1. 1. Сущность процесса перегонки 8 3 страница

Результаты расчётов заносим в таблицу 2.2. Принимаем на основании литературных данных долю отбора Д всех фракций (кроме мазута) от потенциала и находим их фактический отбор Ф, % масс:

Ф = Х · Д

Весь недобор фракций приплюсовываем к остатку - мазуту. Фактические потери примем в количестве 1% масс.

Фактический отбор мазута:

Ф_340-К.К. = 100 – 0,9 – 4,20 – 5,964 – 12,249 – 16,396 – 1,0 = 59,291 % масс.

Доля отбора мазута от потенциала:

Д_340-К.К. = 59,291 / 58,705 = 1,01

Результаты расчетов приведены в табл.2.2.2.

Относительную плотность фракций определяем по правилу аддитивности:

где Х_i и - потенциальное содержание и относительная плотность узких фракций в широкой фракции (из табл. 2.1).

Таблица 2.2

Отбор фракций из нефти

Фракции	Потенциальное содержание фракции в нефти Х, % масс.	Доля отбора от потенциала Д	Фактический отбор фракции Ф, % масс.
Газ до С4	0,90	1,00	0,9
28 – 85°С	4,242	0,99	4,20
85 – 140°С	6,024	0,99	5,964
140 – 230°С	12,499	0,98	12,249
230 – 340°С	17,63	0,93	16,396
340 – К.К.	58,705	1,01	59,291
Потери	—	—	1,0
Итого	100,00	—	100,00

Рис. 1.1

Примем число рабочих дней в году 340 и составим материальный баланс всей установки (табл. 2.3).

Таблица 2.3

Материальный баланс установки

Показатели		Мол. вес М	Выход
% масс	т/ч	т/сутки	т/год
ПРИХОД: Нефть	0,8704	-		122,55	2941,18
РАСХОД:
Газ до С4	-	-	0,9	1,10	26,47
28 - 85^0С	0,6704		4,20	5,15	123,53
85 - 140^0С	0,7309		5,964	7,31	175,41
140 - 230^0С	0,7804		12,249	15,01	360,26
230 - 340^0С	0,8371		16,396	20,09	482,24
340 - К.К.	0,9437		59,291	72,66	1743,86
Потери	-	-	1,0	1,23	29,41
ИТОГО	-	-		122,55	2941,18

Плотность мазута находим также по правилу аддитивности, зная плотность сырой нефти, содержание и плотность отбираемых фракций. Плотностью газов можно пренебречь ввиду их незначительного количества в нефти.

Отсюда относительная плотность мазута

Молекулярный вес светлых фракций определяем по формуле Воинова:

M = (7K – 21,5) + (0,76 – 0,04K)t + (0,0003K – 0,00245)t²,

где t– средняя температура кипения фракции, ^оС. Определяется как среднее арифметическое между температурами начала и конца кипения фракции.

K – характеризующий фактор:

,

где Т_ср – средняя температура кипения фракции, K

,

где g – температурная поправка относительной плотности на 1К. Определяется по эмпирической формуле Кусакова:

Рассчитаем молекулярный вес фракции 28-85⁰С.

M_28-85 = (7·12,51 – 21,5) + (0,76 – 0,04·12,51) ·56,5 +

+ (0,0003·12,51 – 0,00245)·56,5² = 85

Для фракции 85-140⁰С:

M_85-140 = (7·12,04 – 21,5) + (0,76 – 0,04·12,04) ·112,5 +

+ (0,0003·12,04 – 0,00245)·112,5² = 109

Для фракции 140-230⁰С:

M_140-230 = (7·11,95 – 21,5) + (0,76 – 0,04·11,95) ·185 +

+ (0,0003·11,95 – 0,00245)·185² = 153

Для фракции 230-340⁰С:

M_230-340 = (7·11,91 – 21,5) + (0,76 – 0,04·11,91) ·285 +

+ (0,0003·11,91 – 0,00245)·285² = 234

Для фракции 340-к.к.

