|
|
Отчет по производственной практике фгбоу во Тюменский индустриальный институт
 МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ Государственное БЮДЖЕТНОЕ образовательное
учреждение высшего образования
«ТЮМЕНСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ университет»
Институт промышленных технологий и инжиниринга
Кафедра «Переработки нефти и газа»
ОТЧЕТ
по производственной практике
ФГБОУ ВО «Тюменский индустриальный институт»
(наименование предприятия, организации)
|
Выполнил: обучающийся группы: ХТбз-19-1___________
|
|
|
|
______________ _ ________________ Науменко И.Н._____
|
|
подпись фамилия, инициалы
|
|
Руководитель практики от кафедры:
|
|
|
|
_______________________к.х.н., доцент Землянский Е.О.
|
|
подпись должность, фамилия, инициалы
|
|
Руководитель практики от предприятия (организации):
|
|
|
|
_______________________к.х.н., доцент Землянский Е.О.
|
|
подпись должность, фамилия, инициалы
|
2022
 СОДЕРЖАНИЕ
Введение………………………………………………………………..………….3
1 Оператор технологических установок 4 разряда…………………………..…5
2 Основы ректификации………………………………………………………….7
2.1 Контактные устройства…………………………………………………….....9
2.2.Основные направления развития…………………………………………...17
2.3.Описание технологической схемы…………………………………….……25
3.Блок вакуумной перегонки мазута установки ЭЛОУ – АВТ – 6…………...28
4. Особенности технологии вакуумной перегонки мазута по масляному варианту…………………………………………………………………………..32
5. Вакуумная (глубоковакуумная) перегонка мазута в насадочных колоннах………………………………………………………………………….34
6.Описание технологической схемы……………………………………………40
6.1.Выбор переработки мазута………………………………………………….42
7. Технологические расчеты…………………………………………………….44
7.1.Материальный баланс установки…………………………………………...44
7.2 Материальный баланс вакуумной колонны………………………………..44
7.3.Расчет температурного режима……………………………………………..45
7.4. Построение кривой ОИ фракции мазута (метод Нельсона и Харви)……45
7.5.Построение кривой ОИ фракции 350-450°С (метод Обрядчикова и Смидовича)……………………………………………………………………….48
7.6. Построение кривой ОИ фракции 450-500 С (метод Нельсона и Харви)...51
7.7.Тепловой баланс вакуумной колонны……………………………………...53
7.8.Размеры колонны…………………………………………………………….57
7.9.Расчет теплообменника……………………………………………………...60
Заключение……………………………………………………………………….61
Список литературы………………………………………………………………62
Подпись
 ВВЕДЕНИЕ
В технологии нефтепереработки к первичной перегонке относят процессы атмосферной перегонки нефти и вакуумной перегонки мазута. Их назначение состоит в разделении нефти на фракции и последующей переработки или использование как товарных нефтепродуктов.
Эти процессы осуществляют соответственно на так называемых атмосферных трубчатых (АТ) и вакуумных трубчатых (ВТ) или атмосферно-вакуумных трубчатых (АВТ) установках. Получаемые на них бензиновые, керосиновые, дизельные, газойлевые, масляные фракции и гудрон используют как товарные продукты, а чаще всего отправляют на вторичные процессы.
Выбор технологической схемы и режима перегонки зависит от качества нефти.
Мощности действующих сейчас АВТ колеблются от 0,5 до 10 млн. т/год. До 1950 г. максимальная мощность наиболее распространенных установок АВТ составляла 500-600 тыс. т/год. В 1950-60-х гг. проектировались и строились установки мощностью 1; 1,5; 2 и 3 млн т/год нефти. В 1967 г. ввели в эксплуатацию высокопроизводительную установку АВТ мощностью 6 млн т/год. Самая крупная установка АВТ мощностью 10 млн. т/год была построена в 1975 г. в Антверпене. В те же годы в США были пущены две установки мощностью по 10,5 млн. т/год. В последующем строительство таких мощных установок не велось, и в большинстве своем мощность установок ЭЛОУ-АВТ сохранилась на уровне 6-8 млн. т/год как у нас в стране, так и за рубежом. После 2000 г. из-за дальнейшего падения добычи нефти более выгодно иметь на НПЗ установки АВТ средней и малой мощности (2-3 млн. т/год).
