Технол. часть. Современные процессы переработки нефти отличаются большим разнообразием технологических приемов и аппаратурного оформления, а также ассортимента выпускаемой продукции
 Скачать 486.5 Kb.
|
1 2 Продукты процесса замедленного коксования. Газ - содержит много непредельных, имеет такое же применение, как и газ термического крекинга. Бензин имеет ОЧ = 68-72 п. и содержит много непредельных, используется как компонент низкосортных бензинов (после гидроочистки). Легкий газойль - после гидроочистки используется как компонент дизельных или тракторных топлив Тяжелый газойль - компонент котельного топлива или в качестве сырья термического крекинга, каталитического крекинга. Кокс - основной целевой продукт процесса замедленного коксования. В больших количествах он используется в алюминиевой промышленности как наполнитель анодной массы. Высококачественный сорта кокса используются для производства графитированных электродов, используемых при выплавке, стали и других металлов. Основными показателями качества кокса являются: • содержание смол, • асфальтенов, • серы, • коксуемость (10-20 %), • содержание механических примесей.  Рисунок 1.1 - Технологическая схема установки замедленного коксования: 1,6,12-15 – насосы; 2,3 – трубчатые печи; 4 – приемник; 5,6 - камеры замедленного коксования; 7 – четырехходовые краны; 8,19,21 – аппараты воздушного охлаждения; 9 – ректификационная колонна; 10,11 – отпарные колонны; 16 – холодильник; 17 – водогазоотделитель; 18,20 – теплообменники 1.3 Устройство и принцип работы оборудования Технологические нитки УСК работают по двухколонной схеме разделения нестабильного конденсата с получением газа деэтанизации, деэтанизированного конденсата, стабильного конденсата и ШФЛУ в колоннах К-1, К-2. Колонна стабилизации К-2 представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат переменного сечения: в нижней части диаметр колонны 2000 мм, в верхней 1600 мм, который имеет 39 клапанных тарелок фирмы KOCH-GLITCH. Высота колонны 39,1 м. Материал изготовления 09 Г2С. Нижняя часть колонны оснащена двухпоточными тарелками SUPERFRAC с фиксированными клапанами VG-0 (тарелки 01 ч 21) с шагом между тарелками 500мм, верхняя часть колонны оснащена однопоточными тарелками SUPERFRAC с фиксированными клапанами VG-0 (тарелки 22 ч 39) с шагом между тарелками 600 мм. От завышения давления в колонне К-2 предусмотрено два предохранительных клапана с установочным давлением 1,45 МПа. Стабилизационная колонна представляет собой вертикальный аппарат, заполненный барботажными тарелками, выполненный из стали. В настоящее время в качестве барботажных тарелок в колоннах на действующих заводах широко используются клапанные тарелки. Клапанные прямоточные тарелки на рисунке 1.3 применяются в колоннах диаметром 1000 мм и более при расстоянии между тарелками не менее 450 мм. Размеры тарелок регламентированы ОСТ 26-02-1401-76 и ОСТ 26-02-1402-76. По сравнению с S-образными тарелками они позволяют повысить производительность колонн на 30-50 %, повышают эффективность сепарации на 10-20 %, снижают перепад давления на 10-20 %. Диапазон рабочих нагрузок более 4. В области саморегулируемой работы клапанов тарелки обладают относительно небольшим сопротивлением. Металлоемкость составляет 55-80 кг/м2. Основные преимущества этих тарелок – способность обеспечить эффективный массообмен в большом интервале рабочих нагрузок, несложность конструкции, низкая металлоемкость и невысокая стоимость. а)  б)  Рисунок 1.3 - Клапанные прямоточные тарелки: а) Клапан EDVTM; б) Клапанная тарелка EDVTM. Давление в колонне контролируется двумя техническими манометрами, установленными: один в кубовой части, другой в верхней. Уровень в кубовой части колонны контролируется уровнемерами типа