Дипломный проет "Модернизация установки АВТ-1 новым оборудованием (пластинчатый теплообменник) с целью уменьшения потерь бензина с жирным газом"

Содержание

СОДРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Пластинчатые теплообменники

1.2. Массообменные процессы

1.2.1.Основы теории массопередачи

1.2.2. Основы ректификации

1.2.3. Ректификационные колонны

1.2.4. Типы тарелок

1.2.5. Сложная колонна

1.2.6. Способы создания орошения в колонне

1.2.7. Улиты и отбойные свойства колонн

1.2.8. Очистка газов

1.3. Тепловые процессы

1.3.1. Основные схемы взаимного движения

теплообменивающихся потоков

1.3.2. Теплообменные аппараты

1.3.3. Классификация теплообменников

1.4. Аппараты воздушного охлаждения

1.5. Трубчатые печи

1.5.1. Основные показатели работы печей

1.5.2. Состав продуктов сгорания

1.5.3. Классификация и типы трубчатых печей

1.5.4. Конструктивные элементы печей

1.5.5. Гарнитуры трубчатых печей

1.5.6. Дымовые трубы и дымоходы

1.5.7. Пароперегреватели трубчатых печей

1.5.8. Рекуператоры трубчатых печей

1.5.9. Котлы-Утилизаторы

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1. Описание технологического процесса и технологической схемы

2.1.1. Сущность процесса переработки нефти

2.1.2. Описание технологической схемы основного процесса

2.1.3. Ректификационная колонна К-

2.1.4. Трубчатая печь П-

2.1.5. Ректификационная колонна К-

2.1.6. Вакуумная колонна К-

2.1.7. Вакуумсоздающая аппаратура

2.1.8. Блок защелачивания

2.1.9. Блок откачки кислых стоков

2.1.10. Сепаратор топливного газа

2.1.11. Факельная система установки

2.2. Задание на проектирование

2.3. Технологический расчет печи П-

2.3.1. Исходные данные для расчета печи П-

2.3.2. Расчет горения

2.3.3. Расчет радиантных камер

2.3.4. Расчет камер конвекции

2.4. Поверочный расчет ректификационных колонн

2.4.1. Расчет ректификационной колонны К-

2.4.2. Расчет диаметра К-

2.4.3. Расчет высоты К-

2.4.4. Расчет ректификационной колонны К-

2.4.5. Расчет диаметра колонны К-

2.4.6. Расчет высоты колонны К-

2.5. Блок абсорбции

2.6. Расчет аппаратов воздушного охлаждения ХВ-1, ХВ-

2.7. Расчет пластинчатого теплообменника

3. МЕХАНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1. Подбор материала для изготовления аппарата

3.2. Расчет фланцевых соединений

4. КИП и А

4.1. Общие задачи и автоматизация

4.2. Анализ технологического объекта

4.3. Предлагаемые к контролю параметры

4.4. Выбор средств автоматизации

5. БЕЗПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

5.1. Анализ вредных и опасных производственных факторов

5.2. Классификация технологических блоков по взрывоопасности

5.3. Классификация по пожаро – взрывоопасности

5.4. Характеристика опасности производства

5.5. Меры безопасности при эксплуатации производственных объектов

5.5.1. Требования безопасности при пусках и остановках

технологических систем

5.5.2. Меры безопасности при остановке установки

5.5.3. Вывод оборудования в резерв

5.5.4. Меры безопасности при ведении технологического

процесса

5.5.5. Основные опасности производства

5.6. Возможные аварийные ситуации и способы их устранения

5.7. Безопасные методы обращения с пирофорными отложениями

5.8. Способы обезвреживания и нейтрализации продуктов

производства при розливах и авариях

5.9. Средства индивидуальной защиты работающих

5.10 Возможность накапливания зарядов статического электричества

5.11. Безопасный метод удаления продуктов производства

5.12. Основные опасности применяемого оборудования и

трубопроводов

5.13. Предусмотренные меры безопасности и противоаварийной

защиты

5.14. Расчет молниезащиты установки АВТ-

6. ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

6.1. Отходы производства

6.1.1. Сточные воды

6.1.2. Выбросы в атмосферу

6.2. Характеристика свойств вредных веществ

7. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

7.1. Технико-экономическое обоснование

7.2. Укрупненный расчет капитальных затрат

7.3. Расчет амортизационных отчислений

7.4. Расчет экономического эффекта

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список использованной литературы

Приложение

Приложение

Приложение

Аннотация

Цель данного дипломного проекта - оценка возможности дооборудования блока AT установки АВТ-1 с технологической и экономической точки зрения, которая в первую очередь направлена на дооборудования установки АВТ-1 новым оборудованием (пластинчатый теплообменник) с целью уменьшения потерь бензина с жирным газом.

Проект состоит из следующих разделов: обзор литературы, технологический, механический, КИП и А, охраны труда, экологический, экономический.

В технологическом разделе произведён расчёт ректификационной колонны К1, К-2, воздушных холодильников ХВ1, ХВ-2, печи П-1 при работе по базовому проекту и пластинчатого теплообменника. Расчёт колонн выполнялся в программе DESIGN II.

