Деструктивная перегонка мазутов и гудронов
Аннотация
В данном курсовом
проекте рассматривается
Наиболее подробно представлены в виде таблиц результаты автоматического контроля технологических параметров установки деструктивной перегонки мазутов и гудронов, эффективность использования некоторых контрольных измерительных приборов в производстве. В курсовом проекте представлены 6 рисунков.
Так же в проекте представлены функциональная схема автоматического контроля установки данного процесса.
Содержание
Аннотация………………………………………………………
Нормативные ссылки…………………………………………………….………
Определения…………………………………………………
Обозначения и
сокращения………………………………………………….
Введение…………………………………………………………
1. Автоматический
контроль технологических
1.1 Общие сведения о производстве нефти…………………………………....11
1.2 Физико-химическое
свойство нефти……………………………………….
1.3 Производство
нефти………………………………………………………....
1.4 Автоматический контроль технологических параметров установки деструктивной перегонки мазутов и гудронов………………………………...15
2. Цели курсового проекта……………………………………………………...
3. Технические приборы для использования
автоматического процесса установки деструктивной
перегонки мазутов и гудронов......................
4. Выбор технического оборудования для автоматизации процесса автоматический контроля технологических параметров установки деструктивной перегонки мазутов и гудронов………………………………...22
4.1 Измерение
температуры чувствительных
4.2 Измерение расхода чувствительных элементов контроллера…………….24
4.3 Измерение
давления чувствительных
4.4 Выбор контроллеров………………………………………………
5.Составление
автоматического контроля
6. Спецификация
на применяемые технические
Заключение……………………………………………………
Список литературы…………………………………
Нормативные ссылки
● ГОСТ 2.106-96 - Единая система конструкторской документации. Текстовые документы;
● ГОСТ 2.109-73 - Единая система конструкторской документации. Основные требования к чертежам;
● ГОСТ 2.302-68 - Единая система конструкторской документации. Масштабы
● ГОСТ 2.708-81 - Единая система конструкторской документации. Правила выполнения электрических схем цифровой вычислительной техники
● ГОСТ 2.301-68 - Единая система конструкторской документации. Форматы
● ГОСТ 2.710-81 - Единая система конструкторской документации.
Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах
● ГОСТ
2.781-96 - Единая система
Обозначения условные
графические. Аппараты гидравлические
и пневматические, устройства управления
и приборы контрольно-
● ГОСТ 2.102 –68 ЕСКД. Виды и комплектность конструкторских
документов.
● ГОСТ 2.104-2006 ЕСКД. Основные надписи.
● ГОСТ 2.201-80 ЕСКД. Обозначение изделий и конструкторских
документов.
● ГОСТ 2.301-68 ЕСКД. Форматы.
● ГОСТ 2.304-81 ЕСКД. Шрифты чертежные.
● ГОСТ 2.321-84 ЕСКД. Обозначения буквенные.
● ГОСТ 2.601-2006 ЕСКД. Эксплуатационные документы.
Определения
Автоматика – отрасль науки и техники об управлении и контроле протекания различных процессов, действующих без непосредственного участия человека. Более конкретное (узкое) определение автоматики — это совокупность методов и технических средств, исключающих участие человека при выполнении операций конкретного процесса.
Автоматизация - процесс, при котором функции управления и контроля осуществляются методами и средствами автоматики. В применении к любому производству автоматизация характеризуется освобождением человека от непосредственного выполнения функций управления производственными процессами и передачей этих функций автоматическим устройствам. Понятие автоматизации имеет широкое содержание, включающее комплекс технических, экономических и социальных вопросов. Техническая направленность автоматизации позволяет организовать технологические процессы с такой скоростью, точностью, надежностью и экономичностью, которые человек обеспечить не может. Экономическая направленность позволяет получить сравнительно быструю окупаемость первоначальных затрат за счет снижения эксплуатационных расходов и повышения объема и качества выпускаемой продукции, а социальная направленность позволяет изменить характер и улучшить условия труда человека.
