установки гидроочистки вакуумного газойля
.pdf
Эскиз сепаратора С-2 представлен на рисунке 2.5.
Расчет холодного газосепаратора низкого давления С-3
Газосепаратор С-3 предназначен для разделения жидкой фазы, поступающей из сепаратора С-2. Целью расчета газосепаратора С-2 является определение состава и количество газовой и жидкой фаз, а также расчет размеров сепаратора.
Рисунке 2.5
Условия сепарации:
-Температура 50оС.
89
консорциум « Н е д р а».
-Давление 1,1 МПа.
В сепаратор С-3 поступает газопаровая фаза из сепаратора С- 2, поэтому количество компонентов и состав смеси берем из таблице 2.44. Расчет состава паровой и жидкой фаз в сепараторе С-2 представлен в таблице 2.45.
Материальный баланс газосепаратора С-3 представлен в таблице 2.46.
Расчет ведем по формулам (2.41) – (2.50).
VП
=
22,4 3,8 (50 + 273) 1 0,1 |
= 0,003 |
|
273 3600 1,1 |
||
|
м3/с,
4 |
= 0,864 г/см3, |
20 |
|
ρж = 0,864 - 0,000699 · (50-20) = 0,843 г/см3, ρп = 6,1 кг/м3,
Таблица 2.45
Состав паровой и жидкой фаз ГПС в условиях однократного испарения в сепараторе С-2 (температура 500С, давление 1,1МПа, е = 0,068).
Компоненты |
кг/ч |
Mi |
Ni |
i |
Ki |
Xi |
Yi |
Н2 |
5 |
2 |
2,3 |
0,0464 |
120 |
0,0051 |
0,6124 |
СН4 |
29 |
16 |
1 |
0,0202 |
17 |
0,0097 |
0,1653 |
С2Н6 |
30 |
30 |
1 |
0,0202 |
4,5 |
0,0163 |
0,0738 |
С3Н8 |
55 |
44 |
1,1 |
0,0222 |
1,48 |
0,0215 |
0,0322 |
Изо-С4Н10 |
51 |
58 |
0,8 |
0,0161 |
0,68 |
0,0165 |
0,0116 |
90
консорциум « Н е д р а».
Н-С4Н10 |
28 |
58 |
0,8 |
0,0161 |
0,5 |
0,0167 |
0,0087 |
|
Н2S |
44 |
34 |
1,5 |
0,0302 |
3,6 |
0,0257 |
0,0929 |
|
Бензин |
703 |
109 |
6,4 |
0,129 |
0,02 |
0,1382 |
0,0031 |
|
Дизельное |
6706 |
246 |
27,3 |
0,5504 |
0,00001 |
0,5903 |
- |
|
топливо |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
Остаток |
2251 |
304 |
7,4 |
0,1492 |
1·10-10 |
0,1600 |
- |
|
Итого |
9902 |
- |
49,6 |
1,0000 |
- |
1,0000 |
1,0000 |
WДОП
= 0,0334 |
843 −16,1 |
= 0,39 |
|
6,1 |
|||
|
|
м/с,
S = |
0,003 |
= 0,008 |
||
1 |
0,39 |
|||
|
|
|||
м2,
d =
4 0,008 
3,14
= 0,1
м.
Принимаем диаметр сепаратора равным 1,0 м.
S = 3,14·1,02/4 = 0,785 м2.
Определяем объемный расход жидкой фазы:
Vж
= |
9836 |
=11,7 |
м3/ч = 0,2 м3/мин, |
|||||||
|
843 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
3,14 1,0 |
2 |
|
|
|
|
|
Vп.сф |
= |
= 0,26 |
, |
|||||
|
|
12 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Н |
|
= |
10 0,2 − 0,26 |
= 2,2 м. |
||||||
ж |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
0,785 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
91
консорциум « Н е д р а».
