Установка деасфальтизации гудрона пропаном

3. Технологическая схема установки и ее краткое описание

Сжиженный пропан, забираемый из приемника 11насосом 10, направляется через паровой подогреватель 2 в нижнюю зону колонны 4. В средней части колонны пропан в восходящем потоке контактирует с опускающимися более нагретым гудроном и внутренним циркулятором. В зоне контактирования расположены тарелки жалюзийного или насадочного типа. Для равномерного распределения по поперечному сечению колонны гудрон и пропан вводятся в нее через распределители трубчатой конструкции с большим числом отверстий, обращенных вниз - для сырья, и вверх - для пропана.

Раствор деасфальтизата до выхода из колонны 4 нагревается в верхнем встроенном подогревателе 5, и далее отстаивается в самой верхней зоне колонны 4 от выделившихся при нагреве тяжелых фракций, так называемых «смол».

Пройдя регулятор давления 4, раствор деасфальтизата поступает в испаритель 14, обогреваемый водяным паром низкого давления, а затем в испаритель 16, обогреваемый паром повышенного давления.

Водяной пар вводится в трубные печки испарителей 14 и 16. Температура кипящего раствора в первом из них менее высокая чем во втором. По пути из колонны 4 в испаритель 14 часть пропана переходит в парообразное состояние вследствие вскипания при снижении давления примерно с 0,4 до 2,4МПа.

Выходящий из испарителя 16 раствор деасфальтизата, содержащий относительно небольшое количество пропана, обрабатывается в отпарной колонне 23 открытым водяным паром. С верха этой колонны уходит смесь пропановых и водяных паров, а с низа - готовый деасфальтизат, направляемый насосом 21 через холодильник 22 в резервуар. Полноту удавления пропана контролирует по температуре вспышки деасфальтизата.

Битумный раствор, выходящий из деасфальтизационной колонны снизу, непрерывно поступает через регулятор расхода 9 в змеевик печи 19. На выходе из этого змеевика значительная часть пропана находится в парообразном состоянии. Пары отделяются от жидкости в горизонтальном сепараторе 20, работающем под давлением, что и испаритель 16. Остатки пропана отпариваются открытым водяным паром в битумной отпарной колонне 25. Битум деасфальтизации откачивается с низа этой колонны поршневым насосом 26, за которым следует холодильник 27.

Пары пропана высокого давления по выходе из аппаратов 14, 16 и 20 поступают через каплеотбойник 15 в конденсаторы-холодильники 13, 12. Сжиженный пропан отбирается в приемнике 11. В конденсаторах-холодильниках 13, 12 пары пропана конденсируются по давлением, близком к рабочему давлению в аппаратах 16 и 20, то есть при 1,7 - 1,8 МПа. Этим достигается необходимый температурный перепад между теплоотдающей и охлаждающей средами без применения компрессора.

Пары пропана низкого давления, выходящие в смеси с водяным паром из отпарных колонн 23 и 25, освобождаются от водяного пара в конденсаторе смешения 28 и затем, пройдя каплеуловитель 18, сжимаются компрессором 17 и направляются в конденсатор-холодильник 12а. Потери пропана восполняются подачей его извне в приемник 11. Если пропан вводится в деасфальтизационную колонну через два внутренних распределителя, то пропан, направляемый в расположенный выше распределитель, предварительно нагревают до более высокой температуры по сравнению с пропаном, подаваемым через нижний распределитель.

4. Характеристика основного оборудования и условия его эксплуатации

Характеристика основного оборудования приводится согласно [5].

Колонна К-1 представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат, разделенный глухой перегородкой на две части: в нижней части происходит собственно экстракция, в верхней-дополнительный отстой деасфальтизата. В нижней (экстракционной) части колонны вмонтированы восемь жалюзийных тарелок для лучшего контакта сырья с пропаном. Для подачи сырья, пропана и рефлюкса в колонне вмонтированы маточники [6].

Колонна работает при температуре 80єС и давлении 41 ат. Колонна оборудована двумя люками, предохранительными клапанами, карманами для термопар и манометрическими патрубками для измерения давления.

На укрупненных установках эксплуатируются колонны большой производительности. Соответственно увеличены их размеры:

Внутренний диаметр, мм2800

Общая высота, мм22515

Высота верхней (отстойной) секции, мм5250

Колонна оборудована девятью жалюзийными тарелками. Ввод сырья, как и ввод пропана, осуществлен в три точки по высоте колонны, что дает возможность установить равномерный режим по всей колонны.

Экстракционная колонна укрупненной установки деасфальтизации

Отпарные колонны К-2, К-3 и К-4

Эти колонны предназначены для окончательного удаления пропана из деасфальтизата и асфальта, что достигается подачей острого водяного пара в нижнюю часть колонны. Каждая колонна оборудована 16-ю ректификационными тарелками желобчатого типа; расстояние между тарелками 500 мм. Выше верхней желобчатой тарелки смонтирована одна насадочная тарелка из керамических колец Рашига, размером 25Ч25 мм. Колонна имеет следующие размеры:

Диаметр, мм1000

Общая высота, мм14550

Высота цилиндрической части за вычетом «юбки», мм11700

Колонны К-2 и К-3 работают пи температуре 150єС и давлении 3 ат, колонна К-4-при температуре 230єС и давлении 3 ат. Сырье подается между 11-й и 12-й тарелками.

