9. РАСЧЁТ ПОЛЕЗНОЙ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ ТРУБЧАТОЙ ПЕЧИ

Для расчёта примем печь подогрева горячей струи во фракционирующей колонне. Исходные данные: расход 30418,9 кг/ч, температура на входе в печь 292°С, температура на выходе из печи 315°С, доля отгона е=0,59.

Полезную тепловую нагрузку печи определяем по формуле [11]:

,

где Gс - расход сырья, кг/ч;

е - массовая доля отгона сырья на выходе из печи;

- энтальпия жидкой и паровой фаз сырья при температурах на входе (t1) и выходе (t2) из печи, кДж/ч.

Значения энтальпий берем из пункта 8. Н292ж=692,2 кДж/кг.г.с.=H315п·eг.с.+H315ж·(1-

eг.с.)=995,8·0,59+755,7·(1-0,59)=897,359 кДж/кг.с=30418,9 кг/ч. Находим полезную тепловую нагрузку печи

1733,5 кВт.

10. РАСЧЁТ ПРОДУКТОВЫХ ХОЛОДИЛЬНИКОВ

Продуктовым холодильником дизельного топлива является аппарат воздушного охлаждения (АВО). Определим исходные данные для расчёта: массовый расход дизельного топлива Gдт=218255,5964 кг/ч; температура на входе в АВО tн=150°С, на выходе - tк=40°С; плотность дизельного топлива

H40)=218255,5964∙(186,2-78,95)=6,5 МВт.

Среднелогарифмическая разность температур охлаждаемого продукта и воздуха:

н=90°С tк=40°С=60°С t1=25°C Dtб=30°С Dtм=15°С

°С.

Поверхность теплообмена холодильника находим по формуле:

м2.

Примем трехсекционный аппарат типа АВГ [14] с площадью поверхности одной секции теплообмена 1263 м2, длинной труб 8 м и диаметром 0,042 м, число труб - 172.

Необходимое количество аппаратов воздушного охлаждения:=7509/1263=6

Расход воздуха для одного аппарата (Gв) определяем из теплового баланса аппарата [11]: Gб∙(H90-H40)=Gв∙(Ср∙t2-Cp∙t1).

Следовательно: =Gв∙(Ср∙t2-Cp∙t1).

Значения теплоемкости воздуха при температурах t1 и t2 находим по таблице [11].

Тогда:

=666438,8 кг/ч.

Плотность воздуха равна [11]:

кг/м3

где 1,293 - плотность воздуха при нормальных условиях, кг/м3. Объёмный расход воздуха в 1 секунду:

м3/сек.

Зная объём расходуемого воздуха, по каталогу подбираем вентилятор. В результате принимаем вентилятор с углом лопастей 30° и мощностью привода 25 кВт [14].

11.РАСЧЁТ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА УСТАНОВОК И БЛОКА

ВЦЕЛОМ

Поскольку установить величину потерь для каждой установки сложно, то примем эту величину для всего блока равной 0,8% масс. на нефть. Потери на остальных установках не будут учитываться. Тогда расход нефти будет: 6000000-6000000∙0,008=5952000 т/г.

Расчёт материального баланса установки АВТ

Для расчёта материального баланса всех установок и топливнохимического блока в целом принимаем количество рабочих суток в году с учётом ремонта равным 340 дням.

Расчёт материального баланса установки АВТ-6 производим на основании потенциального содержания фракций в нефти и согласно таблиц 1.3-1.6.

Результаты расчёта материального баланса установки АВТ-6 представлен в таблице 11.1.

11.2 Расчёт материального баланса установки изомеризации

Сырьём данной установки является фракция н.к.-70°С с установки АВТ. Её расход принимается на основании таблицы 11.1. Расход 100 процентного водорода на реакцию составляет 0,3% масс. на сырьё. Результаты расчёта материального баланса установки изомеризации представлен в таблице 11.2.

Расчёт материального баланса битумной установки

Сырьём битумной установки является гудрон (>570°С) с установки АВТ. На битумную установку отправляем 7,335% масс. на нефть гудрона. На установке получаем битум марки БНД-60/90 [6] Результаты расчёта материального баланса битумной установки представлены в таблице 11.3.

переработки нефти) сырьём установки являются фракции: 70-180°С с установки АВТ и 70-180°С с установки ART. Расход принимается на основании таблиц 11.1 и 11.7. Расчёт материального баланса установки каталитического риформинга представлен в таблице 11.4.

Таблица 11.4 - Материальный баланс установки каталитического риформинга

11.5 Расчёт материального баланса установки каталитического крекинга

Сырьём установки каталитического крекинга согласно поточной схеме является фракция 360-570°С с АВТ и остаток, идущий с установки гидрокрекинга ВГ. Согласно пункту 2 на установку кат. крекинга отправляем 16,543% масс. на нефть фракции 360-570°С. Расчёт материального баланса установки каталитического крекинга представлен в таблице 11.5.