Для более полного отделения газа от жидкости рекомендуется расстояние между штуцером ввода газожиткостной смеси в сепаратор и уровнем жидкости принять равным 400 мм,а для отделения капельной жидкости от потока газа расстояние между штуцерами ввода газожидкостной смеси и вывода газа (пара) принять равным 1200 мм + d/2.
Находим высоту газосепаратора:
Н =2,2+0,4+1,2+1,0/2=4,3 м .
Эскиз сепаратора С-3 представлен на рисунке 2.6.
Рисунке 2.6
92
консорциум « Н е д р а».
Таблица 2.46
Материальный балансоднократного испарения газожидкостной смеси в газосепараторе С-3 при 50 0С и 1,1 МПа.
Компоненты |
|
|
Приход |
|
|
|
|
|
Расход |
|
|
|
||
|
|
газопарожидкостная смесь |
|
газопаровая фаза |
|
|
|
жидкая фаза |
|
|||||
|
кг/ч |
массовая |
кмоль/ч |
мольная |
кг/ч |
массовая |
кмоль/ч |
мольная |
|
кг/ч |
массовая |
кмоль/ч |
мольная |
|
|
|
доля |
|
|
доля |
|
доля |
|
доля |
|
|
доля |
|
доля |
Н2 |
5 |
0,0006 |
|
2,3 |
0,0464 |
5 |
0,0757 |
2,3 |
0,6053 |
|
0 |
0,0000 |
0,0 |
0,0000 |
СН4 |
29 |
0,0029 |
|
1,0 |
0,0202 |
22 |
0,3333 |
0,6 |
0,1579 |
|
7 |
0,0007 |
0,4 |
0,0087 |
С2Н6 |
30 |
0,0030 |
|
1,0 |
0,0202 |
7 |
0,1060 |
0,2 |
0,0527 |
|
23 |
0,0023 |
0,8 |
0,0174 |
С3Н8 |
55 |
0,0056 |
|
1,1 |
0,0222 |
11 |
0,1667 |
0,1 |
0,0263 |
|
44 |
0,0044 |
1,0 |
0,0218 |
Изо-С4Н10 |
51 |
0,0052 |
|
0,8 |
0,0161 |
7 |
0,1061 |
0,1 |
0,0263 |
|
44 |
0,0045 |
0,7 |
0,0153 |
Н-С4Н10 |
28 |
0,0028 |
|
0,8 |
0,0161 |
2 |
0,0303 |
0,1 |
0,0263 |
|
26 |
0,0026 |
0,7 |
0,0153 |
H2S |
44 |
0,0044 |
|
1,5 |
0,0302 |
11 |
0,1667 |
0,3 |
0,0789 |
|
33 |
0,0034 |
1,2 |
0,0262 |
Бензин-отгон |
703 |
0,0710 |
|
6,4 |
0,1290 |
1 |
0,0152 |
0,1 |
0,0263 |
|
702 |
0,0714 |
6,3 |
0,1376 |
Дизельное |
6706 |
0,6772 |
|
27,3 |
0,5504 |
0 |
0,0000 |
0,0 |
0,0000 |
|
6706 |
0,6818 |
27,3 |
0,5961 |
топливо |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Остаток |
2251 |
0,2273 |
|
7,4 |
0,1492 |
0 |
0,0000 |
0,0 |
0,0000 |
|
2251 |
0,2289 |
7,4 |
0,1616 |
Итого |
9902 |
1,0000 |
|
49,6 |
1,0000 |
66 |
1,0000 |
3,8 |
1,0000 |
|
9836 |
1,0000 |
45,8 |
1,0000 |
93
консорциум « Н е д р а».
2.4.6. Расчет сырьевых теплообменников «ГСС-ГПС» Теплообменники предназначены для нагрева ГСС за счет тепла ГПС. Цель расчета - определение температуры
нагрева ГСС, поверхности теплообмена и числа типовых теплообменников. Температуру ГСС на выходе из теплообменников определяем методом последовательных приближений из уравнения теплового баланса согласно соответствующей схеме теплообмена.