 Псь
 Преимущества установок большой единичной мощности очевидны: высокая производительность труда и низкие капитальные и эксплуатационные затраты по сравнению с установками малой производительности. [5]
По мере истощения запасов нефти и газа проблема углубления переработки нефти, т.е. получения максимального количества топлив и масел из каждой тонны перерабатываемой нефти, приобретает все более важное значение. И не последнее место в этой проблеме принадлежит первичной переработке нефти как головному процессу. При этом имеются ввиду два аспекта проблемы применительно к АВТ – увеличение глубины отбора дистиллятов от нефти и сохранение энергозатрат на ее перегонку.
 1 Оператор технологических установок 4 разряда
Обязанности
Ведение технологического процесса и наблюдение за работой оборудования на установках по переработке нефти, нефтепродуктов, газа, сланца и угля в соответствии с рабочими инструкциями.
Ведение технологического процесса и наблюдение за работой отдельных блоков на установках I и II категории под руководством оператора более высокой квалификации.
Регулировка производительности блока, установки, отделения.
Предупреждение и устранение отклонения процесса от заданного режима.
Осуществление контроля за выходом и качеством продукции, расходом реагентов, энергоресурсов.
Пуск и остановка отопительной системы камерных и туннельных печей и регулировка их гидравлического режима; обслуживание ленточных конвейеров, грохочение, классификация нефтяного кокса по фракционному составу под руководством оператора более высокой квалификации на установках замедленного коксования.
Обслуживание приборов контроля и автоматики, заготовка картограмм, смена их, заливка перьев чернилами, проверка приборов на «0».
Наблюдение за состоянием кладки отопительной системы. Пуск, остановка установки и вывод ее на режим.
Подготовка отдельных аппаратов и установки в целом к ремонту. Участие в ремонте технологических установок.
Требования
П
Среднее общее образование и профессиональное обучение по программе профессиональной подготовки рабочих по программе «Оператор технологических установок»
 Опыт работы на установках по переработке нефти, нефтепродуктов, газа в предприятиях нефтяной и газовой промышленности
Навыки работы с базовыми офисными приложениями Microsoft: Word, Excel, Outlook, Power Point, Visio.
 2 Основы ректификации
Процесс ректификации предназначен для разделения жидких неоднородных смесей на практически чистые компоненты или фракции, которые различаются по температуре кипения. Физическая сущность ректификации, протекающей в процессе перегонки нефти, заключается в двухстороннем массо- и теплообмене между потоками пара и жидкости при высокой тербулизации контактирующих фаз. В результате массообмена отделяющиеся от горячей жидкости пары обогащаются низкокипящими, а жидкость – высококипящими компонентами. При определенном числе контактов между парами и жидкостью можно получить пары, состоящие в основном из низкокипящих, и жидкость – из высококипящих компонентов. Ректификация, как и всякий диффузионный процесс, осуществляется в противотоке пара и жидкости. При ректификации паров жидкое орошение создается путем конденсации парового потока вверху колонны, а паровое орошение при ректификации жидкости – путем испарения части ее внизу колонны.
Конструкция аппаратов, предназначенных для ректификации, зависит от способа организации процесса в целом и способа контакта фаз. Наиболее простая конструкция ректификационных аппаратов при движении жидкости от одной ступени контакта к другой под действии силы тяжести.
На установки первичной перегонки нефти основным аппаратом процесса ректификации является ректификационная колонна – вертикальный аппарат цилиндрической формы. Внутри колонны расположены тарелки - одна над другой. На поверхности тарелок происходит контакт жидкой и паровой фаз. При этом наиболее легкие компоненты жидкого орошения испаряются и вместе с парами устремляются вверх, а наиболее тяжелые компоненты паровой фазы, конденсируясь, остаются в жидкости. В результате в ректификационной колонне непрерывно идут процессы конденсации и испарения.
