Расчет установки АВТ-5
Содержание
Введение
1 Технологическая часть
1.1 Назначение, краткая характеристика
процесса
1.2 Обоснование предлагаемых
технических решений
1.3 Теоретические основы процесса
1.4 Характеристика сырья, готовой продукции,
вспомогательных материалов
1.5 Применение готовой продукции
1.6 Описание технологической схемы атмосферного блока установки.
Нормы технологического режима
1.7 Аналитический контроль технологического процесса
1.8 Характеристика основного технологического оборудования
1.9 Автоматизация технологическог
1.10 Охрана труда
1.11 Охрана окружающей среды
2 Расчетная часть
2.1 Материальный баланс процесса
2.2 Материальный баланс установки вакуумного блока
2.3 Технологический расчет вакуумной колонны К-5
2.4 Расчет вакуумной печи П-2
2.5 Расчет барометрического конденсатора
2.6 Выбор и характеристика оборудования
3 Организационно
– экономическая часть
3.1 Обоснование годовой
производственной мощности
3.2 Расчет капитальных
затрат
3.3 Организация производства, расчет численности персонала и
фонда заработной платы
3.4 Расчет себестоимости целевой продукции
3.5 Расчет технико-экономических показателей
4 Заключение
5 Графическая часть
Литература
Введение
Нефть – это сложная смесь взаимно растворимых органических веществ. Разделение ее на составляющиеся компоненты невозможно, что и не требуется для промышленного применения нефтепродуктов. На практике нефть делят на фракции, отличающиеся по пределам выкипания. Это разделение проводят на установках первичной перегонки нефти с применением процессов дистилляции и ректификации. Полученные фракции служат сырьем для дальнейшей переработки или используются как товарные продукты.
Первичная перегонка – первый технологический процесс переработки нефти. Установки первичной перегонки есть на каждом НПЗ: вакуумные, трубчатые и атмосферные установки существуют независимо друг от друга или комбинируются в составе одной установки.
Как и на атмосферных установках, на установках и блоках вакуумной перегонки применяются схемы однократного и двукратного испарения. Наиболее распространены блоки с однократным испарением мазута, построенные на большинстве отечественных НПЗ.
Перегонку нефти на промышленных установках непрерывного действия осуществляют при температуре не выше 3700С, так как при более высокой температуре начинается разложение углеводородов – крекинг. В данном случае крекинг нежелателен, так как при этом образуются непредельные углеводороды, которые резко снижают качество нефтепродуктов. В результате атмосферной перегонки нефти при температуре 350-3700С остается мазут, для перегонки которого необходимо подобрать условия, исключающие возможность крекинга и способствующие отбору максимального количества дистиллятов.
Самым распространенным методом выделения фракций из мазута является перегонка в вакууме. Вакуум понижает температуру кипения углеводородов и тем самым позволяет при температуре 410-4200С отобрать дистилляты, имеющие температуры кипения до 5000С ( в пересчете на атмосферное давление). Конечно нагрев мазута до 4200С сопровождается некоторым крекингам углеводородов, но если получаемые дистилляты затем подвергаются вторичным методам переработки, то присутствие следов непредельных углеводородов не оказывает существенного влияния.
При получении масляных дистиллятов разложение их сводят к минимуму, повышая расход водяного пара, снижая давление в вакуумной колонне и т.д. Существующими методами удается поддерживать остаточное давление ниже 50 мм.рт.ст. Следовательно, целесообразно применять самый высокий вакуум, какой только можно создать существующими в настоящее время методами.
Таким образом, назначением вакуумного блока установки АВТ является разделение мазута на вакуумные погоны (масляные фракции) под вакуумом в присутствии водяного пара.
1 Технологическая часть
1.1 Назначение,
краткая характеристика
1.2 Обоснование предлагаемых технических решений
1.3 Теоретические основы процесса
Первичная перегонка нефти на трубчатых установках осуществляется при атмосферном давлении и под вакуумом. При перегонке нефти на трубчатых установках, работающих при атмосферном давлении из нефти выделяют светлые дистилляты – бензиновый, керосиновый, дизельный.
Остатком от перегонки при атмосферном давлении является мазут-фракция, перегоняющаяся выше 330-3500С. Для того, чтобы выделить более высококипящие нефтяные фракции, мазут подвергается перегонке на установках, работающих с применением вакуума. Остатком от перегонки мазута является гудрон.
Процесс первичной перегонки – чисто физический, т.е. нефть, поступающая на перегонку, непретерпевает изменений, а идет разделение ее на фракции, отличающиеся температурами кипения начал и конца.
