Розрахунок нафтопереробної установки
Розробка принципової технологічної схеми установки з двократним випаром нафти. Математичне моделювання і програмування розрахунку матеріального і теплового балансу установки з розробкою блоку атмосферної перегонки з використанням програмного забезпечення.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | курсовая работа |
Язык | украинский |
Дата добавления | 03.09.2015 |
Размер файла | 723,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ВСТУП
Принципи і поняття математичного моделювання останнім часом отримали істотний розвиток. Воно пов'язане з інтенсивним застосуванням інформаційних технологій та обчислювальної техніки. Використання математичних моделей при розрахунку процесів і апаратів хімічної технології дає можливість значно скоротити час від дослідження процесу до його впровадження в промисловість. При побудові фізико-хімічних моделей використовуються модельні уявлення про механізм реально протікають процесів хімічної діапазоні зміни технології. Методологічні принципи для створення таких моделей засновані на визнанні того факту, що різні ХТП базуються на однакових законах фізики та хімії, зокрема, на знанні закономірностей, так званих елементарних процесів (гідродинаміки, масо-і теплопередачі, хімічної кінетики, процесів фазових переходів і т . д.). Узагальнення цих закономірностей дає можливість з єдиних позицій підходити до розробки комп'ютерних моделей ХТП з урахуванням блочного принципу аналізу та обліку моделей окремих елементарних процесів у більш широкому режимних та конструкційних параметрів, ніж емпіричні моделі, і тому більш придатні для вирішення задачі оптимізації хімічних виробництв.
З сирої нафти безпосередньо одним процесом не можна отримати жоден товарний нафтопродукт (за винятком газів), всі вони виходять послідовною обробкою на декількох установках. Першою в цьому ланцюжку завжди стоїть установка ЭЛОУ-АВТ, тому від якості роботи цієї секції залежатиме робота решти всіх ланок технологічного ланцюжка. Ректифікація нафтових сумішей призначена для розділення нафти на широкі і вузькі фракції або для виділення з нафтових фракцій практично чистих індивідуальних компонентів і для розділення широких нафтових фракцій на вузькі. Процес перегонки з ректифікацією здійснюють на так званих атмосферних трубчастих установках (АТ).
1. ЗАГАЛЬНІ СКЛАДОВІ ПРО РОБОТУ
Випуск різноманітної продукці нафтопереробки залежить багато в чому від якості сировини - нафти. Але чималу роль як отримувані продукти грає як вибір технологічних процесів переробки, так і якість проведення кожного процесу.
З сирої нафти безпосередньо одним процесом не можна отримати жоден товарний нафтопродукт (за винятком газів), всі вони виходять послідовною обробкою на декількох установках. Першою в цьому ланцюжку завжди стоїть установка ЭЛОУ-АВТ, тому від якості роботи цієї секції залежатиме робота решти всіх ланок технологічного ланцюжка.
Ректифікація нафтових сумішей призначена для розділення нафти на широкі і вузькі фракції або для виділення з нафтових фракцій практично чистих індивідуальних компонентів і для розділення широких нафтових фракцій на вузькі.
Отримання декількох вузьких фракцій з початкової суміші проводиться на технологічних установках за допомогою послідовних працюючих простих колон, сполучених між собою прямими і зворотними паровими або рідкими потоками. У останньому випадку система простих колон виконана у вигляді однієї складної колони з відпаровальними або зміцнюючими секціями. Технологічні установки перегонки нафти складають основу всіх НПЗ. На них виробляються практично всі компоненти моторних палив, змащувальних масел, сировина для вторинних процесів і нафтохімічних виробництв. Від їх роботи залежать асортимент і якість отримуваних компонентів, і техніко-економічні показники подальших процесів переробки нафтової сировини.
Процес перегонки з ректифікацією здійснюють на так званих атмосферних трубчастих установках (АТ).
На установці АТ з однократним випаровуванням з нафти в одній колоні відділяють ряд дистилятів. Залишком від перегонки є мазут або напів гудрон.
Цей тип установок найбільш економічний для переробки нафт з вмістом бензинових фракцій не вищим, ніж 15%.
Для установок АТ з двократним випаровуванням нафти характерним є попереднє часткове випаровування нафти перед надходженням у трубчасту піч. Це випаровування може проходити у випарнику (пустотілій колоні) або у відбензинюючій ректифікаційній колоні. Випарник використовують у випадку переробки стабілізованих знесолених нафт. Нафти, які містять розчинені гази (включаючи сірководень), воду та солі, надходять у відбензинюючу колону. Нафту перед входом у випарник або відбензинюючу колону нагрівають у теплообмінниках (використовуються тепло продуктів, що виходять з основної атмосферної колони).
Багатократне випаровування застосовується на сучасних енергозберігаючих атмосферних трубчатках з раціональним використанням тепла продуктів. На таких установках легкі фракції нафти перед входом у трубчасту піч відділяються у двох-трьох простих колонах.