В механическом разделе произведён подбор материала для пластинчатого теплообменника и рассчитаны на прочность фланцевые соединения.

В разделе КИП и А представлена схема автоматизации блока абсорбции.

В разделе охраны труда рассмотрены опасные факторы блока AT установки АВТ1, указаны методы предупреждения аварийных ситуаций и действия на случай, если аварийная ситуация произошла. Также проведён расчёт молниезащиты блока колонн.

В экологическом разделе рассмотрены источники вредных выбросов и вещества, представляющие опасность для окружающей среды и человека.

В экономическом разделе проведено технико-экономическое обоснование проекта, проведён расчёт изменения капитальных и текущих затрат и ожидаемой прибыли.

Дипломный проект содержит 159 страниц, 13 иллюстраций, 5 схем, 23 таблицы, 3 приложения, 29 источников литературы. Графическая часть представлена на 8 листах формата А1.

Введение

По мере развития технического прогресса, проблемы углубления переработки нефти, т.е. получения максимального количества светлых фракций и повышения качества нефтепродуктов приобретают для нефтепереработки всё более важное значение.

Не последнее место при решении этих проблем отводится и производству первичной переработки. При этом имеются в виду, в первую очередь, применительно к установкам первичной перегонки - увеличение глубины отбора дистиллятов от нефти и уменьшение потерь основной продукции.

На современных НПЗ установки АВТ являются головными во всей технологической цепи переработки нефти и определяют мощность завода в целом. Общее число дистиллятов, выделяемых из нефти на АВТ, колеблется от 7 до 10, и каждый из них направляется на дальнейшие технологические операции.

В настоящее время политика нефтеперерабатывающих заводов проводится с целью снижения потерь, что позволит увеличить выпуск основной продукции и позволит повлиять на ее себестоимость.

Основными аппаратами огневого действия на установке АВТ являются трубчатые печи различных типов и конструкции. Наиболее распространены печи двухскатные шатрового типа, печи с излучающими стенками и вертикально - факельного типа. Указанных двухскатных печах шатрового типа для нагрева сырья требуют топливного газа. На данный момент печи установки АВТ-1 в качестве топливного газа используют жирный газ, который отбирают с отбензинивающей колонны К-1. Известно, что жирный газ имеет в своем составе компоненты бензина, следствием чего является снижение выпуска основной продукции установки.

Поэтому дипломным проектом предусматривается дооборудование установки АВТ-1 пластинчатым теплообменником с целью снижения потерь компонентов бензина.

1. литературный обзор

1.1. Пластинчатые теплообменники

Пластинчатые теплообменники разборные, разборные со сдвоенными пластинами (полуразборные) и неразборные (сварные) предназначены для процессов теплопередачи.

Разборные теплообменники могут работать при давлении от 0,002 до 1 МПа (от 0,02 до 10 кгс/см2) в температуре рабочих сред от 253 до 453 К (от 20 до +180°С).

Разборные со сдвоенными пластинами (полуразборные) – при давлении от 0,002 до 2,5 МПа (от 0,02 до 25 кгс/см2) при той же температуре рабочих сред, что и для разборных теплообменников.

Неразборные (сварные) – при давлении от 0,000 до 4 МПа (от 0,002 до 40 кгс/см2) и температуре рабочих сред от 173 до 573 К (от – 100 до +300°С).

Пластинчатые теплообменные аппараты характеризуются высокой интенсивностью процессов теплопередачи и теплопередачи при умеренных гидравлических сопротивлениях. Их можно применять для рекуперации тепла между потоками рабочих сред в охладителях, подогревателях, конденсаторах и дефлегматорах. Теплообменники могут быть двухпоточными и многопоточными, то есть могут применяться для теплообмена между двумя рабочими средами (двухпоточные), а также для теплообмена между тремя, четырьмя и большим числом сред в одном аппарате.

В пластинчатых теплообменниках можно осуществить теплообмен между рабочими средами жидкость - жидкость, пар - жидкость, пар + газ жидкость, газ - жидкость, газ - газ.

Разборные теплообменники могут применяться для обработки суспензий с твердыми частицами размером не более 4 мм.

При отложении загрязнений на теплопередающих поверхностях можно периодически переключать каналы на такие рабочие среды, которые очищают поверхности от загрязнений без разборки аппарата.

Неразборные пластинчатые теплообменники предназначены для работы с рабочими средами, не образующими на теплопередающих поверхностях труднорастворимых загрязнений, которые поддаются химической промывке.

Пластинчатые теплообменники можно применять для обработки различных растворов кинематической вязкостью от 0,2 – 106 до 60 – 103 м2/с.

В теплопередающих пластинах разборных теплообменников по контуру предусмотрен паз, в котором закреплены уплотнительные прокладки из резин специальных теплостойких марок. Пластины устанавливают на раму теплообменника, состоящую из несущих штанг, подвижных и неподвижных плит с зажимными винтами. Неподвижная плита обычно прикреплена к полу, подвижная – на ролике подвешена к верхней штанге и может по ней перемещаться. На плитах расположены штуцера для присоединения технологических трубопроводов.

При однопакетной компоновке пластин допускается установка всех четырех штуцеров на неподвижной плите, что облегчает эксплуатацию аппарата.