Расчёт материального баланса установки гидрокрекинга

Сырьём установки гидрокрекинга согласно поточной схеме является фракция 360-570°С с АВТ. На установку гидрокрекинга отправляем 16,543% масс. на нефть фракции 360-570°С. Результаты расчёта приведены ниже.

Материальный баланс установки ART

Сырьем установки ART, согласно поточной схеме, является гудрон (>570°С) с установки АВТ. На установку ART отправляем 7,335% масс. на нефть гудрона.

Выходы продуктов в процессе ART рассчитываем по формулам [4]: выход сероводорода, % масс.: H2S=0,12∙SC;

выход сухого газа (С1-С2), % масс.: GC=0,44∙[6,4+(0,982-PC)∙11,8]; выход сжиженного газа (С3-С4), % масс.: GPL=0,56∙[6,4+(0,982-

PC)∙11,8];

выход бензина (н.к.-180°С), % масс.: GB=100-GC-GPL-LGO-HGO-K; выход легкого газойля (180-360°С), % масс.: LGO=0,23∙[70+(0,982-

PC)∙11,4];

выход тяжелого газойля (>360°С), % масс.: HGO=0,786∙[70-(0,982- PC)∙11,4];

выход кокса (сжигаемый), % масс.: K=0,8∙KK,

где SC - содержание серы в сырье, % масс.;- относительная плотность сырья при 20°С;- коксуемость сырья, % масс.

Содержание серы в полученных продуктах процесса ART составляет:

вбензине, % масс.: SB≈0,1∙SC;

влегком газойле, % масс.: SLG≈0,3∙SC;

втяжелом газойле, % масс.: SHG≈SC.

На основании таблицы 1.7 рассчитаем:S=0,12∙3,92=0,470% масс;=0,44∙[6,4+(0,982-1,0734)∙11,8]=2,341% масс;=0,56∙[6,4+(0,982- 1,0734)∙11,8]=2,980% масс;=100-2,341-2,980-15,860-54,201-15,504- 0,47=8,644% масс;=0,23∙[70+(0,982-1,0734)∙11,4]=15,860% масс;=0,786∙[70+(0,982-1,0734)∙11,4]=54,201% масс;=0,8∙19,38=15,504% масс;≈0,1∙3,92=0,392% масс;≈0,3∙3,92=1,176% масс;≈S3,92% масс.

На основании полученных результатов составляем таблицу материального баланса установки ART.

Расчёт материального баланса установки АГФУ

На установку АГФУ, согласно поточной схеме НПЗ, поступают газы С1-С4 с установки каталитического крекинга и с установки ART. Назначением этой установки является разделение газов на отдельные компоненты путём адсорбции. Конкретные значения количества отдельных компонентов в этих газах принимаем из таблиц 11.5 и 11.7.

Результаты расчёта материального баланса установки АГФУ представлены в таблице 11.8.

11.9 Расчёт материального баланса установки алкилирования

Расчёт материального баланса установки алкилирования производим по методике [10]. Процесс алкилирования происходит на основе взаимодействия между изобутаном и бутиленом. В результате получается алкилат, который является высокооктановой добавкой к бензинам. Сырьём этой установки, согласно поточной схеме НПЗ, являются газы ΣС4 с установок АГФУ и пиролиза. Выходы составляющих этих газов ΣС4 принимаем на основании таблицы 11.8 и 11.13. n-С4Н10 выводим с установки на пиролиз. Расчёт материального баланса производим по химическому уравнению:

С4Н10+С4Н8→∑С8Н18

Результаты расчёта материального баланса установки алкилирования приведены в таблице 11.9.

Таблица 11.9 - Материальный баланс установки алкилирования

11.10 Расчёт материального баланса установки получения ДИПЭ

Расчёт материального баланса установки получения ДИПЭ производим по уравнению реакции. Процесс получения происходит на основе взаимодействия между пропиленом и водой. В результате получается ДИПЭ - высокооктановая присадка к бензинам. Сырьём этой установки, согласно поточной схеме НПЗ, являются газы ΣС3 с установки АГФУ. Непрореагировавший С3Н8 выводим с установки получения ДИПЭ на пиролиз. Расчёт материального баланса производим по уравнению реакции:

С3Н6+Н2О→СН3−СН−О−СН−СН3 СН3 СН3

Результаты расчёта материального баланса установки получения ДИПЭ приведены в таблице 11.10.

11.11 Расчёт материального баланса установки гидроочистки ДТ

Расчёт проводим при помощи программы «Гидроочистка», составленной по заданию на курсовую работу по предмету «Применение ЭВМ в химической технологии», которая разработана на основе методики изложенной в [6]. Результаты представлены ниже.

Расчёт материального баланса установки получения серной кислоты

На установку получения серной кислоты, согласно поточной схеме НПЗ, направляется сероводород с установки гидроочистки дизельного топлива, установки гидрокрекинга ВГ, установки ART, установки АГФУ и установки гидроконверсии ВГ. По уравнению реакции также рассчитывается необходимое количество кислорода:

Н2S+2О2→Н2SO4

Результаты расчета материального баланса установки получения серной кислоты приведены в таблице 11.12.