 При ступенчатом осуществлении процесса ректификации контакт пара и жидкости может происходить в противотоке, в перекрестном токе и прямотоке. Если ректификация идет непрерывно во всем объеме колонны, то контакт пара и жидкости при движении обеих фаз может происходить только в противотоке.
По способу контакта между паром (газом) и жидкостью все ректификационные аппараты на установках первичной перегонки нефти характеризуются непрерывной подачей обеих фаз.
На большей части действующих установок ректификация протекает нечетко. Получаемые компоненты светлых и масляных дистиллятов не соответствует требуемому фракционному составу, наблюдается налегание фракций, часть наиболее тяжелых фракций светлых нефтепродуктов – дизельного топлива – проваливается вниз колонны, в мазут.
Современные ректификационные аппараты подразделяются:
по числу получаемых в них дистиллятов – на простые и сложные колонны. Простые колонны (без вывода боковых погонов) – это колонны стабилизации, вторичной перегонки бензина или дизельного топлива. Сложные колонны – это основные колонны, установки – атмосферная и вакуумная;
по типу внутренних контактных устройств – на насадочные и тарельчатые. В первых контакт и массообмен пара и жидкости происходят в пленочном режиме на развитой поверхности специальной насадки (обычно это вакуумные колонны), а во вторых – путем барботажа пара через слой жидкости на специальных тарелках;
одпись
по уровню давления в колоннах – на атмосферные, вакуумные и с высоким избыточным давлением. К атмосферным относятся колонны, где абсолютное давление не превышает 200-250 кПа (атмосферные колонны перегонки нефти). В вакуумных колоннах абсолютное давление обычно составляет 3-10кПа, а в колоннах высокого давления (стабилизационные) давление достигает 1 МПа (1000 кПа).
 На конструкцию ректификационной колонны оказывают влияние технологические особенности: система подачи сырья, отвод боковых жидких погонов, подача орошений, пара и др.
В вакуумной части установки мазут, во избежание термического разложения высококипящих компонентов, перерабатывают при остаточном давлении наверху вакуумной колонны 40-70 мм.рт.ст. При этом получают отдельные фракции или широкую вакуумную фракцию, включающую компоненты, вскипающие при 350-500С, и остаток – гудрон. Температура кипения отдельных фракций зависит от физико-химических свойств перерабатываемой нефти. На установках первичной переработки нефти суммарный выход целевых продуктов достигает 65-75%.
2.1 Контактные устройства
Контактными называются внутренние устройства колонны, на которых происходит контакт паровой и жидкой фаз, в результате которого реализуется процесс тепло- и массообмена и в итоге процесс ректификационного разделения сложной смеси.
В зависимости от способа организации этого контакта устройства делятся на две большие группы – насадки и тарелки.
Насадки представляют собой ячейки (элементы), заполняющие объем колонны на определенном высоте и имеющие развитую внешнюю поверхность в единице объема колонны (100-800 м2/м3). За счет такой развитой поверхности создается соответствующая поверхность пленки, стекающей по насадке жидкости, и интенсифицируются в единице объема колонны тепло- и массообмен.
В зависимости от того, как располагаются ячейки насадки в объеме колонны, насадки бывают нерегулярные и регулярные.
Нерегулярными считаются насадки, элементы которых засыпаются в колонну на определенную высоту и располагаются в ней хаотично.
 Нерегулярные насадки:
кольца Рашига;
кольца Лессинга;
кольца Палля;
кольца с крестообразными перегородками;
круглые пружины;
трехгранные пружины,
керамические насадки Инталлокс;
штампованные металлические насадки Инталлокс;
насадка Берля.
Наиболее распространены насадки кольцевого типа (1-4). Для промышленных колонн их изготавливают и фарфора, керамики или нержавеющей стали, а для малых (лабораторных) колонн – из тонкой сетки. Насадки из проволочных пружин (5-6) применяют в лабораторных или пилотных условиях. Седловидные насадки (7-9) из керамики или металла используют в промышленных колоннах разделения углеводородов или легких бензиновых фракций, причем эти насадочные элементы могут быть загружены в колонну «навалом» или уложены отдельными рядами, что повышает их эффективность.
