Атмосферно - вакуумная перегонка нефти

     Обезвоженная  и обессоленная нефть после электрообессоливания вновь делится на два потока и  поступает в теплообменники. Первый поток нефти нагревается в Т - 5 и Т - 6 гудроном, второй - в Т - 7- нижним циркулирующим орошением К - 6 и в Т - 8 - гудроном. Нагретая до 220 - 240°С нефть поступает затем в отбензинивающую колонну К-1.

     Верхний продукт К-1 конденсируется и охлаждается  в воздушном и водяном конденсаторах - холодильниках ХК -1  и ХК - 2, после чего поступает в рефлюксную емкость Е - 1, из которой часть бензина возвращается насосом в К - 1 в качестве орошения (флегмы), а балансовое количество под собственным давлением поступает в емкость Е - 3.

     Нижний  продукт К - 1- частично отбензиненная  нефть забирается насосами Н - 2 и Н - 3 и направляется в трубчатую печь П - 1. Из печи выходят два потока нагретой до 360°С нефти, один из которых возвращается в колонну К - 1, внося дополнительное количество теплоты, необходимой для ректификации.

     Второй  поток нагретой полуотбензиненной  нефти поступает в атмосферную  колонну К - 2, где разделяется  на несколько фракций. Температура нефти на выходе из печи П - 1 составляет 360 °С.

     Для снижения температуры низа колонны и более полного извлечения из мазута светлых нефтепродуктов ректификация в К - 2 проводится в присутствии водяного пара. Пар подается в нижнюю часть колонны в количестве 1,5 - 2% на остаток.

     С верха колонны К - 2 уходят пары бензиновой фракции с концом кипения 180°С, а также водяной пар. Пары поступают в воздушный и водяной конденсаторы - холодильники ХК - 3 и ХК - 4; после конденсации продукт попадает в емкость - водоотделитель Е - 2. Отстоявшийся от воды тяжелый бензин подается насосом в Е - 3. Часть бензина из Е - 2 возвращается в К - 2 в качестве острого орошения.

     Из  колонны К - 2 выводятся также три  боковых погона  - фракции 180 - 230°С, 230 - 280°С, 280 - 350 °С. Эти погоны поступают первоначально в отпарные колонны К - 3, К - 4, К - 6. В отпарных колоннах из боковых погонов в присутствии водяного пара удаляются лёгкие фракции. Освобожденные от легких фракций целевые продукты в жидком виде выводятся с установки, а пары легких фракций, возвращаются в колонну К - 2.

     Фракция 180 - 230°С перед выходом с установки проходит через теплообменник Т - 7 и холодильник Х - 1. Фракции 230 - 280 °С и 280 - 350 °С также охлаждаются в соответствующих теплообменниках и концевых холодильниках.

     Для улучшения условий работы колонны  К - 2 и съема избыточной теплоты в колонне предусмотрен вывод двух циркулирующих орошений: верхнее (с 11 - й тарелки) проходит через теплообменник Т - 1 и возвращается в К - 2 на 10 - ю тарелку; нижнее (с 21 - й тарелки) проходит через теплообменник Т - 2 и возвращается на 20-ю тарелку.

     Остаток из атмосферной колонны - мазут - насосом  Н - 4 подают в трубчатую печь П - 3. Мазут, нагретый в печи до 410°С, поступает в вакуумную колонну К - 6. В колонне поддерживается остаточное давление 6,6 кПа. Для снижения температуры низа и облегчения условий испарения из гудрона легких компонентов в низ К - 6 вводят водяной пар.

     С верха К - 6 выводят водяные пары, газы разложения, воздух и некоторое  количество нефтепродукта (дизельной  фракции), которые поступают в конденсатор ХК - 5. Несконденсировавшиеся газы отсасываются многоступенчатым эжектором А - 1.

     В вакуумной колонне предусмотрен отбор трех боковых погонов - с 15-, 9-, 5-й тарелок. Часть этих погонов  после охлаждения возвращается в  колонну в качестве циркулирующего орошения, предназначенного для съема избыточного тепла и улучшения условий ректификации.