Таким образом, перегонка – это процесс разделения нефти на фракции, отличающиеся пределами выкипания. Кроме перегонки, нефть подвергается процессу ректификации.
Ректификация – это процесс разделения нефти на фракции, отличающиеся по температурам выкипания за счет многократного контактирования паровой и жидкой фаз.
Физико-химические свойства нефтей и составляющих их фракций оказывают влияние на выбор ассортимента и технологию получения нефтепродуктов. При определении направления переработки нефти стремятся по возможности максимально полезно использовать индивидуальные природные особенности их химического состава.
Мазут – остаток атмосферной перегонки нефти – применяется как котельное топливо или в качестве сырья для установок вакуумной перегонки термического, каталитического крекинга и гидрокрекинга. Широкая масляная фракция 350-5000С и 350-5400С – вакуумный газойль – используется в качестве сырья каталитического крекинга и гидрокрекинга.
Узкие масляные фракции 320-4000С, 350-4200С, 400-4500С и 450-5000С используются как сырье установок производства минеральных масел различного назначения и твердых парафинов.
Гудрон – остаток вакуумной перегонки мазута – подвергают деасфальтизации, коксованию с целью углубления переработки нефти, используют в производстве битума, остаточных базовых масел.
В результате перегонки
мазута в вакуумной колонне поддержива
1.4 Характеристика
сырья, готовой продукции,
Таблица 1 – Характеристика сырья, готовой продукции
№ п/п |
Наименование сырья, материалов, реагентов, катализаторов, полуфабрикатов, изготовляемой продукции |
Номер государственного или отраслевого стандарта, технических условий, стандарта предприятий |
Показатели качества, обязательные для проверки |
Норма по ГОСТ, ОСТ, СТП, ТУ /заполняется при |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
1 |
Мазут прямой перегонки нефти из колонны К-2 – сырье вакуумного блока |
СТП 019902-401028-94 |
1. Фракционный состав:
- до 350 оС перегоняется, % об., не более |
определяется, не нормируется |
2 |
Дистиллят вакуумный маловязкий (II вакуумный погон) |
СТП 019902-401033-98 |
1 Вязкость кинематическая при 500С, сСт, в пределах |
17,0-19,0 |
2 Температура вспышки, |
195 | |||
3 Цвет, единиц ЦНТ, не более |
2,0 | |||
4 Фракционный состав: |
||||
- 5% перегоняется при температуре, 0С, не ниже |
385 | |||
- 95% перегоняется при температуре, 0С, не выше |
460 | |||
3 |
Дистиллят средневязкий (III вакуумный погон) |
СТП 019902-401086-98 |
1 Вязкость кинематическая при 1000С, сСт, в пределах |
6,5-7,5 |
Продолжение таблицы 1
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
2 Температура вспышки, определяемая в открытом тигле, 0С, не ниже |
215 | |||
3 Фракционный состав: |
||||
- 95 об. перегоняется при температуре, 0С, не более |
480 | |||
- интервал перегонки от 5 до 95 % об., 0С, не более |
90 | |||
4 Цвет на колориметре ЦНТ без разбавления, ед. ЦНТ, не более |
2,5 | |||
5 Критическая температура растворения (КТР), 0С |
77-85 | |||
6 Показатель преломления при 500С |
1,4910-1,4950 | |||
4 |
Дистиллят вакуумный – фракция ВГ (300-4100С) |
СТП 019902-401106-98 |
1 Фракционный состав: |
|
- 5% перегоняется при температуре, 0С, не ниже |
300 | |||
- 95% перегоняется при температуре, 0С, не выше |
405 | |||
2 Вязкость кинематическая при 500С, сСт, в пределах |
6,5-7,5 | |||
3 Температура вспышки, определяемая в открытом тигле, 0С, не ниже |
165 |
Продолжение таблицы 1
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
4 Цвет на колориметре ЦНТ без разбавления, ед. ЦНТ, не более |
1,0 | |||
5 |
Фракция тяжелая нефтяная 480-5200С для специфических производств |
ТУ 38.301-29-72-96 |
1 Плотность при 200С, кг/м3, в пределах |
890-950 |
2 Вязкость кинематическая при 1000С, мм2/с, в пределах |
10,0-25,0 | |||
3 Коксуемость, % масс, не более |
1,5 | |||
4 Массовая доля серы, %, не более |
1,0 | |||
5 Температура текучести, 0С, в пределах |
40-48 | |||
6 Температура вспышки, определяемая в открытом тигле, 0С, не ниже |
225 | |||
7 Содержание металлов (никеля, ванадия), ppm, не более |
