Расчет установки по первичной переработки нефти

Содержание

Введение

1. Характеристика исходной  нефти

2. Ассортимент получаемых  продуктов и их применение

3. Выбор и обоснование  принципиальной технологической  схемы     установки

4. Материальный баланс

5. Технологический расчет

5.1 Расчет доли отгона  К-1

5.2 Расчет колонны К-2

5.3 Расчет теплового  баланса колонны К-1

5.4 Расчет диаметра  колонны

5.5 Расчет высоты колонны

5.6 Расчет сырьевого  теплообменника

5.7 Расчет тепловой  нагрузки печи

5.8 Расчет насоса

6. Выбор типа оборудования

7. Описание технологической схемы процесса

8. Лабораторный контроль

9. Техника безопасности  и охрана труда на установке

Литература

Приложение 

ВВЕДЕНИЕ

Обеспечение потребности  страны в топливе и энергии - одна из важнейших проблем дальнейшего развития народного хозяйства. Доля нефти и природного газа в общем объеме производства энергетических ресурсов по состоянию на 1980 год составляла 70%. Оценка изменений в объемах и структуре производства энергетических ресурсов показывает, что добыча нефти и газового конденсата стабилизируется или незначительно возрастает, а их доля в общем производстве энергетических ресурсов сократится. В таких условиях важнейшей задачей развития нефтепереребатывающей промышленности становится углубление переработки как основной фактор повышения эффективности использования нфти в народном хозяйстве. При увеличении глубины переработки нефти, как показывают расчеты, в 1,2 - 1,4 раза против современного уровня расход нефти сократится на 20 - 35%. Решение подобной задачи возможно путем разработки гибких технологических схем глубокой переработки нефти на основе широкого применения термокаталитических процессов, а также путем оптимизации качества моторных топлив с целью расширения их ресурсов за счет увеличения доли отбора от нефти при прямой перегонке. Устоновки подготовки и первичной перегонки нефти - головные на нефтеперерабатывающих предприятиях и эффективность их работы во многом определяет технико-экономические показатели завода в целом.

1 Характеристика исходной нефти

Западно-сургутская нефть - это нефть Западной Сибири.

Западно-Сибирская низменность  представляет собой одну из крупнейших нефтеносных провинций мира. Нефтянын месторождения Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна, расположенны в Тюменской, Омской, Томской и Новосибирской областях.

Все нефтяные месторождения  Западной Сибири сгруппированны в соответствии с тектонической схемой в десять нефтегазоносных областей, из которых наибольшее промышленное значение имеют Приуральская, Среднеобская и Каймысовская нефтегазоносные области. Большая часть месторождений расположена на трех сводах - Шаимском, Сургутском и Нижневартовском. Все нефтяные и нефтегазовые месторождения приурочены к сводам, куполовидным поднятиям и валам, на которых располагаются складки, аккумулирующие углеводороды. С Нижневартовским и Сургутским сводами связаны основные запасы нефти Западной Сибири.

Из месторождений, расположенных  на Сургутском своде, наибольшее значение имеют усть-балыкское, западно-сургутское и минчимское. Эти нефти являются наиболее тяжелыми ( относительная плотность достигает 0,900; выход светлых до 350⁰С не превышает 43%), смолистыми (смол селикагелевых 23%) и сернистыми ( серы от 1,5 ло 2,0%).   Из месторождений, расположенных на Нижневартовском своде- самотлорское и советско-соснинское-медведевское.

В зависимости от географического  расположения нефтяных месторождений, геологического возраста и глубины залегания нефти Западной Сибири значительно различаются по физическо-химической характеристике и по качеству получаемых из них нефтепродуктов [ 1 ].

Нефти месторождений, расположенных  в восточной части области, на Нижневартовском своде (самотлорская, советско-соснинская-медведевская, аганская и др.),  по сравнению с нефтями  Сургутского свода имеют меньшую  относительную плотность ( не более 0,875), содержит больше фракций, выкипающих до 350⁰С (от 58 до 63%), и являются менее сернистыми (0,56 - 1,10 %) и менее смолистыми (силикагельных смол не более 12%)  [ 1 ].