Расчет состава паровой и жидкой фаз газосырьевой смеси на входе в теплообменник Т-1 представлен в таблице
2.42.
Материальный баланс газосырьевой смеси на входе в теплообменник Т-1 представлен в таблице 2.43. Расчет состава паровой и жидкой фаз газопродуктовой смеси на выходе из теплообменника Т-1 представлен в таблице 2.44.
Материальный баланс газопродуктовой смеси на выходе из теплообменника Т-1 представлен в таблице 2.45.
Исходные данные для расчета следующие:
-температура ГПС на входе в теплообменник - 400 ºС;
-температура ГПС на выходе из теплообменника - 280 ºС;
-температура ГСС на входе в теплообменник - 200 ºС.
Расход ГСС202746 кг/ч (таблице 2.15), в том числе:
-расход сырья жидкой фазы -130268кг/ч (таблице 2.25);
-расход СВСГ2030 кг/ч (таблице 2.9);
-расход ЦВСГ12941 кг/ч (таблице 2.10).
Расход ГПС203371 кг/ч (таблице 2.42), в том числе:
94
консорциум « Н е д р а».
-расход гидроочишенного остатка - 156012 кг/ч (таблице 2.26);
-расход дизельного топлива - 26096 кг/ч (таблице 2.26);
-расход бензина - 1502 кг/ч (таблице 2.26);
-расход углеводородных газов - 1314 кг/ч (таблице 2.26);
-расход сероводорода - 4881 кг/ч (таблице 2.26);
-расход ЦВСГ - 12941 кг/ч (таблице 2.10);
-расход холодного ЦВСГ625 кг/ч (таблице 2.37).
Схема теплообмена
400 °С |
ГПС |
280 °С |
|
tx |
ГСС |
200 °С |
|
Тепловой баланс теплообменника: |
|
|
|
|
|
Qприх = Qрасх, |
(2.51) |
где Qприх - количество тепла, переданного газопродуктовой смесью, кДж/ч; |
|
||
Qрасх - количество тепла, принятого газосырьевой смесью, кДж/ч. |
|
||
95
консорциум « Н е д р а».
Q |
|
= [(G |
400 |
Н |
400 |
+ g |
400 |
h |
400 |
) − (g |
280 |
h |
280 |
) |
+ (G |
400 |
Н |
400 |
+ g |
400 |
h |
400 |
) |
− (g |
280 |
h |
280 |
) |
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
прих |
ГО |
ГО |
ГО |
ГО |
ГО |
ГО |
ДТ |
ДТ |
ДТ |
ДТ |
ДТ |
ДТ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
Н |
|
+ g |
h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h |
|
|
|
|
(Н |
|
|
|
) + |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
+ (G |
400 |
400 |
400 |
400 |
) − (G |
280 |
Н |
280 |
+ g |
280 |
280 |
|
) + G |
|
400 |
− Н |
280 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
+ (G |
БО |
|
|
БО |
|
БО |
|
БО |
|
|
|
|
БО |
|
|
|
БО |
|
|
|
БО |
|
|
БО |
|
− Н |
|
ГР |
|
|
ГР |
|
|
|
ГР |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
+ G |
|
|
) (Н |
400 |
|
− Н |
280 |
|
) + G |
|
|
|
(Н |
400 |
|
280 |
)] , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
ЦВСГ |
|
|
|
ХЦВСГ |
|
|
|
ЦВСГ |
|
|
|
ЦВСГ |
|
|
|
|
H 2S |
|
|
