Введение извлекаемые запасы углеводородного сырья в Казахстане составляют в порядке 30 млрд

• Название: Введение извлекаемые запасы углеводородного сырья в Казахстане составляют в порядке 30 млрд
• Дата: 19.01.2023
• Размер: 1.84 Mb.
• Имя файла: 684521.rtf
• Тип: Документы; #894942
• страница: 3 из 3

Характеристика технологического процесса с точки зрения его взрыво-, пожароопасности и вредности.

На установке ЭЛОУ – АТ-2 первичной переработки нефти сконцентрировано большое количество горючих и взрывоопасных материалов. Использование на установке крупнотоннажного оборудования высокой производительности способствует увеличению объёма нефтепродуктов в отдельных аппаратах и технологических системах, что неизбежно ведёт к увеличению концентрации горючих и взрывоопасных материалов на отдельных участках территории установки. При этом возрастает потенциальная опасность возникновения пожаров и взрывов, приводящих к разрушениям, травмам персонала и значительному материальному ущербу.

Основными опасными моментами в процессе прямой перегонки нефти являются:

• 
  образование взрывоопасных концентраций нефтепаров и газов из-за пропуска аппаратуры;
  
• 
  повышение концентрации нефтепаров и других вредных газов в воздухе, что может привести к отравлению обслуживающего персонала;
  
• 
  разрыв аппаратов и трубопроводов при повышении давления в них выше допустимого;
  
• 
  любая утечка и нарушение герметичности фланцевых соединений, пропуск через сальниковые уплотнения насосов и запорной арматуры может привести к самовоспламенению нефтепродукта, попаданию на горячую поверхность трубопроводов, что в свою очередь может привести к загоранию;
  
• 
  получение ожогов при соприкосновении с горячими нефтепродуктами, паром, щёлочью, различными присадками;
  
• 
  поражение электрическим током;
  
• 
  получение травм, особенно в зимний период, при образовании наростов льда, сосулек и т. д.
  

2. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Материальный баланс процесса
Материальный баланс установки АТ составляем на основании заданной производительности, равной 2,9 млн. тонн/год нефти, и эффективного фонда рабочего времени. Эффективный фонд рабочего времени установки АТ в календарном году составляет:
Т_эф = Т_к – (Т_кап – Т_т) (2.1)
где Т_к – календарный фонд времени работы оборудования, равный 365 дням;

Т_кап – простой оборудования в капитальном ремонте, равный 20 дням;

Т_т – простой оборудования в текущем ремонте, равный 5 дням.
Т_эф = 365 – (20 + 5) = 340 дней
Рассчитываем количество перерабатываемой нефти в тонн/сутки, кг/час, кг/сек.

1. 
   2900000/340 = 8529,412 т/сут;
   
2. 
   8529,412 ∙ 1 000/24 = 355392,157 кг/час;
   
3. 
   355392,157 /3 600 = 98,72 кг/сек.
   

Расчет количеств полученных продуктов выполняем аналогично. Материальный баланс установки АТ представлен в таблице 2.1.

Таблица 2.1 Материальный баланс установки АТ

Наименование продукта	Выход, % масс.		Выход продуктов
			т/год		т/сут	кг/ч	кг/с
Поступило: Нефть	100,0	2900000		8529,412	355392,157	98,72
Итого:	100,0	2900000		8529,412	355392,157	98,72
Получено: 1. Углеводородный газ 2. Бензиновая фракция 3.Керосино-газойлевая фракция 4. Мазут 5. Потери	1,0 9,8 29,2 59,0 1,0	29000 284200 846800 1711000 29000		85,294 835,88 2490,588 5032,323 85,294	3553,922 34828,431 103774,51 209681,373 3553,922	0,987 9,675 28,826 58,245 0,987
Итого:	100,0	2900000		8529,412	355392,157	98,72

2.2 Материальный баланс аппарата
Материальные балансы аппаратов составляем на основе свободного материального баланса процесса, потери при этом не учитываем.
2.2.1 Материальный баланс отбензинивающей колонны поз. К-1
Таблица 2.2 Материальный баланс отбензинивающей колонны поз. К-1

Наименование продукта	Выход, %	Количество
		кг/час	кг/сек
Поступило: 1. Нефть обессоленная	100,0	355392,157	98,72
Итого:	100,0	355392,157	98,72
Получено: Углеводородный газ Бензиновая фракция (н.к. - 140ºС) Частично отбензиненная нефть	1,0 4,90 94,0	3553,922 17414,22 334068,628	0,987 4,837 92,797
Итого:	100,0	355392,157	98,72

2.2.2 Материальный баланс ректификационной колонны поз. К-2

Материальный баланс основной ректификационной колонны представлен в таблице 2.3.

