56	85377,6	10463	2,91
н.к. - 62 °С	6,0033	1,02	6,12	146960,784	18010	5,00
62 - 120 °С	10,9324	0,98	10,71	257130,048	31511	8,75
120 - 230 °С	23,0543	0,97	22,36	536704,104	65773	18,27
230 - 350 °С	23,8976	0,95	22,70	544865,28	66773	18,55
350 - 450 °С	14,6624	0,8	11,73	281518,08	34500	9,58
450 - 480 °С	4,17	0,8	3,34	80064	9812	2,73
> 480 °С	13,65	-	19,47	467380,104	57277	15,91
Сумма:	100		100	2400000	294118	81,70

 

 

 

 

 

Таблица 4.2 - Материальный баланс колонны К-1

Сырье и продукты	Выход на нефть, %	отбор от потенциала	Факт. выход, % мас.	т/год	кг/ч	кг/с
Взято:
нефть	100			24000000	294118	81,7
Получено:
газы до С4	3,63	0,98	3,56	85377,6	10463	2,9
н.к. - 62 °С	6,0033	1,02	6,12	146960,784	18010	5,0
отбенз. нефть	90,3667	-	90,32	2167661,616	265645	73,8
Сумма:	100		100	24000000	294118	81,7

 

 

Таблица 4.3  – Материальный баланс колонны К-2

Сырье и продукты	% мас. на нефть	% мас.  на отбенз. нефть	отбор от потенциала	Факт. выход, % мас.	т/год	кг/ч	кг/с
Взято:
отбенз. нефть	90,32	100		100	2167662	265644,8	73,8
Получено:
62 - 120 °С	10,71	11,9	0,98	10,4995	227593,132	27891,3	7,7
120 - 230 °С	22,36	24,8	0,97	21,6918	470204,625	57623,1	16,0
230 - 350 °С	22,70	25,1	0,95	21,5676	467512,24	57293,2	15,9
>350 °С	34,54	38,2	-	46,2411	1002351,62	122837,2	34,1
Сумма:	90,32	100		100	2167661,62	265644,8	73,8

 

 

5 Расчет доли  отгона в К-1 и К-2

 

В колонну К-1 подается исходная нефть, которая в результате нагрева образует паровую и жидкую фракции. Так как в К-1 происходит отделение от нефти фракции н.к.-62 ºС, то, используя данные из материального баланса колонны К-1 (таблица 4.2), получаем массовую долю паровой фазы

 

 

Изменяя значения температуры и давления на входе в колонну К-1, с помощью ЭВМ производим расчет массовой доли паровой фазы нефти при подаче ее в К-1, значение которой должно совпасть с рассчитанным ранее. Для этого предварительно разбиваем нефть на условные фракции, и с помощью кривой ИТК (приложение А) для каждой фракции находим средние температуры кипения, плотность, молекулярную массу, массовую долю, выход в процентах на нефть (таблица 5.1). Результаты расчета однократного испарения на ЭВМ представлены в таблице 5.2.

 

  Таблица 5.1 – Характеристика условных фракций

 

№	Массовая доля	Плотность компонентов	Температура кипения компонентов, °С	Молекулярная масса  компонентов
1	0,096433	0,644	37	71,1
2	0,05	0,709	75,6	88,4
3	0,05	0,736	101,2	101,5
4	0,05	0,756	126,1	115,2
5	0,05	0,773	150,5	129,6
6	0,05	0,788	174,5	144,4
7	0,05	0,802	198,3	159,8
8	0,05	0,815	222,1	176,1

 

 

0,05	0,828	246,1	193,5
0,05	0,839	270,7	212,6
0,05	0,850	296,1	234,1
0,05	0,861	322,6	258,5
0,05	0,873	350,7	286,9
0,05	0,886	380,8	320,3
0,05	0,900	413,2	359,6
0,05	0,914	448,6	406,4
0,05	0,925	487,4	461,8
0,103567	0,922	554,8	567,4

 

 

