Расчёт установки атмосферной перегонки нефти

Атмосферная перегонка нефти

Нефть поступает в ректификационные колонны на перегонку при атмосферном давлении, где разделяется на тяжелую и легкую бензиновые фракции, дизельные фракции, керосиновые фракции и мазут - остаток атмосферной перегонки. Качество получаемых фракций в результате атмосферной перегонки не соответствует требованиям, поэтому они также подвергаются вторичной переработке.

Современные установки для атмосферной перегонки нефти, как правило, комбинируют с процессами обессоливания и обезвоживания. Атмосферную перегонку нефти можно осуществлять следующими основными способами:

1. Однократным испарением в трубчатой печи и последующим разделением отгона в одной ректификационной колонне.
2. Двукратным испарением и разделением в двух ректификационных колоннах: колонне предварительного испарения с отделением легких бензиновых фракций и в основной колонне.

Перегонка нефти с двукратным испарением является основным способом, использующийся на нефтегазовых месторождениях Российской Федерации. Схема двукратного испарения изображена на рисунке ниже.

Рисунок 1. Схема двукратного испарения. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

1 - насос; 2 - первая группа теплообменников; 3 - электродегидраторы; 4 - вторая группа теплообменников; 5 - горячий насос; 6 - нагретая печь; К-1 - первая ректификационная колонна; К-2 - вторая ректификационная колонна.

Сырая нефть забирается насосом на входе и через первую группу теплообменников отправляется в электродегидраторы для осуществления процессов обезвоживания и обессоливания. Обессоленная и обезвоженная нефть проходит через вторую группу теплообменников и нагревается до температуры 220 градусов по Цельсию и отправляется в первую ректификационную колонну, откуда забирается горячим насосом, затем нагревается в трубчатой печи до температуры 340 градусов по Цельсию и поступает во вторую ректификационную колонну, в которой отбираются требуемые фракции. Если нефть недостаточно нагрета перед переходом в первую ректификационную колонну, в установке есть возможность подать на ее низ часть отбензиненной нефти, которая была нагрета в печи. При работе по данной схеме необходима более высокая температура нагрева в печи, чем при однократной схеме.

Расчет установки атмосферной перегонки нефти

Расчет установки атмосферной перегонки нефти с двукратным испарением и разделением в основной колонне и колонне предварительного испарения состоит из следующих этапов:

1. Расчет ректификационной колонны предварительного испарения К-1.
2. Расчет основной ректификационной колонны К-2.
3. Расчет трубчатой печи.
4. Расчет теплообменника.
5. Расчет конденсатора и холодильника.
6. Подбор насоса.

Расчет ректификационной колонны К-1 состоит из нескольких расчетов. Для начала определяется температура ввода сырья, тепловой баланс, количества сырья, вносимого струей, давление в месте ввода, определение основных размеров колонны, запас жидкости. Расчет основной ректификационной колонны состоит из определения температурного режима и режима давления, расчета теплового баланса, а также показатели, аналогичные в расчетах ректификационной колонны К-1. Количество тепла, вносимого в колонну вычисляется по следующей формуле:

$Q = Gпон [e • q305n + (1 - e) • q305ж] ,$

где, Gпон - количество полуотбензиненной нефти, которая поступает в колонну; e - доля отгона; $q305n$ - теплосодержание паров полуотбензиненной нефти; $q305ж$-теплосодержание жидкой фазы полуотбнзиненной нефти.

В состав расчет трубчатой печи входят расчеты полезной тепловой нагрузки печи:

Qпол = Qсырпол + Qводопапол,

где, Qсырпол - полезная нагрузка сырой нефти ; Qводопапол - полезная нагрузка смеси жидкости и пара.

Коэффициент полезного действия печи рассчитывается по следующей формуле;

$Q = Qi Xi$

где, Qi - самая низкая теплотворная способность составляющих топлива; Хi - весовые доли составляющих топлива.

Расчет теплообменников установки атмосферной перегонки нефти состоит из выбора потока отдающих тепло, поверхность тепообмена температурного режима и теплового баланса. Тепловой баланс теплообменника рассчитывается на основе следующего уравнения:

$n • G1 • (q1 - q2) = G2 • (q3 - q4) $

где G1-вес теплоносителя; G2 - вес нефти; q1 - содержание теплоносителя на входе в теплообменник; q2 - содержание теплоносителя на выходе из теплообменнике; q3 и q4 - теплосодержание нефти на входе и выходе из теплообменника; n - коэффициент полезного действия.

В состав расчетов конденсатора и холодильника входят расчеты теплового воздушного баланса, теплового режима, поверхности конденсации и охлаждения.

Гидравлическая мощность насоса рассчитывается по формуле:

$N = (G • H) / (3600 • p • 75)$

где, p - относительная плотность жидкости, установившаяся при температуре перекачки; G - производительность насоса; Н - напор водяного столба.

Подбор марки и типа насоса производится на основе значений напора водного столба, а также величине часового объема перекачиваемой жидкости, который рассчитывается по следующей формуле:

$V = G / p$