Нефти Западной Сибири значительно  различаются по качеству в зависимости от приуроченности залежей к тем или иным подразделениям вне зависимости от расположения месторождения на сводах и валах. Из нефтей валанжинского горизонта лишь саматлорская и советская имеют заметно меньшее содержание серы ( 1,10 - 0,93% ) и более высокое содержание фракций, выкипающих до 350⁰С ( 58 - 62 % ).

Бензиновые фракции  западно-сибирских нефтей имеют  низкие октановые числа ( 25 - 67 ) вследствии высокого содержания парафиновых углеводородов.

В бензиновых фракциях из нефтей, расположенных на Нижневартовском своде, значительно большее содержание нафтеновых углеводородов ( 30 - 47% ), что предопределяет лучшее качество сырья для каталитического риформинга, по  сравнению с аналогичными фракциями нефтей, расположенных на Сургутском своде.

Легкие керосиновые  дистилляты большенства нефтей Западной Сибири отличаются невысоким содержанием серы ( до 0,1% ), отсутствием меркаптановой серы и хорошими фотометрическими свойствами.

Осветительный керосин  марки КО-20 можно получить без  предварительной очистки (содержание серы до 0,1% ) из шаинской, советской и самотлорской нефтей. Керосиновые дистилляты нефтей Сургутского свода нуждаются в очистке, так как содержание серы коллеблется от 0,2 до 0,8%.

По справочнику [ 1 ] находим  характеристики западно-сургутской  нефти и различных фракций  полученных из этой нефти. 

Физико - химические свойства нефти

Таблица 1.1 - Физико - химические свойства нефти

Продолжение таблицы 1

Состав газа

Таблица 1. 2 - Состав газов  до С₄  растворенных в нефти

Состав нефти

Таблица 1. 3 - Разгонка ИТК  в аппарате АРН-2

-

2  Ассортимент получаемых  продуктов и их применение

При проектированиии  атмосферно-вакуумных установок ( АВТ ) качество нефти является важнейшей характеристикой, поскольку именно оно определяет ассортимент продуктов и технологическую схему установки. Повышение требований к качеству нефтепродуктов сделало невозможным выработку на установках первичной переработки нефти товарной продукции. Поэтому установки АТ и АВТ превратились в основном в поставщиков сырья для процессов облагораживания отдельных нефтяных фракций ( каталитический крекинг, риформинг, гидроочистка и др.).

Наименьшее число фракций  отбирается при чисто топливном  варианте переработки. Это - бензин, керосин, дизельное топливо, вакуумный газойль - сырье для каталитического крекинга или гидрокрекинга и остаток, добавляемый в котельное топливо, либо используемый как сырье для установок коксования, гидрокрекинга, получения битумов.

Газы до С₄ направляем в топливную сеть.

Таблица 2.1 - Характеристика фракций, выкипающих до 200⁰С

Фракцию н.к. -62 отправляем на пиролиз для получения непредельных углеводородов - этилена и пропилена.

Легкую фракцию бензина 62-85⁰ и 85 -120⁰ С отправляем на каталитический риформинг для получения индивидуальных ароматических углеводородов.

Таблица 2.1 - Характеристика фракций, служащих сырьем для каталитического риформинга

Таблица 2.2 - Характеристика легких керосиновых фракций

Таблица 2.3 - Характеристика керосиновых дистиллятов 

Таблица 2.4 - Характеристика дизельных топлив

Таблица 2.5 - Характеристика остатка

Фракцию 350-400 после депарафинизации  направляем для приготовления масла марки И-12 А ( по ГОСТ 20799-79)

Таблица 2.6 - Характеристики масла марки И-12 А и Фракции 350 - 400⁰ С

 Фракцию 400 - 450⁰ С отбираем для приготовления масел. Остаток 450⁰ С направляем на термический крекинг, коксование или для получения битума.