Таблица 2.3 Материальный баланс ректификационной колонны поз. К-2

Наименование продукта	Выход, %	Количество
		кг/час	кг/сек
Поступило: 1. Частично отбензиненная нефть	100,0	334068,628	92,797
Итого:	100,0	334068,628	92,797
Получено: 1. Бензиновая фракция (н.к. - 180ºС) + углеводородный газ 2. Керосино-газойлевая фракция (180-350ºС) 3. Мазут ˃ 350ºС	6,27 31,03 62,7	20946,103 103661,495 209461,030	5,818 28,795 58,184
Итого:	100,0	334068,628	92,797

2.2.3 Материальный баланс конденсатора-холодильника поз. КХ-1

В конденсаторе-холодильнике КХ-1 происходят конденсация и охлаждение паров бензина, углеводородного газа и водяного пара в количестве 5,818 кг/ч за счет воздуха.
2.3 Тепловой баланс аппарата
Тепловые балансы аппаратов составляются на основании закона сохранения энергии, также с учетом норм технологического режима.

Согласно закону сохранения энергии:
(2.2)
где - суммарное количество тепла, входящее в аппарат, ккал/ч (кДж/ч);

- суммарное количество тепла, выходящее из аппарата, ккал/ч (кДж/ч).
В качестве конденсатора-холодильника выбираем аппарат воздушного охлаждения типа АВ3.

Тепловой баланс аппарата АВ3 имеет вид:
(2.3)
где G_б – масса конденсирующего бензина, кг/ч;

I₁₃₀ⁿ, I₆₀^ж – энтальпии бензина соответственно при температуре входа (130ºС) и выхода (60ºС) из конденсатора-холодильника, кДж/кг;

G_в – расход воздуха, кг/ч,

С_в – средняя теплоемкость воздуха, равная 1,009 кДж/(кг∙К).

t_к, t_н – конечная и начальная температура воздуха, ºС.

Для г.Атырау принимаем t_к - 32ºС, t_н – 55ºС.

Энтальпии бензина находим по энтальпийным графикам
I₁₃₀ⁿ = 608.8 кДж/кг, I₆₀^ж – 126,8 кДж/кг.
Из уравнения теплового баланса определяем расход воздуха, необходимого для конденсации и охлаждения бензина.

2.4 Технологический расчет основного аппарата
Исходные данные:
1) Количество бензина 20946,103 кг/ч;

2) Плотность смеси ρ⁴₂₀ = 0,702;

3) Начальная температура паров бензина Т_Н = 140°С;

4) Конечная температура конденсата бензина Т_К = 60°С.

Место установки аппарата - район города Атырау.

1. Ориентировочный расчёт необходимой поверхности охлаждения

На основании теплового баланса определяем тепловую нагрузку конденсатора-холодильника:
Q = G_бх(I^п₁₄₀-I^ж_б0), (2.4)

Q = 20946,103 x (630,2 - 126,1) = 10923040,44 кДж/ч = 2933,036 кВт.
По значению разности конечной температуры бензина Т_к = 60°С и начальной температуры воздуха t_н = 32°С
Т_к -Tн = 60 - 32 = 28 К
Принимаем среднюю теплонапряжённость q = 870 Вт/м².

Определяем ориентировочное значение необходимой полной наружной оребрённой поверхности аппарата по формуле:
F = Q/q (2.5)

F =2933,036 х 10³/870 = 3371,306 м².
2. Выбор типоразмера аппарата

На основании значения поверхности теплообмена по таблице подбираем аппарат типа АВЗ с полной наружной оребрённой поверхностью, равной 2650,0м², который состоит из п_с= 6 четырёхрядных теплообменных секций (l = 6 м, φ = 9) и снабжён одним четырёхлопастным осевым вентилятором типа ЦАГИ УК - 2М с колесом Д=5 м, частота вращения п₀=250 об/мин = 4,2 с-¹, угол установки лопастей α = 20°.

3. Средняя разность температур ∆t_cp

При α = 20° для четырёхрядного аппарата определяем рабочие параметры вентилятора: объёмную подачу V₀ = 580000 м³/ч, напор р_о=35х 9,81 = 343 Па, к.п.д. η₀=0,7.

При фактических условиях t_н=32°Си атмосферной давлении Р_а=101,6 кПа плотность воздуха р_в = 1.165 кг/м³. Поскольку V – V₀ общая массовая подача воздуха одним вентилятором составит по формуле:
G_B = V x p_в (2.6)

G_в= 580000 х 1,165 = 675700 кг/ч
Учитывая среднюю теплоёмкость воздуха С=1,005 кДж/(кг∙К), находим среднюю конечную температуру воздуха на выходе из АВО по формуле:
T_к = t_н + Q/C ∙ G_в, (2.7)

T_к= 32 + 9716880,37/1,005 х 675700 = 32 + 6,5 = 38,5°С
По схеме полного противотока определяем среднюю разность температур:

находим ∆t_cp. по формуле:
∆t_ср =∆t₆ -∆t_м, (2.8)

2,3 ∙ l_g ∆t₆/∆t_м

At_cp= 101.5 -28.0 = 73.5 = 53,3°С

2,3 ∙ I _g 101,5/28 2,3 * l_g3,6

Так как в АВ3 движение теплоносителей практически является перекрёстным, то необходимо вычислить поправочной коэффициент Е.

