книги из ГПНТБ / Сарданашвили А.Г. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа учеб. пособие для студентов нефт. спец. вузов
.pdf
А.Г. САРДАНАШВИЛИ
А.И. ЛЬВОВА
ПРИМЕРЫ И ЗАДАЧИ
ПО ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ И ГАЗА
Допущено  | 
	Министерством высшего  | 
	и среднего  | 
|
специального  | 
	образования  | 
	СССР  | 
|
в качестве учебного  | 
	пособия для  | 
	студентов  | 
|
нефтяных специальностей  | 
	вузов  | 
||
МОСКВА И З Д А Т Е Л Ь С Т В О « Х И М И Я » 1973
С  | 
	20  | 
	
  | 
	
  | 
Сарданашвили А. Г.. Львова А. И.  | 
	
  | 
||
Примеры и задачи по технологии переработки  | 
	нефти и  | 
||
газа. М., «Химия»,  | 
	1973.  | 
	
  | 
|
272 с ,  | 
	14 табл.,  | 
	81 рис., список литературы 91  | 
	ссылка.  | 
В книге приведены примеры и задачи по курсу «Техноло гия переработки нефти и газа», относящиеся к процессам первичной переработки нефти (физические свойства нефтей и нефтепродуктов, перегонка и ректификация), к процессам теплообмена, разделения неоднородных систем, деструктивной переработке нефти и газа и др.
Книга является учебным пособием для студентов нефтя ных вузов и может служить практическим руководством для инженерно-технических работников нефтеперерабатывающих заводов.
Р е ц е н з е н т ы : 1. Кафедра технологии  | 
	нефти  | 
и газа Уфимского нефтяного института. 2. Главный  | 
|
специалист Государственного института по  | 
	про  | 
ектированию  | 
	нефтеперерабатывающих  | 
	заводов  | 
Д. М. Славинокий.  | 
	
  | 
|
мит
© Издательство «Химия», 1973 г.
С О Д Е Р Ж А Н ИЕ
Предисловие  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	5  | 
|
Введение.  | 
	Расчетные  | 
	методы определения физико-химических свойств  | 
	и  | 
	7  | 
||||
состава  | 
	нефтей  | 
	и  | 
	нефтепродуктов  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||
Плотность  | 
	;  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	7  | 
|
Задачи  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	10  | 
Молекулярный  | 
	вес  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	11  | 
|||
Задачи  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	13  | 
Давление  | 
	насыщенных паров  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	13  | 
|||
Коэффициент  | 
	сжимаемости и  | 
	критические  | 
	параметры . . .  | 
	.  | 
	15  | 
|||
Фугитивность  | 
	,  | 
	,  | 
	
  | 
	19  | 
||||
Задачи  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	22  | 
Вязкость  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	23  | 
|
Задачи  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	27  | 
Тепловые  | 
	свойства  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	28  | 
|||
Задачи  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	33  | 
Весовой, объемный и мольный состав  | 
	
  | 
	
  | 
	34  | 
|||||
Задачи  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	37  | 
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	Раздел  | 
	первый  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
  | 
	
  | 
	ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ АППАРАТОВ  | 
	УСТАНОВОК  | 
	
  | 
	
  | 
|||
ПЕРВИЧНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ И ГАЗА
Г л а в а  | 
	1. Расчет  | 
	ректификационных  | 
	колонн  | 
	38  | 
|||
Приближенные методы построения кривых однократного испарения  | 
	39  | 
||||||
Температурный  | 
	режим  | 
	
  | 
	
  | 
	42  | 
|||
Диаметр  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	51  | 
|
Высота  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	52  | 
|
Число  | 
	тарелок  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	54  | 
|
Задачи  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	54  | 
Материальный и  | 
	тепловой  | 
	балансы  | 
	60  | 
||||
Задачи  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	66  | 
Г л а в а  | 
	2.  | 
	Расчет  | 
	теплообменных аппаратов  | 
	69  | 
|||
Тепловой  | 
	расчет  | 
	теплообменных  | 
	аппаратов  | 
	69  | 
|||
Типовой  | 
	расчет  | 
	
  | 
	холодильников и  | 
	конденсаторов-холодильников . .  | 
	73  | 
||
Аппараты воздушного охлаждения  | 
	
  | 
	76  | 
|||||
Задачи  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	80  | 
Г л а в а 3.  | 
	Расчет  | 
	трубчатых  | 
	печей  | 
	
