- •Т.П. Макарова, э.И. Марданова, л.Ф. Корепанова Технология переработки нефти и газа
- •© Альметьевский государственный
- •Общие указания
- •I. Химический состав нефти
- •1. Элементный и фракционный состав нефти
- •2.1. Парафиновые углеводороды
- •2.3. Нафтеновые углеводороды
- •2.4. Ароматические углеводороды
- •2.5. Гибридные углеводороды
- •2.6. Гетероатомные соединения нефти
- •2.6.1. Серусодержащие соединения
- •2.6.2. Азотсодержащие соединения
- •Распределение азотистых соединений
- •2.6.3. Кислородсодержащие соединения
- •3. Классификация нефтей
- •3.1. Химическая классификация
- •3.2. Технологическая классификация
- •1. Классификация процессов переработки нефти, газовых конденсатов и газов
- •2. Основные этапы нефтепереработки
- •3. Подготовка нефти к переработке
- •Сырая нефть; II- деэмульгатор; III- сброс воды; IV- подача щелочной воды; V- обессоленная и обезвоженная нефть
- •3.1. Нефтяные эмульсии
- •4. Первичная переработка нефти
- •4.1. Атмосферная и вакуумная перегонка нефти
- •4.2. Вторичная перегонка бензинов
- •5. Вторичная переработка нефти
- •5.1. Термический крекинг
- •5.2. Коксование
- •5.3. Пиролиз
- •5.4. Каталитический крекинг
- •5.5. Риформинг
- •5.6. Гидрогенизация
- •6. Очистка нефтепродуктов
- •6.1. Очистка светлых нефтепродуктов
- •6.2. Очистка смазочных масел
- •7. Типы нефтеперерабатывающих заводов
- •8. Переработка газов
- •8.1. Исходное сырье и продукты переработки газов
- •8.2. Основные объекты газоперерабатывающих заводов
- •8.3. Отбензинивание газов
- •8.3.1. Компрессионный метод
- •8.3.2. Абсорбционный метод
- •8.3.3. Адсорбционный метод
- •8.3.4. Конденсационный метод
- •8.3.5. Газофракционирующие установки
- •9. Химическая переработка углеводородного сырья
- •9.1. Производство нефтехимического сырья
- •9.2. Производство поверхностно-активных веществ
- •9.3. Производство спиртов
- •9.4. Производство полимеров
- •9.5.2. Синтетические каучуки
- •9.5.3. Пластмассы
- •9.5.4. Синтетические волокна
- •III. Материальные и тепловые расчеты химико-технологических процессов
- •1. Составления материальных балансов
- •И материальные расчеты химико-технологических процессов
- •Материальный баланс на 1т окиси этилена
- •Материальный баланс печи крекинга (на 1000 м3 природного газа)
- •Происходит дальнейшее хлорирование
- •Материальный баланс хлоратора бензола (1т хлорбензола)
- •Образовалось в соответствии с заданным мольным соотношением
- •С воздухом………. 586
- •Материальный баланс реактора для окисления метанола (1ч работы)
- •2. Равновесие химико-технологических процессов
- •3. Составление энергетического (теплового) баланса и тепловые расчеты химико-технологических процессов
- •4. Массообменные процессы
- •Возьмем при 1900°c
- •Бензол ………… 49,063 Дихлорбензол ………… 53,05
- •Суммарный тепловой эффект при хлорировании 1т бензола
- •IV. Расчет ректификационных колонн
- •2. Температурный режим
- •Решение.Парциальное давление паров бензина равно
- •Продолжение таблицы
- •3. Высота
- •4. Материальный и тепловой балансы
- •Общее количество тепла, вводимого в колонну, составит
- •V. Расчет реакционных устройств термических процессов
- •1. Реакционные змеевики и камеры установок термического крекинга под давлением
- •1.1. Определение скорости реакции
- •1.2. Расчет реакционного змеевика печи термического крекинга
- •1.3. Расчет реакционной камеры
- •2. Реакционные аппараты установок коксования нефтяных остатков
- •2.1. Определение выхода продуктов коксования
- •2.2. Расчет реактора и коксонагревателя на установках коксования в подвижном слое гранулированного коксового теплоносителя
- •2.3. Расчет реактора на установках коксования в кипящем слое коксового теплоносителя
- •3.1. Расчет печи трубчатой установки пиролиза
- •Учитывая, что
- •Диаметр труб рассчитывают по формуле
- •3.2. Пиролиз на установках с подвижным слоем твердого теплоносителя
- •3.3. Установки с кипящим слоем твердого теплоносителя
- •Находят объем катализатора в реакторе
- •1. Процесс каталитического алкилирования парафиновых и ароматических углеводородов олефинами
- •Рассчитывают выход алкилата
- •Теплота сгорания нефтепродуктов
- •Среднее число атомов в молекуле сырья (т) определяется по формуле
- •Итого………..-43710
- •Вычисляют приближенно молекулярную массу групп углеводородов
- •Лабораторная работа № 1 Тема: «Определение содержания воды в нефти методом Дина и Старка»
- •1.1. Основные понятия
- •Требования к содержанию воды в нефти, поставляемых с промыслов
- •1.2. Описание методики определения содержания воды в нефти методом Дина и Старка
- •Лабораторная работа № 2 Тема: «Определение механических примесей в нефти
- •2.1. Основные понятия
- •2.2 Описание методики определения механических примесей в нефти
- •Лабораторная работа № 3 Тема: «Определение содержания солей в нефти»
- •3.1. Основные понятия
- •3.2 Описание методики определения содержания солей в нефти
- •Приложение 1
- •Подписано в печать 20.09.2007 г.