H 2S |
|
|
|
H 2S |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
|
|
|
=[(G |
tx |
|
Н |
tx |
+ g |
tx |
h |
tx |
) − |
(G |
200 |
Н |
200 |
+ g |
200 |
h |
200 |
) + |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
расх |
|
c |
|
c |
c |
c |
c |
|
c |
c |
c |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ G |
|
|
|
(Н |
tx |
|
− |
Н |
200 |
|
) |
+ G |
|
|
|
(Н |
tx |
|
− Н |
200 |
|
), |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CВВС |
СВСГ |
СВСГ |
ЦВСГ |
ЦВСГ |
ЦВСГ |
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
(2.52)
(2.53)
где |
|
400 |
|
|
400 |
|
|
|
|
|
GГО – расход паров гидроочишенного остатка при |
400 0С, кг/ч, GГО = 49637 кг/ч (таблица 2.26); |
|||||||
|
400 |
– энтальпия паров гидроочишенного остатка при 400 |
|
|
|
|
|
400 |
|
НГО |
0С, кДж/кг (рисунок 2.3), НГО = 1199 кДж/кг; |
||||||||
g |
400 |
– расход жидкой фазы гидроочишенного остатка при 400 |
0С, кг/ч, |
400 |
|
|
|
||
ГО |
gГО = 106375 кг/ч (таблица 2.26); |
||||||||
h |
400 |
– энтальпия жидкой фазы гидроочишенного остатка |
|
при 400 |
|
|
400 |
= 998 кДж/кг; |
|
ГО |
|
0С, кДж/кг, hГО |
|||||||
g280 |
– расход жидкой фазы гидроочишенного остатка при 280 °С, кг/ч (таблица 2.42), g280 |
= 153761 кг/ч; |
|||||||
|
ГО |
|
|
|
|
|
|
ГО |
|
h |
280 |
|
– энтальпия жидкой фазы гидроочишенного остатка |
|
при 280 °С, кДж/кг, |
280 |
|
||
ГО |
|
|
hГО = 639 кДж/кг; |
||||||
G400 |
– расход паров дизельного топлива при 400 0С, кг/ч (таблица 2.26), G400 |
= 19088 кг/ч; |
|||||||
|
ДТ |
|
|
|
|
ДТ |
|
|
|
|
400 |
– энтальпия паров дизельного топлива при 400 0С, кДж/кг (рисунок 2.3), |
400 |
=1212 кДж/кг; |
|||||
HДТ |
|
HДТ |
|||||||
g |
400 |
|
– расход жидкой фазы дизельного топлива при 400 0С, |
кг/ч (таблица 2.26), |
400 |
|
|||
ДТ |
|
gДТ =7008 кг/ч; |
|||||||
h |
400 |
|
– энтальпия жидкой фазы дизельного топлива при 400 0С, кДж/кг, |
400 |
|
|
|
||
ДТ |
|
hДТ = 1012 кДж/кг; |
|||||||
g |
280 |
|
– расход жидкой фазы дизельного топлива при 280 °С, |
кг/ч (таблица 2.42), g280 = 19390 кг/ч; |
|||||
|
ДТ |
|
|
|
|
|
|
ДТ |
|
|
|
|
96 |
|
|
|
|
|
|
консорциум « Н е д р а».
h |
280 |
|
|
280 |
|
ДТ |
|
– энтальпия жидкой фазы дизельного топлива при 280 °С, кДж/кг, hДТ = 648 кДж/кг; |
|||
|
400 |
– расход паров бензина-отгона при 400 |
400 |
= 1357 кг/ч; |
|
GБО |
0С, кг/ч (таблица 2.26), GБО |
||||
Н400 |
– энтальпия паров бензина-отгона при 400 |
0С, кДж/кг (рисунок 2.3), Н400 = 1280 кДж/кг; |
|||
|
БО |
|
|
БО |
|
g |
400 |
|
– расход жидкой фазы бензина-отгона при 400 0С, кг/ч (таблица 2.26), |
400 |
|
БО |