УБП. Продуктом верха колонны стабилизации К-2 является широкая фракция легких углеводородов (ШФЛУ), пары которой с температурой до 120 С поступают в воздушный холодильник ВХ-1, где происходит их охлаждение и конденсация. Сконденсировавшиеся пары ШФЛУ с температурой не выше плюс 70 С собираются в ёмкость (рефлюксная емкость) Е-1. Давление в системе стабилизации поддерживается клапаном-регулятором давления, который установлен на шлемовой трубе колонны К-2. ШФЛУ из Е-1 насосами Н-3 а подаётся в качестве острого орошения на 39 тарелку стабилизатора К-2. Расход орошения в К-2 регулируется клапаном регулятором расхода ШФЛУ, который установлен на линии подачи орошения. Количество подаваемого орошения регулируется прибором на щите в операторной УСК. Балансовый избыток ШФЛУ через клапан-регулятор уровня Е-1, установленным на напорном коллекторе насосов Н-3, Н-3а, поступает: а) в воздушный холодильник ВХ-3, где охлаждается и через регистратор расхода поз. -362 направляется на головную насосную станцию, в парк ШФЛУ или в линию ДК на УДК-1; б) в качестве сырья в линию ШФЛУ на установку получения пропан-бутана, давление в линии регулируется клапаном-регулятором (от 1,0 до 1,4 МПа), избыток ШФЛУ направляется в воздушный холодильник ВХ-3. Предусмотрена возможность подачи ШФЛУ со второй технологической нитки по перемычке в качестве сырья в линию ШФЛУ на УППБ. Температура ШФЛУ на выходе с установки измеряется и регистрируется на пульте операторной. Во избежание превышения давления на трубопроводе ШФЛУ установлены два предохранительных клапана с установочным давлением 1,55 МПа со сбросом ШФЛУ в дренажную емкость Е-2. Режим работы К-2: - давление не более 1,3 МПа; - температура верха не более 150 С; - температура низа не более 245 С; - температура орошения не более плюс 70 С.  Рисунок 1.2 – Колонна стабилизации бензина Стабильный конденсат из кубовой части стабилизационной колонны К-2 с температурой не более 245 С проходит последовательно трубный пучок теплообменников Т-3, Т-2 и Т-1, где отдает свое тепло деэтанизированному конденсату, газу сепарации и выветренному конденсату, далее воздушный холодильник ВХ-2, где охлаждается до температуры не выше 40 С и через замерную диафрагму и клапан-регулятор уровня в кубовой части К-2 подается в качестве сырья на УПДТ-1, 2 а избыток стабильного конденсата выводится в резервуарный парк стабильного конденсата и дизельного топлива. Температура стабильного конденсата на входе и выходе теплообменников контролируется ртутными термометрами, на выходе с установки замеряется и регистрируется на щите операторной. Давление насыщенных паров (ДНП) стабильного конденсата 1 технологической нитки на выходе с УСК определяется анализатором абсолютного давления паров и регистрируется на щите операторной. Для получения на УСК деэтанизированного конденсата при работе по одноколонной схеме предусмотрено переключение части запорных арматур и изменение технологических потоков по схеме: из кубовой части колонны К-1 деэтанизированный конденсат через клапан-регулятор уровня поступает в трубное пространство теплообменников Т-2 и Т-1 где отдает свое тепло газу сепарации и выветренному конденсату. На линии вывода ДК из кубовой части К-1 перед теплообменником Т-2 (трубное пространство) для защиты трубопровода ДК от завышения давления, установлены предохранительные клапана Ру 1,75 МПа со сбросом в аварийную ёмкость Е-4. После теплообменников деэтанизированный конденсат поступает на охлаждение в ВХ-2 и через замерный узел с температурой не выше плюс 30 С направляется на головную насосную станцию (ГНС) для откачки в конденсатопровод. При производственной необходимости, ДК после теплообменника Т-1 направляется: одна часть через ВХ-2, другая часть по перемычке в ВХ-1 и по обводной линии, минуя К-2, Е-1 через замерной узел на ГНС с температурой не более плюс 30 С. При этом следует, с помощью закрытия соответствующей арматуры, не допускать попадание ДК в колонну К-2 (по линии шлема), в емкость Е-1 (по линии входа из ВХ-3 в Е-1), в теплообменник Т-3 по трубному пространству (по линии выхода продукта из куба колонны К-2). 