К регулярным относятся насадки, расположение элементов которых в объеме колонны подчинено определенному геометрическому порядку, создающему упорядоченные каналы для прохода паров.
Регулярные насадки:
плоскопараллельная;
насадка Зульцера;
насадка Гудлоу;
пакетная с наклонными секциями.
Элементы плоскоовальной насадки могут быть выполнены из досок, стекол, металлических пластин или сетки. Насадка Зульцера состоит из перемежающихся слоев гофрированной сетки или перфорированного металлического листа, причем гофры в соседних слоях повернуты в противоположную сторону. Насадка Гудлоу (иногда ее называют насадкой Панченкова) представляет собой свернутую спираль из сетчатого чулка. В колонну такие свитые пакеты укладывают послойно. Поток пара через них проходит в щелях сетчатыми слоями. Наклонно-пакетная насадка представляет собой прямоугольные пакеты из сложенных в них слоев чулочной сетки, которые устанавливаются под углом 45-60 друг к другу (или вертикально).
Регулярные насадки 2 и 4 используются в вакуумных колоннах, так как они обеспечивают минимальное гидравлическое сопротивление. Плоскопараллельная насадка наиболее проста, но имеет небольшую удельную поверхность и поэтому используется обычно в таких массообменных аппаратах, как скрубберы или градирни.
По основным параметрам регулярные насадки существенно превосходят нерегулярные, это видно из таблицы 1.
Таблица 1
Характеристика насадок различных типов
Тип насадки
|
Производительность
|
Эффективность
|
Сопротивление ВЭТТ
|
Кольца Рашига (25 мм)
|
1
|
1
|
1
|
Кольца Палля (25 мм)
|
1,4-1,5
|
1,0-1,3
|
0,7-0,8
|
Седла Берля
|
1,1-1,3
|
1,1
|
0,6-0,7
|
Седла Инталлокс
|
1,2-1,4
|
1,3
|
0,45-0,5
|
Гудлоу
|
1,1-1,2
|
3,5
|
0,13
|
Зульцера
|
1,8-2,0
|
2,5
|
0,25-0,45
|
ВЭТТ – высота (слоя насадки), эквивалентная одной теоретической тарелке.
|
 Любая насадка эффективно работает тогда, когда по всей ее поверхности равномерно распределяется поток жидкости. Для достижения этого используют устройства, распределяющие жидкость по насадке по всему сечению колонны. конструкций таких устройств много. Простейшие из них – перфорированная плита и плита с парубками для пара и ниппелями для стока жидкости. Для преобразования струйного орошения насадки в пленочное используют перфорированную плиту с отражателями струй. Наиболее распространены ввод и распределение жидкости над насадкой (особенно регулярной) с помощью маточника, распределяющего жидкость на насадку по всему сечению колонны.
Одним из наиболее существенных недостатков насадок (особенно нерегулярных) является то, что даже при строго равномерно распределении жидкости наверху слоя насадки по мере ее стекания по насадке вниз эта равномерность заметно нарушается. Потоком движущегося снизу вверх пара жидкость оттесняется от центра колонны к ее стенкам, и это ведет к снижению эффективности массообмена, т.е. снижает разделительный эффект колонны. Такое оттеснение жидкости тем заметнее, чем больше диаметр колонны. поэтому нерегулярные насадки чаще всего применяют в колоннах небольшого диаметра (до 2 м), а насадку по их высоте укладывают слоями высотой не более 2,5-3 м. Между этими слоями жидкость вновь перераспределяется с помощью устройств.
В колонну большого диаметра – 6-8 м (вакуумные колонны АВТ) используют регулярные насадки, обладающие минимальным гидравлическим сопротивлением на одну теоретическую тарелку контакта (1-2 мм.рт.ст.).
В современной технологии переработки нефти все более актуальной становится задача углубленного отбора вакуумного газойля из мазута и доведение температуры конца кипения такого газойля до 580-600С.
 
Для реализации такой задачи потребовалось перейти на новый тип вакуумных колонн с давлением в зоне ввода нагретого в печи сырья не более 4-5 кПа, а на верху колонны 0,8-1,5 кПа. Такой гидравлический режим в колонне может обеспечить только регулярная насадка, которая все более широко начинает использоваться в вакуумных колоннах.