M_340-к.к. = (7·11,63 – 21,5) + (0,76 – 0,04·11,63) ·470 +

+ (0,0003·11,63 – 0,00245)·470² = 428

При расчете молекулярного веса мазута принимаем температуру конца кипения его 600 ^оС.

Результаты расчетов приведены в табл. 2.3.

На основании данных таблицы 2.3 составляем материальный баланс отбензинивающей колонны К-1 (табл. 2.4).

Таблица 2.4

Материальный баланс колонны К-1

Показатели	Условное обозначение потока	Выход на нефть, % масс	Массовый расход, кг/ч
ПРИХОД: нефть	L
РАСХОД:
Газ до С4	-	0,90
Бензин 28-85^0С	D1	4,20
Полуотбензиненная нефть	L0	93,90
Потери	-	1,0
ИТОГО	-

Далее составляем материальный баланс атмосферной колонны К-2 (табл. 2.5).

Таблица 2.5

Материальный баланс колонны К-2

Показатели	Условное обозначение потока		Выход, % масс	Массовый расход, кг/ч
на нефть	на полуотбензи-ненную нефть
ПРИХОД:
Полуотбензиненная нефть	L0	0,8819	93,9
РАСХОД:
Бензин 120-180^0С	D2	0,7309	5,97	6,35
Керосин 180-240^0С	R3	0,7804	12,25	13,04
Дизтопливо 240-350^0С	R2	0,8371	16,39	17,46
Мазут 350-К.К.	R1	0,9437	59,29	63,15
ИТОГО	-	-	93,9

При составлении материальных балансов колонн К-1 и К-2 все потери по установке отнесем на полуотбензиненную нефть.

Относительную плотность полуотбензиненной нефти также определяем по правилу аддитивности (пренебрегая содержанием газов):

Отсюда 0,8819

Выход отдельных фракций в % масс. на полуотбензиненную нефть находим по пропорции.

Например, для бензина D₂:

% масс.

Для керосина R₃:

% масс.

Для дизтоплива R₂:

% масс.

Для мазута R₁:

% масс.

2.3. ОПИСАНИЕ АТМОСФЕРНОЙ КОЛОННЫ

Атмосферная колонна К-2 (рис. 3.1) является сложной колонной, состоящей из трёх простых колонн. Избыточное тепло в колонне снимается сверху колонны с помощью острого испаряющегося орошения и по высоте колонны двумя промежуточными циркуляционными орошениями.

Принципиальная схема атмосферной колонны

Рис. 3.1

Количество циркуляционных орошений рекомендуется принимать равным количеству боковых фракций.

На основании литературных данных примем следующее число тарелок в концентрационной части колонны: в секциях бензина, керосина и дизтоплива - по 8 тарелок. На каждое циркуляционное орошение примем по 2 тарелки. В отгонной части колонны и в стриппинг-секциях примем по 6 тарелок. Таким образом, при наличии двух циркуляционных орошений в колонне общее число тарелок в атмосферной колонне будет 34.

2.4. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ В РАЗЛИЧНЫХ СЕКЦИЯХ КОЛОННЫ

2.4.1. Давление

Примем давление вверху колонны (над верхней, 34-ой тарелкой) 140 кПа. Это немного выше атмосферного и необходимо для преодоления гидравлических сопротивлений при прохождении паров бензина через конденсатор-холодильник.

Примем к установке в колонне клапанные тарелки. По справочным данным гидравлическое сопротивление одной клапанной тарелки составляет ∆Р_тар = 0,6 кПа. Рассчитаем абсолютное давление под каждой тарелкой по высоте колонны, начиная сверху (табл.4.1).

2.4.2. Плотность и молекулярный вес

Плотность жидкости в отдельных сечениях колонны принимается из расчёта равномерного перепада её по тарелкам. Поэтому, зная плотность в конечных точках данного сечения колонны, рассчитываем её по отдельным тарелкам.

Так, относительная плотность бензина D₂ составляет 0,7309. Это и есть плотность жидкости на верхней, 34-ой тарелке. Плотность керосина 0,7804 – это плотность жидкости, стекающей с нижней 1-ой тарелки стриппинга К-3/2.