Сучасні процеси перегонки нафти є комбінованими з процесами обезводнення і знесолення, вторинної перегонки і стабілізації бензинової фракції.
Істотні економічні переваги досягаються при комбінуванні АТ з іншими технологічними процесами, такими, як газофракціонування, гідроочищення паливних і газойлевих фракцій, каталітичний риформфінг, каталітичний крекінг і т.д.
У курсовій роботі я взяв на розгляд схему установки з двократним випаром нафти . Ця схема технологічно гнучка і працездатна при значній зміні вмісту бензинових фракцій і розчинених газів. Коррозіонноактівниє речовини віддаляються в першій колоні і основна складна колона захищена від їх дії. Завдяки попередньому видаленню в відбензинюючий колоні розчинених газів і легкого бензину в змійовиках печі, в теплообмінниках не створюється великий тиск і основна колона не перевантажується парою.
2. ОПИС ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИ
випар нафта тепловий перегонка
Блок атмосферної перегонки нафти.
Зневоднена і знесолена нафта з электродегидраторов другого ступеня трьома паралельними потоками поступає через теплообмінники
Теплоносіями є відповідно:
- гудрон колони К-10;
- третє циркуляційне зрошування колони К-2;
- фракція 290-360°С, К-2, що виводиться з колони;
- перше нижнє ЦО К-10;
- вакуумний газойль (фр.360-550°С).
Для вирівнювання температур по потоках нафта після теплообмінників прямує в теплообмінники , де додатково нагрівається за рахунок тепла гудрону колони К-10 і з температурою до 260°С поступає двома потоками на тарілку колони К-1. Для защелачивания кислих агентів, отриманих в результаті гідролізу невідмитих на блоці ЕЛОУ солей, в лінії входу знесоленої нафти в колону К-1 через розподільні форсунки подається 0,5-2% водний содово-лужний розчин.
У нижню частину колони К-1 подається перегрітий до температури 400°С в печі П-1 водяна пара. Температура низу колони К-1 підтримується не вище 260°С і регулюється подачею "гарячого струменя" (отбензиненная нафта), який з низу К-1 насосом Н-7 двома потоками прокачується через печі П-1, нагрівається, частково випаровується і повертається в колону К-1 з температурою до 360°С.
З верху колони К-1 головний погон з температурою не вище 160°С в паровій фазі відводиться в конденсатори повітряного охолоджування, де пари конденсуються і охолоджуються до температури не більше 60 і поступають в ємність Е-1.
У ємкості Е-1 відбувається відстій води. Частина головного погона з ємкості Е-5 насосом Н-8 у вигляді гострого зрошування подається на верх колони К-1. Надлишок головного погона з Е-5 і балансової кількості бензину з ємкості Е-3 загальним потоком поступають на доохлаждение у водяний холодильник і далі в ємність Е-6.
З низу колони К-1 залишок (отбензиненная нафта) насосом Н-7 прокачується через печі П-1, де нагрівається до температури 375СCі поступає в атмосферну колону К-2
У нижню частину колони К-2 з пароперегрівача печі П-1 подається перегрітий до температури 400°C водяна пара. З верху колони К-2 головний погон в паровій фазі і водяні пари відводяться в повітряні конденсатори, де конденсуються і охолоджуються до температури 60C і поступають у водоотделитель Е-3. Балансовий надлишок бензину в ємкості Е-3 подається насосом Н-6 через водяний холодильник в ємність.
З атмосферної колони К-2 здійснюється виведення чотирьох фракцій:
фр.130-180C, фр.180-230°C , фр.230-290°C , фр.290-360°C у вигляді бічних погонів, що поступають відповідно у відпарні колони К-6, К-7, К-9, а фр.290-360C виводиться безпосередньо з колони К-2.
Фр.130-180C з 11 і 13 тарілок колони К-2 поступає у відпарну колону К-6 на першу тарілку. Під нижню тарілку відпарної колони К-6 подається перегрітий в печі П-1 водяна пара. З верху відпарної колони К-6 пари повертаються під 10 тарілку колони К-2. З низу колони К-6 фр.130-180°С насосом Н-10 прокачується через повітряний холодильник , водяний холодильник , де охолоджується до температури 40 З і виводиться з установки як компонент бензину.
З метою зниження навантаження на конденсатори Т-23 частина фракції 130-180 подається разом з гострим зрошуванням на верхню тарілку колони К-2. Фракція 180-230C з 21 і 23 тарілок колони К-2 поступає у відпарну колону К-7 на першу тарілку.
З верху К-7 пари повертаються під тарілку колони К-2.
З низу К-7 фр.180-230C насосом Н - 11 прокачується через теплообмінник Т-35 36, віддаючи тепло оборотній воді, і з температурою не вище 50C виводиться з установки разом з фракцією 130-180°С.