|
gБО = 145 кг/ч ; |
|||
h |
400 |
|
|
400 |
|
БО |
|
– энтальпия жидкой фазы бензина-отгона при 400 0С, кДж/кг, hБО = 1105 кДж/кг; |
|||
|
280 |
|
280 |
= 1137 кг/ч; |
|
GБО |
– расход паров бензина-отгона при 280 °С, кг/ч (таблица 2.42), GБО |
||||
H280 |
– энтальпия паров бензина-отгона при 280 °С, кДж/кг, H280 = 945 кДж/кг; |
||||
|
БО |
|
БО |
|
|
g |
280 |
|
|
|
280 |
БО |
– расход жидкой фазы бензина-отгона при 280 °С, кг/ч (таблица 2.42), gБО = 365 кг/ч; |
||||
h |
280 |
|
|
280 |
|
БО |
– энтальпия жидкой фазы бензина-отгона при 280 °С, hБО = 707 кДж/кг; |
|
|||
GГР – расход газов реакции, кг/ч, GГР = 1314 кг/ч; |
|
|
|
Н400 |
– энтальпия газов реакции при 400 0С, кДж/кг, Н400 |
= 1236 кДж/кг; |
|
ГР |
ГР |
|
|
280 |
280 |
= 960 кДж/кг; |
|
НГР |
– энтальпия газов реакции при 280 °С, кДж/кг, НГР |
|
|
GЦВСГ – расход ЦВСГ кг/ч, GЦВСГ = 12941 кг/ч;
GХЦВСГ – расход холодного ЦВСГ кг/ч, GХЦВСГ = 625 кг/ч;
Н400ЦВСГ – энтальпия ЦВСГ при 400 0С (рисунок 2.2), Н400ЦВСГ = 3278 кДж/кг;
Н280ЦВСГ – энтальпия ЦВСГ при 280 °С (рисунок 2.2), Н280ЦВСГ = 2320 кДж/кг;
97
консорциум « Н е д р а».
GH2S – расход сероводорода (таблице 2.26), кг/ч, GH2S = 4881 кг/ч;
400 |
|
– энтальпия сероводорода при 400 0С (рисунок 2.2), |
400 |
|
НH 2S |
НH 2S = 476 кДж/кг; |
|||
280 |
|
– энтальпия сероводорода при 280 °С (рисунок 2.2) |
280 |
=320 кДж/кг; |
НH 2S |
НH 2S |
|||
tx |
|
– расход паров сырья при температуре tx, кг/ч; |
|
|
GДТН |
|
|
||
tx |
|
– энтальпия паров сырья при температуре tx, кДж/кг; |
|
|
HДТН |
|
|||
gtx |
– расход жидкой фазы сырья при температуре tx, кг/ч; |
|
||
ДТН |
|
|
|
|
tx |
– энтальпия жидкой фазы сырья при температуре tx, кДж/кг; |
|||
h ДТН |
||||
GСВСГ – расход СВСГ (таблица 2.9), кг/ч, GСВСГ = 2030 кг/ч;– коэффициент использования теплоты, = 0,95.
Таблица 2.47
Расчёт однократного испарения газосырьевой смеси на входе в теплообменник при 200 0С и 7,5 МПа (е = 0,884)
Компоненты |
Кг/ч |
Mi |
Ni |
|
i |
Ki |
Xi |
Yi |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н2 |
7429 |
2 |
3714,5 |
0,8233 |
11 |
0,0837 |
0,9207 |
|
СН4 |
3530 |
16 |
220,6 |
0,0488 |
3,7 |
0,0144 |
0,0532 |
|
С2Н6 |
2161 |
30 |
72 |
0,016 |
2,6 |
0,0066 |
0,0171 |
|
С3Н8 |
1229 |
44 |
27,9 |
0,0062 |
1,8 |
0,0036 |
0,0064 |
|
Изо-С4Н10 |
311 |
58 |
5,4 |
0,0012 |
1,44 |
0,0009 |
0,0012 |
|
Н-С4Н10 |
311 |
58 |
5,4 |
0,0012 |
1,35 |
0,0009 |
0,0012 |
|
Сырье |
187775 |
403 |
465,9 |
0,1033 |
0,0003 |
0,8899 |
0,0002 |
|
Итого |
202746 |
- |
4511,7 |
1,0000 |
- |
1,0000 |
1,0000 |
|
Таблица 2.48
98
консорциум « Н е д р а».