1.4 Техника безопасности при эксплуатации технологического оборудования Охрана труда и техника безопасности представляет собой целый комплекс мероприятий, которые разработаны и направлены на обеспечение безопасности здоровья работников на рабочих местах в рабочее время при выполнении своих обязанностей, при работе с оборудованием. Нарушение правил безопасности и охраны труда вносит дисбаланс в работу организации, а также приводит к порче имущества и снижению трудоспособности ценных специалистов. Дабы избежать столь печальных последствий, руководителям и сотрудникам предприятия необходимо пройти курсы по обучению безопасности и охране труда. Для качественного освоения информации наши инструкторы используют разнообразие современных наглядных методических материалов, включая видеоматериалы с примерами ситуативного характера решения задач. Под техникой безопасности подразумевается комплекс мероприятий технического и организационного характера, направленных на создание безопасных условий труда и предотвращение несчастных случаев на производстве. На любом предприятии принимаются меры к тому, чтобы труд работающих был безопасным, и для осуществления этих целей выделяются большие средства. На заводах имеется специальная служба безопасности, подчиненная главному инженеру завода, разрабатывающая мероприятия, которые должны обеспечить рабочему безопасные условия работы, контролирующая состояние техники безопасности на производстве и следящая за тем, чтобы все поступающие на предприятие рабочие были обучены безопасным приемам работы. На заводах систематически проводятся мероприятия, обеспечивающие снижение травматизма и устранение возможности возникновения несчастных случаев. Мероприятия эти сводятся в основном к следующему: Улучшение конструкции действующего оборудования с целью предохранения работающих от ранений; Устройство новых и улучшение конструкции действующих защитных приспособлений к станкам, машинам и нагревательным установкам, устраняющим возможность травматизма; Улучшение условий работы: обеспечение достаточной освещенности, хорошей вентиляции, отсосов пыли от мест обработки, своевременное удаление отходов производства, поддержание нормальной температуры в цехах, на рабочих местах и у теплоизлучающих агрегатов; Устранение возможностей аварий при работе оборудования, разрыва шлифовальных кругов, поломки быстро вращающихся дисковых пил, разбрызгивания кислот, взрыва сосудов и магистралей, работающих под высоким давлением, выброса пламени или расплавленных металлов и солей из нагревательных устройств, внезапного включения электроустановок, поражения электрическим током и т. п.; Организованное ознакомление всех поступающих на работу с правилами поведения на территории предприятия и основными правилами техники безопасности, систематическое обучение и проверка знания работающими правил безопасной работы; Обеспечение работающих инструкциями по технике безопасности, а рабочих участков плакатами, наглядно показывающими опасные места на производстве и меры, предотвращающие несчастные случаи. Однако в результате пренебрежительного отношения со стороны самих рабочих к технике безопасности возможны несчастные случаи. Чтобы уберечься от несчастного случая, нужно изучать правила техники безопасности и постоянно соблюдать их. 1. При получении новой (незнакомой) работы требовать от мастера дополнительного инструктажа по технике безопасности. 