Измерение – уточнение, какого либо физического значение специальными техническими приборами
Ошибка – разница между измеренным значением и реальным значением.
Измеряемое значение – физическое значение выбранное для измерения
Чувствительный элемент – измеряет технологические параметры
Электрический
ток - упорядоченное
Обозначения и сокращения
Т.д – так далее
т.п – тому подобное
кг - килограмм
P - давление
F - расход
T - температура
т - тонна
L - уровень
м - метр
мм - милиметр
млн.т - миллион тонна
мА - миллиАмпер
мВ - миллиВольт
ºС - по шкале Целсия
tr - время
Vr - обьем
С1-С4 - углеводород
h - высота
Px(%) - процент компонента
Ks, - масса компонента
Па - Паскаль
Введение
Уже второе столетие нефть играет решающую роль в снабжении человечества энергией. Кроме того, она является ценнейшим сырьем для нефтехимического синтеза, а также для производства продуктов различного назначения - от растворителей до кокса и технического углерода. Проблема рациональной глубокой переработки нефти, получения качественных продуктов с улучшенными экологическими свойствами весьма актуальна. В этой связи подготовка нефти к переработке и первичная переработка - прямая перегонка - имеют огромное значение.
Превращение отечественной
нефтеперерабатывающей
Данные колонки 1 позволяют охарактеризовать географическое распределение разведанных запасов нефти. Они показывают, что доля развивающихся стран в этих запасах составляет 86%, доля стран - членов ОПЕК-77%, а доля стран ближнего и Среднего Востока- 66%. Важно обратить внимание и на то, что запасы свыше 10 млрд. т имеют только пять стран Персидского залива. Что касается запасов нефти в бывшем СССР, то в западных источниках они обычно оценивались в 8-10 млрд. т. Исходя из того, что на долю России приходится 85% всех запасов бывшего СССР (Казахстана - 9%, Азербайджана-2,3%, Туркменистана-2%), все запасы, по-видимому, можно оценить примерно в 7,5 млрд. т. Впрочем, согласно другим источникам только в недрах Тюменской области залегает 12,8 млрд. т нефти.
B начале ХХ века добыча нефти велось в 20 странах мира, а больше всего ее добывали США, Венесуэле и России. K 1940 году число нефтедобывающих стран увеличилось до 40, причем основными производителями были США, СССР, страны Ближнего Востока и Венесуэла. B 1970 году нефтедобывающих стран стало уже 60, а в 1990 году - 80. B 50-х годах в число нефтедобывающих стран мира вошли Китай, Индия, Алжир, в 60-х годах - ОАЭ, Нигерия, Ливия, Египет, Австралия, в 70-х годах - Великобритания, Норвегия. Если до конца 60-х годов более 1/2 мировой добычи нефти давали страны Западного полушария, то затем первенство перешло к странам Восточного полушария. Запасы и добыча нефти в мире и в отдельных его регионах и странах представлены в табл. 1.