Фракція 230-290C з 31 і 33 тарілок колони К-2 поступає у відпарну колону К-9 на першу тарілку.
З верху К-9 пари повертаються під 30 тарілку колони К-2.
З низу К-9 фр.230-290C насосом Н-12 прокачується через теплообмінник Т-37,38 де нагріває сировину стабілізатора К-8, і з температурою не більше 60C виводиться з установки.
Виведення фр.290-360C здійснюється з 39 тарілки колони К-2, з температурою до 330C, яка забирається насосом Н-13, прокачується через ребойлер , теплообмінник нагріву нафти АТ-14 і з температурою не більше 75C виводиться з установки.
Мазут з низу колони К-2 насосом Н-21 прокачується через змійовики печі П-3, де нагрівається до температури 400C і поступає у вакуумну колону К-10.
У колоні К-2 передбачено гостре і два циркуляційні зрошування:
1-е циркуляційне зрошування - під відбором фр.130-180Cв К-6;
2-е циркуляційне зрошування - під відбором фр.180-230Cв К-7.
3-е циркуляційне зрошування - під відбором фр. 230-290Cв К-9
З 15-ої тарілки колони К-2 перше циркуляційне зрошування насосом Н-3 прокачується через теплообмінник нагріву нафти , де утилізував своє тепло, далі через повітряні холодильники , де охолоджується до температури 60 - 75C і подається двома введеннями на 14 тарілку колони К-2.
Виведення другого циркуляційного зрошування здійснюється з 25 тарілки К-2, яке насосом Н-4 прокачується через теплообмінники нагріву нафти АТ-8,3 утилізував своє тепло, охолоджуючись в повітряному холодильнику АТ-19 і з температурою 70 - 85C подається паралельно п'ятьма введеннями на 24-у, 25-у і 26-у тарілки К-2.
3. РЕЗУЛЬТАТИ РОЗРАХУНКІВ ТА ЇХ АНАЛІЗ
3.1 Термодинамічний розрахунок
Так як ,мені за темою курсової роботи треба провести розрахунок атмосферного блоку ЕЛОУ-АВТ, то термодинамічний розрахунок робити не потрібно. Тому що ,в ректифікаційних колонах атмосферного блоку жодних хімічних процесів не відбувається. В цьому блоці відбуваеться тільки процеси тепло-і масообміну. Це суто фізичні процеси. Жодних хімічих процесів не проходить.
3.2 Розрахунок матеріального балансу
Складемо матеріальний баланс установки потужністю 3,17 млн т в рік по нафті, розгін якої представлений в таблиці.2. У колоні К- 1 передбачимо відбір фракції легкого бензину 28-85С, в основній складній колоні наступних фракцій: важкого бензину 85-180С, гасу 180-240С, зимового дизпалива 240-290С, літнього дизпалива 290-350С і мазуту 350-К.К.
За даними таблиці.2 будуємо криву ИТК нафти (рис.2), визначаємо по ній потенційний зміст відбираних фракцій. Далі приймаємо на підставі літературних даних долю відбору фракцій і знаходимо їх фактичний відбір. Увесь недобір фракцій приплюсовуємо до залишку - мазуту. Втрати приймемо у кількості 1%. Результати розрахунків приведені в таблицю.1.
Приймемо число робочих днів в році 340 і складемо матеріальний баланс установки, а також відбензиниючої колони К- 1 і атмосферною колони К- 2 (таблиця.3,4,5).
Відбір фракцій нафти:
Фракції |
Потенційний вміст в нафті, % масс. |
Доля відбору від потенціалу |
Фактичний відбір, % масс. |
|
Гази до С4 |
1,38 |
1 |
1,38 |
|
28 - 85?С |
6,09 |
0,99 |
6,03 |
|
85 - 180?С |
19,05 |
0,99 |
18,86 |
|
180 - 240?С |
13,45 |
0,98 |
13,18 |
|
240 - 290?С |
10,86 |
0,95 |
10,32 |
|
290 - 350?С |
12,31 |
0,9 |
11,08 |
|
350 - К.К. |
36,86 |
1,035 |
38,15 |
|
Втрати |
-- |
-- |
1 |
|
сумма |
100 |
-- |
100 |
Приймемо число робочих днів в році 340 і складемо матеріальний баланс установки, а також відбензиниючої колони К- 1 і атмосферною колони К- 2 (таблиця.3,4,5).