На укрупненных установках отпарные колонны К-2, К-3 и К-4 выполнены двухсекционными (рис.4.3): верхняя секция является промежуточной ступенью для снижения давления, а нижняя-собственно отпарной колонной. В верхней секции избыточное давление продукта снижается с 18-20 до 8 ат.

Нижняя отпарная секция колонны работает под избыточным давлением 0,2 ат.

Размеры колонны:

Диаметр, мм1600

Высота, мм19350

Высота рабочей цилиндрической части

отпарной секции, мм11550

Отпарная колонна

Отпарная колонна укрупненной установки деасфальтизации

Конденсатор смешения

Аппарат предназначен для конденсации водяных паров из смеси паров пропана и водяных паров. Смесь паров поступает из отпарных колонн. Конденсатор представляет собой колонну с шестью каскадными тарелками (рис. 4.4). В верхней части колонны смонтирована насадочная тарелка, предотвращающая попадание воды в газообразный пропан, уходящий с верха колонны. Характеристика конденсатора:

Рабочая температура, єС110

Абсолютное давление, ат3

Испарители

Испарители пропана из раствора деасфальтизата-горизонтальные цилиндрические аппараты. Их корпуса разделены перегородкой на две секции. В большой секции происходит подогрев и испарение пропана водяным паром, подаваемым под давлением в трубный пучок, состоящий из 440 трубок. Один конец трубного пучка закреплен неподвижно, другой смонтирован в виде «плавающей головки», что дает возможность некоторого «хода» пучка при температурном расширении. В меньшую секцию переливается деасфальтизат с оставшимся пропаном. Уровень жидкости за перегородкой поддерживается регулятором уровня. Характеристика испарителей следующая:

Длина корпуса, мм8510

Диаметр, мм1800

Размер трубки, мм25Ч2,5

Площадь нагрева трубного пучка, м²200

Испаритель пропана из раствора асфальта представляет собой горизонтальный аппарат объемом 54 м³. Длина его 1465 мм, диаметр 2200 мм. В испарителе поддерживается абсолютное давление 21 ат и температура 230єС.

В испаритель поступает парожидкостная смесь из печи П-1; пропан испаряется и поступает на конденсцию, асфальт направляется на окончательную отпарку пропана.

Конденсатор смешения

Рис. 4.4. 1 - воздушник, 2 - штуцеры для предохранительных клапанов, 3 - вывод паров пропана, 4 - люк, 5 - насадка из колец Рашига, 6 - ввод воды, 7 - ввод паров пропана, 9 - отверстие для трубопровода вывода воды, 10 - лаз в «юбке» колонны.

Испаритель

Рис. 4.5

Штуцеры: 1 - для ввода продукта, 2 - для выхода продукта, 3 - для выхода конденсата, 4 - для водяного пара, 5 - для предохранительного клапана, 6 - для спуска паров, 7 - для выхода паров, 8 - для регулятора уровня, 9 - трубный пучок, 10 - опоры.

Центробежный насос КВН-55Ч180СГ

Насрс служит для подачи жидкого пропана в колонну К-1. Максимальное давление на выкиде насоса 55 ат., максимальная производительность 180 м³/ч. Насос имеет двухстороннее торцевое уплотнение. Характеристика насоса следующая:

Давление всасывания, ат 17

Давление нагнетания, ат 48

Мощность привода, кВт 160

Предельное число оборотов в минуту 2500

Производительность, м³/ч 180

Число ступеней 8

Приводом насоса служит паровая турбина ОР-300.

Трубчатая печь П-1

В данной курсовой работе приводится технологический расчёт трубчатой печи, тип которой мы выбираем исходя из полной поверхности радиатных труб, вида топлива и типа горелок. В соответствии с приведённым технологическим расчётом выбираем печь выполненную по второму варианту, отличающемуся от первого видом футеровки. В нашем случае футеровка - шамотный кирпич. Каркас печи изготовлен из металлических рам. Змеевики представляют собой горизонтальные трубы, выполненные в виде двух настенных экранов одностороннего облучения. Змеевики в камере конвекции выполнены в виде конвективных пучков горизонтальных труб.

В поду печи в шахматном порядке устанавливают комбинированные газомазутные факельные горелки различных типов в зависимости от вида топлива и теплопроизводительности. В данной печи устанавливаем горелки типа ГВ-1. Такой выбор обусловлен их универсальностью, высокими технико-экономическими показателями работы, так как для распыления жидкого топлива можно использовать подогретый в воздухоподогревателях воздух невысокого давления - до 0,4 МПа. Горелки типа ГВ-1 предназначены для сжигания жидкого или газообразного топлива и могут работать на обоих видах топлива одновременно. Для наблюдения за состоянием труб змеевика камеры радиации и для розжига форсунок предусмотрены смотровые окна. На торцевых и боковых стенах печей имеются выхлопные окна.