Таблица 5.2 – Результаты расчета однократного испарения для К-1

 

Наименование параметра	Значение
Массовая доля отгона	0,097
Мольная доля отгона	0,195
Давление, МПа	0,450
Температура, °C	172
Критическая температура, K	274,2
Критическое давление, МПа	0,100
Плотность жидкости, г/см3	0,8270
Плотность пара, г/см3	0,6854
Энтальпия жидкости, кДж/кг	87,706
Энтальпия пара, кДж/кг	699,441
Молекулярная масса сырья	167,712
Плотность сырья, г/см3	0,8107
Количество водяного пара, моль/моль	0

 

 

В колонну К-2 подается отбензиненная нефть, которая в результате нагрева образует паровую и жидкую фракции. В К-2 происходит отделение от отбензиненной нефти бензиновой, керосиновой и дизельной фракции. Используя данные из материального баланса колонны К-2 (таблица 4.3), можно рассчитать массовую долю паровой фазы аналогично как для колонны К-1.

 

 

 

 

Дальнейшие расчеты производим аналогично как для колонны К-1 (таблица 5.3, 5.4).

 

Таблица 5.3 – Характеристика условных фракций

№	Массовая доля	Плотность компонентов	Температура кипения компонентов, °С	Молекулярная масса  компонентов
1	0,05	0,707	74,4	87,7
2	0,05	0,732	97,5	99,5
3	0,05	0,751	120,1	111,8
4	0,05	0,767	142,3	124,6
5	0,05	0,781	164,1	137,9
6	0,05	0,794	185,7	151,5
7	0,05	0,807	207,1	165,7
8	0,05	0,819	228,7	180,7
9	0,05	0,830	250,5	196,8
10	0,05	0,840	272,8	214,3
11	0,05	0,850	295,7	233,8
12	0,05	0,860	319,6	255,7
13	0,05	0,871	344,8	280,7
14	0,05	0,882	371,4	309,6
15	0,05	0,894	400,0	343,1
16	0,05	0,907	430,7	382,2
17	0,05	0,919	464,0	427,9
18	0,05	0,927	500,3	481,1
19	0,05	0,926	539,9	543,1
20	0,05	0,908	583,4	615,1

 

 

Таблица 5.4 – Результаты расчета однократного испарения для К-1

Наименование параметра	Значение
Массовая доля отгона	0,5371
Мольная доля отгона	0,7244
Давление, МПа	0,450
Температура, °C	330,0
Критическая температура, K	274,2
Критическое давление, МПа	0,100
Плотность жидкости, г/см3	0,888
Плотность пара, г/см3	0,791
Энтальпия жидкости, кДж/кг	186,8
Энтальпия пара, кДж/кг	1049,6
Молекулярная масса сырья	196,2
Плотность сырья, г/см3	0,833
Количество водяного пара, моль/моль	0,107

 

 

 

6 Расчет температурного  режима колонны К-2

 

Расчет температурного режима колонны К-2 состоит из следующих этапов:

– расчет температуры верха колонны;

– расчет температуры низа колонны;

– расчет температуры тарелки вывода бокового погона дизельного топлива.

Температуру тарелки вывода керосиновой фракции принимают исходя из практических данных по литературным источникам.

 

6.1 Расчет температуры верха колонны К-2

Расчет температуры верха колонны ведется из условия конца однократного испарения бензиновой фракции.

Для расчета температуры верха колонны К-2 предварительно рассчитывается давление в зоне вывода паров по формуле

 

,                                                   (6.1)

 

где Рвх – давление в зоне ввода сырья, МПа;

n1 – число тарелок в концентрационной части К-2, принимаем n1 = 50;

DР – перепад давления на одну тарелку, принимаем DР = 798 Па.

 

.

 

Количество водяного пара, выводимого через верх колонны, определяем из уравнения

 

,                                      (6.2)

 

где уон, удт, ук, – массовые доли водяного пара, подаваемого соответственно в низ К-2, отпарные колонны дизельного топлива и керосина;