Таблица 1
Весь мир, регионы, главные страны |
Разведанные запасы, вмлрд. т |
Добыча, в млн. т |
В% | |||||
1950 |
1960 |
1970 |
1980 |
1985 |
1990 |
|||
Весь мир |
150,0 |
525 |
1060 |
2270 |
3000 |
2790 |
3100 |
100,0 |
СНГ |
9,0 |
40 |
150 |
350 |
605 |
595 |
570 |
18,4 |
Россия |
7,5 |
... |
285 |
550 |
540 |
515 |
16,6 | |
Казахстан |
0,8 |
... |
... |
... |
23 |
26 |
0,5 | |
Зарубежная Европа |
2,8 |
18 |
30 |
35 |
150 |
200 |
255 |
8,2 |
Великобритания |
0,7 |
— |
— |
— |
80 |
120 |
95 |
3,1 |
Норвегия |
1,4 |
— |
— |
— |
25 |
35 |
80 |
2,2 |
Китай |
3,2 |
— |
5 |
25 |
105 |
125 |
140 |
4,5 |
Южная и Юго-Восточная Азия |
2,5 |
5 |
20 |
55 |
95 |
135 |
140 |
4,5 |
Индонезия |
1,2 |
5 |
20 |
45 |
80 |
65 |
70 |
2,2 |
Индия |
0,6 |
- |
3 |
7 |
10 |
30 |
35 |
1,1 |
Юго-Западная Азия |
100,0 |
90 |
265 |
690 |
965 |
545 |
810 |
26,1 |
Саудовская Аравия |
45,8 |
25 |
60 |
180 |
500 |
170 |
325 |
10,5 |
Иран |
13,2 |
30 |
50 |
190 |
75 |
110 |
155 |
5,0 |
ОАЭ |
12,9 |
- |
- |
35 |
85 |
60 |
105 |
3,4 |
Ирак |
13,3 |
6 |
50 |
75 |
130 |
70 |
100 |
3,2 |
1. Автоматический
контроль технологических парам
- Общие сведения о производстве нефти
На данный момент в день вырабатывается 85 млн бочек нефти. Чтобы накопить нефть, которую мы сжигаем за день, природа тяжело работала 1500 лет. За год же мы потребляем столько нефти, сколько природа создавала более полумиллиона лет – человечество столько не существовало. Нефть имеет в своей основе остатки планктонных организмов, которые много лет назад жили в морских водах.
Нефть, вместе с углем и природным газом, является частью биогенных отложений, которые находятся в земной коре. Сырая нефть (не рафинированная) содержит более 17 000 органических сложных веществ, которые являются наиболее важным сырьем для химической промышленности (краски, препараты, пластмассы) и топливного производства.
Скважинная добыча нефти происходит либо путем естественного фонтанирования под природным давлением в пласте, либо с использованием механического подъема жидкости. Обычно на первых порах разработки месторождения нефти применяют фонтанный вид, а затем, когда фонтанирование уменьшается, скважину переводят на газлифтный либо эрлифтный способ, когда добычу нефти осуществляют винтовыми, гидропоршневыми или штанговыми насосами.
Виды добычи нефти
Газлифтный способ – это механизм для вывода жидкости на поверхность при помощи сжатого газа, а вернее энергии, которая содержится в нем. Данная технология значительно повлияла на привычный процесс, так как при ее использовании нужна компрессорная станция с газосборными трубопроводами, а также газораспределителями. Есть также еще одна новая технология выработки нефти в месторождениях при помощи рукотворного заводнения – в этом случае возводится водоснабдительная система с насосными станциями.
Современные системы транспортировки скважин через трубопроводы включают в себя:
- Напорную систему
- Самотечную систему.
При напорной системе есть собственное давление на начало скважины, а при самотечной преодолевается отметка устья над пометкой сборного пункта. При разработке месторождений, которые находятся на шельфах, происходит организация морских промыслов.
К современным методам добычи нефти можно отнести некоторые применяемые виды эксплуатации месторождений – компрессорный, фонтанный и насосный. Залежи нефти могут находиться на глубине до 6 км, поэтому разработка новых технологий добычи нефти очень важна для мировых компаний, которые занимаются выработкой нефти.
1.2 Физико-химическое свойство нефти
Физико-химические
свойства нефти варьируют в значительных
пределах. Важное значение для характеристики
имеют : плотность, вязкость, люминисценция,
цвет, запах и другие.
Плотностью нефти , как и плотностью любого
тела, называется масса нефти в единице
объема. Плотность нефти колеблется в
среднем от 0.75 до 1.00 при температуре 20
градусов и зависит от состава нефти.
Коэффициент усадки - величина (в процентах)
уменьшения объема 1 м3 нефти , извлеченной
из пласта и перемещенной в условиях нефтехранилища.