Тарелки представляют собой такой тип контактного устройства, на котором контакт (и соответственно тепло- и массообмен) пара и жидкости осуществляется в барботажном струйном или вихревом режиме. Эти режимы контакта определяются конструктивным устройством тарелки. В отличие от насадок, где контакт пара и пленки жидкости непрерывен вдоль всей высоты слоя насадки (противотоком), в тарельчатой колоне этот контакт дискретно осуществляется на каждой тарелке, после его обе фазы разделяются и вступают в новый контакт на смежных тарелках – пар на вышележащей, а жидкость – на нижележащей.
Конструкций ректификационных тарелок, также как и насадок, очень много, но основные из них:
решетчатая провальная;
ситчатая провальная;
ситчатая перекрестноточная;
колпачковая;
из S-образных элементов;
клапанная;
струйная;
вихревая.
Простейшая из них – решетчатая провальная тарелка, полотно которой имеет геометрически упорядоченные ряды щелей (размеры примерно 10150мм), через которые вверх проходит пар, барботируя через сой жидкости на тарелке, и через которые часть избыточной жидкости стекает (проваливается) струями на нижележащую тарелку. Такая тарелка очень чувствительна к изменению нагрузки по жидкости, при изменениях которой от расчетной на 20-30% тарелка может либо захлебнуться, либо не удерживать на полотне слой жидкости.
 Дырчатая волнообразная тарелка является усовершенствованной решетчатой. Полотно ее имеет не щели, а отверстия диаметром 10-15 мм. Профиль полотна в разрезе – синусоидальный. Это позволяет разделять зоны преимущественного прохода пара (верхние изгибы тарелки) и стока жидкости (нижние изгибы полотна тарелки). Слой жидкости на тарелки удерживается выше верхних изгибов, и поэтому пар барботирует через этот слой. Тарелка рассчитана на колонны малого диаметра и применяется в колоннах стабилизации бензина и разделения углеводородных газов.
Обе тарелки (1 и 2) является провальными, и колонна с такими тарелками работает в режиме противотока пара и жидкости. Остальные тарелки являются перектрестноточными, т.е. жидкость на них движется не навстречу потоку пара, а параллельно или под углом, близким к прямому.
 
Простейшей из тарелок такого типа является ситчатая (дырчатая) перекрестноточная тарелка. Полотно ее имеет отверстия диаметром 8-12 мм по всей площади, кроме двух противоположных сегментов, где находятся сливные трубы. Ситчатые тарелки используются в колоннах небольшого диаметра (до 2 м) при ректификации легких фракций нефти. В последние 10-15 лет появились варианты ситчатых тарелок, полотно которых выполнено из просечно-вытяжного листа. Поток пара, проходя через такое полотно, отклоняется от вертикали и на выходе из барботажного слоя отклоняется под углом 40-60 к горизонтали. Чтобы интенсифицировать работу тарелки на пути выходящего из барботажного слоя пара, наклонно устанавливают отбойные элементы, изготовленные из того же просечного листа. Ударяясь об эти элементы, парожидкостная смесь сепарируется: жидкость пленкой стекает по элементу вниз, в зону барботажа, а пары через щели проходят в межтарельчатое пространство. Такие тарелки имеют очень малое гидравлическое сопротивление (0,1-0,2 кПа) и обеспечивают достаточно высокую эффективность массообменных процессов, что позволяет использовать их в промышленных вакуумных колоннах АВТ диаметром до 10 м. Недостаток таких тарелок состоит в том, что при малейшей негоризонтальности или местных выпуклостях или вмятинах полотна тарелки она работает неравномерно по всей площади – в нижележащих точках проваливается жидкость, а в вышележащих – проскакивает без барботажа пар. В результате снижается эффективность тарелки.