Для этого вычислим соответствующие параметры R и Р по формулам:

Согласнографику из справочника химика полученным значениям R и Р при перекрестном токеотвечает поправочный множитель Е=0,76.

Фактическое значение средней разности температур составит:
∆t = E ∙ ∆tcp, (2.9)

∆t = 0.76 ∙ 53.3 = 42.64ºC = 42.6ºC
4. Расчет поверхности охлаждения

На основании данных таблицы примем коэффициент теплопередачи К = 24 Вт/(м²∙К), тогда расчётная поверхность охлаждения будет по формуле:

Коэффициент запаса поверхности по формуле:


5. Объёмный расход паровой смеси на входе в конденсатор-холодильник

Находим для бензиновой фракции (н.к - 180ºС) p¹⁵₁₅ = 0,691. По формуле вычисляем среднюю молекулярную массу:

При Тн = 140°С и Р = 300 кПа объёмный расход паров на входе в конденсатор-холодильник составит:

6. Число ходов n_х продукта в секциях

В одной четырехрядной секции при φ = 9 общее число труб n_т = 94 шт. внутренний диаметр трубы d_в = 21 мм.

Рассчитываем общее проходное сечение всех труб одной секции:
S₁ = n_т ∙ 0,785 ∙ d_в², (2.19)

S₁ = 94 ∙ 0,785 ∙ 0,021² = 0,033 м²

Возможное число ходов в секции n_х = 1, 2, 4 либо 8. Если принять n_х = 2, то, учитывая, что продукта подаются параллельно во все секции аппарата, входная скорость паров составит по формуле:

Входная скорость находится в допустимых пределах.

7. Мощность двигателя вентилятора

Фактические параметры вентилятора определяются из следующих соотношений:
V = V₀ = 580 000 м³/ч = 161 м³/с;

η = η₀ = 0,7;

Р = Р0 ∙ р/р₀,

Р = 343 ∙ 1,165/1,2 = 332 Па = 0,332 кПа,
где р и р₀ – плотность воздуха при заданных и нормальных условиях, кг/м³.

Мощность двигателя вентилятора определяется по формуле:


ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данном курсовом проекте выполнен расчет конденсатора-холодильника ХВ-1 блока ректификации на атмосферно-трубчатой установке. Мощность установки по сырью составляет 2900000,0 тонн/год обессоленной нефти.

В теоретической части курсового проекта мною были рассмотрены теоретические основы проектируемого процесса, описание технологической схемы установки АТ, был рассмотрен основной аппарат, который рассчитывается в данном проекте. Здесь же были рассмотрены основы техники безопасности при обслуживании данного оборудования.

В расчётной части проекта выполнены расчёты материальных и тепловых балансов основных аппаратов блока ректификации нефти на установке АТ, технологические расчёты колонны К-2, холодильника-конденсатора ХВ-1 на основе данных действующей установки ТОО АНПЗ, с использованием технической и справочной литературы.

В графической части курсового проектирования мною предложена схема проектируемого аппарата, в данном случае аппарат воздушного охлаждения зигзагообразного типа (АВЗ).

Проектируя данную работу, я также научился пользоваться специальной технической литературой, справочниками и каталогами.

ЛИТЕРАТУРА

1. 
   Адельсон С.В. «Процессы и аппараты нефтепереработки и нефтехимии», М. Гостоптехиздат, 1963 г.
   
2. 
   Кузнецов А.И., Кагерманов С.М., Судаков Е.И. «Расчеты процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности», М. Химия, 1974 г.
   
3. 
   Молоканов Ю.К. «Процессы и аппараты нефтепереработки», М.Химия, 1980 г.
   
4. 
   Плановский А.Н., Рамм В.М., Каган С.З. «Процессы и аппараты химической технологии», М. Химия, 1968 г.
   
5. 
   Рудин М.Г., Драбкин А.Е. «Краткий справочник нефтепереработки», М. Химия, 1980 г.
   
6. 
   Сарданашвили А.Г., Львова А.И. «Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа», М. Химия, 1980 г.
   
7. 
   Скобло А.И., Трегубова И.А., Молоканов Ю.К. «Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности», М.Химия, 1982 г.
   
8. 
   Судаков Е.Н. «Расчеты основных процессов и аппаратов нефтепереработки», М. Химия, 1975 г.