 |
Расчет ректификационной колонны К-1.
|
|
|
|
Технологический расчет установки атмосферной перегонки нефти.
Обоснование выбора и описание технологической схемы АТ
Основными свойствами нефти, влияющими на выбор схемы АТ являются содержание в ней сернистых соединений и легкой бензиновой фракции – головного погона, выкипающего до 850С.
На основании того, что ватинская нефть принадлежит к числу малосернистых нефтей (0,89 %) и содержание фракции, выкипающей до 850С составляет более 5%, выбирается схема АТ с двухкратным испарением и двухкратной ректификацией. Благодаря такой схеме перегонки нефти уменьшается коррозия аппаратуры установки и облегчается работа печи.
Установка состоит из двух колонн, из которых основная колонна К-2, работающая с большим количеством водяного пара, защищена от коррозии благодаря предварительному отбензиниванию нефти в испарителе или отбензинивающей колонне К-1. Колонна К-1 работает без подачи водяного пара. Таким образом, установка может работать 345 дней в году без капитального ремонта.
До поступления в первую ректификационную колонну нефть нагревается только в теплообменниках, проходя одним или несколькими параллельными потоками. Верхним продуктом первой колонны является легкая бензиновая фракция. Остальные дистилляты, выводимые с установки, а также мазут, получают во второй колонне. Обе колонны обслуживаются общей трубчатой печью. Часть нижнего продукта испарительной колонны циркулирует между печью и первой колонной, этим достигается снабжение ее отгонной секции дополнительным количеством тепла.
Описание технологической схемы АТ
Обессоленная нефть, нагнетаемая насосами Н-1, проходит двумя параллельными потоками группу теплообменников Т-1,Т-2 и нагретая до температуры 2200С поступает в среднюю часть колонны К-1. Ректификационная колонна К-1 работает под избыточным давлением, достигающим на некоторых установках до 0,45 МПа. Пары легкого бензина (конец кипения этой фракции равен 850С) по выходе из колонны К-1 конденсируются в аппарате воздушного охлаждения АВО-1. Далее конденсат и сопутствующие газы, охлажденные в водяном холодильнике Х-1, разделяются в газосепараторе-водоотделителе Е-1. Отсюда легкий бензин насосом Н-8 направляется в секцию (блок) стабилизации и вторичной перегонки. Часть легкого бензина возвращается как орошение в колонну К-1. Из колонны К-1 снизу частично отбензиненная нефть забирается насосом Н-3 и подается в змеевик трубчатой печи П-1. Нагретая в змеевиках печи нефть поступает в парожидком состоянии в основную ректификационную колонну К-2. Часть же нефти после печи возвращается как рециркулят, или «горячая струя», на одну из нижних тарелок колонны К-1.
|
|
|
Верхним продуктом колонны К-2 является бензиновая фракция, более тяжелая по сравнению с отводимой с верха колонны К-1. По выходе из колонны К-2 пары бензина, а также сопровождающие их водяные пары конденсируются в аппарате воздушного охлаждения АВО-2. Охлажденная в водяном холодильнике Х-2 смесь разделяется в газосепараторе-водоотделителе Е-2 на газ, водный и бензиновый конденсаты. Жидкая бензиновая фракция из газосепаратора-водоотделителя Е-2 забирается насосом Н-7 и подается в секцию вторичной перегонки. Часть бензина этим же насосом возвращается в колонну К-2, на ее верхнюю тарелку, как орошение.
Фракция 200-3500С выводится из отпарной колонны К-3, и прокачивается с помощью насоса Н-5 и охлаждается в теплообменнике Т-3, отдавая свое тепло при этом исходной нефти, и далее в аппарате воздушного охлаждения АВО-3. Под нижнюю тарелку отпарной колонны К-3 вводится водяной пар.
|
|
|
Мазут, освобожденный в значительной мере от низкокипящих фракций, с низа колонны К-2 направляется насосом Н-6 через теплообменник Т-4 в вакуумную колонну для дальнейшей переработки. В колонне К-2 имеется циркуляционное орошение, тепло которого отдается нефти в теплообменнике Т-1.
Расчет аппаратов установки атмосферной перегонки.
Мощность установки АТ составляет 6000 тыс. т/год. Выходы продуктов в % на сырье устанавливаются по кривой ИТК в зависимости от выбранных пределов выкипания фракций.