На теплообменнике может быть установлено более четырех штуцеров, например, при необходимости отвода несконденсировавшихся газов, слива продуктов и др.

Разборные и полуразборные теплообменники устанавливают на консольной раме, на двухопорной раме, на трехопорной раме или раме с неподвижной опорой в середине рамы. Неразборные теплообменники (сварной конструкции) устанавливают на специальные опоры.

Конденсаторы имеют однопакетную компоновку пластин по стороне хода пара. Теплообменники с промежуточными плитами могут быть многопоточными, т.е. могут работать с тремя рабочими средами и более.

Основная деталь разборного пластинчатого теплообменного аппарата – гофрированная теплопередающая пластина.

В каналах аппарата, составленных из пластин, предусмотрены точки опоры гофр, что позволяет выдерживать в аппарате разность давлений по обе стороны пластины, а также повышенного внутреннее давление в каналах при сохранении герметичности.

Группа пластин, образующая систему каналов, в которых рабочая среда движется только в одном направлении, составляет пакет.

Один или несколько пакетов, сжатых между неподвижной и подвижной плитами, образуют секцию. При сборке пакета пластины повернуты одна относительной другой на 180°, причем все резиновые прокладки обращены в сторону подвижной плиты. В углах пластин расположены отверстия для прохода рабочих сред. В промежуточных и концевых пластинах может быть одно, два или три отверстия, количество которых определяют в соответствии со схемой компоновки пластин в теплообменнике.

Каждая пластина в работающем аппарате омывается двумя рабочими средами: с одной стороны – охлаждаемой, а с другой – нагреваемой; в результате между средами происходит теплообмен. Среды, протекающие поперек гофров, турбулизуются, что способствует интенсификации теплообмена.

1.2.3. Ректификационные колонны

Ректификационными колоннами называются вертикальные цилиндрические аппараты, предназначенные для четкого разделения смеси двух и более взаиморастворимых жидкостей, с получением целевых продуктов требуемом концентрации, при условии различных температур кипения этих жидкостей.

Ректификационные колонны, предназначенные для получения двух продуктов, один из которых (дистиллят) выводится в паровой фазе верхом колонны, а другой в виде жидкого продукта (остатка), отводимого низом колонны насыпаются простыми ректификационными колоннами. Та часть колонны, в которую вводится сырье, называется питательной секцией. Часть колонны, находящаяся выше ввода сырья, называется концентрационной или укрепляющей, а ниже ввода сырья - отгонной или исчерпывающей.

В зависимости от назначения колонны могут быть полными, имеющими концентрационную и отгонную секции, или неполными: укрепляющая колонна не имеет отгонной секции, а отгонная колонна - концентрационной секции. В концентрационную колонну сырье вводится под нижнюю тарелку, а в отгонную колонну - на верхнюю.

В зависимости от назначения аппараты ректификации делятся на колонны атмосферной перегонки нефти, отбензинивающие, вакуумной перегонки мазута, стабилизационные и др. В зависимости от давления - на атмосферные, вакуумные, работающие под давлением. По способу осуществления контакта - на тарельчатые и насадочные. На большинстве установок применяют тарельчатые колонны.

Тарельчатые колонны

В тарельчатых колоннах пар или газ проходит через слой жидкости, находящейся на тарелке. При этом пар дробится на мелкие пузыри и струи, которые с большой скоростью движутся в жидкости, образуя газожидкостную систему.

Различают тарельчатые колонны с переливными устройствами и колонны с неорганизованным переливом жидкости или с провальными тарелками.

Колонны с провальными тарелками работают в режиме «подвисания», т.е. скорость парового (газового) потока подбирают так, чтобы через часть отверстий проходило проваливание жидкости. Провальные тарелки представляют собой ситчатые или решетчатые диски. Провальные тарелки снабжаются аварийными переточными трубами на случай захлебывания по жидкости.

Слив флегмы на нижележащую тарелку, как и подъем паров из пространства осуществляется через отверстия тарелки. Тарелки этого типа могут работать лишь в узких диапазонах нагрузок по пару и жидкости.

Тарельчатые колонны с переливными устройствами имеют горизонтальные тарелки и переливное устройство, поддерживающее заданный уровень жидкости на тарелке.

На каждую тарелку жидкость поступает с вышележащей тарелки через сливные устройства в виде труб или плоских перегородок. С помощью выступающих над тарелками частей этих труб или перегородок поддерживается необходимый уровень жидкости на каждой тарелке. Нижние концы сливных труб и перегородок должны быть погружены в жидкость на нижележащей тарелке. Благодаря образующемуся при этом гидравлическому затвору предотвращается свободное восхождение паров через сливы. В днище кармана гидрозатвора имеются отверстия для слива нефтепродукта, необходимые при подготовке колонны к ремонту.

1.2.4. Типы тарелок

Наибольшее распространение получили тарелки с круглыми колпачками, желобчатые, Sобразные, клапанные.

Представляют собой стальные диски, в которых установлены стаканы (ниппели), выступающие над их поверхностью. Каждый стакан накрыт колпачком так, чтобы обеспечить свободное прохождение поступающих с нижележащей тарелки. При работе колпачки погружены в слой жидкости, и вследствие этого образуется гидравлический затвор, который барботируют пары. Конструкция колпачка позволяет регулировать уровень по высоте. Тарелки сложны и громоздки, применяются редко.