1,0 | |||
8 Цвет |
не нормируется, определение обязательно | |||
Примечание: |
||||
Пункт 7 качества не браковочный, определяется у потребителя |
Продолжение таблицы 1
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Облегченный гудрон, фракция затемненная |
СТП 019902-401032-98 |
1 Вязкость условная при 1000С, градусы ВУ, в пределах |
6,0-20,0 |
2 Температура вспышки, 0С, не ниже: |
||||
- в открытом тигле |
250 | |||
- в закрытом тигле |
220 | |||
Примечание: |
||||
При производстве масел МС-20, КМ-22 необходимо выполнять по заданию производства масел дополнительные требования по вязкости в пределах разрешенного технологией интервала от 6,0 до 20,00ВУ |
||||
7 |
Гудрон высоковязкий |
СТП 019902-401025-97 |
1 Вязкость условная при 1000С, градусы ВУ, в пределах |
20,0-30,0 |
2 Температура вспышки, определяемая в закрытом тигле, 0С, не ниже |
220 | |||
8 |
Гудрон |
СТП 019902-401172-92 |
1 Вязкость условная при 1000С, градусы ВУ, в пределах |
11,5-15,0 |
- для масла МС-20 в пределах |
15,0-18,7 | |||
2 Температура вспышки, определяемая в открытом тигле, 0С, не ниже |
250 |
Продолжение таблицы 1
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
9 |
Гудрон |
СТП 019902-401172-92 |
1 Вязкость условная при 1000С, градусы ВУ, не менее: |
|
- смесь нефтей |
12,5*) | |||
- мангышлакские нефти |
10,5 | |||
2 Температура вспышки, определяемая в открытом тигле, 0С, не ниже |
250 | |||
3 Коксуемость, % масс, не ниже |
8,0 | |||
4 Содержание хлористых солей, мг/дм3, не более |
15,0 | |||
Примечание: |
||||
Допускается нижний предел вязкости гудрона из смеси нефтей, не менее 11,5% |
||||
10 |
Газ аварийно-факельного хозяйства (топливо для печей П-1, 2) |
СТП 019902-401098-95 |
1 Содержание водорода, % об., не более |
не нормируется, определение обязательно |
2 Массовая доля сероводорода, %, не более |
не нормируется, определение обязательно | |||
11 |
Газ природный (топливо для печей П-1, 2) |
ГОСТ 5542-87 |
1 Теплота сгорания низшая, МДж/м3 (ккал/м3), при 200С 101,325 кПа, не менее |
31,8
(7600) |
2 Число Воббе, МДж/м3, (ккал/м3) |
41,2-54,5 (9850-13000) |
Продолжение таблицы 1
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
3 Меркаптановая сера, г/м3, не более |
0,036 | |||
4 Содержание сероводорода, г/м3, не более |
0,02 | |||
5 Содержание механических примесей, г/м3, не более |
0,001 | |||
6 Объемная доля кислорода, %, не более |
1,0 | |||
7 Интенсивность запаха при объемной доле 1% в воздухе, балл, не менее |
3,0 | |||
1.5 Применение готовой продукции
На установке ЭЛОУ-АВТ-5 при переработке малосернистых нефтей или их смесей (Волгоградской, Западно-Сибирской и других нефтей) вырабатываются следующие нефтепродукты:
1) Газ, используемый далее в качестве сырья для блока № 110 установки по переработке нестабильных бензинов, предельных и непредельных газов № 2;
2)бензин прямой перегонки нефти, используемый в качестве сырья блока № 110 установки № 2;
В случае остановки установки № 2 бензин может использоваться:
- как компонент товарных автомобильных бензинов, выпускаемых по действующим нормативным документам и применяемых в качестве топлива карбюраторных автомобильных и других двигателей. В этом случае бензин откачивается в резервуары № 15-24 парков № 73, 73а цеха № 17;
- как сырье установки вторичной перегонки бензина № 7, в этом случае откачивается в резервуары № 82-85 парка № 351а цеха № 17.
В случае использования бензина в качестве сырья установки каталитического риформинга № 11 бензин откачивается в резервуары № 930-933 парка № 44а.
3) Керосиновая фракция откачивается:
- в резервуары № 57-60, 63-65 парка № 76 цеха № 17 в качестве компонента товарного топлива ТС-1 для реактивных двигателей;
- в резервуары № 938-941 сырьевого парка № 354 установки гидроочистки топлив № 14 типа Л-24-8 в качестве сырья для производства топлива РТ для реактивных двигателей;
- в резервуары № 61, 62, 62а парка № 76 цеха № 17 в качестве компонента товарного осветительного керосина, используемого для горения в осветительных лампах, керосинках, керогазах, примусах.