IV. Расчет ректификационных колонн
Основные параметры технологического режима колонны - температура и давление. Давление в процессе ректификации существенно влияет на работу колонны. С увеличением давления ужесточается ее температурный режим. С изменением давления в колонне изменяются и другие факторы, например относительная летучесть компонентов, производительность, размеры и др.
Для определения температурного режима ректификационных колонн необходимо иметь кривые истинных температур кипения (ИТК) и однократного испарения (ОИ) как для исходного сырья, так и для выходящих из колонны фракций. Для расчетных целей можно использовать приближенные методы построения кривых однократного испарения.
1. МЕТОДЫ ПОСТРОЕНИЯ ЛИНИИ
ОДНОКРАТНОГО ИСПАРЕНИЯ (ОИ)
Температуры потоков при ректификации сложных смесей определяют при помощи линии ОИ: температуры жидких потоков - по нулевому отгону, температуры паровых потоков - по 100%-ному отгону на линии ОИ. Линии однократного испарения можно построить на основании экспериментальных данных. Для приближенных расчетов пользуются зависимостью между линиями ОИ и ИТК или разгонки по ГОСТ. Эти методы определяют линию ОИ приближенно как прямую линию.
По методу Обрядчикова и Смидович линию ОИ для нефти и нефтепродуктов при атмосферном давлении строят следующим образом. Определяют тангенс угла наклона линии ИТК по формуле
где t70 — температура отгона 70% фракции по ИТК, °С; t10 — температура отгона 10% фракции по ИТК, °С.
Затем по графику (рис. 4.1) по данным иt находят на оси ординат (в верхней ее части) степень отгона по ИТК, соответствующую 100% отгона по ОИ, и (в нижней ее части) степень отгона по ИТК, соответствующую 0% отгона по ОИ. Полученные значения определяют положение линии ОИ. Для этого на графике кривой ИТК полученные точки, соответствующие температурам 0 и 100% отгона, надо соединить прямой.
Существуют и другие методы построения линии ОИ: Нельсона, Пирумова и др.. Нельсон и Харви предложили следующий метод построения линии однократного испарения фракции при атмосферном давлении: определяют ; по графику (рис. 4.2) определяют наклон линии ОИ; по кривой 3 определяют-разность между 50%-ными точками на линиях ИТК (или ГОСТ) и ОИ, т. е.
Рис. 4.1. График Обрядчикова и Смидович.
Рис. 4.2. График для построения кривых ОИ нефтяных фракций:
- разность между температурами выкипания 50% по ИТК (или по ГОСТ) и ОИ; 1 - кривая для определения tg угла наклона кривой ОИ при помощи разгонки по ГОСТ; 2 - то же при помощи разгонки по ИТК; 3 - кривая разности температур выкипания 50% по кривым ИТК и ОИ.
Отсюда определяем температуру 50% отбора по ОИ
Зная температуру, отвечающую 50% -ному отгону по ИТК (50%-ная точка по ИТК), можно вычислить температуры начала и конца ОИ (в °С)
Через полученные точки начала и конца ОИ проводят прямую. Построение ОИ по методу Пирумова заключается в следующем.
1. Определяют наклон кривой по ИТК
2. Находят наклон линии ОИ по графику 4.3., а в зависимости от наклона по ИТК.
3. По графику рис. 4.3. в зависимости от наклона по ИТК и температуры 50% отбора t50 определяют процент отгона n при пересечении линий ИТК и ОИ.