ИТК исходной и отбензиненной нефти строится по следующим данным [1]:
| Отгоняется до Температуры, 0С | %, масс. для исходной нефти | %, масс. для отбенз. нефти |
| Остаток | 1,50 4,16 7,11 9,53 10,01 13,10 16,28 19,55 22,78 25,96 29,10 32,28 35,55 39,05 42,36 45,72 48,95 52,41 56,09 59,77 61,34 63,31 66,99 70,76 74,44 78,21 81,85 86,00 100,00 | 0,00 0,00 0,00 0,00 0,53 3,95 7,46 11,08 14,65 18,16 21,64 25,15 28,76 32,63 36,29 40,01 43,58 47,40 51,47 55,54 57,27 59,45 63,52 67,68 71,75 75,92 79,94 84,53 100,00 |
Расчет ректификационной колонны К-1.
В колонну К-1 подается обезвоженная и обессоленная нефть. Из колонны К-1 выводится легкий головной погон и полуотбензиненная нефть, выход которых определяется по кривой ИТК нефти.
| Материальный баланс колонны К-1 | ||||
| Продукты | % масс | т. т/ год | т/сут | кг/ч |
| на нефть | ||||
| Приход: | ||||
| нефть | 100,00 | 6000,00 | 17647,1 | 735294,16 |
| Итого | 100,00 | 6000,00 | 17647,1 | 735294,16 |
| Расход | ||||
| 1.головной | ||||
| погон фр.нк-85 | 5,10 | 306,00 | 290,00 | 37500,00 |
| 2.отбенз.нефть | 94,90 | 5694,00 | 16747,1 | 697794,16 |
| Итого | 100,00 | 6000,00 | 17647,1 | 735294,16 |
Для расчета К-1 задаемся следующими показателями (из практических данных), а именно количеством тарелок:
- в концентрационной части 19 тарелок;
- в отгонной части 7 тарелок;
- давление в месте ввода сырья 4,5 атм;
- температура ввода сырья 2200С
- перепад давления между тарелками 5 мм рт ст;
- кратность орошения 2:1;
Температура верха регулируется острым орошением. Восходящий паровой поток образуется подогревом низа колонны циркулирующей горячей струей.
Температура нефти, поступающей в колонну К-1, определяется по той точке кривой ОИ, которая соответствует проценту отбора головного погона при давлении в месте ввода (Кривая ОИ строится по методу Обрядчикова и Смидович). Однако в большинстве случаев, она получается заниженной, поэтому исходя из практических данных принимаем температуру ввода сырья, равную 2200С, следовательно в парах вместе с головной фракцией будут находиться более тяжелые компоненты. При этом, состав паровой фазы, который определяется по кривой ИТК, будет соответствовать доле отгона, определяемой по кривой ОИ при температуре входа сырья в К-1. Такая температура может быть обеспечена за счет использования тепла отходящих с установки горячих потоков (регенерация тепла).
|
|
|
Для определения температуры верха колонны К-1 необходимо построить кривую ИТК для головного погона (н.к.-850С). ИТК головного погона строится по следующим данным:
| ИТК головного погона н.к – 85 | ||
| Температура | % масс на нефть | Выход на фр %масс |
| Н.к. – 50 | 4,16 | 43,65 |
| 50 – 62 | 1,71 | 16,89 |
| 62 – 70 | 1,34 | 14,06 |
| 70 – 80 | 1,52 | 15,95 |
| 80 – 85 | 0,90 | 9,44 |
| Итого | 9,53 | 100,00 |
Полученные по кривым ОИ температуры паровых и жидких погонов пересчитываются на применяемое давление по графику Кокса [4].
Рв = (Рввода с.*760 - ∆р*п)/760 = (4,5*760 – 5*19)/760 = 4,375 атм.
Температура верха колонны будет равна температуре 100%-ного отгона по кривой ОИ при давлении Рв = 3,87 атм, т.е. ≈ 870С.
Температура низа колонны К-1 определяется как температура 0%-го отгона по кривой ОИ полуотбензиненной нефти при давлении низа колонны:
Рн = (Рввода с.*760 + ∆р*п)/760 = (4,5*760 + 5*7)/760 = 4,546 атм.
Температура низа колонны К-1 на 20-300С выше температуры ввода сырья в колонну, поэтому примем ее равной 2500С. Температура острого (холодного испаряющегося) орошения, подаваемого в колонну К-1, принимается равной 30-350С.
Температура горячей струи соответствует температуре полуобензиненной нефти на выходе из печи (температура входа в колонну К-2). Горячая струя выводится из колонны в печь вместе с балансовым количеством полуотбензиненной нефти. Ее количество определяется из теплового баланса К-1.
|
|
|
