Курсовое проектирование вторичная перегонка бензина

Введение. 3 1 Теоретическая часть 4 1.1 Устройство и принцип действия колонны вторичной перегонки бензина 1.2 Основы процесса ректификации 1.3 Эксплуатация и обслуживание колонны ректификации 1.4 Сравнительная характеристика 2 Расчетная часть 2.1 Расчёт давления наверху и внизу колонны 13 2.2 Материальный баланс 2.3 Расчёт температуры верха 16 2.4 Расчет температуры низа колонны 17 2.5 Расчёт доли отгона на входе в колонну 18 2.6 Расчёт теплового баланса 19 2.6.1 Расчет энтальпии паровой и жидкой фазы сырья 2.6.2 Расчёт количества тепла , выводимого с дистиллятом 21 2.6.3 Расчёт количества тепла, уносимого с остатком 2.6.4 Расчёт энтальпий паровой и жидкой фазы при температуре дистиллята и орошения 2.7 Расчет диаметра ректификационной колонны 2.8 Гидравлический расчёт тарелки Список использованных источников Введение Нефтеперерабатывающая промышленность - отрасль тяжёлой промышленности, охватывающая переработку нефти и газовых конденсатов и производство высококачественных товарных нефтепродуктов: моторных и энергетических топлив, смазочных масел, битумов, нефтяного кокса, парафинов, растворителей, элементной серы, термогазойля, нефтехимического сырья и товаров народного потребления. Промышленная переработка нефти и газовых конденсатов на современных нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ) осуществляется путём сложной многоступенчатой физической и химической переработки на отдельных или комбинированных крупнотоннажных технологических процессов (установках, цехах) предназначенных для получения различных компонентов или ассортиментов товарных нефтепродуктов. Для получения этих нефтепродуктов, нефть сначала подвергают подготовке, то есть очистке от нежелательных примесей, а затем направляют на первичную переработку. Первичная перегонка нефти является первой стадией изучения ее химического состава. После первичной перегонки широкие фракции направляют на вторичную переработку для получения более узких фракций. Целью курсовой работы является проект колоны вторичной перегонки бензина, предназначенной для разделения бензина на фракции по температурам кипения, производительность по нефти 3 млн. тонн в год, число рабочих дней 350. Для реализации данной цели поставлены следующие задачи: - изучить основы процесса ректификации; - изучить устройство и принцип действия колонны вторичной перегонки бензина; - сравнить контактные устройства разных типов; - изучить безопасные методы эксплуатации и обслуживания ректификационных колонн; - выполнить технологический расчет колонны вторичной перегонки бензина (составить материальный баланс, определить температурный режим, долю отгона, составить тепловой баланс, рассчитать основные размеры (диаметр, высоту); - выбрать стандартную тарелку по ГОСТ; - выполнить гидравлический расчет тарелки; - разработать чертеж общего вида формат А1 колоны вторичной перегонки бензина, составить таблицу штуцеров, техническую характеристику, спецификацию. 1 Теоретическая часть 1.1 Устройство и принцип действия ректификационной колонны Конструкция аппаратов, предназначенных для ректификации, зависит от способа организации процесса в целом и способа контакта фаз. Наиболее простая конструкция ректификационных аппаратов при движении жидкости от одной ступени контакта к другой под действием силы тяжести. Ректификационная колонна представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат колонного типа с оборудованными на нём фракционирующими тарелками в количестве не более 40 штук, штуцерами-патрубками для ввода сырья и вывода продуктов, люками-лазами для осмотра и ремонтно-монтажных работ. Место ввода, в ректификационную колонну нагретого перегоняемого сырья называют питательной (эвапорационной) секцией или зоной. Здесь осуществляется однократное испарение. Часть колонны, расположенная выше питательной секции, служит для ректификации парового потока и называется концентрационной (укрепляющей), а другая — нижняя часть в которой осуществляется ректификация водянистого потока, — отгонной, либо исчерпающей, секциями. Контактирование потоков пара и жидкости может выполняться или безпрерывно (в насадочных колоннах), либо ступенчато (в тарельчатых ректификационных колоннах). При взаимодействии встречных потоков пара и жидкости на каждой ступени контактирования (тарелке либо слое насадки) меж ними происходит тепло- и массообмен, обусловленные рвением системы к состоянию равновесия. В результате каждого контакта ингридиенты перераспределяются меж фазами: пар несколько обогащается низкокипящими, а жидкость — высококипящими компонентами. При достаточно длительном контакте и высокой эффективности контактного устройства пар и жидкость, уходящие из тарелки либо слоя насадки, умеют достичь состояния равновесия, то кушать температуры потоков станут одинаковыми и при этом них