Усадка нефти происходит за счет остывания
нефти, а также за счет удаления газа.
Вязкость - это способность жидкости сопротивляться
течению. Чем выше вязкость жидкости ,
тем медленнее она течет , и наоборот. Например
легкие нефти очень подвижные, а тяжелые
- очень вязкие и иногда переходят в полутвердые
вещества.
Люминисценция - это холодное свечение
вещества , вызванное различными причинами.
Люминисценция вещества под действием
света называется фотолюминисценцией
. Последний вид люминисценции делится
на два подвида : флюорисценцию и фосфоресценцию.
Флюорисценцией называют свечение вещества
непосредственно при его облучении; если
же после прекращения облучения вещество
продолжает светиться, то это явление
называют фосфоресценцией.
Все нефти в большей или меньшей степени
флюоресцируют. Наиболее флюрисцирующими
являются ароматические нефти. Цвет флюорисценции
серых нефтей изменяется от желтого до
зеленого и синего. Это свойство используют
для определения следов нефти в породах,
проходимых скважинами, при так называемой
люминисцентно-битумилогической съемке,
при поисково- разведочных работах.
Под оптической активностью понимают
способность органических веществ, присутствующих
в нефтях, вращать плоскость поляризации
света. Она обусловлена обусловлена присутствием
в молекуле вещества ассиметричного атома
углерода, то есть атом, все валентности
которого насыщены различными атомами
или радикалами. Присутствие в нефти оптически
активных веществ считается , как правило
, одним из доказательств органического
происхождения нефти, поскольку оптически
активные вещества не могут быть синтезированы
органическим путем.
Теплотворная способность - это количество
теплоты , выделяющееся при полном сгорании
определенного количества вещества. Например,
при полном сгорании 1 кг нефти выделяется
10340-10914 ккал, а при полном сгорании 1 м3
газа - 8900 ккал.
1.3 Производство нефти
Сырую нефть из скважины практически не
используют в чистом виде. Перед вами место,
где ее преобразуют в необходимые человеку
продукты, – нефтеперерабатывающий завод
(НПЗ). Именно сюда сырье доставляется
по трубопроводам, железной дороге или морскими танкерами, чтобы после переработки получить бензин, авиационный керосин, мазут, ди
Итак, после долгого или короткого путешествия нефть поступила в резервуар НПЗ. Что дальше? Сначала из нее удаляют механические примеси и растворенные газы, очищают от лишней соли и воды на электрообессоливающих установках. На этой же стадии определяют и свойства сырья.
Казалось бы, при текущем уровне научно-технического прогресса можно без труда определить химический состав сырой нефти. Но проблема в том, что
распознать сотни и сотни химических соединений в условиях заводской лаборатории – задача исключительно сложная. Поэтому нефть делят
на фракции в зависимости от температуры кипения и плотности. В лаборатории проводят «тренировочную» перегонку, чтобы узнать, какое количество бензина, керосина, смазочных масел, парафина и мазута можно получить из поступившей на завод нефти. (Нефти сильно различаются по химическому составу, поэтому из одних можно получить больше смазочных масел и парафинов, из других – больше бензина.) И только после этого приступают к промышленной перегонке.
Этот интересный процесс происходит в ректификационной колонне – специальном аппарате для разделения нефти на фракции. Если вы когда-нибудь проходили или проезжали мимо нефтеперерабатывающего завода, вы наверняка видели эти огромные сооружения: высота такой колонны может превышать 60 м. Будучи настоящим произведением технологического искусства, она позволяет разделить субстанции, температура кипения которых отличается менее чем на 6oС.