Розгін ІТК нафти
№ фракції |
Температура кипіння фракції при 760 мм. рт. ст. ?С |
Вихід на нафту, % масс. |
Молекулярна маса (М) |
|||
окремих фракцій |
сумарний |
|||||
1 |
Газ до С4 |
1,38 |
1,38 |
-- |
-- |
|
2 |
28 - 58 |
2,06 |
3,44 |
0,651 |
75 |
|
3 |
58 - 72 |
2,1 |
5,54 |
0,6753 |
-- |
|
4 |
72 - 88 |
2,38 |
7,92 |
0,6925 |
-- |
|
5 |
88 - 102 |
2,31 |
10,23 |
0,7049 |
-- |
|
6 |
102 - 115 |
2,38 |
12,61 |
0,7167 |
108 |
|
7 |
115 - 128 |
2,38 |
14,99 |
0,7285 |
-- |
|
8 |
128 - 138 |
2,41 |
17,4 |
0,7372 |
-- |
|
9 |
138 - 150 |
2,48 |
19,88 |
0,7497 |
-- |
|
10 |
150 - 162 |
2,58 |
22,46 |
0,7657 |
134 |
|
11 |
162 - 173 |
2,44 |
24,9 |
0,7748 |
-- |
|
12 |
173 - 184 |
2,54 |
27,44 |
0,7875 |
-- |
|
13 |
184 - 192 |
2,13 |
29,57 |
0,7973 |
-- |
|
14 |
192 - 206 |
2,55 |
32,12 |
0,8085 |
-- |
|
15 |
206 - 217 |
2,58 |
34,7 |
0,8175 |
166 |
|
16 |
217 - 228 |
2,65 |
37,35 |
0,825 |
-- |
|
17 |
228 - 240 |
2,62 |
39,97 |
0,8325 |
-- |
|
18 |
240 - 252 |
2,55 |
42,52 |
0,84 |
-- |
|
19 |
252 - 264 |
2,65 |
45,17 |
0,8468 |
-- |
|
20 |
264 - 274 |
2,69 |
47,86 |
0,8523 |
210 |
|
21 |
274 - 289 |
2,76 |
50,62 |
0,8567 |
-- |
|
22 |
289 - 302 |
2,69 |
53,31 |
0,8641 |
-- |
|
23 |
302 - 315 |
2,69 |
56 |
0,8705 |
-- |
|
24 |
315 - 328 |
2,72 |
58,72 |
0,877 |
-- |
|
25 |
328 - 342 |
2,79 |
61,51 |
0,8832 |
270 |
|
26 |
342 - 356 |
2,86 |
64,37 |
0,8891 |
-- |
|
27 |
356 - 370 |
3 |
67,37 |
0,896 |
-- |
|
28 |
370 - 386 |
3,1 |
70,47 |
0,9032 |
-- |
|
29 |
386 - 400 |
3,27 |
73,74 |
0,9108 |
340 |
|
30 |
400 - 418 |
3,34 |
77,08 |
0,9229 |
-- |
|
31 |
418 - 434 |
3,27 |
80,35 |
0,9267 |
-- |
|
32 |
434 - 452 |
3,27 |
83,62 |
0,9368 |
-- |
|
33 |
452 - 500 |
3,27 |
87 |
0,9394 |
410 |
|
34 |
залишок |
13 |
100 |
-- |
-- |
Рис. 2 Криві ІТК, щільності і молекулярної маси нафти
Матеріальный баланс установки
Показники |
Виход продуктів |
||||||
М |
% масс. |
т/год |
т/сут. |
т/рік |
|||
ПРИХОД: |
|||||||
Нафта |
0,84 |
100,00 |
428,92 |
10294,12 |
3500000,00 |
||
РАСХОД: |
|||||||
Газ С1-С4 |
-- |
-- |
1,38 |
5,92 |
142,06 |
48300,00 |
|
28 - 85?С |
0,73 |
85,00 |
6,03 |
25,86 |
620,74 |
211050,00 |
|
85 - 180?С |
0,92 |
122,00 |
18,86 |
80,89 |
1941,47 |
660100,00 |
|
180 - 240?С |
0,81 |
168,00 |
13,18 |
56,53 |
1356,76 |
461300,00 |
|
240 - 290?С |
0,85 |
210,00 |
10,32 |
44,26 |
1062,35 |
361200,00 |
|
290 - 350?С |
0,88 |
260,00 |
11,08 |
47,52 |
1140,59 |
387800,00 |
|
350 - К.К. |
1,11 |
387,00 |
38,15 |
163,63 |
3927,21 |
1335250,00 |
|
втрати |
-- |
-- |
1,00 |
4,29 |
102,94 |
35000,00 |
|
Загалом |
-- |
-- |
100,00 |
428,92 |
10294,12 |
3500000,00 |
При складанні матеріальних балансів колон К- 1 і К- 2 усіх втрати по установці віднесемо на напіввідбензинену нафту. Вихід окремих фракцій в перерахунку на напіввідбензинену нафту знаходимо по формулі:
% масс.