2. При выполнении работы нужно быть внимательным, не отвлекаться посторонними делами и разговорами и не отвлекать других. 3. На территории завода (во дворе, здании, на подъездных путях) выполнять следующие правила: Быть внимательным к сигналам, подаваемым крановщиками электрокранов и водителями движущегося транспорта, выполнять их; Обходить места погрузки и выгрузки и не находиться под поднятым грузом; Не проходить в местах, не предназначенных для прохода, не подлезать под стоящий железнодорожный состав и не перебегать путь впереди движущегося транспорта; Не переходить в неустановленных местах через конвейеры и рольганги и не подлезать под них, не заходить без разрешения за ограждения; Не прикасаться к электрооборудованию, клеммам и электропроводам, арматуре общего освещения и не открывать дверец электрошкафов; Не включать и не останавливать (кроме аварийных случаев) машин, станков и механизмов, работа на которых не поручена тебе администрацией твоего цеха. 4. В случае травмирования или недомогания прекратить работу, известить об этом мастера и обратиться в медпункт. 1. Привести в порядок свою рабочую одежду: застегнуть или обхватить широкой резинкой обшлага рукавов; заправить одежду так, чтобы не было развевающихся концов одежды: убрать концы галстука, косынки или платка; надеть плотно облегающий головной убор и подобрать под него волосы. 2. Надеть рабочую обувь. Работа в легкой обуви (тапочках, сандалиях, босоножках) запрещается ввиду возможности ранения ног острой и горячей металлической стружкой. 3. Внимательно осмотреть рабочее место, привести его в порядок, убрать все загромождающие и мешающие работе предметы. Инструмент, приспособления, необходимый материал и детали для работы расположить в удобном и безопасном для пользования порядке. Убедиться в исправности рабочего инструмента и приспособлений. 4. Проверить, чтобы рабочее место было достаточно освещено и свет не слепил глаза. 5. Если необходимо пользоваться переносной электрической лампой, проверить наличие на лампе защитной сетки, исправности шнура и изоляционной резиновой трубки. Напряжение переносных электрических светильников не должно превышать 36 В, что необходимо проверить по надписям на щитках и токоприемниках. 6. Убедиться, что на рабочем месте пол в полной исправности, без выбоин, без скользких поверхностей и т. п., что вблизи нет оголенных электропроводов и все опасные места ограждены. 7. При работе с талями или тельферами проверить их исправность, приподнять груз на небольшую высоту и убедиться в надежности тормозов, стропа и цепи. 8. При подъеме и перемещении тяжелых грузов сигналы крановщику должен подавать только один человек. 9. Строповка (зачаливание) груза должна быть надежной, чалками (канатами или тросами) соответствующей прочности. 10. Перед установкой крупногабаритных деталей на плиту или на сборочный стол заранее подбирать установочные и крепежные приспособления (подставки, мерные прокладки, угольники, домкраты, прижимные планки, болты и т. д.). 11. При установке тяжелых деталей выбирать такое положение, которое позволяет обрабатывать ее с одной или с меньшим числом установок. 12. Заранее выбрать схему и метод обработки, учесть удобство смены инструмента и производства замеров. 13. При заточке инструмента на шлифовальных кругах обязательно надеть защитные очки (если при круге нет защитного экрана). Если имеется защитный экран, то не отодвигать его в сторону, а использовать для собственной безопасности. Проверить, хорошо ли установлен подручник, подвести его возможно ближе к шлифовальному кругу, на расстояние 3-4 мм. При заточке стоять не против круга, а в полуоборот к нему. 14. Следить за исправностью ограждений вращающихся частей станков, на которых приходится работать. 