Таблица 11.12 Материальный баланс установки получения серной кислоты

Расчёт материального баланса установки пиролиза

Сырьём установки пиролиза в соответствии с поточной схемой, являются газы С3-С4 с установок АВТ, гидрокрекинга и ГФУ, н-С4Н10 с алкилирования, н-C3H8 с установки получения ДИПЭ, рафинат с установки экстракции суммарной ароматики, фракция н.к.-180°С с установки ГО ДТ и фракция н.к.-180°С с установки гидроконверсии ВГ.

Выходы продуктов пиролиза принимаем согласно источнику [8]. Результаты расчёта представлены в таблице 11.13.

Расчёт материального баланса ГФУ

Для разделения газов С1-С4 на компоненты используем газофракционирующую установку. На ГФУ поступают газы С1-С4 с установок изомеризации, гидроочистки ДТ, гидроконверсии ВГ, каталитического риформинга. Газ С1-С2 используем для получения водорода. Газы С3-С4 используем в качестве сырья установки пиролиза.

концентрирования водорода

Сырьём установки является часть сухого газа с установок гидрокрекинга ВГ (остальная часть идёт в топливную сеть завода) и сухой газ с ГФУ. Также на установку для концентрирования водорода направляется неиспользованный на установках изомеризации и ГО ДТ ВСГ для дальнейшего использования на установке гидрирования лёгкого бензина каталитического крекинга и фракции н.к.-70°С с установи ART. Материальный баланс составлен согласно протекающей химической реакции:

СН4+2Н2О→СО2+4Н2 - 165,4кДж

Расчёт материального баланса установки производства водорода приведён в таблице 11.15.

Расчёт материального баланса установки получения МТБЭ

Расчёт материального баланса установки получения МТБЭ производим по методике [11]. Процесс происходит на основе взаимодействия между изобутиленом и метанолом. В результате получается МТБЭ. Сырьём этой установки, согласно поточной схеме НПЗ, являются газы ∑С4 с установки АГФУ и газы ∑С4 с установки пиролиза. МТБЭ используется в качестве кислородсодержащей добавки, повышающей октановое число. Выходы конкретных газов принимаем на основании таблиц 11.8 и 11.13. Расчёт материального баланса производим по уравнению реакции:

С4Н8+СН3ОН→СН3ОС(СН3)3

Результаты расчёта материального баланса установки получения МТБЭ приведены в таблице 11.16.

Расчёт материального баланса установки экстракции ароматических углеводородов

На установку направляется фракция 70-140°С с установки каталитического риформинга. Результаты расчёта материального баланса приведены в таблице 11.17.

Таблица 11.17 - Материальный баланс установки экстракции ароматических углеводородов

Расчёт материального баланса установки ректификации суммарной ароматики

На установку подается экстракт с установки экстракции ароматических углеводородов. Расчёт материального баланса установки производится по данным [10]. Результаты расчёта материального баланса приведены в таблице 11.18.

Таблица 11.18 - Материальный баланс установки ректификации суммарной ароматики.

11.19 Расчёт материального баланса установки «Таторей»

На установку подается толуол и ароматика С9 с ректификации ароматических углеводородов. Расход сырья принимаем по табл. 11.18. Результаты расчёта материального баланса приведены в таблице 11.19.

Расчёт материального баланса блока получения товарного параксилола

Блок получения товарного пара-ксилола, состоит из установки изомеризации ароматических углеводородов С8 (этилбензола и ксилолов) и установки непрерывной адсорбции пара-ксилола на цеолитах «Парекс». На установку подается ароматика С8 с установок ректификации ароматических углеводородов и «Таторей». Расход сырья принимаем по таблицам 11.18 и 11.19. Результаты расчёта материального баланса приведены в таблице 11.20.

Таблица 11.20Материальный баланс блока получения товарного пара-ксилола

Расчёт материального баланса установки гидроконверсии ВГ

Сырьём установки гидроконверсии согласно п.2 является часть фракции 360-570°С. На установке получаем: сероводород, который далее отправляем на установку получения серной кислоты; газы, идущие в топливную сеть завода; бензин н.к.-180°С, фракцию 180-360°С и остаток, который является сырьём установки каталитического крекинга.

11.22 Расчёт материального баланса топливно-химического блока в целом

Расчёт материального баланса топливно-химического блока в целом производим на основании таблиц 11.1 - 11.21.

Таблица 11.22 - Материальный баланс топливно-химического блока в целом

Из таблицы 11.22 видно:

·суммарный выход светлых составил - 80,904%масс. на нефть;

·суммарный выход сырья для нефтехимии составил - 13,914% масс. на нефть.

Эти показатели превышают показатели заданные в задании на курсовое проектирование (по заданию сырья для нефтехимии 6%масс. на нефть).