де А і А' - вихід фракцій відповідно на сиру і напіввідбензинену нафту, асс.;
L0 - вихід напіввідбензиненої нафти з урахуванням втрат, асс.;
Щільність напіввідбензиненої нафти знаходимо по формулі:
де D1 - выхід фракції 28 - 85С на нафту (6,03 % мас.);
L, L0, D1 - відносні щільності відповідно сирої нафти, напіввідбензиненої нафти іфракції 28-85С;
За довідниковими даними L=0,8393. Відносну щільність бензину 28-85С знаходимо по формулі:
,
де хi и - масова доля и щільність вузьких фракцій в бензині (табл.2). D1=0,6721- щільність напіввідбензиненої нефти =0,8529.
Матеріальний баланс колони К-1 |
Табл.4 |
|||
Показники |
Вихід на нафту, % масс |
Кількість, кг/год |
кг/с |
|
ПРИХОД: нафта |
100,00 |
428921,57 |
119,14 |
|
РАСХОД: |
||||
Газ С1-С4 |
1,38 |
5919,12 |
1,64 |
|
Бензин 28-85°С |
6,03 |
25863,97 |
7,18 |
|
Напіввідбензинена нафта |
91,59 |
392849,26 |
109,12 |
|
Втрати |
1,00 |
4289,22 |
1,19 |
|
загалом |
100,00 |
428921,57 |
119,14 |
Матеріальний баланс колони К-2
Потоки |
Виход, % масс. |
Кількість кг/год |
Кількість кг/сек |
||
на нафту |
на напвіввідбензинену нафту |
||||
ПРИХОД: |
|||||
Напвіввідбензинена нафта(з урахув. втрат) |
91,59 |
100,00 |
392849,26 |
109,12 |
|
РАСХОД: |
|||||
Бензин 85 - 180?С |
18,86 |
20,59 |
80894,61 |
22,47 |
|
Керосин |
13,18 |
14,39 |
56531,86 |
15,70 |
|
Зимове дизтопливо |
10,32 |
11,27 |
44264,71 |
13,20 |
|
Літнє дизтопливо |
11,08 |
12,10 |
47524,51 |
13,20 |
|
Мазут |
38,15 |
41,65 |
163633,58 |
45,45 |
|
загалом |
91,59 |
100,00 |
392849,26 |
109,12 |
Результати розрахунку в програмі Excel:
Витрата водяного пару |
коеф. R |
кг/год |
|
z1 |
0,03 |
4909,007 |
|
z2 |
0,02 |
950,4902 |
|
z3 |
0,02 |
885,2941 |
|
z4 |
0,02 |
1130,637 |
|
7875,429 |
3.3 Тепловий розрахунок
Прибуткові і витратні статті теплового балансу без тепла, що знімається зрошуваннями, наводяться в таблиці Втрати тепла в довкілля не внесені в тепловий баланс колони, це дає деякий запас при визначенні тепла, що знімається зрошуваннями в колоні.
Ентальпію вуглеводневих парових IП і рідинних IЖ потоків розраховуємо по формулах:
де , Т - температура потока, К - відносна щільність потока.
Найменув. фракції |
Розрах коеф. |
|||||
бензин |
0,00084 |
0,74 |
0,75 |
5,00 |
0,86 |
|
керос 180-240 |
0,00075 |
0,81 |
0,82 |
5,00 |
0,90 |
|
240-290 |
0,00071 |
0,85 |
0,85 |
5,00 |
0,92 |
|
290-350 |
0,00067 |
0,88 |
0,88 |
5,00 |
0,94 |
|
350 К.К. |
0,00059 |
0,93 |
0,93 |
5,00 |
0,97 |
|
нафта |
0,00071 |
0,85 |
0,85 |
5,00 |
0,92 |
Ентальпія перегрітої водяної пари наведена в Додатку 2.
Тепло,що вноситься в колону з водяною парою:
Qв.п. = 12275 - 10435 = 1840 кВт
Загальну кількість тепла,яке необхідне зняти зрошуванням:
Qор = Qприх - Qрасход = 140425,23 кВт
Цей надлишок тепла в колоні знімемо гострим зрошуванням вверху колони і трьома проміжними циркуляційними зрошуваннями під тарілками відбору бічних погонів. Кількість тепла, що знімається окремими зрошуваннями, рівно мінімальному теплу, необхідному для охолодження і конденсації продуктів в цій секції колони. Тепло циркуляційних зрошувань зазвичай використовується для нагріву сирої нафти.