Бензиновую секцию колонны (8 тарелок) и керосиновый стриппинг К-3/2 (6 тарелок) можно представить как простую колонну из 14 тарелок, дистиллят которой бензин D₂, а остаток – керосин. Зная плотности на верхней и нижней тарелках этой простой колонны, рассчитаем плотности по оставшимся тарелкам. Перепад плотности на один межтарельчатый интервал:

Плотность на 33-ей тарелке 0,7309+0,0038=0,7347

Плотность на 32-ой тарелке 0,7347+0,0038=0,7385

И так далее. После 27-ой тарелки колонны переходим на 6-ю тарелку стриппинга. Плотности на тарелках керосинового стриппинга приводятся в таблице 4.2.

Следующее сечение – между 27-ой тарелкой основной колонны и первой тарелкой стриппинга К-3/1, с которой стекает дизтопливо с плотностью 0,8371. Перепад плотности на один межтарельчатый интервал в данном сечении составляет:

Плотность на 26-ой тарелке 0,7575+0,005=0,7625.

Плотность на 25-ой тарелке 0,7625+0,005=0,7675

После 17-ой тарелки переходим на 6-ю тарелку дизельного стриппинга.

С 1-ой тарелки основной колонны стекает мазут с плотностью 0,9437. Перепад плотности на один межтарельчатый интервал в сечении между 17-ой и 1-ой тарелками составляет:

Плотность на 16-ой тарелке 0,8075+0,0085=0,8160.

Плотность на 15-ой тарелке 0,8160+0,0085=0,245

И так далее.

Аналогично плотности рассчитывается по тарелкам молекулярный вес.

Таблица 4.1.

Физические характеристики по высоте колонны

Секция	Номер тарелки	Давление под тарелкой, кПа	Плотность жидкости на тарелке,	Молекулярный вес жидкости на тарелке	Температура на тарелке, ^0С
Секция бензина		140,6	0,7309
	141,2	0,7347		118,57
	141,8	0,7385		127,14
	142,4	0,7423		135,71
	143,0	0,7461		144,28
	143,6	0,7499		152,85
	144,2	0,7537		161,42
	144,8	0,7575
2-ое ЦО		145,4	0,7625		180,1
	146,0	0,7675		190,2
Секция керосина		146,6	0,7725		200,3
	147,2	0,7775		210,4
	147,8	0,7825		220,5
	148,4	0,7875		230,6
	149,0	0,7925		240,7
	149,6	0,7975		250,8
	150,2	0,8025		260,9
	150,8	0,8075
1-ое ЦО		151,4	0,8160		278,64
	152,0	0,8245		286,28
Секция дизтоплива		152,6	0,8330		293,92
	153,2	0,8415		301,56
	153,8	0,8500		309,2
	154,4	0,8585		316,84
	155,0	0,8670		324,48
	155,6	0,8755		332,12
	156,2	0,8840		339,76
	156,8	0,8925		347,4
Отгонная часть		157,4	0,9010
	158,0	0,9095
	158,6	0,9180
	159,2	0,9265
	159,8	0,9350
	160,4	0,9435

Таблица 4.2.

Физические характеристики в стриппинг-секциях

Стриппинг	Номер тарелки	Плотность жидкости на тарелке,	Молекулярный вес жидкости на тарелке	Температура на тарелке, ^0С
Стриппинг К-3/2		0,7613		166,65
	0,7651		163,32
	0,7689		159,99
	0,7727		156,66
	0,7765		153,33
	0,7803
Стриппинг К-3/1		0,8125		268,5
	0,8175
	0,8225		263,5
	0,8275
	0,8325		258,5
	0,8375

2.4.3. Температура

Температуры верха колонны и вывода боковых фракций определяются графическим методом. Сначала строятся кривые ИТК фракций бензина, керосина и дизтоплива.

Рассмотрим пример для фракции бензина 85-140⁰С. Для построения составляется таблица 4.3.