Желобчатые тарелки

В поперечное сечение колонны вписан квадрат, определяющий четыре сегмента: два глухих, третий - карман тарелки и четвертый - сливное устройство. В глухих сегментах имеются постели, в которых монтируются желоба. Сверху свободное пространство между желобами закрыто туннельными колпачками, регулируемыми по высоте. Пары проходят между желобами, попадают под колпачки и пробулькивают через слой жидкости, находящейся на тарелке.

Основной недостаток – малая площадь барботажа, что приводит к уносу флегмы.

Тарелка с S-образными элементами

В тарелках с S-образными колпачками жидкость, направляясь к сливному устройству, движется поперек колпачков, а сами колпачки представляют одно целое с желобом. Каждый S-образный элемент состоит из колпачковой и желобчатой части. При сборке их располагают таким образом, чтобы колпачковая часть одного элемента перекрывала желобчатую часть другого, образуя гидравлический затвор. Тарелки из S-образных элементов предназначены для колонн, работающих при атмосферном или невысоком давлении. Для них характерна устойчивая, равномерная работа при изменении нагрузок. Производительность тарелок на 20% выше, чем желобчатых.

Клапанные тарелки

Клапанные тарелки представляют собой цельные или собранные из нескольких секций диски, в которых имеются продолговатые щели или округлые отверстия. Щели (отверстия) прикрываются клапанами, удерживающимися па тарелке скобами или заплечиками клапана. В зависимости от напора паров клапаны приподнимаются на различную высоту, т.е. клапанная тарелка работает в динамическом режиме. В случаях, когда возможны очень большие изменения нагрузок, тарелки снабжают клапанами различного веса. Общий недостаток всех клапанных тарелок - возможность засорения или закоксовывания клапанов, в результате чего они теряют свою пропускную способность и перестают работать в динамическом режиме, оказывая большее сопротивление поднимающимся парам нефтепродуктов. Нередко колпачки срывает, что приводит к резкому ухудшению режима колонны.

1.5. Трубчатые печи

Трубчатая печь служит, для нагрева нефти и нефтепродуктов теплом продуктов сгорания топлива и камере печи. В трубчатой печи нагреваемое сырье движется в трубах змеевика, а горячие продукты сгорания омывают, трубы снаружи. Трубчатая печь имеет, обычно, две камеры: радиантную, в которой сгорает топливо, и тепло передается трубам, в основном, излучением от нагретых продуктов сгорания и теплоотдачей кладки стен, в которой тепло трубам передается при соприкосновении горячих продуктов сгорания с трубами, т.е. конвекцией. Радиантная и конвекционная камеры разделяются перевальной стеной.

Количество лучистого тепла, поглощаемого в радиантной камере, зависит от поверхности факела, его конфигурации и степени экранирования топки. Большая поверхность факелов и увеличение площади кладки способствуют возрастанию эффективности передачи тепла в радиаторной камере.

Эффективность передачи тепла конвекцией обусловлена скоростью движения дымовых газов. Для более полного обтекания печных труб в конвекционном пучке и образования турбулентного движения дымовых газов, трубы в пучке располагают в шахматном порядке. Иногда применяют оребренные трубы с развитой поверхностью.

Печи отличает компактность конструкции, большая тепловая мощность, высокая скорость нагрева, простота обслуживания.

1.5.1. Основные показатели работы печей

Производительность печи характеризует количество сырья, подаваемого в печь для нагрева в единицу времени.

Тепловая мощность печи определяет количество тепла, которое может быть воспринято сырьем в печи.

Теплонапряженность поверхности нагрева характеризует количество тепла, переданного через единицу поверхности труб в единицу времени.

КПД трубчатой печи представляет собой отношение полезного тепла к общему количеству тепла, выделенному при сгорании топлива. КПД печей зависит от и, температуры дымовых газов, тепловой изоляции и составляет 0,650,85.

На установках используют жидкое и газообразное топливо, главным образом, газ, мазут, продукты переработки нефти. Для сжигания топлива необходим кислород. При практическом сжигании топлива вследствие его неполного контакта с кислородом воздуха требуется больший объем воздуха по сравнению с теоретическим. Отношение фактического расхода воздуха к теоретическому называется коэффициентом избытка воздуха и обозначается <u>.

Величина u зависит от вида и способа сжигания топлива, конструкции топки, горелочных устройств и т.д. Чем меньше величина u, тем экономичнее трубная печь.

1.5.2. Состав продуктов сгорания

При полном сгорании топлива в состав дымовых газов входят диоксиды углерода и серы, пары воды, избыточный кислород и азот. В случае неполного сгорания могут быть оксид углерода, углеводороды, углерод и др.

Температура уходящих продуктов сгорания должна быть достаточно низкой, чтобы уменьшить потери тепла с продуктами сгорания. Это достигается следующими показателями.

При выходе из камеры конвекции продукты сгорания должны иметь температуру на 100115°С выше температуры сырья, поступающего в нее. При естественной тяге температура уходящих дымовых газов не должна быть более 250°С. При использовании дымососа температура дымовых газов может быть более низкой.