Тепловий баланс колони
Наийменування потока |
Масова вирата, кг/ч |
Температура, ?С |
Ентальпія, кДж/кг |
Кількість тепла, кВт |
|
ПРИХОД: |
|||||
Напіввідбензинена нафта: |
-- |
-- |
-- |
||
а) парова фаза |
223924,08 |
340,00 |
381,16 |
21148,39 |
|
б) рідка фаза |
168925,20 |
340,00 |
837,20 |
39284,64 |
|
Водяна пара |
7875,43 |
400,00 |
1840,00 |
4025,22 |
|
Загалом |
400724,71 |
-- |
-- |
64458,24 |
|
РАСХОД: |
|||||
Бензин |
80894,61 |
152,00 |
343,40 |
142131,55 |
|
Керосин |
56531,86 |
182,00 |
402,79 |
6325,19 |
|
Зимове дизтопливо |
44264,71 |
243,00 |
553,92 |
6810,86 |
|
Літнє дизтопливо |
47524,51 |
298,00 |
698,65 |
9223,11 |
|
Мазут |
163633,58 |
325,00 |
754,73 |
34305,55 |
|
Водяна пара |
7875,43 |
152,00 |
2782,58 |
6087,23 |
4. МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ПРОЦЕСУ. МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ І АЛГОРИТМ РОЗРАХУНКУ ПРОЦЕСІВ РОЗДІЛЕННЯ В КОЛОННИХ АПАРАТАХ
Алгоритм розрахунку простої колони
Первинна переробка нафти передбачає розділення її на фракції, що википають в широких інтервалах температур. Відомо, що в цьому випадку безперервна суміш поводиться як ідеальний розчин, оскільки азеотропообразующие компоненти, що входять до її складу, не роблять сильного впливу на летючість отримуваних фракцій. У зв'язку з чим, процеси перегонки і ректифікації безперервних сумішей розраховують, використовуючи закони ідеальних розчинів.
Інше допущення, вживане в розрахунках, полягає в уявленні складу безперервній суміші. Існують два методи представлення безперервної суміші : диференціальний і інтегральний.
Найбільше поширення отримав диференціальний метод, який передбачає дискретизацію безперервної суміші по кривій ИТК на фракції, що википають у вузькому інтервалі температур. Кожну вузьку фракцію розглядають як умовний компонент з температурою кипіння, рівній середній температурі кипіння фракції. Чим більше число вузьких фракцій,на які розбита суміш, тим точніше результати обчислень, але розрахунок стає громіздкішим і трудомістким.
Блок-схема алгоритму моделювання процесу багатокомпонентної ректифікації в колоні представлена на рис.3.1. Початковими даними для розрахунку є: число реальних тарілок у верхній і нижній секції колони n1, n2 і номер тарілки живлення nf; склад і витрата живлення; долі відбору дистиляту D; тиск вверху колони PВ.
Задається перше наближення ефективності 1(0), 2(0) верхньої та нижньої секціі колони, визначаєеться число теоретичних тарілок в секціях та колоні N: а також номер тарілки живлення:
В результаті потарелочної процедури розрахунку знаходяться концентрації компонентів і температури на теоретичних тарілках колони, покомпонентні і загальні потоки пари і рідини в колоні.
Для тарілок 1,2,.,N по розрахованих складах і температурах знаходяться теплофізичні константи суміші в парі і рідині.
Гідравлічний розрахунок для потоків пари і рідини, що поступають на тарілки 1, 2, …, N дозволяє визначити опір зрошуваної тарілки P1, P2, …, PN, а по відомому числу реальних тарілок n1 і n2 тиск куба колони РК.
На основі даних робиться розрахунок наступних значень
ефективності верхньої 1(i) и нижньої 2(i) секції колони.
Як критерій закінчення моделювання використовуються умови:
В результаті знаходяться склади і витрати продуктів розділення, тиск верху колони.
В якості потарелочной процедури розрахунку процесу багатокомпонентної ректифікації застосовується методика Тиле і Геддеса, спосіб незалежного визначення концентрації.
В якості параметрів для розрахунку використані: кількість і склад суміші, що поступає на вхід F xf,i (i=1,2,...,m), где m- число компонентів; число теоретичних ступенів разділення N; номер тарілки живлення Nf; витрата дистилята D; флегмове число R; розподіл тиску по колоні Pj (j=0,1,2,...,N+1 В результаті розрахунку, тобто рішення системи рівнянь матеріального балансу, знаходяться витрати і концентрації компонентів в кубі, дистиляті; розподіл концентрацій і температур по колоні
При потарелочному розрахунку прийняті відомі допущення:
1. В якості структури потоку рідини на тарілці прийнято ідеальне перемішування.
2. Пара рухається по колоні в режимі ідеального витіснення.
3. Пара йде з тарілки з концентрацією, рівноважною по відношенню до рідини на цій тарілці, тобто використовується концепція "теоретичної тарілки".
4. Куб колони розглядається як рівноважний ступінь.
5. Дефлегматор парціальний, із заданою долею відбору парової фази, тобто розглядається як теоретична тарілка.
Нижче приведені рівняння математичної моделі процесу відповідно до прийнятих допущень.
Для тарілок зміцнюючої частини колони :
де vi,j - мольный поток i-го компонента в паре; di - мольный поток i-го компонента в дистилляте; j - номер тарелки; i - номер компонента; Lj - мольный поток жидкости, стекающей с j-ой тарелки; Vj - мольный поток пара, поднимающийся с j-ой тарелки; Kj,I - константа равновесия для i-го компонента на j-ой тарелке.