4) Дизельная фракция, используемая:
- как компонент товарных дизельных топлив применяемых в качестве топлива для быстроходных дизелей и судовых газовых турбин, откачивается в резервуары № 47-54, 67-71 парков № 75, 76а цеха № 17;
- как сырье комплекса КМ-3 откачивается в резервуары № 2384-2398 парка № 322-4;
- как сырьё установки
гидроочистки дизельного
5) Тяжелый компонент дизельного топлива как компонент товарного дизельного топлива выводится в резервуары № 73-74 парка № 42 цеха № 17, резервуары № 48-52 парка № 75 цеха № 17, как сырье КМ-3 - в резервуары № 2384-2398 парка № 322-4.
6) I, II вакуумные погоны могут использоваться как сырье для производства масел, в этом случае откачиваются в резервуары № 321, 323-326 парка № 62 производства масел, как сырье установок термического крекинга № 8, 9 откачиваются непосредственно на установку ТК - 8 или в резервуары № 135-138 парка № 53 и № 139, 140 парка № 53А. Как компоненты товарных нефтяных топлив откачиваются в резервуары № 103,104 парка № 48, как компонент товарного вакуумного газойля - в резервуар № 74 парка № 42 цеха № 17.
7) III вакуумный погон - как сырье для производства масел откачивается в резервуары № 304-306 парка № 61, резервуары № 307-309 парка № 61А, резервуары № 321, 323-326 парка № 62 производства масел. Как компонент товарных нефтяных топлив откачивается в резервуары № 103,104 парка № 48, как сырье установок термического крекинга № 8, 9 откачивается непосредственно на установку ТК - 8 или в резервуары №135-138 парка № 53 и № 139, 140 парка № 53А, как компонент товарного вакуумного газойля - в резервуар № 74 парка № 42 цеха № 17.
8) Гудрон в качестве сырья для производства масел откачивается в резервуары 201–211 парка № 59 цеха № 6. Как сырье для производства кокса откачивается в резервуары № 215-218 парка № 47, в резервуары № 232-236 парка № 47Б коксо-битумного производства. Как компонент товарных нефтяных топлив - в резервуары № 107-110 парка № 49 цеха № 17.
9) Затемнённая фракция, как компонент товарных нефтяных топлив откачивается в резервуары №103,104 парка № 48 цеха 17, в резервуары № 135-138 парка № 53 или №139,140 парка № 53а цеха № 17.
1.6 Описание технологической схемы вакуумного блока
С низа колонны К-2 мазут поступает на 6-ю тарелку вакуумной колонны К-6 за счет перепада давлений через клапан регулятора уровня в колонне К-2 поз.86.
Ректификационная колонна К-6 представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат, работающий под вакуумом, диаметром 4,2м, высотой 26,9м и имеющий 21 тарелку желобчатого типа.
С 19 тарелки выводится тяжелый компонент дизельного топлива, который забирается насосом поз. Н-19(Н-21) и откачивается через клапан регулятора уровня на 19-ой тарелке поз.19, смонтированного на выходе с установки, по схеме:
Т-6/2 ® Т-12/2 ® Т-12/1 ® Т-8 ® Т-9 /1 ® Х-10 ® Х-10а ® Х-15а ®
в парк через прибор учета расхода типа ”Турбоквант” поз. 764.
Часть тяжелого компонента дизельного топлива после холодильника Х-15а подается в качестве орошения на 21-ую тарелку колонны К-6, через клапан регулятора температуры верха К-6 поз.57.
Расход тяжелого компонента дизельного топлива на орошение верха К-6 регистрируется прибором поз.512.
Температура откачиваемого тяжелого компонента дизельного топлива с установки и подаваемого на орошение измеряется термопарой и регистрируется потенциометром поз.611 т.0.
Вакуум в колонне К-6 регистрируется вакуумметром поз.89.
Технологической схемой
установки предусмотрена
В низ колонны К-6 подаётся перегретый пар через клапан регулятора расхода поз.18.
Снизу колонны К-6 утяжеленный мазут забирается насосом на Н-4/1,2 и двумя параллельными потоками проходит 23 трубы подового экрана, 6 труб бокового экрана и 30 труб потолочного экрана печи П-2, где нагревается до температуры 380-395 оС и поступает в вакуумную колонну К-5 на 5-ую тарелку.
На линии подачи мазута в печь П-2 смонтированы клапаны регулятора расхода поз. 2,3, связанные с уровнем в колонне К-6 поз. 118. Предельное значение минимального уровня в колонне К-6 (20 %) сигнализируется.
Давление в мазутовых змеевиках П-2 регистрируется прибором поз.87, 87а.