Часть тепла дымовых газов может быть использована для предварительного подогрева воздуха, поступающего на сжигание топлива, в рекуператорах. Нa потоке дымовых газов могут монтироваться котлы-утилизаторы с целью получения водяного пара и повышения эффективности работы печей.

1.5.4. Конструктивные элементы печей

Современная трубчатая печь состоит из следующих основных узлов: фундамента, каркаса, свода, стен, трубного змеевика, гарнитуры, оборудования для сжигания топлива, дымовой трубы и дымоходов.

Фундаменты трубчатых печей выполняют из монолитного или сборного железобетона, защищенного от грунтовых вод. Сверху фундамент от высоких температур отделен обычным кирпичом.

Каркас трубчатой печи представляет собой систему вертикальных металлических колонн, связанных между собой горизонтальными и наклонными балками, образующими жесткую конструкцию. Каркас печи воспринимает нагрузку от трубного змеевика, трубных решеток и подвесок, кровли, свода и стен печи.

Стены и своды печи имеют блочную конструкцию, собранную из огнеупорного кирпича разнообразной формы. Для придания прочности и защиты от атмосферных воздействий степы и свод закрывают стальным кожухом.

Трубные змеевики в зависимости от технологического процесса в трубчатых печах применяют из труб диаметром от 60 до 219мм и толщиной стенок от 6 до 15 мм. Применяют бесшовные трубы из углеродистой стали марок 10 и 20 (при температуре до 450°С) и из легированных сталей Х5М, Х5МУ, 12Х8ВФ, Х(М) (при температуре до 550°С). При более высоких температурах используют трубы из жаропрочных сталей (12Х18Н10Т) или из жаропрочных сплавов. Трубы из углеродистой стали применяют только в неагрессивных средах. Трубы соединены в змеевик приварными калачами или ретурбендами, закрепляемыми на концах труб развальцовкой. Соединение труб ретурбендами применяется в том случае, когда трубы необходимо вскрывать для чистки, осмотра и ревизии. Ретурбенды представляют собой стальные листья или кованные короба, соединяющие трубы в змеевик. Направление потока в них изменяется на противоположное. Конструкция ретурбендов позволяет доступ к внутренней поверхности печных труб. Для этого из гнезда корпуса извлекают конусные пробки, закрывающие конус и прижимаемые к нему траверсными болтами.

1.5.6. Дымовые трубы и дымоходы

Дымовые трубы обеспечивают тягу, необходимую для работы трубчатых печей. Тяга зависит от высоты трубы, температуры дымовых газон и температуры атмосферного воздуха. Разрежение в топке печи, создаваемое дымовой трубой 15200 мм.вод.ст. Трубы изготавливаются как правило металлическими, нижнюю часть которых футеруют изнутри огнеупорным кирпичом.

1.5.7. Пароперегреватели трубчатых печей

Иногда в конвекционной камере печи, кроме змеевика для нагрева сырья размещают змеевик для перегрева водяного пара, используемого для технологических нужд. Такое размещение в конвекционной камере неудобно, т.к. в случае прогара смена труб затруднена, поэтому на трубчатых печах пароперегреватели встраивают в борова при соответствующем увеличении поверхности труб для обеспечения необходимой температуры. Пароперегреватель представляет собой радиатор, состоящий из двух коллекторов соединенных между собой трубками небольшого диаметра.

1.5.8. Рекуператоры трубчатых печей

С целью повышения КПД печей и создания благоприятных режимов горения топлива тепло дымовых газов используют для подогрева воздуха, подаваемого в топку. Для этого в борова устанавливают рекуператоры - аппараты для подогрева воздуха. Воздух нагнетается вентилятором в межтрубное пространство, замкнутое кожухом, и далее по воздуховодам поступает к форсункам.

1.5.9. Котлы-утилизаторы

Для полного использования тепла дымовых газов на их потоке устанавливают специальные котлы-утилизаторы. Они служат для получения пара и представляют собой теплообменник, в межтрубном пространстве которого поддерживается уровень воды, а по трубному пространству проходят дымовые газы. Тяга в этом случае создастся дымососом.

Технологическая часть

Нефть представляет собой сложную жидкую смесь близко кипящих углеводородов и высокомолекулярных углеводородных соединений. Кислород, сера, азот и некоторые металлы входят в состав нефти в виде различных соединений. В нефти содержатся также в небольших количествах не углеводородные соединения, органические кислоты и другие вещества.

Перегонкой называется процесс частичного выкипания жидкого раствора или конденсации парового раствора различных по летучести веществ с целью получения одного продукта более летучего, а другого менее летучего, чем исходный раствор.

Причиной изменения состава начального раствора в ходе процессов выкипания или конденсации является выделение из него новой фазы. Она имеет состав, равновесный с начальным раствором, но количественно отличный от него. Это обстоятельство, а также резкое различие в плотностях паровой и жидкой фаз, обеспечивающее возможность легкого отделения их друг от друга, образуют основу промышленного применения перегонки.

Ректификация является процессом разделения растворов на компоненты путем многократного двустороннего массообмена между противоточно движущимися парами и жидкостью. Взаимодействие фаз при ректификации представляет собой диффузию низкокипящего компонента из жидкости в пар и высококипящего компонента из пара в жидкость.