Для тарілки живлення визначається мольний расход пара i-го компонента:
Размещено на http://www.allbest.ru/
Для куба колони знаходиться молярний потік i- го компонента в рідині
де lN,I - мольний поток i-го компонента в рідині, що зтікає з нижньої тарілки в куб колони; bi - мольний поток i-го компонента в кубовом продукті; SN+1=KN+1,i(VN+1/B) - фактор відпарки; B=F-D-VCД; KN+1,i- константа рівноваги для i-го компонента в кубі колони.
Розраховуються молярні потоки для тарілок вичерпної частини колони:
Загальні потоки пара Vj і рідини Lj визначаються з теплового баланса ступенів поділу і колони.
Для цього розраховується кількість тепла, що відбирається в конденсаторі - холодильнику:
де h0,н, h0,к - ентальпія рідкої фази при температурі конденсації і температурі суміші на виході з конденсатора-холодильника tфл,к; Hv0 - питоме тепло конденсації суміші в конденсаторі - холодильнику.
Для зміцнюючої частини колони визначаються молярні потоки пари і рідини
где Hj, hj - ентальпія пари і рідини с j-й тарілки.
Витрата рідини і пари в нижній секції колони і для тарілки живлення визначаються по формулах:
Де, hF - ентальпія початкової суміші, що поступає в колону.
Розрахунок складу парової і рідкої фази на лінії насичення базується на теорії відповідних станів. Згідно з цією методикою мольні частка в парі yi і мольні частка в рідині Xi пов'язані співвідношенням:
де Pi(T) - парціальний тиск компонентів суміші; i(X,T) - парціальний тиск компонентів суміші.
Розрахунок концентрацій компонентів і температури на тарілках ведеться зверху вниз до тарілки живлення і від низу до верху до тарілки живлення.
ВИСНОВКИ
Завданням курсової роботи було здійснення математичного моделювання та програмування розрахунку матеріального та теплового балансу установки ЕЛОУ-АВТ з розробкою блоку атмосферної перегонки з використанням програмного забезпечення ЕОМ.
Для розрахунку матеріального та теплового балансів атмосферної колони використовували програму Microsoft Excel. Також для написання пояснювальної записки та створення алгоритму використовували програму Word. Для розробки принципової технологічної схеми використовували графічний редактор AutoCAD.
У результаті здійснення розрахунків блоку атмосферної перегонки виявили, що отриманий алгоритм дозволяє отримувати аналогічні виробництва потрібної потужності.
ЛІТЕРАТУРА
1. І.М. Глікіна . С.О.Кудрявцев Методичні вказівки до виконання курсової роботи здисципліни «Математичне моделювання та оптимізація об'єктів хімічної технології» СТІ 2014рік
2 Б.Б.Мамедов Технологічні розрахунки процесів переробки нафти та газу. Навчальний посібник.-Луганськ:Вид-во СНУ ім.В.Даля,2008-246с.
3. Справочник нефтехимика / Под редакцией С.К. Огородникова. - Л.: Химия, 1976.
4. Савченков А.Л. Технологический расчет атмосферной колонні установок пеработки нефти/ Т: ТюмГНГУ 2001
5. А.А. Безденежных. Математические модели химических реакторов. - Киев:Техника, 1970.
6.М.Г.Рудин В.Е.Сомов Карманный справочник нефтепереработчика М:ОАО «ЦНИИТЭ» 2004 -340с
9. Лаптев А.Г, Минеев Н.Г., Мальковский П.А. Проектирование и модернизация аппаратов разделения в нефте-и газопереработке. - Казань: 2002. - 220 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Проект компресійної аміачної холодильної установки для фруктосховища. Розробка технологічної схеми установки, розрахунок основного холодильного устаткування і підбір допоміжного обладнання. Розрахунок компресора, вентиляторної градирні, теплоізоляції.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 15.02.2012Структурний синтез як перехід від формалізованого алгоритму керування. Розробка технологічної установки схеми керування. Схема керування асинхронним двигуном з коротко замкнутим ротором і двома статорними обмотками. Механічні характеристики двигуна.
курсовая работа [74,2 K], добавлен 22.12.2010Характеристики виробу, матеріали та режими зварювання. Обгрунтування обраного способу зварювання мостових ортотропних плит. Розробка структури установки та конструкції основних її вузлів та пристроїв. Розробка електричної схеми установки та її блоків.
дипломная работа [241,0 K], добавлен 23.09.2012Вихідні параметри для розрахунку головної водовідливної установки шахти. Тип насосу і кількість робочих коліс. Розрахунок внутрішнього діаметра трубопроводу. Визначення робочого режиму насосної установки. Приводні двигуни насосів і пускової апаратури.