  | 
	83  | 
||
Расчет  | 
	процесса  | 
	
  | 
	горения  | 
	топлива  | 
	
  | 
	83  | 
|
Технологический  | 
	расчет печи  | 
	
  | 
	87  | 
||||
Расчет  | 
	радиантной секции  | 
	
  | 
	
  | 
	91  | 
|||
Расчет  | 
	конвекционной секции  | 
	
  | 
	103  | 
||||
Задачи  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	109  | 
Г л а в а  | 
	4.  | 
	Расчет  | 
	аппаратов, создающих пониженное давление . . . .  | 
	112  | 
Расчет барометрического конденсатора  | 
	112  | 
|||
Задачи  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	115  | 
Г[л а в а  | 
	5.  | 
	Расчет  | 
	вертикальных отстойников  | 
	116  | 
Диаметр  | 
	
  | 
	
  | 
	117  | 
|
Высота  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	118  | 
Задачи  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	121  | 
Раздел второй
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ АППАРАТОВ УСТАНОВОК
ДЕ С Т Р У К Т И В Н О Й ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ И ГАЗА
Г л а в а  | 
	6.  | 
	
  | 
	Реакционные устройства  | 
	
  | 
	термических процессов  | 
	
  | 
	
  | 
	122  | 
||||||
Расчет  | 
	реакционных  | 
	змеевика  | 
	и  | 
	камеры установок  | 
	термического  | 
	
  | 
||||||||
крекинга  | 
	под давлением  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	122  | 
|||||
Задачи  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	129  | 
|
Расчет реакционных аппаратов установок коксования нефтяных  | 
	
  | 
|||||||||||||
остатков .  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	130  | 
||||
Задачи  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	142  | 
|
Расчет  | 
	
  | 
	печей и  | 
	реакторов  | 
	установок  | 
	пиролиза нефтяного и  | 
	газо  | 
	
  | 
|||||||
вого  | 
	сырья  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	145  | 
|||
Задачи  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	155  | 
|
Г л а в а  | 
	7.  | 
	
  | 
	Реакторы  | 
	и регенераторы  | 
	каталитических  | 
	процессов • .  | 
	. , «  | 
	158  | 
||||||
Расчет  | 
	
  | 
	аппаратов  | 
	установок  | 
	
  | 
	каталитического  | 
	крекинга .  | 
	. . .  | 
	158  | 
||||||
Задачи  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	179  | 
|
Расчет аппаратов установок каталитического риформинга .  | 
	. . .  | 
	182  | 
||||||||||||
Задачи  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	190  | 
|
Расчет  | 
	
  | 
	реакторов  | 
	установок  | 
	каталитической изомеризации .  | 
	. . .  | 
	191  | 
||||||||
Задачи  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	193  | 
|
Расчеты  | 
	в  | 
	процессе  | 
	гидрокрекинга  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	194  | 
||||||
Задачи  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	198  | 
|
Расчеты  | 
	в  | 
	гірбцессе  | 
	гидрОдеалкилирования  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	198  | 
|||||||
Задачи  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	200  | 
|
Г л а в а  | 
	8.  | 
	
  | 
	Реакторы  | 
	для процессов  | 
	переработки углеводородных газов , ,  | 
	202  | 
||||||||
Расчет  | 
	
  | 
	реакторов  | 
	
  | 
	установок  | 
	полимеризации  | 
	газообразных  | 
	оле-  | 
	
  | 
||||||
финовых  | 
	углеводородов  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	202  | 
|||||
Расчеты  | 
	в  | 
	процессе  | 
	каталитического  | 
	алкилирования  | 
	парафиновых  | 
	
  | 
||||||||
и  | 
	ароматических  | 
	углеводородов олефиновыми  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	208  | 
||||||||
Задачи  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	213  | 
|
Г л а в а  | 
	9.  | 
	
  | 
	Тепловые  | 
	эффекты процессов деструктивной "переработки  | 
	нефти  | 
	
  | 
||||||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	и газа  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	216  | 
|
Задачи  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	225  | 
|
Приложения  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	227  | 
|||
Литература  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	263  | 
|
Ответы  | 
	на  | 
	задачи  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	267  | 
||
П Р Е Д И С Л О В И Е
Настоящее учебное пособие «Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа» предназначено для ра сширения и углубле ния знаний студентов дневных, вечерних и заочных факультетов в области переработки нефти и газа. Пособие составлено в полном
соответствии с  | 
	программой курса  | 
	технологии переработки нефти  | 
и газа (ч. 1 и 2).  | 
	