В таблице 4.3 выход узких фракций на бензин рассчитывается по пропорции, принимая потенциальное содержание 10,339 % масс. за 100 %.

Например, для узкой фракции 85-89⁰С:

% масс.

Для узкой фракции 89-111⁰С:

% масс.

Для узкой фракции 111-131⁰С:

% масс.

Для узкой фракции 131-140⁰С:

% масс.

Суммарный выход для узкой фракции 89-111⁰С:

4,4 + 40,2 = 44,6 % масс.

Для узкой фракции 111-131⁰С:

44,6 + 39,5 = 84,1 % масс.

Таблица 4.3

Выход узких фракций бензина 85-140⁰С

Пределы кипения узких фракций, ^0С	Выход узких фракций на нефть, % масс.	Выход узких фракций на бензин, % масс.	Суммарный выход узких фракций, % масс.
85-89	0,268	4,4	4,4
89-111	2,420	40,2	44,6
111-131	2,380	39,5	84,1
131-140	0,956	15,9	100,0
Сумма	6,024		-

Далее по точкам 85⁰ – 0 %; 89⁰ – 4,4 %; 111⁰ – 44,6 %, 131^о -84,1 %, 140^о – 100% строится кривая ИТК бензина (рис.4.1).

По такой же методике строятся кривые ИТК для керосина и дизтоплива.

Таблица 4.4

Выход узких фракций керосина 140-230^о С

Пределы кипения узких фракций,^оС	Выход узких фракций на нефть, % масс.	Выход узких фракций на керосин, % масс.	Суммарный выход узких фракций, % масс.
140-155	1,594	12,7	12,7
155-174	2,620	21,0	33,7
174-190	2,620	21,0	54,7
190-210	2,210	17,7	72,4
210-223	2,650	21,2	93,6
223-230	0,805	6,4	100,0
Сумма	12,499		-

Таблица 4.5

Выход узких фракций дизельного топлива 230-340^оС

Пределы кипения узких фракций,^оС	Выход узких фракций на нефть, % масс.	Выход узких фракций на дизельное топливо, % масс.	Суммарный выход узких фракций, % масс.
230-247	1,955	11,1	11,1
247-265	2,720	15,4	26,5
265-285	2,730	15,5	42,0
285-300	2,720	15,4	57,4
300-317	2,860	16,2	73,6
317-333	3,310	18,8	92,4
333-340	1,335	7,6	100,0
Сумма:	17,630		-

Затем на основе кривых ИТК строятся прямые однократного испарения (ОИ) при атмосферном давлении по методу Обрядчикова и Смидович. Для этого сначала определяются температуры отгона фракций по кривым ИТК и тангенс угла наклона ИТК (таблица 4.6).

Таблица 4.6

Характеристика кривых ИТК фракций

Фракция	Температура отгона по кривой ИТК, ^0С	Тангенс угла наклона (t70-t10)/60
10%	50%	70%
Бензин				0,53
Керосин				0,92
Дизтопливо				1,12

Прямая ОИ каждой фракции строится по двум точкам (начало – 0% и конец – 100%), которые определяются по графику Обрядчикова и Смидович в зависимости от тангенса угла наклона ИТК и температуры отгона t₅₀. Результаты приведены в таблице 4.7.

Таблица 4.7

Параметры прямых ОИ фракций

Фракция	Процент ИТК, соответствующий началу ОИ – 0% масс.	Процент ИТК, соответствующий концу ОИ – 100% масс.
Бензин
Керосин
Дизтопливо

Для построения прямой ОИ, например, для бензина, находим на рис.4.1 на оси абцисс точку 38%, проводим вертикаль до пересечения с кривой ИТК и далее горизонталь влево до пересечения с осью ординат. Получаем первую точку прямой ОИ, соответствующей 0 % отгона. Затем проводим вертикаль от точки на оси абцисс 56% до пересечения с кривой ИТК и далее горизонталь вправо. Получаем вторую точку прямой ОИ, соответствующей 100% отгона. Соединив эти две точки, получаем прямую ОИ бензина.

Дата добавления: 2015-10-21