Материал: Разработка технологической схемы установки висбрекинга

Конденсат из Е-15 по уровню поз.376 выводится в факельную емкость Е-13.

Схемой предусмотрена подача топливного газа в сепаратор Е-15 из заводской сети. Давление в системе Е-15, К-8, Е-37, Е-1, К-1 поддерживается регулятором поз.213, клапан регулятора установлен на линии топливного газа из заводской сети в Е-15.

Описание схемы стабилизации бензина

Нестабильный бензин с температурой 40оС подается насосом Н-9,9А на верхнюю тарелку клоны К-4. Тепло в низ колонны подводится горячим котельным топливом через кипятильник Т-3. Температура паров из кипятильника регулируется регулятором поз.126А, клапан регулятора установлен на линии подачи котельного топлива в Т-3. Газ с верха К-4 поступает в линию паров из К-1 перед холодильником Х-1.

Давление в колонне К-4 поддерживается регулятором поз.243, клапан регулятора установлен на линии отвода газа с верха К-4.

Стабильный бензин по уровню в Т-3 поз.317 через воздушный холодильник Х-2 и водяной холодильник Х-3 с температурой 40оС выводится в парк. Клапан регулятора уровня установлен на линии бензина после Х-3.

В линию бензина в парке подается 10% раствор ионолы в бензине из емкости Е - 4

Рисунок 1.1 Технологическая схема висбрекинга

Описание технологического процесса установки, цеха

Нестабильный бензин из Е-1 насосом Н-9,9А подается в качестве острого орошения в колонну К-1, а балансовое количество бензина по уровню в Е-1 подается на верхнюю тарелку стабилизатора К-4. клапан регулятора уровня Е-1 поз.313установлен на трубопроводе бензина в К-4.

Количество острого орошения в колонну К-1 регулируется регулятором поз.3018 с коррекцией по температуре верха колонны К-1 поз.119. клапан регулятора установлен на линии подачи орошения К-1.

Вода из отстойника Е-1 выводится в емкость Е-32, уровень раздела фаз регулируется регулятором поз.312, клапан которого установлен на линии отвода воды в Е-32.

Избыточное тепло колонны К-1 снимается циркуляционными орошением (ЦО). ЦО с температурой 300-310оС из верхнего аккумулятора колонны К-1 насосом Н-1 , 1А прокачивается через теплообменник Т-24 (кипятильник К-6), теплообменники утилизации тепла Т-7, Т-7А, Т-13, где отдает тепло и с температурой 170оС возвращается на 11 тарелку колонны К-1.

Расход ЦО поддерживается регулятором поз.3017 с коррекцией по температуре на 11 тарелке колонны К-1.

Клапан регулятора установлен на линии подачи ЦО после теплообменника Т-13.

Газойль (фр.180-350оС) отводится по 12-ой тарелки К-1 в стрипнинг (опарную колонну) К-2 по температуре на 12 тарелке поз.117. клапан регулятора установлен на линии вывода газойля в К-2.

В низ К-2 подается перегретый пар дня отпарки бензиновых фракций в колонну К-1.

Газойль по уровню в колонне К-2 поз.304 откачивается насосом Н-4,4А с установки через теплообменники утилизации тепла Т-8А, Т-11 и воздушный холодильник Х-4 с температурой 55-60о С, клапан регулятора уровня колонны к-2 установлен на линии газойля после Х-4.

Предусмотрен отбор газойля после холодильника Х-4 в емкость Е-6, к насосу Н-17\1,для прокачки оборудования и трубопроводов и к насосу Н-15 для прокачки диафрагм и прессовки змеевиков печей.

В низ колонны К-1 предусмотрена подача перегретого пара для отправки легких из котельного топлива. Расход перегретого пара поддерживается регулятором поз.3016, клапан которого установлен на подаче пара в колонну.