При разделении нефти перегонкой и ректификацией получают фракции и дистилляты, выкипающие в определенном интервале температур и представляющие собой сложные смеси.

В современной технологии переработки нефти первичная перегонка используется в основном для получения сырья для последующих процессов.

2.1. Описание технологического процесса и технологической схемы производственного объекта

2.1.1. Сущность процесса первичной переработки нефти

Процесс переработки нефти на установке атмосферновакуумной трубчатки состоит из следующих стадий:

- предварительный нагрев сырой нефти в теплообменниках за счет тепла отходящих продуктов;

- фракционирование нагретой в теплообменниках нефти в первой ректификационной колонне К-1 с целью ее отбензинивания;

- нагрев полуотбензиненной нефти в трубчатых печах П1, П-2;

- фракционирование нагретой полуотбензиненной нефти во второй ректификационной колонне К-2 с получением верхнего продукта – бензина прямогонного, боковых погонов – фракции прямогонной для производства РТ, топлива дизельного прямогонного и мазута;

- фракционирование мазута в вакуумной колонне К-5 с получением вакуумных дистиллятов и гудрона;

- защелачивание бензинов первой и второй ректификационных колонн К-1 и К-2.

Для защиты оборудования от коррозии предусмотрена подача аммиачной воды в шлем колонны К-2 и 1-2 % щелочного раствора в нефть. Щелочной раствор и аммиачная вода подаются в зависимости от рН в дренажных водах емкостей Е1а, Е-2.

2.1.6. Вакуумная колонна К-5

Температура верха, °С - не выше 240;

Температура низа, °С - не выше 380;

Остаточное давление, мм рт. ст. - 40 – 60.

В период капитального ремонта 1993 г. в вакуумной колонне К-5 смонтировано 5 слоев насадки "Меллапак" фирмы "Зульцер" взамен желобчатых тарелок.

Кроме того, в верхней части колонны смонтирован орошаемый Т-образный каплеотбойник с регулярной насадкой.

В нижней части смонтированы три винтовых регулярных насадочных тарелки, над которыми в зоне ввода сырья расположен зигзагообразный отбойноректификационный блок и глухая тарелка слоя № 5.

Насадочный слой № 1

Верхняя часть (внутренний диаметр 4400 мм):

распределитель жидкости;

слой структурно - уложенных насадок;

жидкостный коллектор с интегрированной опорной системой;

патрубок колонны (внутренний диаметр 4400 мм).

Насадочный слой № 2

Разделительная часть (внутренний размер 4400 мм):

распределитель жидкости;

слой структурно - уложенных насадок;

жидкостный коллектор с интегрированной опорной системой насадки;

патрубок колонны (внутренний диаметр 4400 мм).

Насадочный слой № 3

Нижняя насосная часть (внутренний диаметр 6400 мм):

распределитель жидкости;

слой структурно - уложенных насадок;

жидкостный коллектор с интегрированной опорной системой насадки;

Насадочный слой № 4

Разделительная часть (внутренний диаметр 6400 мм):

распределитель жидкости;

слой структурно - уложенных насадок;

жидкостный коллектор с интегрированной опорной системой насадки;

Насадочный слой № 5

Секция промыва (внутренний размер 4400 мм):

распределитель жидкости;

слой структурно - уложенных насадок;

глухая тарелка;

патрубок колонны (внутренний диаметр 4400 мм).

Из кармана жидкостного слоя № 1 выводится вакуумный газойль, который насосами Н22,23 прокачивается через теплообменники Т6/5; Т-6/1, охлаждается в аппарате воздушного охлаждения ХВ5 (2 секции) и по двум линиям возвращается на орошение К-5 на отбойное устройство и первый слой насадки. Избыток вакуумного газойля выводится с установки.

Температуре верха К-5 регулируется поз. TIRCА 1046 с коррекцией по расходу поз. FIRC 3032, регулирующий клапан расположен на линии орошения подаваемого на отбойное устройство. Расход орошения на 1ый слой насадки регулируется поз. FIRC 3033, регулирующий клапан установлен на линии подачи орошения на 1-й слой насадки. Расход вакуумного газойля с установки регулируется поз. FQIRC 3002, с коррекцией по уровню в кармане первого слоя колонны К-5 поз. LIRСА 4017, клапан расположен на линии выхода вакуумного газойля с установки.

Из кармана жидкостного слоя 2 выводится средневязкий дистиллят, который насосами Н24,25 прокачивается через теплообменники Т7/1,2;Т6/4 и после охлаждения в 2-х секциях аппарата воздушного охлаждения ХВ5/1,2 выводится с установки. Уровень в кармане 2-го слоя регулируется клапаном поз. LIRCА 4018, установленным на линии откачки средневязкого дистиллята с установки. Расход второго погона с установки регистрируется поз. FQIR 3006.

Для регулирования температурного режима колонны из кармана 3-го слоя насадки выводится циркуляционное орошение, которое насосами Н26,27 прокачивается через теплообменники Т7/3,4; Т-6/3, охлаждается в аппарате воздушного охлаждения ХВ6 и возвращается в колонну на орошение 3-го слоя насадки. Расход циркуляционного орошения на 3 слой насадки регулируется поз. FIRC 3034, клапан установлен на линии подачи циркуляционного орошения. Уровень в кармане 3 слоя регистрируется поз. LIRА 4019.

