Контрольная Ахмеров А,З.-1 (2). Расчёт материального баланса установки

• Название: Расчёт материального баланса установки
• Дата: 09.03.2023
• Размер: 207.99 Kb.
• Имя файла: Контрольная Ахмеров А,З.-1 (2).docx
• Тип: Документы; #976634

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«ТЮМЕНСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

КОНТОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине:

«Технология первичной переработки нефти»

Вариант №1

Выполнил:

слушатель гр. ХТПНГ-21-2

А.З. Ахмеров

Проверил:

к.т.н., доцент

А. Л. Савченков

Тюмень

2021



В отбензинивающей колонне К-1 предусмотрим отбор фракции легкого бензина 28–85 ⁰С, в атмосферной колонне К-2 предусмотрим отбор фракций тяжелого бензина 85-140С, керосина 140–230 С, дизтоплива 230-340 ^оС. Остаток перегонки – мазут >340

Таблица 1.1 - Разгонка (ИТК) нефти



Расчёт материального баланса установки

По данным таблицы 1.1 находим потенциальное содержание Х_{н.к.-к.к.} отбираемых фракций в нефти.

x_60-85 = x_60-90/(90-60)·(85-60) = 2,01/(90-60)·(85-60)= 1,675 % масс.

x_28-85 = x_28-60 + x_60-85 = 1,92+1,675 = 3,595 % масс.

x_85-90 = x_60-90- x_60-85 = 2,01-1,675 = 0,335% масс.

x_123-140 = x_123-144/(144-123)·(140-123) = 2,12/(144-123)·(140-123)=1,716 % масс.

x_85-140 = x_85-90 + x_90-123 + x_123-140 = 0,335+2,29+1,716 = 4,341 % масс

x_140-144 = x_123-144 - x_123-140 = 2,12 - 1,716 = 0,404 % масс

x_217-230 = x_217-232/(232-217)·(230-217) = 2,43/(232-217)·(230-217) = 2,106 % масс.

x_140-230 = x_140-144 + x_144-163 + x_163-180 + x_180-200 + x_200-217 + x_217-230 = 0,404+2,22+2,22+2,26+2,47+2,106= 11,68% масс.

x_230-232 = x_217-232- x_217-230 = 2,43 - 2,106 = 0,324 % масс.

x_331-340 = x_331-343/(343-331)·(340-331) = 2,60/(343-331)·(340-331) = 1,95 % масс.

x_230-340 = x_230-232 + x_232-252 + x_252-268 + x_268-285 + x_285-300+ x_300-314 + x_314-331 + x_331-340 =

0,324 + 2,47 + 2,47+ 2,57 + 2,47 + 2,50 + 2,53 + 1,95 = 17,284 % масс.

х_340-343 = x_331-343- x_331-340 = 2,60- 1,95 = 0,65 % масс.

x_340-к.к. = х_340-343 + х_343-358 + х_358-372+ х_372-387+ х_387-401 + х_401-413+ х_413-425 + х_425-439 + х_439-452 + х_452-460 + х_460-472 + х_472-480 + остаток = 0,65 + 2,64 +2,64+2,64+2,74 + 2,67+2,74+2,81 + 2,71 +2,50 +3,00 +3,02 +30,43 = 61,19% масс

Результаты расчётов заносим в таблицу 2.1. Принимаем на основании литературных данных долю отбора Д всех фракций (кроме мазута) от потенциала и находим их фактический отбор Ф, % масс:

Ф = Х · Д

Весь недобор фракций приплюсовываем к остатку - мазуту. Фактические потери примем в количестве 1% масс. Если мощность установки составляет менее 1 млн т/год, потери можно принять в количестве 0,5% масс. Тогда фактический отбор мазута:

Ф_>340 = 100 – 1,91– 3,56– 4,30– 11,45– 16,08– 1,0 = 61,7 % масс.

Доля отбора мазута от потенциала: Д_>340 = 61,7/61,19= 1,008

Таблица 2.1 - Отбор фракций из нефти

Фракции	Потенциальное содержание фракции в нефти х, % масс.	Доля отбора от потенциала Д	Фактический отбор фракции Ф, % масс.
Газ до С4	1,91	1,00	1,91
28–85 0С	3,595	0,99	3,56
85-140С	4,341	0,99	4,30
140–230 С	11,68	0,98	11,45
230-340 оС	17,284	0,93	16,08
>340	61,19	1,008	61,70
Потери	-	-	1,0
Итого	100,00	-	100,00

Результаты расчетов приведены в таблице 2.1. Относительную плотность фракций определяем по правилу аддитивности:



где Х_i и _i - потенциальное содержание и относительная плотность узких фракций в широкой фракции (таблица 1.1). Примем число рабочих дней в году 340 и составим материальный баланс всей установки (таблица 2.2).