Аппараты воздушного охлаждения типа АВЗ предназначены для конденсации и охлаждения парообразных и жидких-сред; с рабочей температурой от минус 40 до плюс 300°С и условным давлением до 6,4 МПа (64 кгс/см2) в технологических процессах нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.

Аппараты предназначены для охлаждения сред с вязкостью на выходе не выше 5 КГС м2/сек (50 сСт).

Общий вид аппарата приведен на рисунке -5.1. Аппарат состоит из трех горизонтально расположенных трубных секций 9 прямоугольной конфигурации, собранных из поперечно-ореренных биметаллических труб.

Секции аппарата монтируется на металлоконструкцию 4 и фиксируется только с одного конца, что обеспечивает свободное тепловое расширение элементов секции при нагревании.

На металлоконструкцию крепятся диффузор 6 и коллектор5 вентилятора. На отдельной раме смонтирован привод вентилятора 1 или 2.

В целях предотвращения передачи вибрации от привода с вентилятором к металлоконструкции, привод устанавливается на отдельном фундаменте.

Конструкция и размеры фундаментов должны быть определены с учетом конкретных местных условий специальным чертежом.

Вентилятор 3, установленный на вал редуктора или тихоходного электродвигателя, вращается в полости коллектора и прогоняет воздух через межтрубное пространство секций. Продукт, проходящий внутри труб, охлаждается за счет передачи его тепла воздуху через ребристую поверхность труб.

Регулирование производительности вентилятора производится путем изменения угла установки лопастей. Изменение угла осуществляется вручную при остановленном вентиляторе.

В зимний период работы при низкой температуре окружающего воздуха аппарат может работать с отключенным вентилятором; при этом охлаждение продукта происходит за счет естественной конвекции.

Узел увлажнения воздуха 8 предназначен для снижения температуры охлаждающего воздуха путем повышения относительной его влажности. Допускается применения увлажнения только в случае повышения температуры свыше расчетной, т.к. применение узла увлажнения вызывает повышенную коррозию и эрозию деталей. Запрещается использование увлажнения в загрязненной химическими веществами и пылью атмосфере.

Аппараты изготовляются в нижеследующих климатических исполнениях:

для работы на открытом воздухе в макроклиматических районах с умеренным климатом при средней температуре в течение пяти- суток подряд в наиболее холодный период не ниже минус 40°С, в районах со скоростным напором ветра по III географическому району и сейсмичностью до 7 баллов. Дополнительного индекса в обозначении аппарата не имеется;

для работы в условиях низких температур (исполнение -С) при средней температуре в течение пяти суток подряд в наиболее холодный период до минус 55°С в соответствии с ТУ 26-02-167-72. Дополнительный индекс в обозначении аппарата "С.

Выбор аппаратов и их расчет рекомендуется производить по "Методике теплового и аэродинамического расчета аппаратов воздушного охлаждения" разработанной ВНИИНЕФТЕМАШем.

Примечание. В качестве, конденсаторов рекомендуется применять только одноходовые аппараты.

Устройство для воздушного охлаждения вала 1 содержит теплоотводящий диск с плавно изменяющимся профилем сечения 2 и электронный измерительный блок 3, насаженные на вал. Вал 1 проходит через опорный подшипник 4, охлаждающую камеру 5, нагревательную камеру 6 с электромагнитным индуктором 7, которые ограничены защитным кожухом 8, имеющим каналы для впуска 9 и выпуска 10 охлаждающего воздуха. Диск 2 расположен на границе между нагревательной 6 и охлаждающей 5 камерами по посадке с зазором относительно внутренней поверхности защитного кожуха 8 и имеет плоскую поверхность 11 на стороне, смежной с нагревательной камерой 6, и турбулизирующие лопасти 12 на стороне, смежной с охлаждающей камерой.

Устройство работает следующим образом.