Нефть, нагретую в змеевике
до 320-390oС, подают в колонну в виде
смеси горячей жидкости и пара. Там пары
тяжелых, а потом легких фракций последовательно
конденсируются и оседают на специальных
тарелках – их может быть от 30 до 60. В результате
получают прямогонный бензин (температура
кипения 30-160oС), нафту, которую еще называют лигроином (105-160oС)
Бензин и нафту затем
подвергают каталитическому риформингу. При температуре 320-520oС
и давлении в 15-40 атмосфер в присутствии
платиновых катализаторовполуча
На гидроочистку направляют керосины и газойли, чтобы в водородной среде с использованием катализаторов удалить серу, азот, металлы и другие нежелательные примеси. Керосин, который в зависимости от его свойств делят на авиационный, тракторный и осветительный, после очистки можно использовать по назначению. А газойль отправляют либо на смешивание, чтобы получить из него дизельное топливо, либо на каталитический крекинг (так называют расщепление больших молекул углеводородов на две или более под действием температуры около 500oС и, конечно, катализаторов).
Мазут до конца XIX века выбрасывали как отходы производства. Сейчас его применяют как жидкое котельное топливо или используют как сырье для дальнейшей переработки – вакуумной перегонки. Тяжелые фракции невозможно перегнать при атмосферном давлении – при необходимой для их кипения высокой температуре начинается разрушение молекул. А в условиях вакуума их перегонку можно осуществлять при пониженной температуре – около 400oС. В результате получают продукцию, которая подходит для переработки в моторное топливо, масла, парафины и церезины, и тяжелый остаток – гудрон. Продувая гудрон горячим воздухом, получают битум. Из остатков перегонки и крекинга также производят кокс.
На разных НПЗ
предусмотрены разные наборы технологических
процессов. Обязательны перегонка
сырой нефти, гидроочистка и каталитический
риформинг. При таком наборе выход
светлых нефтепродуктов (
Процесс переработки нефти приводит к выбросу в атмосферу разнообразных химических соединений , сопровождается шумом и тяжелыми запахами, а также может привести к возгоранию и взрывам. Поэтому весьма строгие требования сегодня предъявляются и к размещению НПЗ. В соответствии с современными экологическими стандартами, завод должен располагаться на разумном расстоянии от жилых кварталов и вблизи от транспортных артерий, по которым доставляют сырье и забирают продукцию. Поскольку на многих НПЗ требуется большое количество пара и охлаждающей воды, важно, чтобы рядом был водоем – река, а лучше море. Нередко заводы располагают рядом с портами для облегчения транспортировки конечных нефтепродуктов при помощи морского транспорта.
1.4 Автоматический
контроль технологических параметров
установки деструктивной перегонки
мазутов и гудронов
Процесс деструктивной перегонки мазутов разработан ГрозНИИ для увеличения ресурсов газойлевых фракций — сырья для установок каталитического крекинга. Особенность процесса — сочетание перегонки сырья с термическим разложением его смолистого остатка в испарителе. Если бензиновые и керосиновые фракции образуются в основном в змеевике печи, то газойлевые фракции — в испарителе, работающем при сравнительно умеренной (420- 425 °С) температуре и невысоком избыточном давлении. Длительность пребывания крекируемой жидкости в испарителе составляет примерно 1,5 ч. Температура сырья на выходе из печи равна 460-475 °С.
Установка непрерывного действия с однократным пропуском сырья состоит из высокотемпературной секции, которая включает нагревательную печь и испаритель, и секций фракционирования и охлаждения (рис.К9 ).
Мазут, поступающий с нефтеперегонной установки, насосом 8 через теплообменники 6 и 5 подается в змеевик печи 2. Пройдя по конвекционным трубам змеевика, мазут поступает в радиантные трубы (двухрядный экран). Во второй ряд радиантных труб вводится перегретый водяной пар. По выходе из радиантного змеевика смесь подается в нижнюю часть испарителя 3; туда же, но ниже ввода сырья подается и перегретый водяной пар. В испарителе 3 смесь разделяется на паровую и жидкую фазы. Объем испарителя достаточен для длительного пребывания в нем жидкости, продуваемой перегретым водяным паром.