3. Материальный баланс  установки

Пользуясь кривой ИТК  сырья, устанавливаем выходы перегонки  в процентах на сырье, исходя из выбранных пределов выкипания фракции.

Материальный баланс установки сведем в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 - Материальный баланс установки

В колонну К-1 подаем исходную нефть, орошение и циркуляцию горячей струи - из печи. Из колонны выводим  газы и бензиновую фракцию НК-85⁰С, отбензиненную нефть. Составим материальный баланс колонны и результаты расчетов сведем в таблицу 3.2.

Таблица 3.2 Материальный баланс колонны К-1

Так как в схеме  установки имеется предварительная  отбензинивающая колонна К-1, составляем матариальный баланс К-2 с учетом отбора фракций от потенциального содержания их в нефти. Результаты сводим в таблицу 3.3.

Таблица 3.3 Материальный баланс колонны К-2

4. Выбор и обоснование  принципиальной технологической схемы установки

Технологическая схема  установки АВТ должна обеспечивать получение выбранного ассортимента продуктов из заданного сырья наиболее экономичным способом. Выбранная схема должна обеспечивать большую глубину отбора, четкость фракционирования, гибкость процесса, большой межремонтный пробег и высокие технологические показатели [5].

Первичной переработкой или прямой перегонкой называют процесс  получения нефтяных фракций, различающихся  по температуре кипения. Без термического распада компонентов, составляющих дистиллят. В настоящее время данный процесс осуществляется на установках АТ и АВТ. В зависимости от давления в ректификационных колоннах трубчатые установки подразделяются на атмосферные (АТ), вакуумные (ВТ) и атмосферно-вакуумные (АВТ).

По числу ступеней испарения различают трубчатые  установки одно-, двух-, трех- и четырехкратного  испарения. На установках однократного испарения из нефти в одной ректификационной колонне при атмосферном давлении получают все дистилляты — от бензина до вязкого цилиндрового. Остатком перегонки является гудрон.

На установках двукратного  испарения перегонка до гудрона  осуществляется в две ступени: сначала при атмосферном давлении нефть перегоняется до мазута, который затем перегоняется в вакууме до получения в остатке гудрона. Эти процессы осуществляются в двух ректификационных колоннах; в первой из них поддерживается атмосферное давление, во второй — вакуум. Двукратное испарение нефтей до мазута может также осуществляться при атмосферном давлении в двух ректификационных колоннах; в первой отбирают только бензин и остатком перегонки является отбензиненная нефть; во второй отбензиненная нефть, нагретая до более высокой температуры, перегоняется до мазута. Подобные двухколонные установки относятся к группе атмосферных (АТ).

На установках трехкратного испарения перегонка нефти осуществляется в трех колоннах: двух атмосферных и одной вакуумной. Разновидностью установки трехкратного испарения нефти является установка АВТ с одной атмосферной и двумя вакуумными колоннами. Вторая вакуумная колонна предназначена для до испарения гудрона, в ней поддерживается более глубокий вакуум, чем в основной вакуумной колонне.

Установка четырехкратного  испарения представляет собой установку  АВТ с отбензинивающей атмосферной колонной в головной части и до испарительной вакуумной колонной для гудрона к концевой части.

В настоящее время  из действующих на НПЗ страны АТ и АВТ установки мощностью до 1,0 от 1,0 до 2,5 и от 3 до 8 млн т/год составляют 35, 45 и 20% соответственно, причем только менее половины из них имеют вакуумные блоки. Отечественные установки первичной переработки нефти характеризуются большим разнообразием схем перегонки, широким ассортиментом получаемых фракций. Даже при одинаковой производительности ректификационные колонны различаются размерами, числом и типом тарелок; по-разному решены схемы теплообмена, схемы холодного, горячего и циркуляционного орошения, а также вакуумсоздающей системы. Расход водяного пара колеблется в широких пределах.