Таблица 2.2 - Материальный баланс установки

Показатели		Мол. маса. М	Выход
			% масс.	т/ч	т/сут	т/год.
приход нефть	0,8836		100	379,90	9117,65	3100000
Расход
Газ до С4			1,91	7,26	174,15	59210
28–85 0С	0,6697	85	3,56	13,52	324,59	110360
85-140С	0,7329	109	4,30	16,34	392,06	133300
140–230 С	0,7875	153	11,45	43,50	1043,97	354950
230-340 оС	0,8511	230	16,08	61,08	1466,12	498480
>340	0,9454	427	61,70	234,40	5625,59	1912700
Потери	-	-	1,0	3,80	91,18	31000
Итого			100,00	379,90	9117,65	3100000

Плотность мазута находим также по правилу аддитивности, зная плотность сырой нефти, содержание и плотность отбираемых фракций. Плотностью газов можно пренебречь ввиду их незначительного количества в нефти.



0,9454

Молярную массу фракций определяем по формуле Воинова:

M = (7K – 21,5) + (0,76 – 0,04K)t + (0,0003K – 0,00245)t²

где t – средняя температура кипения фракции, ^оС. Определяется как среднее арифметическое между температурами начала и конца кипения фракции.

K – характеризующий фактор:



где Т_ср – средняя температура кипения фракции, K



где – температурная поправка относительной плотности на 1К.

Определяется по эмпирической формуле Кусакова:



Рассчитаем молярную массу фракции 28-85⁰С:

=0,6697 + 5(0,001838-0,00132·0,6992) = 0,6743



M=(7·12,46–21,5) + (0,76 – 0,04·12,46) 56,5+ (0,0003·12,46 – 0,00245)56,5² = 85

Рассчитаем молярную массу фракции 85-140С:

=0,7329+ 5(0,001838-0,00132·0,7329) = 0,7373



M=(7·12,00-21,5) + (0,76 – 0,04·12,00) 112,5+ (0,0003·12,00 – 0,00245)112,5²

= 109

Рассчитаем молярную массу фракции 140-230С:

=0,7875+ 5(0,001838-0,00132·0,7875) = 0,7915



M=(7·11,84-21,5) + (0,76 – 0,04·11,84)185+ (0,0003·11,84 – 0,00245)185²

= 152

Рассчитаем молярную массу фракции 230-340С:

=0,8511+ 5(0,001838-0,00132·0,8511) = 0,8547



M=(7·11,71-21,5) + (0,76 – 0,04·11,71)285+ (0,0003·11,71 – 0,00245)285²

= 230

При расчёте молярной массы мазута по уравнению Воинова можно условно принять температуру конца кипения 600 ⁰С. Погрешность таких вычислений незначительна и не влияет на окончательные результаты материального и теплового баланса. Результаты расчетов приведены в таблице 2.2.

Рассчитаем молярную массу фракции >340С:

=0,9454+ 5(0,001838-0,00132·0,9454) = 0,9484



M= (7·11,61-21,5) + (0,76 – 0,04·11,61)470+ (0,0003·11,61 – 0,00245)470²

= 427

На основании данных таблицы 2.2 составляем материальный баланс отбензинивающей колонны К-1 (таблица 2.3). Далее составляем материальный баланс атмосферной колонны К-2 (таблица 2.4).

Таблица 2.3 - Материальный баланс колонны К-1

Показатели	Условное обозначение потока	Выход на нефть, %масс.	Массовый расход, кг/ч
приход нефть	L	100	379900
Расход
Газ до С4	-	1,91	7260
Бензин 28–85 0С	D1	3,56	13520
Полуотбензиненная нефть	L0	93,53	355320
Потери	-	1	3800
Итого			379900

При составлении материальных балансов колонн К-1 и К-2 все потери по установке отнесем на полуотбензиненную нефть. Относительную плотность полуотбензиненной нефти также определяем по правилу аддитивности (пренебрегая содержанием газов):



Отсюда 0,8941

Таблица 2.4 - Материальный баланс колонны К-2

Показатели	Условное обозначе-ние потока		Выход, % масс.		Массо-вый расход, кг/ч
			на нефть	на полу-отбензиненную нефть
Приход Полуотбензиненная нефть	L0	0,8941	93,53	100	355320
Расход
Бензин 85-140С	D2	0,7329	4,30	4,60	16340
Керосин 140–230 С	R3	0,7875	11,45	12,24	43500
Дизтопливо 230-340 оС	R2	0,8511	16,08	17,19	61080
Мазут >340	R1	0,9454	61,70	65,97	234400
Итого			93,53	100	355320

Выход отдельных фракций в % масс. на полуотбензиненную нефть (таблица 2.4) находим по пропорции. Например, для бензина D₂:

16340·100/355320 = 4,60% масс.

Для керосина R₃: 43500·100/355320 = 12,24 % масс.