составы будут связаны уравнениями равновесия. Такой контакт жидкости и пара, завершающийся достижением фазового равновесия, принято называть равновесной ступенью, либо теоретической тарелкой. Подбирая число контактных ступеней и характеристики процесса (температурный режим, давление, соотношение потоков, флегмовое число и др.), можно обеспечить требуемую четкость фракционирования нефтяных смесей. Для обеспечения нормальной работы ректификационной колонны необходимо постоянное наличие восходящего потока пара и нисходящего потока флегмы. Для получения пара в нижней части колонны предусмотрена система обогрева. Процесс ректификации может осуществляться при атмосферном давлении, под вакуумом, под избыточным давлением при пониженной температуре. В основном процесс ректификации осуществляется при давлении близком к атмосферному. Вакуумной ректификации подвергают смеси веществ склонных к термическому распаду или полимеризации при высоких температурах. Низкотемпературная ректификация применяется для разделения растворов, имеющих низкую температуру кипения. 1.2 Основы процесса ректификации В некоторых случаях фракции, полученные при первичной перегонке, требуется разделить на более узкие погоны, каждый из которых затем используется по своему назначению. Блоки или самостоятельные установки вторичной перегонки бензина построены почти на всех НПЗ. Вторичная перегонка бензинового дистиллята, представляет собой либо самостоятельный процесс, либо является частью комбинированной установки, входящей в состав нефтеперерабатывающего завода. На современных заводах установки вторичной перегонки бензинового дистиллята предназначены для получения из него узких фракций. Ректификация- это метод разделения смеси на чистые компоненты, осуществляемый путем многократного чередования процессов испарения жидкой фазы и конденсации паров. Физическая сущность процесса заключается в двустороннем массо- и теплообмене между неравновесными потоками пара и жидкости при высокой турбулизации поверхности контактирующих фаз. В результате массообмена пар обогащается низкокипящими, а жидкость - высококипящими компонентами. При определенном числе контактов можно получить пары, состоящие в основном из низкокипящих компонентов и жидкость, состоящую в основном из высококипящих компонентов. При ступенчатом осуществлении процесса ректификации контакт пара и жидкости может происходить в противотоке, в перекрестном токе и прямотоке. Если ректификация идет непрерывно во всем объеме колонны, то контакт пара и жидкости при движении обеих фаз может происходить только в противотоке. При достаточно большом числе ступеней таким путем можно получить жидкую или паровую фазу с достаточно высокой концентрацией компонента, которым она обогащается. Однако, выход этой фазы будет достаточно мал по отношению к ее количеству в исходной смеси. Кроме того, такие установки громоздки и их эксплуатация сопровождается большими потерями тепла в окружающую среду. Значительно более экономичное, полное и четкое разделение смесей на компоненты достигается путем проведения процессов ректификации в более компактных аппаратах – ректификационных колоннах. 1.4 Сравнительная характеристика Основные элементы клапанной тарелки – подъемные клапаны круглой или прямоугольной формы, закрывающие отверстия в тарелке. Конструктивно клапан выполнен так, что подъем его возможен только на определённую величину. При определённой скорости паров в отверстии клапаны уравновешиваются потоками пара и при дальнейшем увеличении нагрузки начинают подниматься таким образом, что скорость пара в сечении между клапаном и полотном тарелки остается примерно постоянной. Следствием этого является равномерное распределение пара по площади тарелки, уменьшение уноса жидкости и меньшее гидравлическое сопротивление. Широкий диапазон устойчивой работы, малый вес и простота конструкции делают применение клапанных тарелок перспективными. Диаметр дисковых клапанов 50–100 мм, полная высота подъема 8–15 мм. В крайнем нижнем положении между клапаном и плоскостью тарелки имеется зазор 1–1,5 мм. Клапанные тарелки изготовляют с дисковыми и прямоугольными клапанами; работают тарелки в режиме прямоточного или перекрестного движения фаз. На клапанной прямоточной тарелке в шахматном порядке расположены отверстия, в которых установлены саморегулирующиеся дисковые клапаны диаметром 50 мм, способные подниматься при движении пара (газа) на высоту до 6-8 мм. Эффективность клапанных прямоточных тарелок: КПД = 0,70-0,85, F ≤ 2,5 (м/с) (кг/м3)–0,5, диапазон устойчивой работы 3,5. В области саморегулируемой работы тарелки обладают относительно небольшим гидравлическим сопротивлением. Основные преимущества этих тарелок - способность обеспечить эффективный массообмен в большом интервале рабочих нагрузок, несложность конструкции, низкая металлоемкость и невысокая стоимость.