книги из ГПНТБ / Сарданашвили А.Г. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа учеб. пособие для студентов нефт. спец. вузов
.pdfА.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