Курсовая работа: Технологический процесс получения бензина из товарной нефти на нефтеперерабатывающем заводе

Третья группа - уменьшение амплитуды колебания температуры газового пространства. Для создания условий изотермического хранения нефтепродуктов или значительного уменьшения колебаний температур газового пространства и поверхности нефтепродукта применяют теплоизоляцию резервуаров, охлаждение их в летнее время водой и окраску в белый цвет, а также подземное хранение.

Четвертая группа - улавливание паров нефтепродуктов, вытесняемых из емкости. Для этого применяют газоуравнительные обвязки, представляющие собой отдельные трубопроводы или систему трубопроводов, соединяющих газовые пространства резервуаров или транспортных емкостей. Применение газоуравнительной обвязки позволяет частично сократить потери от «больших дыханий». Эффективность сокращения потерь при использовании газовой обвязки зависит от коэффициента совпадения операций и выкачки. Ориентировочно можно считать, что потери сокращаются на величину, равную коэффициенту совпадения операций. Применение газгольдеров, включаемых в газоуравнительную обвязку резервуаров, позволяет значительно снизить потери и при малых коэффициентах совпадения операций. Если поступление нефтепродукта превышает откачку, то избыток паро-воздушной смеси поступает в газгольдер, что позволяет уменьшить потери нефтепродуктов на 90-95%. Наоборот, когда откачка из резервуаров превышает поступление нефтепродукта, газгольдеры «отдают» в систему паровоздушную смесь. Объем газгольдера рассчитывают в зависимости от максимально возможного несовпадения операций.

Пятая группа - организационно-технические мероприятия. Правильная организация эксплуатации резервуаров - одно из важнейших средств уменьшения потерь нефтепродуктов.

Таким образом, можно сказать, что наиболее эффективными являются следующие организационные мероприятия:

- для уменьшения потерь от «малых дыханий» в атмосферных резервуарах нефтепродукты необходимо хранить при максимальном заполнении резервуаров, так как в этом случае достигается наименьший объем газового пространства;

- для сокращения потерь от «больших дыханий» необходимо максимально сократить внутрибазовые перекачки нефтепродукта из резервуара в резервуар;

- сократить промежуток времени между выкачкой и закачкой нефтепродукта в резервуар, тем меньше величина потерь от «больших дыханий». Это объясняется тем, что при выкачке нефтепродукта в резервуар через дыхательный клапан будет поступать воздух, который при малом интервале времени не успеет насытиться парами нефтепродукта.

- потери от «малых дыханий» прямо пропорциональны площади испарения, поэтому легкоиспаряющиеся нефтепродукты выгоднее хранить в резервуарах большого объема;

- важное значение имеет техническое состояние резервуаров и дыхательной арматуры. Регулярная проверка герметичности крыши резервуара и исправности клапанов может предотвратить потери от вентиляции газового пространства.

2.5 Расчет параметров ректификационной колонны

Диаметр колонны. Диаметр колонны зависит от объема паров и их допустимой скорости в свободном сечении колонны. Объемный расход паров (, /с) рассчитывают по формуле:

(1) [1]

где

Т - температура системы, К;

- общее давление в системе, МПа;

- расход компонента, кг/с;

- молярная масса компонента, кг/кмоль.

Если давление в системе превышает 0,4 МПа, в уравнение (1) водят коэффициент сжимаемости Z:

(2)

Объемный расход паров по высоте колонны может изменяться, поэтому его рассчитывают в нескольких сечениях и диаметр определяют по максимальному значению. Допустимую линейную скорость (Vл, м/с) паров вычисляют по уравнению Саудерса и Брауна:

(3)

где

с - коэффициент;

,- плотность жидкой и паровой фаз, /

Коэффициент с определяется по графику (рис. 7) в зависимости от типа тарелок и расстояния между ними в колонне.

Рисунок 7. - График для определения величины коэффициента с:

1 - кривая максимальных нагрузок для колпачковых тарелок и нормальных нагрузок для провальных, ситчатых, каскадных и других тарелок аналогичных конструкций; 2 - кривая нормальных нагрузок для колпачковых тарелок; 3 - кривая для вакуумных колонн без ввода водяного пара; 4 - кривая для десорберов абсорбционных установок и вакуумных колонн с вводом водяного пара; 5 - кривая для абсорберов; 6 - кривая для колонн в случае вспенивания жидкостей при высоких температурах.