  | 
|
Большинство  | 
	задач по своему  | 
	объему рассчитаны для решения  | 
на групповых семинарских занятиях, а также могут быть использо ваны в качестве контрольных и домашних заданий. Пособие может быть полезно при выполнении студентами курсовых и дипломных проектов. В нем приведены все справочные материалы, необходи мые для решения задач. При проработке материалов необходимо пользоваться основными учебниками по курсу технологии перера ботки нефти и газа [2, 15].
Пособие состоит из введения и двух разделов. Введение «Расчет ные методы определения физико-химических свойств и состава нефтей и нефтепродуктов» посвящено аналитическим и графическим методам определения и пересчета различных характеристик нефтей и нефтепродуктов: относительной плотности, молекулярного веса, давления насыщенных паров, вязкости, объема паров, тепловых свойств и компонентного состава.
  | 
	В первом разделе «Технологический расчет аппаратов на установ  | 
|||||
ках  | 
	первичной переработки нефти и газа» даны примеры  | 
	и  | 
	задачи  | 
|||
на  | 
	определение температурного режима и  | 
	геометрических  | 
	размеров  | 
|||
ректификационных  | 
	колонн, а также на  | 
	расчет  | 
	технологических  | 
|||
параметров работы  | 
	теплообменных аппаратов и  | 
	трубчатых  | 
	печей.  | 
|||
В этом же разделе приведены примеры и задачи на технологиче ский расчет и определение размеров вакуумсоздающей аппаратуры
и отстойников для разделения неоднородных  | 
	систем.  | 
Во втором разделе «Технологический расчет  | 
	аппаратов на уста  | 
новках деструктивной переработки нефти и газа» приведены при меры и задачи на определение выхода продуктов в различных про-
цессах, расчет технологических параметров и геометрических раз меров реакционно-регенерационных устройств. Заканчивается вто рой раздел примерами и задачами на определение тепловых эффек тов различных деструктивных процессов переработки нефти и газа.
Для лучшего усвоения материала в каждую главу включены общие сведения о процессе и методики расчетов.
Введение и первый раздел написаны доц. А. И. «Львовой, второй раздел — доц. А. Г. Сарданашвили. Авторы весьма признательны проф. Е. В. Смидович и проф. Ю. М. Жорову за просмотр отдель ных глав рукописи и сделанные замечания и дополнения. Авторы считают также своим долгом выразить благодарность рецензентам — коллективу технологов Уфимского нефтяного института под руковод
ством докт. техн. наук проф. 3.  | 
	И. Сюняева и канд. техн.  | 
	наук  | 
Д . М. Славинскому, внимательно  | 
	просмотревшим рукопись  | 
	и сде  | 
лавшим ценные замечания.  | 
	
  | 
	
  | 
ВВЕДЕНИЕ
РАСЧЕТНЫЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И СОСТАВА НЕФТЕЙ И НЕФТЕПРОДУКТОВ
Плотность
При расчете физико-химических свойств нефтепродуктов при нято пользоваться относительной плотностью, представляющей со бой соотношение плотностей жидкого нефтепродукта и дистиллиро ванной воды при определенных температурах. Обозначают отно сительную плотность &\\, где tt — температура воды, °С; t2 — тем пература нефтепродукта, °С. В СССР стандартными температурами при определении плотности являются для воды 4 °С и для нефтепро дуктов 20 °С (d%°). В ряде зарубежных стран стандартной темпера турой для воды и нефтепродукта является 15,6 °С (djjj).
Часто для технологических расчетов необходимо пересчитывать плотность нефтепродукта )т одной температуры к другой. Высокую точность дает формула Д. И. Менделеева в интервале температур от 0 до 50 °С:
dt =dl* — a(t — 20)  | 
	(1)  | 
4
где d|° — относительная плотность нефтепродукта при 20 °С;
d{ — относительная плотность нефтепродукта при заданной температуре І;
а— средняя температурная поправка на 1 °С.
Значения температурной поправки представлены в Приложе нии 1.
Для определения плотности жидких нефтепродуктов при вы соких температурах можно пользоваться графиками, приведенными на рис. 1 и 2. На рис. 1 на оси абсцисс откладывают известное зна чение плотности, из этой точки (Л) восстанавливают перпендику ляр до пересечения с линией, соответствующей температуре, при которой определена эта плотность (точка В). Затем проводят ли нию, параллельную близлежащей наклонной кривой, до пересече ния (в точке С) с линией температуры, при которой нужно опреде лить плотность. Из точки С опускают перпендикуляр до пересече ния с осью абсцисс и таким образом (в точке D) находят искомую плотность.
При пользовании рис. 2 на оси абсцисс откладывают темпера туру, при которой требуется определить плотность. Затем восста навливают перпендикуляр до пересечения с кривой заданной плот ности d\\ и на оси ординат находят искомое значение плотности (df5 ).
0,30  | 
	OfiO  | 
	0,50  | 
	0,60  | 
	0,70  | 
	0,80  | 
	0,90  | 
	1,00  | 
Рис. 1. График для определения относительной плотности  | 
	жидких  | 
||||||
нефтепродуктов  | 
	d\  | 
	при  | 
	известной  | 
	их  | 
	плотности dl°.  | 
||
Температура,°С
Рис. 2. График для определения относительной плотности жидких
нефтепродуктов d[s при высоких температурах при известной их плотности d\\.
Часто приходится  | 
	пересчитывать  | 
	