15. Не удалять стружку руками, а пользоваться проволочным крючком. 16. Во всех инструментальных цехах используется сжатый воздух давлением от 4 до 8 ат. При таком давлении струя воздуха представляет большую опасность. Поэтому сжатым воздухом надлежит пользоваться с большой осторожностью, чтобы его струя не попала случайно в лицо и уши пользующегося им или работающего рядом. 2 Расчетная часть 2.1 Материальный баланс установки Исходные данные: 1) сырье – гудрон; 2) производительность установки по сырью – 717000 тонн/год; 3) годовой эффективный фонд рабочего времени проектируемой установки – 340 дней. Рассчитываем количество сырья в тонн/сутки, кг/ч и кг/с: 717000/340 = 2108,82 тонн/сутки; 2108,82/1000 • 24 = 87867,50 кг/ч; 87867,50/3600 = 24,41 кг/с. Количество получаемых нефтепродуктов рассчитываем аналогично. Таблица 2.1 - Материальный баланс установки замедленного коксования
2.2 Материальный баланс аппарата Материальный баланс аппарата составляется на основе сводного материального баланса процесса, потери при этом не учитываются. Исходные данные: 1) сырье – нестабильный бензин; 2) производительность установки по сырью – 16607,08 кг/ч; Рассчитываем количество сырья в кг/с: 16607,08/3600 = 4,61 кг/с. Количество получаемых нефтепродуктов рассчитываем аналогично. Таблица 2.2 - Материальный баланс колонны стабилизации К-4
2.3 Тепловой баланс аппарата На основании практических данных принимаем острое трехкратное орошение (q0 = 3 • D) с температурой Т = 40 0С. Энтальпии жидких и паровых потоков в верхней части колонны К-4 определяем на основании справочной литературы с помощью энтальпийных графиков. Определяем количество паров, уходящих с верха колонны по формуле 2.1: Gп = D + q0, (2.1) где D – количество жирного газа, кг/ч; q0 – количество острого орошения, кг/ч. Gп = 4481,25 + 3 • 4481,25 = 17925,0 кг/ч. Находим тепло, уходящее с верхним орошением по формуле 2.2. QО = Gп • (H – h), (2.2) где Н – энтальпия паров, кДж/кг; h – энтальпия жидкости, кДж/кг. QО = 17925,0 • (572, 3 – 96,7) = 8525130,0 кДж/кг = 2368,09 кВт. Результаты расчета теплового баланса колонны К-4 сведены в таблицу 2.3. Таблица 2.3 - Тепловой баланс колонны стабилизации К-4
Из уравнения теплового баланса определяем тепло кипятильника: 1555,05 + Qк = 3992,04 кВт. Отсюда: Qк = 3992,04 – 1555,05 = 2436,99 кВт. 2.4 Расчет основных конструктивных размеров аппарата 2.4.1 Технологический расчет колонны стабилизаии К-4 Исходные данные: Сырье – нестабильный бензин в количестве G = 16607,08 кг/ч поступает в колонну в жидком состоянии при температуре 150 °С, температура верха колонны tв = 90 °С, низа tн = 170 °С. Выход стабильного бензина составляет Gб = 12125,83 кг/ч, головки стабилизации Gс.г = 4481,25 кг/ч. Согласно литературным данным, плотность нестабильного бензина ρ = 0,702 кг/м3, стабильного бензина ρ = 0,702 кг/м3, головки стабилизации ρ = 0,651 кг/м3. Расчет теплот конденсатора-холодильника и кипятильника колонны. При решении данного примера удельные энтальпии стабильного бензина подсчитывают по формулам 2.3 и 2.4 либо по таблицам [9].  (2.3)H  ) – 309. (2.4)Энтальпии жидких и паровых потоков наверху колонны приняты по дистилляту (Мп = 53), с помощью энтальпийных графиков, путем интерполяции между кривыми для н-бутана (М = 58) и пропана (М = 44). Из уравнения теплового баланса тепло, которое надо отнять в конденсаторе-холодильнике составляет: Qк-х = 8525130,0 кДж/кг = 2368,09 кВт. Тепло кипятильника: Qк = 2436,99 кВт. Диаметр колонны. Максимальный расход жидкого потока на основе теплового баланса для верхней тарелки может быть найден из формулы: G1 = Gор. • [(Н1 – hθ/H2 – h1)]. (2.5)   .H = (210,3 + 0,456 • 40 + 0,000526 • 1600) (4 – 0,7056) – 309 = 446,05 кДж/кг. Имеем: t1 = tв = 90 °C; H2 ≈ H1 = 446,05 кДж/кг; hθ = hп = 98,8 кДж/кг; h1 = 207 кДж/кг; gθ = 3 • Gп = 3 • 4481,25 = 13406,25 кг/ч. G1 = 13406,25 • [(446,05 – 98,8)/(446,05 – 207)] = 19493,44 кг/ч. G2 = G1 + Gп. (2.6) G2 = 19493,44 + 4481,25 = 23974,69 кг/ч = 6,66 кг/с. По графику [10] находим коэффициент сжимаемости паров z = 0,92. Объемный расход паров: V  ; (2.7)V2 = 0,92 • (6,66 • 22,4/53) • (90 + 273)/273 • 101,3/600 = 0,581 м3/с. Плотность паров: ρп = G2/V2. (2.8) ρп = 6,66/0,581 = 11,47 кг/м3. ρж = 1000 [ρотн. – а (t – 20)]. (2.9) ρж = 1000 [0,702 – 0,0009 • (170 – 20)] = 567 кг/м3. Вычислим допускаемую скорость паров в колонне по формуле: u  . (2.10) u = 0,051 • √(567 – 11,47)/11,47 = 0,35 м/с. Находим необходимое сечение Sки диаметр колонны Dк: Sк = V/u. (2.11) Sк = 0,581/0,35 = 1,66 м2.  (2.12)Dк = √1,66/0,785 = 1,5 м. Принимаем ближайшее большее стандартное значение диаметра колонны Dк = 1800 мм. Число тарелок. На основе практических данных примем число практических тарелок n = 32 шт., а расстояние между тарелками h = 0,6 м. Высота колонны. Тарелки в колонне размещены следующим образом: в концентрационной части 27 ректификационные, в отпарной части 5 отбойные. В низ колонны поступает 4,61 кг/с нестабильного бензина плотностью 702 кг/м3. Высоту от верхнего днища до первой тарелки h1 принимают равной ½ диаметра, то есть 0,9 м. Высоты h2 и h4 определяют, исходя из числа тарелок в этой части колонны и расстояния между ними. h2 = h4 = (n – 1) • а. (2.13) h2 = (27 – 1) • 0,6 = 15,6 м; h4 = (5 – 1) • 0,6 = 2,4 м; h3 = а •3. (2.14) h3 = 0,6 • 3 = 1,8 м. Высоту h5 принимают равной 2 м. Высоту h6 определяют, исходя из запаса остатка на 10 минут, то есть 600 с. Объем бензина внизу колонны составляет: Vн = 4,61 • 600/702 = 3,94 м3. Площадь поперечного сечения колонны: F = 3,14 • 1,82/4 = 2,54 м2. Отсюда: h6 = V/F. (2.15) h6 = 3,94/2,54 = 1,55 м. Высоту юбки h7 принимают, исходя из практических данных, равной 4 м. Общая высота стабилизационной колонны К-4 составляет: H = h1 + h2 + h3 + h4 + h5 + h6 + h7. (2.16) H = 0,9 + 15,6 + 1,8 + 2,4 + 2 + 1,55 + 4 = 28,25 м = 28250 мм. 2.4.2 Техническая характеристика основного оборудования Колонна стабилизации К-4. Диаметр D = 1800 мм; Высота Н = 28250 мм; Количество тарелок Nт = 32 шт; Расстояние между тарелками hT = 600 мм; Тип тарелок: с S-образными элементами; Материал изготовления: 16 ГС+ОХ1316ГС, ОХ13 сталь углеродистая. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Основные процессы термической переработки нефти – термический крекинг, пиролиз и коксование. Назначение процесса коксования – получение нефтяного кокса и дистиллята широкого фракционного состава. Сырьем для него служат остаточные углеводороды, полученные в процессе висбрекинга: гудрон и асфальтеновые фракции углеводородов. На выходе образуется твердый кокс (используется как топливо), а также «легкий» и «тяжелый» газойли коксования, которые в дальнейшем подвергаются переработке с получением светлых нефтепродуктов. ЛИТЕРАТУРА Ахпанбетова А.К., Аубекерова Г.А., Кереева Ж.Р., Тулеуов Ж.Н. Эксплуатация технологического оборудования и коммуникации. – Астана: Некоммерческое акционерное общество «Холдинг «Кәсіпқор», 2018. Ахметов С.А. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа. – С-П.: Недра, 2006. Сарданашвили А.Г., Львова А.И. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа. М. Химия, 1980. Эмирджанов Р.Т., Лемберанский Р.А. Основы технологических расчетов в нефтепереработке и нефтехимии. М. Химия, 1989. Кузнецов А.А., Кагерманов С.М., Судаков Е.Н. Расчеты процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности. Л. Химия, 1974.         Изм Подп. № докум. Дата Лист  ЛистКП 0819000.0000.21 РПЗ 1 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||