По практическим данным линейная скорость паров лежит в следующих пределах:

Таблица 4 - Пределы линейных паров

Диаметр колонны (D, м) определяют по формуле:

D=1,128 (4)

Полученный по формуле (7) диаметр колонны округляют до ближайшего большего стандартного. ГОСТ 21944-76 (СТ СЭВ 3029-81) устанавливает следующие диаметры колонных аппаратов: 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,2; 0,4; 0,6; 0,8; 2,0; 2,2; 2,4; 2,6; 2,8; 3,0; 3,2; 3,4; 3,6; 3,8; 4,0; 4,5; 5,0; 5,5; 6,0; 6,4; 7,0; 8,0; 9,0 м.

Пример 4. Через верхнюю часть колонны проходит 4,75 кг/с паров бензиновой фракции ( М=86 кг/кмоль) и 1,78 кг/с водяных паров. Давление наверху колонны 0,12 МПа, температура 100°С. Плотность паров равна 2,74 кг/м3, стекающей флегмы - 535 кг/м3. В колонне установлены ситчатые тарелки, расстояние между ними 450 мм. Определить диаметр верхней части колонны.

Решение. По формуле (1) определим объемный расход паров, проходящих через верхнюю часть колонны:

По кривой 1 графика (см. рис. 7) найдем коэффициент с для расстояния между тарелками 450 мм: с=870.

Допустимую скорость паров рассчитаем по формуле (3):

Диаметр колонны определим по формуле (4):

D=1,128

Найденный диаметр колонны совпадает со стандартным, следовательно, можно оставить его без изменений.

Высота колонны. Высота ректификационной колонны рассчитывается в зависимости от числа, типа контактных устройств и расстояния между ними. Расстояние между тарелками в промышленных колоннах обычно равно 0,4-0,7 м. Для насадочных колонн вводится понятие высоты насадки, эквивалентной одной теоретической тарелке, умножая которую на число теоретических тарелок, получают высоту всей насадки.

Общая высота колонны больше высоты контактной части на величину свободных пространств, дополнительных устройств и т.п.

Рассмотрим на примере порядок определения высоты ректификационной колоны.

Пример 1. Найти высоту колонны. В верхней концентрационной части колонны установлено 35 ректификационных тарелок и 6 отбойных, в нижней (отпарной) - 8 тарелок. Расстояние между тарелками 0,3 м. В нижнюю часть колонны поступает 20,2 кг/с мазута плотностью 932 кг/м3. Диаметр колонны 2 м.

Решение. Высота принимается равной 0,5D для сферического днища и 0,25D для эллиптического. В данном случае

Число промежутков между тарелками меньше количества тарелок на единицу, поэтому

Высота эвапорационного пространства h3 принимается равной трем расстояниям между тарелками

Высота определяется аналогично высоте

Рисунок 8. Схема ректификационной колонны

Свободное пространство между уровнем жидкости внизу колоны и нижней тарелкой необходимо для равномерного распределения паров. Высоту этого пространства принимают равной 1-2 м. Пример =1,0 м.

Высоту слоя жидкости в нижней части колонны рассчитывают по ее 10-минутному запасу, необходимому для обеспечения нормальной работы насоса. Принимая запас на 600 с, объем мазута составит:

Площадь поперечного сечения колонны:

S = р = 12,56

Высоту юбки h7 принимаем равной 4 м (d). Очевидно, общая высота колонны складывается из всех найденных высот:

H = (5)

H = 2+10,5+0,9+1,2+1,0+1,04+4=20,64 м.

Расчёт потерь нефтепродуктов. Определение потери бензина в июне от одного «малого дыхания» в стальном цилиндрическом вертикальном резервуаре объёмом 4575 м3 ( d = 20.4 м, H = 10.7 м, h = 0.38 м), установленного в Томске и заполненного наполовину (). Температура начала кипения бензина °С. Среднее атмосферное давление Па. Среднемесячная температура воздуха в июне в Томске °С. Среднемесячная минимальная температура °C. Амплитуда суточного колебания температуры газового пространства резервуара 26.4 °С.