При вращении вала 1 и включенном индукторе 7 часть магнитных силовых линий замыкается через участок вала, расположенный в камере нагрева б, вызывая его разогрев, выделяющееся тепло передается вдоль оси вала в направлении к заполненному смазкой опорному подшипнику 4 и измерительному электронному блоку 3. В процессе кондуктивной теплопередачи от вала 1 к теплоотводящему диску 2 переходит значительная часть тепла. Конвективно поступающий через впускные отверстия 9 камеры 5 свежий воздух интенсивно турбулизируется лопастями 12 диска 2, отводя избыточное тепло с его поверхности. Нагретый таким образом воздух выводится через выпускные отверстия 10 охлаждающей камеры 5. Диск 2, расположенный на границе между камерами нагрева 6 и охлаждения 5 имеет посадку с зазором относительно внутренней поверхности защитного кожуха 8, что препятствует проникновению воздуха из камеры охлаждения в камеру нагрева и, наоборот. Для снижения тепловых потерь нагревательной камеры 6 смежная с этой камерой сторона 11 диска 2 имеет плоскую поверхность.

Конструкция теплоотводящего диска с плавно убывающей толщиной в радиальном направлении обеспечивает постоянство сопротивления тепловому потоку в любом кольцевом сечении диска при наименьшем расходе материала на его изготовление, а сам диск, выполняя одновременно функции теплоотводчика, турбулизатора охлаждающего агента и перегородки между нагревательной и охлаждающей камерами, обуславливает компактность устройства, и позволяет снизить весогабаритные показатели машин,состоящих из большого числа однотипных узлов, как например, крутильно-вытяжные машины для обработки синтетических нитей.

Материальные и тепловые балансы

висбрекинг материальный баланс

Номинальная производительность объекта по осушаемому продукту:

часовая -250000 нм3/час.

суточная - 5000000 нм3/час.

Исходные данные.

.Производительность установки по продукту G = 250000 нм3/час.

.Состав продукта (газ, пары бензина и водяной пар) в объемных процентах:

Наименование компонентов Содержание, % мольные

Метан 93.42

Этан 2.59

СО2 1.51

N2 0.45

Вода 0.03

Свойства газа:

Молекулярная масса 17.34

Относительная плотность 0.562

Плотность кг/м 724

Теплопроводность низшая ккал/м 8235

Объемная доля кислорода % отсутствует

Количество извлекаемой влаги из газа в абсорбере: W=2,0 т/сут.

Приближенный расчет производим в объемных единицах:

Приход

Поступает 1v=250000 нм3/час в том числе:

метана

vCH4=1C CH4*1v=0.9342*250000=233550 нм3/час; (3.1)

здесь и дальше 1C CH4 - содержание компонента в объемных долях.

этана

vC2 H6=1C C2H6*1v=0,0459*250000=11475 нм3/час; (3.2)

двуокиси углерода

vCО2=1C CО2*1v=0,0151*250000=3775 нм3/час; (3.3)

азота

v N 2=1C N2*1v=0,0045*250000=1125 нм3/час; (3.4)

воды

v H2О=1C H2О*1v=0,0003*250000=75 нм3/час; (3.5)

. В качестве поглотителя используется ДЭГ, который является двухатомным спиртом жирного ряда. Химическая формула ДЭГа- (С2Н4ОН)2О. ДЭГ смешивается с водой в любых отношениях. Молекулярная масса - 106.12: плотность при 20° С 1.184, температура кипения при атмосферном давлении равна 242.8°С, температура замерзания - 8°С, критическая температура - 408°С, критическое давление - 2.75 МПа.

При существующих термобарических условиях в составе газа были определены условия гидратообразования с применением системы моделирования «GIBBS».

Полученные результаты показали, что при давлении 40 кгс/см2, гидраты могут образоваться при температуре потока +260С, давление гидратообразования составляет 2,53 МПа. При этом, давление начала конденсации при давлении потока 3,9МПа-26,40С.

Из полученных результатов следует, что для предотвращения образования гидратов необходимо снижение температуры гидратообразования до -100С, т.е. на 200С.