4. По ИТК определяют температуру, соответствующую доле отгона n, %, при пересечении ИТК и ОИ (tпep).
5. Вычисляют температуру начала ОИ tнач из уравнения
Через полученные точки tнач и tпер проводят прямую ОИ.
Пример 4.1.Построить линию ОИ при атмосферном давлении для узкой фракцииt1–t2= 220-290 °С шкаповской нефти. Линия ИТК дана на рис.4.4.
Решение. Находят фракции 220-290 °С.
Температура 50%-ного отгона равна 255°С (см. рис. 4.4). По графику Обрядчикова и Смидович (рис. 4.4), используя полученные данные (= 0,7 иt50 = 225°С), получают на оси ординат две точки - одна соответствует 42% отгона по кривой ИТК (0% отгона по ОИ), вторая - 53% отгона по ИТК (100%: отгона по ОИ). Откладывают эти точки на рис. 4.4 и соединяют их прямой.
Рис. 4.4. Кривые ИТК и ОИ фракции 220-290 оС (к примеру 4.1).
параметры |
Вариант | |||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 | |
t1 0C |
190 |
200 |
210 |
220 |
230 |
240 |
190 |
200 |
210 |
220 |
t2 0C |
240 |
250 |
260 |
270 |
280 |
290 |
260 |
270 |
280 |
290 |
Пример 4.2. Дана разгонка по Энглеру: 10% - t1 = 170°С, 50% - t2 = 250, 70% - t3 = 375°С. Определить точки для построения ОИ по методу Пирумова.
1. Определяют наклон кривой разгонки
2. По графику рис. 4.3. определяют наклон линии ОИ. Он равен 2,5.
3. По графику рис. 4.3. определяют точку пересечения линии ИТК и ОИ в зависимости от наклона кривой разгонки, равного 3,4 и температуры 50% отгона, равной 250°С. Точка пересечения соответствует 30%.
4. По линии ИТК отбору 30% соответствует 250°С (в данном примере делаем такое допущение). Для определения этой точки надо построить по данным разгонки линию ИТК.
5. Вычисляют температуру начала ОИ
Таким образом, для построения ОИ получили две точки: 0% ОИ - 175 °С и 30% ОИ - 250 °С.
Рис. 4.3. Диаграмма Пирумова
Линию ОИ для остатка - мазута - строят, определяя тангенс угла наклона линии ИТК остатка как произведение величины тангенса угла наклона линии ИТК нефти на долю остатка в нефти
где - массовая доля отгона светлых нефтепродуктов.
Температура отгона 50% остатка определяется как сумма температуры по линии ИТК, соответствующей доле отгона низкокипящей фракции, и произведения величины найденного угла наклона линии ИТК для остатка на 50
где - температура, соответствующая доле отгона светлых фракций, °С.
Дальнейшее построение линии ОИ для остатка проводят так же, как для нефти.
параметры |
Вариант | |||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 | |
t1 0C |
135 |
140 |
145 |
150 |
155 |
160 |
165 |
170 |
175 |
180 |
t2 0C |
230 |
235 |
240 |
245 |
250 |
255 |
260 |
265 |
270 |
275 |
t3 0C |
355 |
360 |
365 |
370 |
375 |
380 |
385 |
390 |
395 |
400 |
Пример 4.3. Найти угол наклона линии ИТК для мазута и температуру отгона 50% его, если = 4 и температура, соответствующая отгонуе- = 60% светлых, равна t = 310°С.
Решение. Находят угол наклона линии ИТК для мазута
Температура отгона 50% мазута
Однако практически для пересчета линии ОИ на давления выше атмосферного используют приближенные методы, основанные на следующих допущениях: линии однократного испарения при разных давлениях параллельны между собой; точка пересечения линий ИТК и ОИ при любых давлениях соответствует одному и тому же проценту отгона. При таком допущении для построения линии ОИ при давлении, отличном от атмосферного, достаточно пересчитать температуру точки пересечения линий ИТК и ОИ на соответствующее давление (см. Приложение 1) и через полученную точку провести прямую, параллельную линии ОИ при атмосферном давлении.
параметры |
Вариант | |||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 | |
tg ∠ ИТК |
2 |
2,5 |
3 |
3,5 |
4 |
4,5 |
5 |
5,5 |
6 |
6,5 |
е- % |
50 |
55 |
60 |
65 |
70 |
75 |
70 |
65 |
60 |
55 |
t 0С |
200 |
220 |
240 |
260 |
280 |
300 |
320 |
340 |
360 |
380 |