контрольная работа [495,4 K], добавлен 22.09.2015Розрахунок основного обладнання блоку гідроочистки дизельного палива установки Л-24-7 з розробкою заходів по підвищенню якості гідрогенізату. Фізико–хімічні основи процесу, характеристики сировини, каталізатора. Технологічні розрахунки реакторного блоку.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 03.12.2013Контрольний розрахунок теплофізичних коефіцієнтів природного газу. Розрахунок ємності для конденсату, сепаратора, теплообмінника разом з дроселем. Технологічний режим незабруднення поверхні фільтрації. Необхідна концентрація інгібітору, добові витрати.
курсовая работа [189,7 K], добавлен 27.12.2011Поточна схема переробки нафти на заводі, її обґрунтування. Матеріальні баланси установок включених в схему. Розрахунок глибини переробки нафти, виходу світлих продуктів. Загальнозаводські витрати, зведений баланс. Склад заводу по технологічних установках.
курсовая работа [46,8 K], добавлен 08.01.2013Условия эксплуатации, технические и технологические характеристики опреснительной установки POPO 510. Выбор оборудования, приспособлений, инструмента для монтажа установки. Крепление рамы установки на фундаменты. Охрана труда при монтаже установки.
курсовая работа [23,7 K], добавлен 08.05.2012Асортимент та характеристика продукції, використовуваної сировини, вимоги стандартів. Вибір технологічної схеми та її опис, фізико-хімічні основи, розрахунок матеріального балансу. Вибір, розрахунок кількості та технічна характеристика устаткування.
дипломная работа [691,2 K], добавлен 21.07.2015Типы промышленных установок. Блок атмосферной перегонки нефти установки. Особенности технологии вакуумной перегонки мазута по масляному варианту. Перекрестноточные посадочные колонны для четкого фракционирования мазута с получением масляных дистиллятов.
реферат [2,5 M], добавлен 14.07.2008Склад і основні види нафти за вуглеводневим складом. Фракційний склад і вміст води та домішок в нафті. Процес первинної перегонки: типи установок, сировина та продукти. Вибір технологічної схеми переробки: простої, складної, з водяною парою, у вакуумі.
курсовая работа [622,5 K], добавлен 26.10.2010Аналіз існуючих схем виробництва азотної кислоти і конструкції типових апаратів. Вибір більш оптимальної технологічної схеми і апарату, в якому виконується синтез нітрозних газів. Розрахунки для безпечної установки устаткування на котел-утилізатор.
дипломная работа [3,6 M], добавлен 27.06.2012Розробка технологічної схеми зброджування сусла з крохмалевмісної сировини періодичним способом. Характеристика сировини, напівпродуктів і продуктів. Розрахунок продуктів і теплового балансу, бродильного апарату. Механічний розрахунок його параметрів.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 26.05.2012Призначення та будова вентилятора, вимоги до його електроприводу. Визначення потужності і вибір електродвигуна, побудова механічної характеристики, розрахунок характеристик статичного моменту опору. Принципова схема установки, заходи по енергозбереженню.
практическая работа [362,5 K], добавлен 07.03.2010Теоретичні основи процесу роботи холодильної машини. Спосіб дії парової компресійної машини. Уточнення потужності компресора та електродвигуна. Опис схеми холодильної установки. Термодинамічні розрахунки компресора. Конструювання холодильної установки.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 04.12.2011Проект парокомпрессорной холодильной установки для склада готовой продукции мясокомбината. Описание конструктивных особенностей холодильной установки, назначение основных узлов и деталей. Расчет цикла паровой компрессионной холодильной установки.
курсовая работа [271,2 K], добавлен 09.08.2012Описание принципиальной технологической схемы установки вакуумной перегонки мазута. Построение кривой ИТК мазута Северо-варьеганской нефти. Технологический расчёт и расчёт теплового баланса вакуумной колонны, расчёт её диаметра и высоты, числа тарелок.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 28.04.2014Ознакомление с процессом подготовки нефти к переработке. Общие сведения о перегонке и ректификации нефти. Проектирование технологической схемы установки перегонки. Расчет основной нефтеперегонной колонны К-2; определение ее геометрических размеров.
курсовая работа [418,8 K], добавлен 20.05.2015Характеристика виробу та матеріалу та режими зварювання. Розрахунок параметрів режиму зварювання безперервним оплавленням. Обґрунтування структури установки та конструкція основних її вузлів та пристроїв. Розрахунок вторинного контуру зварювальної машини.
дипломная работа [256,9 K], добавлен 23.09.2012Загальна характеристика секційних печей. Обґрунтування вибору методу математичного моделювання. Розрахунок горіння палива, теплообміну у робочому просторі, нагріву металлу. Алгоритм розрахунку теплового балансу і визначення витрати палива по зонах печі.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 20.05.2015