Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Определение скорости пара и диаметра колонны

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Дисциплина «Химия и технология нефти и газа»

Тема «Проект установки низкотемпературной изомеризации»

Группа:	13-ДБТ
Выполнил:	Блинков Д.П.
Проверил:	Черняк В.Л.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 2017.2-48 01 35. 00.04 ПЗ

Разработ.

Блинков Д.П. ВВЕНГКГШЩЕВ.В.Г.

Проверил

Черняк В.Л.

«Проект установки низкотемпературной изомеризации» Пояснительная записка

Лит.

Листов

Гр. 13-ДБТ

Содержание

	1. Введение 2. Теоретические основы процесса 3. Теоретическое обоснование и выбор схемы проекта 4. Характеристика сырья и готовой продукции 5. Описание технологической схемы с КИП и А 6. Расчетная часть 7. Лабораторный контроль 8. Контрольно – измерительные приборы и автоматика 9. Правила ТБ, пожарной безопасности, промышленная санитария. Охрана труда 10. Охрана окружающей среды 11. Энергосбережение 12. Список использованной литературы

Введение

Темой курсового проекта является «Проект установки низкотемпературной изомеризации».

Нефтепеработка является одний из ключевых отраслей промышленности во многих странах. Природные энергоносители, такие как нефть, природный газ, газовый конденсат имеют важнейшее значение в развитии всех отраслей народного хозяйства. Широкая потребность в продуктах нефтепереработки в последнее десятилетие привела к интенсивному росту нефтехимической промышленности.

Основное направление государственной политики по развитию нефтехимической отрасли подразумевает разработку новых месторождений нефти на территории республики .В Беларуси выявлено 82 месторождения нефти. Объем ее добычи превышает 1,6 млн т. Обеспечение запасов нефти при таком уровне разведанной добычи составляет 35 лет. Однако основной объем добычи приходится всего на пять месторождений, открытых еще в 60-70-е года прошлого века. Обеспеченность запасами на месторождениях составляет примерно 30-35 лет на открытых месторождениях. Новое месторождение было открыто недавно вСветлогорском районе. Полученный здесь приток нефти оценивается в 5-6 куб. метров в сутки. Другое направление государственной политики является охрана окружающей среды и улучшение экологической обстановки. [1]

Из зарубежного опыта функционирования химической и нефтехимической отрасли следует,что в мире сложились три основных центра нефтепродуктов: это европейский, азиатско-тихоокеанский и североамериканский, на который приходится 80% импорта нефтепереработки. Все центры имеют существенные стратегии нефтехимических компаний, также отмечается стремительное увеличение производственных мощностейнаНПЗ,как в абсолютном,так и в относительном масштабе. Отличительной особенностью в этих странах является постоянное обновление оборудования, примерно каждые пять лет. На предприятиях высокая степень автоматизации, используются безотходные технологии. Также большое внимание уделяется экологии. [2 ]

В настоящее время вопросы получения экологически чистых топлив, улучшения каталитических систем являются чрезвычайно актуальными, планируется переработку большего объема нефтяных остатков в дистилляты, особенно в дизельное топливо с очень низким содержанием серы. Все основные производители катализаторов занимаются усовершенствованием их структуры и активности. Основной задачей данных производителей является выпуск большего количества дизельного топлива и прекращение выпуска топочного мазута, спрос на который падает. В настоящее время разработаны принципиально новые каталитические системы в форме дисперсий наночастиц активного компонента. Такой подход позволяет создавать катализаторы, которые не только сохраняют стабильность в течение длительного времени, но и проявляют очень высокую активность при низких концентрациях (сотые доли процента) и относительно низких для переработки тяжелого сырья давлениях (до 10 МПа). Особый интерес представляют технологии использования катализатора, позволяющего увеличить выход дизельного топлива. В связи с переходом по всему миру на максимальный выход светлых нефтепродуктов, специалисты по нефтепереработке сосредоточили свое внимание на возможностях переработки остатков в дистилляты.

Дальнейшее развитие технологических процессов переработки нефти и газа также связано с созданием комбинированных установок большой единичной мощности. Это естественно приводит к значительному увеличению размеров аппаратуры, её массы и обуславливает повышенные требования к надёжности её работы в течение длительного времени при интенсивных режимах эксплуатации.

К новым технологиям, позволяющим интенсифицировать процессы, следует отнести регулирование структуры и размеров частиц нефтяных дисперсных систем за счет активирования нефтяного сырья путем изменения интенсивности и способов воздействия на систему, что особенно важно в процессах переработки нефти, использующих катализаторы, в том числе,наноразмерные.Данные технологии позволяют при минимальных затратах получать высокие экономические эффекты за счет увеличения выхода и улучшения качества получаемой продукции. Разработки в области технологии фазовых переходов и нефтяных дисперсных систем в настоящее время предлагаются многими исследователями. В настоящее время разрабатывается и внедряется огромное количество современных технологий,которые направлена усовершенствование процесса снижения затрат на производство, увеличение глубины переработки и выхода светлых дистиллятов,улучшение качества продуктов и т.д. [3]

В мировом производстве автомобильных бензинов наблюдается постоянная тенденция к ужесточению не только их эксплуатационных, но и экологических характеристик. При этом международные и отечественные нормативы на авто существенно ограничивают содержание бензола, ароматических углеводородов, олефиновых углеводородов и серы.