     Установка предназначается для перегонки  мазута по топливной схеме, поэтому  в качестве товарного продукта из вакуумной колонны выводят только второй погон - фракцию 350 - 500; балансовые избытки первого и третьего погонов возвращаются в К - 2. Остаток из вакуумной колонны - гудрон откачивается с установки насосом через теплообменники Т - 5, Т - 6, Т - 8.

     Бензиновая  фракция н. к. - 180°С из емкости Е - 3 насосом подается  в  теплообменник  Т - 8,  где  подогревается  фракцией 280 - 350 °С до 170°С, а затем в стабилизатор К - 7. С верха К - 7 пары головного погона-  углеводороды C₁ - С₄ отводятся в конденсатор - холодильник ХК - 6, где охлаждаются до 40 °С. Из ХК - 6 конденсат поступает в Е - 4. Из Е - 4 часть верхнего продукта К-7, часто называемого головкой стабилизации, возвращается в качестве орошения в К - 7, а балансовое количество выводится с установки. Остаток - стабильная бензиновая фракция н. к. - 180°С поступает в блок вторичной перегонки бензина, где разделяется на узкие фракции. Для поддержания необходимого теплового режима в К - 7 часть стабильной бензиновой фракции прокачивается насосом через печь П - 2, где испаряется и в виде паровой фазы возвращается в К - 7. 
 
 

     8 Расчетно-технологическая  часть 
 

     8.1 Материальный баланс  

Таблица 1 – Общий  материальный баланс АВТ 

Наименование	Выход
	% масс	кг/ч	т/год
Взято: сырая нефть	100	757576	6000000
Получено:
Углеводородные  газы	0,4	3030,3	24000
Сжиженный газ	0,4	3030,3	24000
Легкая  головка бензина	3,1	23485	186000
Бензиновая  фракция 85 – 180 0С	14,1	106818,2	846000
Керосин 180 – 240 0С	10,5	79545,5	630000
Дизельное топливо 240 – 350 0С	24,3	184091	1458000
Вакуумный газойль	28,5	393939,6	3120000
Гудрон	18,5	356061	1110000
Потери	0,2	1515,2	12000
Итого:	100	757576	6000000

 
 

     8.2 Расчет отбензинивающей  колонны 

     Составляем  материальный баланс отбензинивающей  колонны. Результаты расчета введем в таблицу 2. 

Таблица 2 – Материальный баланс колонны  отбензинивания 

Наименование	Выход
	% масс	кг/ч	т/год
Взято: обессоленная нефть	100	756060,6	5988000
Получено:
Углеводородный  газ	0,2	1512,1	11976
Нестабильный  бензин	5,21	39390,8	311974,8
Отбензиненная нефть	94,59	715158,1	5664049,2
Итого	100	756060,1	5988000

 

     Для расчета отбензинивающей колонны  вначале принимают число и  тип ректификационных тарелок. Для  этих колонн рекомендуются тарелки  клапанные, клапанные прямоточные  или тарелки S - образных элементов (в укрепляющей части - 10 - 14, в отгонной - 6 - 8 тарелок). Примем к проектированию клапанные тарелки [5, c.389].

     Определяют  абсолютное давление по высоте колонны  по формулам (8.1), (8.2), (8.3) 

                        (8.1), 

           (8.2),

     

                            (8.3). 

      где  , , -   давление соответственно наверху колонны, в зоне ввода сырья и внизу колонны;

       - падение давления от верха  колонны до сепаратора (обычно 30 - 50 кПа);

      - средний для колонны перепад  давлений на одной тарелке  (0,6 - 0,8 кПа);

      , - число укрепляющих и отгонных тарелок.

   

     

     
 

     Определяем  температурный режим работы колонны. Принимаем температуру нефти  на входе в колонну принимают  равной 220 - 230 ⁰С,  затем определяют  температуру низа колонны [5, c. 390], используя формулу (8.4)

     

     (8.4) 

      где и - тепловые потоки горячей струи и нефти на входе в колонну

 

     

 

        Тепловой поток, вносимый нефтью  в колонну рассчитываем по  формуле (8.5)

    

    (8.5) 

      где J_вн^П, J_вн^Ж – энтальпии паровой и жидкой фаз нефти при t_вн, кДж/кг;

             e_вн – доля отгона нефти на входе в колонну. 