Исходя из этого требования, был рассчитан расход ингибитора по уравнению Гиммершмидта

W= (3.6)

где :

W- массовая доля ингибитора, в % смеси вода + ингибитор;

d- требуемое снижение температуры гидратообразования, для нашего случая 200С.

М- молекулярная масса ингибитора;

к- коэффициент зависящий от природы ингибитора, для ДЭГ к=4367 и для НДЭГ к=4400.

При этих условиях W=62,3%, т.е. в водоингибиторной смеси доля ДЭГа должен составить не менее 62,3%.

Влажность газа на входе и на выходе аппарата

Wвх =0,414 кг/м3

Wвых =0,083 кг/м3

Количество влаги подлежащее удалению из газа в аппарате Wизв =0,414-0,083=0,331 кг/м3 или за сутки 0,331*6000=1586 кг/сутки2,0 т/сутки.

Определяем концентрацию регенерированного абсорбента при температуре контакта 300С и требуемой точке росы осушенного газа -100С, а для НДЭГ-97,5% и для ДЭГ-95%.

По уравнению материального баланса рассчитывается необходимое количество ДЭГа

L(X2-X1)=G(Y1-Y2) (3.7)

где вода в регенерированном абсорбенте

Х1=(0,05/18)(0,95/106,12)=31,03*10-2

вода в насыщенном абсорбенте

Х2=(0,15/18)(0,85/106,12)=1,97

воды в газе на входе

Y1=(0,838/18)/(1000/22,4)=5,2*10-4

воды в газе на выходе

Y2=(0,083/18)/(1000/22,4)=1,03*10-4

теперь рассчитаем необходимое количество ДЭГа

L=6*106(0,00052-0,0001033)/22,4(1,97-0,31)=67,77;

Lg= LxMДЭГ=67,77х106,12=36632,62=7,2 т/сут ДЭГа

l= Lg/ Wизв=7.2/2=3.6 кг ДЭГ/кг Н2О

Расход определяем константы равновесия компонентов для термобарических условий абсорбции:

Кс1=7,305; Кс2=1,253; КN2=18,985; КCO2=1.463; КДЭГ=6,284*10-10; КН2О=1,092*10-3.

. По коэффициенту извлечения ключевого компонента и числу теоретических тарелок по формуле абсорбции определяем абсорбционный фактор ключевого компонента: Акл=1,0019: Ккл=18,985.

. Рассчитываем факторы абсорбции остальных компонентов смеси, по формуле:

Аi=АклКкл/ Кi (3.8)

Ас1=10,707; Ас2=0,9975; А N2=1,0019; АН2О=50,33; АДЭГ=8,74*107.

. Определяем коэффициенты извлечения компонентов смеси по формуле абсорбции на основании их абсорбционных факторов и числа теоретических тарелок.

 (3.9)

8,53*10-3; 1,478; 0,8359; 0,0376; 1; 1

. По полученным коэффициентам извлечения рассчитываем количество каждого компонента перешедшего в абсорбент в молярном и весовом отношении.

Bi=Ni  (3.10)

Таблица 3.1

Количество компонентов перешедшего в абсорбент

6. По разности компонентов в исходном продукте и перешедших в абсорбент определяем количество компонентов оставшихся в газовой фазе, общее количество газовой фазы и её состав:

 (3.11)

 (3.12)

рассчитывая значения получим

Y1=10956.71

У1=94,0; У2=4,07; УN2=0.44; УСО2=1,46; УН2О=0,01.

. Рассчитываем потребное количество регенерированного абсорбента.

Lp=AклКкл Y1 (3.13)

получаем Lp=602,0 кмоль.

. Находим количество и состав насыщенного абсорбента по количеству и составу свежего абсорбента и количеству перешедших в абсорбент компонентов.

 (3.14)

где количество насыщенного абсорбента (ДЭГа).