Из кармана 4-го слоя насадки выводится вязкий дистиллят, который насосами Н28,29 прокачивается через теплообменники Т5/3,4 и Т4/1,2, охлаждается в двух секциях аппарата воздушного охлаждения ХВ5 и выводится с установки. Часть вязкого дистиллята с выкида насосов Н28,29 возвращается в колонну на 5-й слой в качестве горячего орошения.

Расход горячего орошения на 5 слой насадки регулируется клапаном поз. FIRC 3035, установленным на линии возврата Ш погона в К-5. Уровень в кармане 4 слоя поз. LIRCА 4020 регулируется клапаном на линии Ш погона с установки. Расход Ш погона с установки регистрируется поз. FQIR 3000.

Из кармана 5-го слоя выводится затемненная фракция (слоп), который насосами Н30,31 прокачивается через теплообменники Т8/5; Т-8/6, охлаждается в 3-х секциях аппарата воздушного охлаждения ХВ6 и выводится с установки. Расход слопа с установки регистрируется поз. FQIR 3008, уровень в кармане 5 слоя регулируется поз. LIRCА 4022, клапан расположен на линии вывода слопа с установки.

С низа колонны К-5 выводится гудрон, который насосами Н32/1,2 прокачивается через теплообменники Т8/7;Т8/4;Т8/3;Т8/1;Т3/1,2;Т1;Т32 и выводится с установки. Расход гудрона регистрируется поз. FQIR 3007, уровень в кубе К-5 регулируется поз. LIRCА 4021, клапан установлен на линии выхода гудрона с установки. Для регулирования температурного режима низа колонны К-5 часть гудрона (кулинг) после T-1 подается в низ колонны. Расход кулинга регулируется поз.FIRC 3036, регулирующий клапан установлен на линии кулинга в К-5.

2.1.7. Вакуумсоздающая аппаратура

Газы разложения из вакуумной колонны К-5 по шлемовым трубам поступают под нижнюю тарелку баромконденсатора, конденсируются в межтарельчатом пространстве на пакетах регулярной насадки за счет контакта с охлаждающей жидкостью (дизельным топливом).

За счет тепло - и массообмена конденсируется и поглощается основная масса вносимого из вакуумной колонны нефтепродукта.

Подача дизельного топлива после аппарата воздушного охлаждения ХВ4 осуществляется на верхнюю тарелку баромконденсатора А10. Расход дизельного топлива регулируется поз. FIRC 3037, регулирующий клапан установлен на линии дизельного топлива в А10. Насыщенное дизельное топливо из баромконденсатора откачивается насосами Н10,11. Расход дизтоплива регулируется поз. FIRC 3009, регулирующий клапан установлен на выкиде Н10,11, с коррекцией по уровню в А10 поз. LIRCА 4023. Давление в баромконденсаторе регистрируется поз. PIR 2012, 2013. Температура вывода дизельного топлива регистрируется поз. TIR 1059.

Несконденсировавшаяся в баромконденсаторе часть газов разложения отсасывается 3-х ступенчатым пароструйным эжектором А18, дополнительно конденсируется в 2-х промежуточных конденсаторах-холодильниках эжектора и сбрасывается в канализацию.

Оставшаяся часть газов разложения после третьей ступени эжектора сбрасывается в печь П-1 на дожиг в камеру сгорания или атмосферу.

Дизельное топливо из баромконденсатора охлаждается в аппарате воздушного охлаждения ХВ6 (2 секции) и выводится с установки. Для создания подпора на насос и исключение прохвата воздуха в вакуум- создающую систему, столб гидравлического затвора на приеме насосов Н10,11, откачивающих абсорбент из А10, устанавливается не менее 11 метров. Вода на охлаждение промежуточных холодильников эжектора подается насосами с водоблока № 313.

2.1.8. Блок защелачивания

Защелачивание предназначено для очистки бензина от сернистых соединений, вызывающих коррозию трубопроводов и аппаратуры. Процесс защелачивания бензина осуществляется 1012% раствором щелочи в отстойнике А-1 с последующим отделением воды в отстойнике А-4.

Для нейтрализации действия сернистых соединений, а также кислот образующихся в результате гидролиза хлористых солей предусмотрено защелачивание нефти щелочным раствором. Концентрация рабочего раствора защелачивающего реагента должна составлять 12%. Подача реагента осуществляется насосом Н34а в трубопровод нефти перед сырьевыми насосами Н1, 36 . Расход щелочного раствора контролируется по уровню в А-6 и регулируется в зависимости от значения pH дренажных вод из Е1а, которое должно поддерживаться в пределах от 7 до 9,5 ед.

Кроме того, для нейтрализации сероводорода (H2S) и хлористого водорода (HCl) в шлемовую линию К-2 перед аппаратом воздушного охлаждения с реагентного хозяйства подается водный аммиачный раствор концентрацией 12% масс. Расход аммиачного раствора регулируется клапаном поз. FIRC 3022 в зависимости от значения pH дренажных вод из Е2, которое должно поддерживаться в пределах от 7 до 9,5 ед., регулирующий клапан установлен на линии подачи аммиачной воды К-2.