      Определяем  среднюю температурную поправку [6, c. 18] по формуле (8.6) 

                                            (8.6), 

    

 

       Энтальпию нефтепродуктов в паровой фазе  [6, c. 39]   можно определять по формуле (8.7)  

ккал/кг      (8.7) 

      где - относительная плотность жидкости при 15,6 ⁰С; 

    

кДж/кг 

      Определяем среднюю температурную поправку по формуле (8.8) 

                                                                 

                                                              (8.8),

                                                           

 

      Энтальпия жидких нефтепродуктов [6, c. 41]  определяется по формуле (8.9) 

           ккал/кг (8.9), 

    

кДж/кг 

      Долю  отгона (в % масс.) определяют по формуле (8.10) 

      (8.10) 
 

      где g₁ –количество полученной паровой фазы, кг;

            G_н – количество пропущенной нефти, кг. 

    

 

    

кДж/ч. 

      Далее определяем «идеальный» состав бензина  колонны и состав отбензиненной  нефти по уравнениям (8.11), (8.12) 

                (8.11), 

                                       (8.12).                                     
 

      где , , X_HJ – содержание фракций (условного компонента J) в бензине Б₁, нефти и отбензиненной нефти, % масс;

              g_Б1 – выход бензина от нефти, масс. Доля. 

      Для этого строим по данным таблицы 3 кривую ИТК нефти (кривая 1 в положении  А). 

Таблица 3 – Фракционный  состав по ИТК нефти 

Пределы выкипания фракций, 0С	Средняя температура кипения, 0С		Выход,% масс.		Пределы выкипания фракций, 0С	Средняя температура кипения, 0С	Выход,% масс.
			Каждой  фракции	суммарный			каждой фракции	суммарный
1	2		3	4	5	6	7	8
Газ С1 –С4	30		0,5	0,5	320 – 330	325	2,0	47,5
30 –  40	35		0,3	0,8	330 – 340	335	2,0	49,5
40 –  50	45		0,3	1,1	340 – 350	345	1,3	50,8
50 –  60	55		0,5	1,6	350 – 360	355	0,7	51,5
60 –  70	65		0,8	2,4	360 – 370	365	1,5	53,0
70 –  80	75		0,8	3,2	370 – 380	375	1,5	54,5
80 –  90	85		0,8	4,0	380 – 400	390	4,5	59,0
90 –  100	95		0,8	4,8	400 – 420	410	4,5	63,5
100 – 110	105		0,9	5,7	420 – 440	430	4,5	68,0
110 –  120	115		1,7	7,4	440 – 460	450	4,4	72,4
120 –  130	125		1,6	9,0	460 – 470	465	1,6	74,0
130 –  140	135		1,8	10,8	470 – 480	475	2,5	76,5
140 –  150	145		1,7	12,5	480 – 490	485	1,0	77,5
150 –  160	155		1,8	14,2	490 – 500	495	1,8	79,3
160 –  170	165		2,0	16,0	500 – 510	505	1,7	81,0
Окончание таблицы 3
1		2	3	4	5	6	7	8
170 – 180		175	1,6	18,0	510 – 520	515	1,2	82,2
180 – 190		185	1,8	19,6	520 – 530	525	0,9	83,1
190 – 200		195	1,6	21,4	530 – 540	535	0,9	84,0
200 – 210		205	1,5	23,0	540 – 560	550	2,8	86,8
210 – 220		215	3,0	24,5	560 – 580	570	2,4	89,2
220 – 240		230	4,5	27,5	580 – 600	590	2,3	91,5
240 – 260		250	5,0	32,0	600 – 640	620	3,5	95,0
260 – 280		270	4,5	37,0	640 – 680	660	2,0	97,0
280 – 300		290	4,0	41,5	выше 680	720	3,0	100