С целью уменьшения
вязкости тяжелого остатка, отводимого
из испарителя поршневым насосом 4,
предусмотрена возможность
Рисунок К9
Нижний продукт колонны представляет собой газойль с началом кипения около 340 °С. Фракция дизельного топлива до вывода ее из отпарной колонны 10 продувается на шести тарелках водяным паром.
На схеме
не показаны другие аппараты секции фракционирования,
такие как конденсатор-
Для процесса деструктивной перегонки термического крекинга мазута была приспособлена одна из установок типа «Винклер—Кох». Недостатком рассмотренной схемы, но не процесса является весьма слабое использование вторичного тепла, особенно тепла тяжелого остатка, откачиваемого из испарителя. При высокой температуре исходного мазута его можно направлять, минуя теплообменники, непосредственно в змеевик печи. В этом случае необходимо пересмотреть схемы, в частности, с целью рационального использования избыточного тепла и теплообменных аппаратов.
Ниже приведен режим работы установки при деструктивной перегонке сернистого мазута (плотность при 20 °С 942 кг/м3; коксуемость 9,5 % масс., содержание серы 2 % масс. и фракций до 350 °С - 4,7 % масс.):
Температура сырья на выходе из печи, оС Расход водяного пара, % (масс.) на мазут в радиантные трубы в низ испарителя Длительность пребывания стекла в испарителе, мин Избыточное давление в испарителе, Мпа Скорость паров в испарителе, м/с Удельная тепловая напряжённость радиантных труб печи, МДж/(м2ч) |
460-475
1,5-2,0 5,5-7,0 40-120 0,2-0,3 ≈0,26 67,0-71,2 |
Выходе продуктов при обычной и деструктивной перегонке сернистого мазута (плотностью 942 кг/м3, 2% масс. серы) даны ниже в % (масс.)
Выход, % (масс.) |
Обычная перегонка |
Деструктивная перегонка |
Газ Бензин (кк 205оС) Фракция 205-350оС Фракция 350-550оС Остаток >550оС Итого |
- - 4,7 51,9 43,4 100,0 |
1,70 3,84 11,83 60,39 22,24 100,00 |
Таким образом, выход дистиллятов увеличился с 56,6 при обычной перегонке до 76,06 % (масс.) при деструктивной.
2. Цели курсового проекта
1. Выбор и
обоснование параметров
2. Выбор и
обоснование технических
3. Разработка
системы автоматического
4. Спецификация на применяемые технические средства автоматизации автоматического контроля технологических параметров установки деструктивной перегонки мазутов и гудронов.
3. Технические приборы для использования автоматического процесса установки деструктивной перегонки мазутов и гудронов
Позиции и обоснование установленных датчиков температуры:
Технологические параметры трубчатой печи (№1).
- При попадании в печь сырая нефть спускается, температура сырой нефти в печи 460-475 ºC (поз. 1а.).
- Расход нефти выделяемый из печи 140м3/сағ; (поз. 9а,б.)
- Расход нефти выделяемый из печи 150м3/сағ. (поз. 11а,б.)
Технологические параметры насоса (№2).
- Давление сырой нефти, проходящее через насос 1,3—1,5 МПа; (поз. 21а,б.)

- Деструктивные процессы глубокой переработки нефти. Определение экономически наиболее выгодного диаметра трубопровода
- Деструктивные процессы и явления в жизнедеятельности организации социальной сферы
- Десульфурация металла в открытом процессе
- Десульфуризация
- Десять блоков В.В.Путина
- Детализация и оценка основных технологий и технических средств
- Детализация как фактор негативного влияния при освящении событий экстримальной группы
- Десерты из мягких сортов сыра, творога и усовершенствование процессов их приготовления
- Десерты из фруктов и ягод
- Десерты итальянской кухни
- Десерты французской кухни
- Десинхронизация и ресинхронизация циркадных ритмов у спортсменов
- Десткий суицид
- Деструктивная личность и ее проявление в политике (Э. Фромм)