Температура низа колонны К-6 измеряется термопарой, смонтированной на приёмном трубопроводе к насосам Н-4/1,2 и регистрируется потенциометром поз.360 т.76.
На выходе из печи П-2 температура мазута измеряется термопарами и регистрируется потенциометром поз.64/69 точки 9,12.
Для предупреждения коксования в радиантные трубы каждого из 2х потоков печи П-2 (перед входом в потолочный экран) предусмотрена подача острого пара в количестве 0,3 % на каждый поток мазута.
Температура перевалов печи П-2 измеряется термопарами и регистрируется потенциометром поз.65/66, точки 1,2,3,4,5,6. При повышении температуры перевалов выше 780оС срабатывает звуковая и световая сигнализация.
При остановке вакуумной колонны К-5 и печи П-2 имеется возможность работать на одной вакуумной колонне К-6 с выводом мазута из колонны К-6 по схеме откачки гудрона насосами Н-4/1, Н-4/2.
Также имеется возможность самостоятельно выводить на технологический режим колонну К-5.
Оба регулирующих клапана от Н-4/1,2 поз. 2, 3 связаны с уровнемером низа колонны К-6. На этих же линиях стоят регистраторы давления поз. 87, 87а.
Для заполнения и прогрева корпуса насоса Н-4/1, 2 после ремонта смонтирован трубопровод от приема насосов в линию мазута с установки с контролем температуры после врезки, поз.360 точка 4.
Колонна К-5 представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат высотой 24, 8 м. Диаметр нижней отгонной части – 3,2 м, средней и верхней части - диаметр 5,8 м.
В колонне смонтировано 19 тарелок. В отгонной части колонны (ниже ввода сырья) установлены 5 тарелок желобчатого типа.
Над отгонной частью колонны смонтирован струнйый отбойник.
В концентрационной части (выше ввода сырья) смонтированы 14 тарелок.
Полотна тарелок имеют уклон в сторону стока жидкости по тарелке из расчета 1,4 : 100.
Тарелка № 14 имеет ввод орошения в боковые карманы. Полотна тарелок № 16, 17 имеют частичное перекрытие по колпачкам (глухие полотна).
Из колонны К-5 выводятся I, II, III, вакуумные погоны.
Первый вакуумный погон с 18-ой тарелки К-5 выводится через клапан регулятора расхода поз. 914 в вакуумприёмник Е-23, откуда насосом Н-22(Н-45) откачивается через клапан регулятора уровня в Е-23 поз. 374, смонтированный на линии вывода I в/погона с установки, по схеме:
Т-22 а ® Т-11/1 ® Х-5/1, 2, 3
Часть первого вакуумного погона, после холодильника Х-5/3, подаётся на орошение верха К-5 через клапан регулятора температуры верха К-5 поз.49.
Расход I вакуумного погона на орошение верха К-5 регистрируется прибором поз.510.
Температура I вакумного погона, откачиваемого с установки и подаваемого на орошение верха К-5 измеряется термопарой и регистрируется потенциометром поз. 611, точка 2.
Расход I вакумного погона с установки регистрируется прибором поз. 511.
Второй вакуумный погон выводится с 15-ой тарелки К-5 через клапан регулятора расхода поз. 915 в стриппинг К-9 (с 4 клапанными тарелками), откуда насосом Н-25 (Н-49) откачивается через клапан регулятора уровня в К-9 поз. 810, смонтированный на линии вывода II вакуумного погона с установки по схеме:
на 17, 19 тарелки
Т-13/2 ® Т-13/1 ® Т-5 ® Т-9/2 ® Х-6/1 ® Х-6/2 К-5
на 14-ю тарелку К-5
Часть II вакуумного погона, после теплообменника Т-5 подаётся в качестве орошения на 14-ю тарелку К-5 через клапан регулятора температуры на 15-ой тарелке К-5 поз.50.
Расход II вакуумного погона на орошение 14-ой тарелки К-5 регистрируется прибором поз.520.
Схемой предусмотрена
Расход II вакуумного погона на 17-ю тарелку К-5 регистрируется прибором поз. 519.
Температура II вакуумного погона, откачиваемого с установки, измеряется термопарой и регистрируется потенциометром поз. 68/361, точка 5.
Расход II вакуумного погона с установки регистрируется прибором поз. 379.
Изменение расхода I и II вакуумных погонов из К-5 в Е-23 и К-9 осуществляется редуцирующим устройством путём изменения давления воздуха КИП, поступающего на клапаны поз. 914, 915, смонтированные на линии вывода вакуумных погонов из К-5 в Е-23 и К-9 соответственно.