Решение:

Определяем температуру в газовом пространстве резервуара:

а) Среднемесячная амплитуда колебания температуры воздуха:

(6)

b) Минимальная температура в газовом пространстве резервуара:

c) Максимальная температура в газовом пространстве резервуара:

Определяем температуру верхних слоёв нефти:

Определяем объёмную концентрацию паров нефти или нефтепродукта газовом пространстве резервуара:

а) Для этого, пользуясь графиком зависимости давления насыщенных паров нефтей или нефтепродуктов от температуры, находим давление насыщенных паров Ру при и : Ру1 = 0,031 Мпа и Ру2 =0,025 Мпа

b) Соответствующие концентрации паров:

С1 = Ру1/Ра = 0,031/0,1=0,31

С2 = Ру2/Ра = 0,025/0,1=0,25

с) Средняя объёмная концентрация:

С = (С1+С2)/2=(0,31+0,25)/2=0,435

Определяем молекулярный вес нефтяных паров:

Мн =60+0,3·tk+0,001·tk2 = 60+0,3·60+0,001·602 = 81,6 кг/(кмоль)

Потери нефти за одно «малое дыхание»

(7)

Где

Определяем давление насыщенных паров бензина при его средней температуре

= = 16.9° С , при t= 16.9 °С = 0,034Мпа

Средняя объемная конденсация бензиновых паров в газовом пространстве резервуара:

С= Ру/Ра = 0,034/0,1 = 0,34

(8)

Потери бензина за одно «большое дыхание», при коэффициенте использования емкости 0,95, составляет:

(9)

кг

3. Охрана труда и окружающей среды

3.1 Промышленная безопасность и противопожарные мероприятия

Для обеспечения пожарной безопасности нефте- газоперерабатывающих предприятий при проектировании и возведении производственных цехов, товарно-сырьевых парков, систем трубопроводов для транспортировки горючих жидкостей, ЛВЖ, взрывоопасных газовых смесей; при монтаже наружных технологических установок, сооружений, оборудования и аппаратов всегда учитываются противопожарные требования нормативных документов, разрабатываются планы мероприятий по предупреждению и ликвидации аварий.

Наиболее часто аварии, взрывы, пожары на предприятиях переработки углеводородного сырья происходят по следующим причинам:

1. Нарушения технологических регламентов производственных процессов. В результате некачественного монтажа, ремонта технологических установок, оборудования, трубопроводов.

2. Грубых нарушений правил ТБ, ПБ, в том числе при производстве огневых работ.

3. В результате износа, разгерметизации производственного оборудования, систем трубопроводов, транспортирующих исходное сырье, готовую продукцию.

4. Из-за неправильно спроектированных, некачественно смонтированных и поврежденных систем молниезащиты (заземления).

5. В результате нарушений правил монтажа, эксплуатации электрических сетей, оборудования и аппаратуры защиты.

Высокая скорость развития и сложность ликвидации пожаров на производственных объектах переработки нефти (газа) обусловлены следующими факторами:

· Совмещение на промышленных площадках разных типов источников значительной опасности возникновения аварий, сопровождающихся взрывами, пожарами.

· Наличие даже при нормальных режимах технологического процесса незначительных утечек горючих газовых смесей, паров ЛВЖ, что при появлении источников зажигания приводит к ЧС.

· Высокая степень автоматизации технологических процессов, которые в случае сбоев в работе аппаратуры, приборов управления и контроля, ошибок операторов нередко приводит к тяжелым последствиям.

· Сложности при объединении компонентов автоматической противопожарной защиты в единый комплекс из-за больших расстояний между производственными цехами, открытыми технологическими площадками, товарно-сырьевыми парками, эстакадами слива/налива сырья (продукции).

· А также из-за больших объемов горючих материалов и веществ, находящихся внутри оборудования, систем трубопроводов технологических цепочек, которые невозможно быстро откачать / слить, удалив на безопасное расстояние от первичного очага пожара, что приводит к быстрому распространению огня на большой площади предприятия.

Система мероприятий по обеспечению пожарной безопасности на предприятии нефтяной промышленности складывается из трех основных групп:

1. Мероприятия по установлению противопожарного режима.

2. Мероприятия по определению и поддержанию надлежащего противопожарного состояния во всех сооружениях, помещениях, участках, площадках, отдельных местах и точках.

3. Мероприятия по контролю, надзору за выполнением правил пожарной безопасности при эксплуатации, ремонте, обслуживании, сооружений, помещений, оборудования, инвентаря и т. п.