  | 
	на df, а также dfg  | 
	на df  | 
|
и наоборот. С этой целью  | 
	пользуются уравнениями:  | 
	
  | 
|||
  | 
	
  | 
	df = d\l — 5а  | 
	
  | 
	(2)  | 
|
где а — средняя температурная поправка  | 
	(см. Приложение 1).  | 
	
  | 
|||
  | 
	
  | 
	df> = d|g-0,9982  | 
	
  | 
	(3)  | 
|
Среднюю относительную плотность (dCM) смеси жидких фракций  | 
|||||
находят по правилу  | 
	аддитивности:  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|
  | 
	.  | 
	V& + VA + • • • + Vndn  | 
	
  | 
||
  | 
	асм-  | 
	y1 + V t +  | 
	. . . +  | 
	V n  | 
	к*)  | 
или  | 
	
  | 
	О,  | 
	••• + G „  | 
	
  | 
|
  | 
	
  | 
	(5 )  | 
|||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	-r dn  | 
|
  | 
	
  | 
	d 2  | 
	т-  | 
	
  | 
|
где d l t
Vi,
Gi,
d 2 ,  | 
	. . , dn  | 
	— относительные плотности компонентов смеси;  | 
||
V2,  | 
	• • •,  | 
	Vn  | 
	— объемы компонентов,  | 
	ж3 ;  | 
G 2 )  | 
	. . . ,  | 
	Gn  | 
	— массы компонентов,  | 
	кг.  | 
Относительная плотность газа равна отношению массы т газа, занимающего объем V при некоторых температуре и давлении, к массе т1 воздуха, занимающего тот же объем V при тех же тем пературе и давлении:
d = ^ -
Если  | 
	считать  | 
	газ идеальным, то при Т = 273,16 °К, Р =  | 
	1  | 
	апгм  | 
||||||||
и V = 22,414 мл масса пг равна молекулярному  | 
	весу  | 
	М газа. В тех  | 
||||||||||
же условиях масса 22,414 мл воздуха составляет 28,9 г, откуда  | 
	отно  | 
|||||||||||
сительная  | 
	плотность  | 
	газа  | 
	или  | 
	пара относительно  | 
	воздуха:  | 
	
  | 
||||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	,  | 
	М  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|
Абсолютную плотность  | 
	газов и  | 
	паров  | 
	(р,  | 
	г/см3)  | 
	при  | 
	О °С и  | 
||||||
760 мм pm. ст. можно найти,  | 
	зная  | 
	массу  | 
	М и объем 1 моль  | 
	газа  | 
||||||||
(22,414):  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	М  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||
При  | 
	абсолютной температуре Т  | 
	(°К) и давлении  | 
	П (апгм) плотность  | 
|||||||||
газа  | 
	(в кг/м3)  | 
	может  | 
	быть  | 
	найдена  | 
	по формуле:  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	273  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	Рг =  | 
	Р t +  | 
	273 П  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	(8)  | 
Используя  | 
	формулу  | 
	(7), можно  | 
	написать:  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||||
М273
Р г : ''= 22,4 ' t+ 273 7 7