2.1.9. Блок откачки кислых стоков

Вода из Е1а и Е-2 поступает в емкость Е-4. В емкости Е-4 происходит дополнительное отделение нефтепродукта от воды. Вода из Е-4 поступает на прием насосов Н35,35а и откачивается на блок отпарки АВТ-5. Уровень воды в Е-4 регистрируется поз. LIR 4003, регулируется клапаном поз. LIRCA 4002, регулирующий клапан установлен на линии выкида насосов Н35, 35а. Расход воды из Е-4 регистрируется поз.FIR 3004. Уровень бензина в Е-4 регистрируется поз. LIRA 4004. Имеется возможность сброса воды из Е-4 в ПЛК.

2.1.10. Сепаратор топливного газа

Сухой газ с ГРП поступает в сепаратор топливного газа К-4. Давление газа с ГРП регулируется поз. PIRC 2002, регулирующий клапан установлен на линии подачи газа на установку. Расход газа с ГРП регистрируется поз. FIR 3011. Давление в К-4 регулируется поз. PRCA 2004, клапан установлен на линии подачи газа в К-4. Газ из К-4 поступает в теплообменник Т19/1,2, где нагревается за счет тепла 1-го ц.о. К-2 и поступает на форсунки печей. Уровень конденсата в К-4 регистрируется поз. LIRА 4009. Конденсат с низа К-4 периодически откачивается насосом Н34 в линию бензина с установки.

2.1.11. Факельная система установки

Для обеспечения безопасной эксплуатации аппаратов установки при повышении давления выше рабочего, сброс избыточного давления осуществляется:

- из колонн К1,2,4 и емкости Е1а через емкость Е-3 на факел ВД;

- из А1, А-4, А-7 в отстойник А-5.

Технологической схемой предусмотрен сброс избыточного давления из емкости Е-2 в факельную емкость Е-3.

Уровень конденсата в Е-3 регистрируется поз. LIRA 4000, 4001. Давление в Е-3 регистрируется поз. PIR 2015. Конденсат из Е-3 периодически откачивается насосом Н33,33а в линию некондиции на прием сырьевых насосов, либо по линии некондиции в парк ЭЛОУ. Уровень в А-5 контролируется визуально. Конденсат из А-5 откачивается в линию бензина насосом Н34.

2.2. Задание на проектирование

В данной дипломной работе был проведен поверочный расчет; ректификационной колонны К1, К-2, шатровой печи П1, воздушных холодильников ХВ1, ХВ-2, и пластинчатого теплообменника установки АВТ-1. По существующей технологической схеме жирный газ подают на печи в качестве топливного газа, в результате теряется часть бензиновой фракции (С5С6) с жирным газом. В связи с введением в эксплуатацию установки изомеризации, стало возможным перерабатывать данную фракцию в высокооктановый компонент бензина. Поэтому актуальной задачей стало извлечение фракции С5С6 из жирного газа.

Для решения этой задачи было предложено доохлаждать смесь бензинов с жирным газом до 40 °С в пластинчатом теплообменнике, в результате чего происходит абсорбция жирного газа бензинами ректификационных колонн.

Целью данной дипломной работы является увеличение отбора фракции бензина прямогонного.

Расчет выполнялся в программе DESIGN II.

Механическая часть

В данном разделе представлен технологический расчет теплообменника (рис 3.1), предназначенного для доохлаждения смеси бензинов и жирного газа.

Также проведен расчет фланцевых соединений и сделан подбор материалов для изготовления теплообменника.

Заключение

Цель выпускной квалификационной работы – дооборудование установки АВТ-1 с целью снижения компонентов бензина с жирным газом..

В данном дипломном проекте были произведены расчеты шатровой печи П1, ректификационных колонн К1, К-2, аппаратов воздушного охлаждения ХВ1, ХВ-2.

Был подобран и рассчитан пластинчатый теплообменник. Также приведен расчет потоков и технологических параметров блоков абсорбции.

Жирный газ установки АВТ1, содержащий максимально около 30 % масс. углеводородов С5 – С6 (среднее содержание С5 – С6 – 15 % масс.), в настоящее время используется в качестве топливного газа на печах установки, либо направляется на установку ГФУ. Углеводороды С5 – С6 являются ценными компонентами сырья установки изомеризации, для их извлечения из жирного газа требуется внедрение процесса абсорбции. Жирный газ из сепаратора Е1а предлагается абсорбировать бензинами из Е1а и Е-2. Охлаждение газобензинового потока в новом холодильнике до 40 0С обеспечит абсорбцию бензином углеводородов С5 – С6 из жирного газа. Извлеченные углеводороды С5+ вместе с прямогонными бензинами установки АВТ-1 будут направляться на блок стабилизации установки АВТ-5. Газ после абсорбции можно использовать в качестве топлива.

В процессе расчетов выяснилось, что при переходе на новую схему увеличится выпуск основной продукции.

Укрупненный расчет связанных с её осуществлением капитальных и текущих затрат подтвердил экономическую целесообразность предусмотренных проектом нововведений.