Один из важнейших процессов на НПЗ,является изомеризация бензиновых фракций, в частности, низкотемпературная изомеризация. Цель изомеризационных процессов в нефтепереработке - улучшение антидетонационных свойств авиационных и автомобильных бензинов. В нефтеперерабатывающей промышленности их начали применять для получения изобутана из н -бутана. Изобутан далее алкилируется бутиленами и в результате получали 2,2,4-триметилпентан (изооктан). Большая ценность процесса изомеризации заключается в том, что в качестве сырья используются низкооктановые компоненты - фракция н. к. - 62°С и рафинаты каталитического риформинга. В этом сырье содержится в основном пентановая и гексановая фракции. Это сырье, а также фракции С5 и Се, получаемые с ГФУ, и ЦГФУ, изомеризуются в среде водорода в присутствии катализатора. Получают углеводороды со сравнительно высоким октановым числом изостроения. При изомеризации пентановой фракции получают продукт с более высоким октановым числом. Изомеризация н-пентана представляет интерес не только для нефтеперерабатывающей, но и для нефтехимической промышленности, так как изопентан дегидрированием можно превратить в изопрен - сырье для каучука. Таким образом, изомеризация может служить как для производства высокооктановых бензинов, так и для получения ценных синтетических каучуков. Высокая детонационная стойкость и высокая испаряемость продуктов изомеризации углеводородов Cs-С₆ делают их исключительно ценными компонентами высокосортных бензинов. Особенно высоки октановые числа смешения (по исследовательскому методу) изомеризатов с ароматизированными компонентами. Если принять октановое число продукта изомеризации фракций углеводородов С₅-С₆ за 98, то в указанных смесях оно возрастает до 103-104. По этому показателю изомеризат лишь незначительно уступает продукту алкилирования изобутана бутиленами.[4]

Расчетная часть

Материальный баланс установки

Поступило	Получено
Наименование сырья и полупродуктов (состав)	Расход, кг/ч	%	Наименование конечного продукта, отходов и потерь	Расход, кг/ч	%

Бензин - рафинат Водородосодержащий газ	55147,05 1402,42	97,52 2,48	Углеводородный газ ИзомеризатПенекса на смешение бензинов Изомеризат**(Кубовый продукт стабилизатора после регенерации блока осушки) Гептановая фракция (кубовый продукт V-17) Потери	1866,13 47739,06 1464,62 4812,35 667,28	3,30 84,42 2,59 8,51 1,18
ВСЕГО:	56549,47	100,00	ВСЕГО:	55147,05	100,00

Материальный баланс

, (1)

где массовые расходы питания, дистиллята и кубового остатка;

содержание легколетучего (низкокипящего) компонента в питании, дистилляте и кубовом остатке, массовые доли.

Находим расходы дистиллята и кубового остатка

Питание:

, (2)

-молярнаямассагексановой фракции, равная 120 ;

-молярная масса бензина, равная 86 ;

X_F -мольная концентрациягексановойфракции в бензине, мол. доля, ;

-массовая концентрация бензина в гексановойфракциимасс. доля, .

Дистиллят:

, (3)

где -мольная концентрация дистиллята, мол. доля, ;

-массовая концентрация дистиллята, масс. доля, .

Кубовый остаток:

, (4)

X_W- мольная концентрация остатка, мол. доля, ;

- массовая концентрация остатка, масс. доля, .

Относительный мольный расход питания:

F= , (5)

где F-расход сырья при ректификации, .

F= = =4,14 ().

Для проведения дальнейших расчетов необходимо построить кривую равновесия в координатах -x

Таблица 1. Равновесные составы жидкости и пара для системы

T,ºC	x	y	T,ºC	x	y	T,ºC	x	y
			62,6
77,9		16,1	61,6		61,1	58,2
69,6		26,5	60,7		71,2	57,5		94,9
64,5		42,7	59,8		86,9	56,9

Определяем минимальное число флегмы:

R_мин= (6)

R_мин= ,

где =0,74-мольную долю гексановой фракции в паре, равновесном с жидкостью питания, определяем по диаграмме .

Определяем рабочее число флегмы:

R=1,3·R_мин+0,3 (7)

R=1,3·2,63+0,3= 3,68

В= =

Уравнения рабочих линий:

а) верхней(укрепляющей) части колонны:

y= ·x+ (8)

y= +

y=0,43·x+0,52

б) нижней(исчерпывающей) части колонны:

y= (9)

y= -

y=2,8·x-1,79·0,23

y=2,8·x-0,41

Определение скорости пара и диаметра колонны

Средние концентрации жидкости:

а)в верхней части колонны

(10)

= =

б)в нижней части колонны

= (11)

(11)

Средние концентрации пара находим по уравнениям рабочих линий

а) в верхней части колонны:

(12)

= 0,15 + 0,567 = 0,727

б) в нижней части колонны:

- (13)

·0,2 - ·0,23 = 0,136

Средние температуры пара определяем по диаграмме t-x,y [приложение 2]:

а) =0,31 =112ºC,

б) =0,14 =126ºС.

Средние мольные массы и плотности пара:

а) = · + ·(1- ) (14)

=120·0,31+86·(1-0,31)=37,2+59,7=96,8 ()

= (15)

= =1,22()

б) = + ·(1- ) (16)

=120·0,14+86·(1-0,14)=16,82+73,96=89,96 (

= (17)

= =0,89().

Средняя плотность пара в колонне:

= (18)

Температура в верху колонны при равна 101ºС, а в кубе-испарителе при равна 123ºС по диаграмме t-x, y.

Плотность бензина при 101ºС =434 ,а гексановой фракции при 121ºС =658 [7, с. 512].

Принимаем среднюю плотность жидкости в колонне:

(19)

Определяем скорость пара в колонне. По данным каталога-справочника «Колонные аппараты» принимаем расстояние между тарелками h=0,3 м. Для решетчатых тарелок по графику [7, с. 323] находим значение коэффициента С: 0,03.

Скорость пара в колонне:

=С· (20)