Одним из старейших по длительности использования и массовых до сих пор типов тарелок является колпачковая тарелка с круглыми (капсюльными) колпачками. Ее отличие от предыдущих – наличие у каждого отверстия для прохода паров патрубка определенной высоты, над которыми укреплен колпачок с прорезями для прохода паров по всему нижнему его краю. Такое устройство позволяет ввести поток пара в слой жидкости на тарелке параллельно ее плоскости и раздробленным на множество мелких струй. Кроме того, встречные струи от соседних колпачков, соударяясь, создают завихрения в межколпачковой зоне, в результате чего повышается эффективность тарелки. Существует большое число модификаций колпачковой тарелки, различающихся устройством и формой колпачков. Первая из них – это тарелка с круглыми колпачками. Такая тарелка универсальна, она нашла применение в различных колоннах – от колонн газоразделения до атмосферных и вакуумных на АВТ. В последних она используется редко из-за большой металлоемкости тарелки, сложности изготовления и монтажа. Вторая модификация – это тарелки с литыми или штамповыми прямоугольными (туннельными) колпачками. Третья модификация – это желобчатая тарелка. В 1940-60-е годы такая тарелка получила очень широкое применение в колоннах АВТ диаметром от 1 м до 7 м, главным образом из-за большой простоты монтажа и демонтажа, однако по металлоемкости она имеет мало преимуществ. В настоящее время желобчатая тарелка применяется редко и сохранилась лишь в старых ректификационных колоннах, не подвергшихся реконструкции.
Оригинальность тарелки из S-образных элементов состоит в том, что у нее полотно и колпачки образуют одинаковые элементы, но каждый колпачок при этом имеет прорези для прохода паров только с одной стороны, т.е. на единицу площади барботажа тарелки паровой вводится в жидкость меньшим (по сравнению с желобчатой тарелкой) «фронтом» дробленых струй. Тарелки из S-образных элементов нашли очень большое распространение во всех колоннах АВТ, кроме вакуумных (из-за повышенного гидравлического сопротивления), благодаря малой металлоемкости, простоте изготовления (штамповка) и монтажа в сочетании с высокой эффективностью (средний к.п.д. 0,4-0,7).
Клапанные тарелки по принципу устройства ближе к дырчатым, но в отличие от них позволяют регулировать проходное сечение отверстий для паров. Для этого над каждым отверстием имеется устройство (клапан), который в зависимости от количества паров под их напором приподнимается (или поворачивается над отверстием, изменяя таким образом проходное сечение для паров. Клапанные тарелки сочетают в себе ряд преимуществ (малая металлоемкость, простота сборки, равномерный барботаж в широком интервале нагрузок по пару и жидкости и др.), которые позволили им стать самыми распространенным типом тарелок. Эти тарелки применяют практически во всех типах колонн нефтепереработки – от газоразделительных до вакуумных.
Струйные тарелки представляют собой полотно, в котором выштампованы отверстия различной конфигурации с отгибом лепестков под определенным углом. Наиболее типичными вариантами таких тарелок являются: а – с отогнутыми лепестками в виде прямоугольников с округленными углами, б – в виде конусных выпуклостей с отверстиями в одну сторону. Струйные тарелки рассчитаны на применение в таких случаях, когда нагрузка колонны по потоку паров достаточно высока, поэтому они нашли применение в колоннах газоразделения.
Вихревая тарелка – пример тарелки с интенсивным смешением пара и жидкости на тарелке при пониженном уносе капель с нее. На полотне такой тарелки в окружностях диаметром 100-120 мм выштампованы в радиальных направлениях отверстия с отогнутыми лепестками, а по центру этих окружностей на шпильках установлены отбойные чашечки такого же диаметра, в дне которых расположено 6-8 отверстий. Такая тарелка в опытных масштабах показала малое гидравлическое сопротивление, сочетающееся с высокой массообменной эффективностью, что отвечает основным требованиям для тарелок вакуумных колонн.
Для всех рассмотренных типов тарелок факторами, определяющими область их применения и эффективность работы, являются:
гидравлическое сопротивление;
равномерность и интенсивность барботажа по площади тарелки;
диапазон нагрузок по пару и жидкости, в котором тарелка работает нормально (без провала жидкости и интенсивного уноса капель);
средний к.п.д. тарелки. [1] |
|
|
Скачать 1.54 Mb.