Газосборник печи из листовой углеродистой стали изнутри футерован лёгким огнеупорным бетоном. В газосборник поступают дымовые газы из крайних секций и выходят в трубу, установленную на каркасе печи либо отдельно от печи, но соединённую с её газосборниками газоходами.

Поршневой компрессор 2ГСП-20

Назначение компрессора-сжатие газообразного пропана низкого давления и подача его на конденсацию.

Характеристика компрессора:

Диаметр цилиндра I ступени, мм 370

Диаметр цилиндра II ступени, мм 180

Количество клапанов. шт 16

Максимальное давление, ат 25

Производительность, м³/ч 11,5

Число оборотов коленчатого вала в минуту 365

5. Технологический расчет

5.1 Материальный баланс установки, материальный баланс колонны деасфальтизации

анные по материальному балансу установки в целом и деасфальтизационной колонны представлены в виде табл. 5.1 и табл. 5.2.

Количество рабочих дней установки деасфальтизации в году принимаем равным 335. Потери по сырью на установке составляют 0,5 %.

Таблица 5.1 - Материальный баланс установки одноступенчатой деасфальтизации

5.2 Тепловой баланс колонны деасфальтизации

Тепловой баланс процесса деасфальтизации представлен в табл. 5.3.

Значения энтальпий НП при различных температурах определены по эмпирическим формулам согласно [13].

Значения энтальпий пропана при различных температурах приводятся согласно [12, 14].

Дебаланс тепла в колонне Д=14373,9·10³ кДж/ч.

5.3 Расчет внутреннего парового подогревателя

Определяем поверхность парового подогревателя. В качестве теплоносителя применяем насыщенный водяной пар давлением 1,0 МПа с температурой 179°С.

Составим схему теплообмена:

179?C водяной пар 179?С

78 ?С раствор деасфальтизата t_x?С

Здесь t_x - температура раствора над экстракционной зоной; t_в - температура уходящего из колонны раствора деасфальтизата.

Температура раствора над экстракционной зоной или температура поступления раствора деасфальтизата в секцию подогрева находится из уравнения теплового баланса нижней части деасфальтизационной колонны:

G_с·h_c+ G_п·h_п= G_б·h_б+ G_д·h_дx+ G_пб·h_пб+ G_пд·h_пдx,

где G_с, G_п, G_б, G_д - массы соответственно сырья, пропана на входе, битума, деасфальтизата, кг/ч;

G_пб - масса пропана в битумном растворе, кг/ч;

G_пд - масса пропана в растворе десфальтизата, кг/ч;

h_c, h_п, h_б, h_дx, h_пб, h_пдx-энтальпии соответственно сырья, пропана на входе, битума, деасфальтизата, пропана в битумном растворе, пропана в растворе десфальтизата, кДж/кг.

Индекс x означает, что энтальпия является функцией температуры, относительно которой необходимо решить данное уравнение.

Преобразуем уравнение к виду:

G_с·h_c+ G_п·h_п- G_б·h_б- G_пб·h_пб= G_д·h_дx+ G_пд·h_пдx

Уравнение теплового баланса решим графо-аналитическим методом

Введем обозначения:

У- требуемое теплосодержание потока раствора деасфальтизата

G_с·h_c+ G_п·h_п- G_б·h_б- G_пб·h_пб=27718,2 тыс. кДж/ч

= G_д·h_дx+ G_пд·h_пдx

фактическое теплосодержание потока раствора деасфальтизата при температуре t.

Пусть t₁=50єC, тогда = G_д·h_дx+ G_пд·h_пдx= 12090·92,5 +169254·136,2 =24170,2 тыс. кДж/ч

Пусть t₁=78єC, тогда

= G_д·h_дx+ G_пд·h_пдx=12090·147,2+169254·238,2=42092,1тыс. кДж/ч

Фактическая температура раствора деасфальтизата (на основании графо-аналитического решения уравнения (рис.5.1) теплового баланса) равна 55,6єС. На основании данных по дебалансу тепла в колонне и температуре раствора, поднимающегося вверх колонны, рассчитаем поверхность парового подогревателя:

Рис.5.1 Зависимость теплосодержания потока раствора деасфальтизата от температуры

Дt_б = 179-78 = 101єС

Дt_м = 179-55,6 = 123,4єС

Дt_ср = 112,2єС

Площадь поверхности парового подогревателя

F=== м²

Величина поверхности теплового подогревателя определяется в наибольшей степени величиной дебаланса тепла в колонне, которая в свою очередь значительно зависит от теплофизических свойств входящих и исходящих из колонны потоков. Принимать поверхность теплообмена с запасом согласно нормальному ряду ОН 26-02-06-66. Исходя из данных соображений, принимаем поверхность парового подогревателя м².

Библиографический список

1. http://bibliofond.ru

2. Дырин В.Г., Власов В.Г. Деасфальтизация нефтяных остатков пропаном: Методические указания по курсовому и дипломному проектированию по технологии переработки нефти и газа. Куйбышев: КРтИ, 1988.-28с.

Размещено на Allbest.ru