Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Министерство образования и науки Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
"Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет"
Факультет Экологии и Химической Технологии
Кафедра "Технология переработки нефти и газа"
РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
по курсу "Основы научных исследований и проектирования"
Материальный баланс нефтеперерабатывающего завода
Студент группы 4УК-1
Е.В. Панов
Преподаватель А.В. Михеев
2011
Задание
Составить материальный баланс нефтеперерабатывающего завода. Мощность НПЗ 24 млн. т. в год. Количество котельных топлив, получаемых на НПЗ -15 %, битумов - 10 % на перерабатываемую нефть.
Технологическая схема завода представлена на рисунке
Решение
Составление материального баланса завода необходимо начать с АВТ. Для вычисления объема получаемых продуктов необходимо производительность НПЗ умножать на массовый выход (в %) по каждому продукту. Критерием правильности составления материального баланса является равенство объемов взятого сырья и полученных продуктов.
Таблица 1 - Материальный баланс АВТ.
|
% масс. |
т/год |
|
|
Взято: |
||
|
1 Обезвоженная и обессоленная нефть |
100,0 |
24000000 |
|
Получено: |
||
|
1. Сухой газ |
0,1 |
24000 |
|
2. Головка стабилизации |
0,9 |
216000 |
|
3. н.к. - 180 °С |
18,6 |
4464000 |
|
4. 180 - 350 °С |
26,0 |
6240000 |
|
5. 350 - 500 °С |
24,9 |
5976000 |
|
6. Выше 500 °С |
28,8 |
6912000 |
|
7. Потери |
0,7 |
168000 |
|
ИТОГО: |
100,0 |
24000000 |
Далее составляются материальные балансы процессов, сырьем для которых являются нефтяные фракции, идущие только с АВТ.
По технологической схеме фракция н.к. - 180 °С в размере: 4464000 т/год отправляется на установку облагораживания бензина.
Таблица 2 - Вторичная перегонка на облагораживание бензина.
|
% масс. |
т/год |
|
|
Взято: |
||
|
1. н.к. - 180°С |
100,0 |
4464000 |
|
Получено: |
||
|
1. н.к. - 85 °С |
25,4 |
1133856 |
|
2. 85 - 180 °С |
73,9 |
3298896 |
|
3. Потери |
0,7 |
31248 |
|
ИТОГО: |
100,0 |
4464000 |
Как видно из материального баланса установок вторичной перегонки бензина и технологической схемы НПЗ на установку каталитического риформинга (облагораживания бензина) подаётся фракция 85 - 180 °С.
Таблица 3 - Каталитический риформинг на облагораживание бензина.
|
% масс. |
т/год |
|
|
Взято: |
||
|
1. 85 - 180 °С |
100,0 |
3298896,0 |
|
Получено: |
||
|
1. Дебутанизированный бензин |
84,5 |
2787567,1 |
|
2. Водородсодержащий газ |
11,0 |
362878,6 |
|
(в т.ч. водород) |
0,8 |
26391,2 |
|
3. Головка стабилизации |
4,0 |
131955,8 |
|
4. Потери |
0,5 |
16494,5 |
|
ИТОГО: |
100,0 |
3298896,0 |
Фракция 350 - 500 °С с АВТ подается на каталитический крекинг.
Таблица 4 - Каталитический крекинг.
|
% масс. |
т/год |
|
|
Взято: |
||
|
1. 350- 500 °С с АВТ |
100,0 |
5976000 |
|
Получено: |
||
|
1. Сухой газ |
3,5 |
209160 |
|
2. Газ жирный |
14,5 |
866520 |
|
3. Бензин (н.к.-180 °С) |
40,0 |
2390400 |
|
4. Легкий газойль (180 - 350 °С) |
26,0 |
1553760 |
|
5. Тяжелый газойль |
8,5 |
507960 |
|
6. Кокс сжигаемый |
6,0 |
358560 |
|
7. Потери |
1,5 |
89640 |
|
ИТОГО: |
100,0 |
5976000 |
В соответствии с заданием технологическая схема должна обеспечить получение битумов в объеме 10 %, т.е. битумов различных марок должно получаться: т/год.
Количество гудрона, необходимого для получения 2400000 т/год битумов определим с учетом материального баланса процесса производств битумов. Из 100 % гудрона получается 96 % битумов, тогда: т/год.
По найденному количеству гудрона можно составить материальный баланс установки получения битумов.
Таблица 5 - Производство битума.
|
% масс. |
т/год |
|
|
Взято: |
||
|
1. Гудрон |
100,0 |
2500000 |
|
Получено: |
||
|
1. Битум |
96,0 |
2400000 |
|
2. Отгон |
3,0 |
75000 |
|
3. Потери |
1,0 |
25000 |
|
ИТОГО: |
100,0 |
2500000 |
Котельных топлив должно в соответствии с заданием получаться 15 % или т/год.
Однако, как видно из схемы на рисунке 1.3, поток котельного топлива формируется из нескольких продуктовых потоков различных установок.
Используя поточную схему НПЗ, определим потоки, составляющие котельное топливо (КТ), к ним относятся:
. Тяжелый газойль каталитического крекинга - ТГКК;
. Отгон производства битумного производства - ОТБ;
3. Гудрон с АВТ - ГКТ;
. Тяжелый газойль замедленного коксования - ТГЗК;
. Смолы пиролизные - СП.
То есть баланс по котельному топливу имеет вид:
КТ = ТГКК + ОТБ + ГКТ + ТГЗК + СП.
Гудрон с АВТ расходуется по следующим потокам:
. На производство битумов - ГБ;
. На котельные топлива - ГКТ;
. На замедленное коксование - ГЗК.
Тогда баланс по гудрону имеет вид:
Г = ГБ + ГКТ + ГЗК
Из материального баланса замедленного коксования видно, что ТГЗК = 0,24 ГЗК. Используя материальные балансы пиролиза бензина, приходящего с установки замедленного коксования, и замедленного коксования, получаем СП = 0,15·0,11· ГЗК.
Составим систему уравнений:
Подставим второе уравнение в первое:
КТ = ТГКК + ОТБ + (Г - ГБ - ГЗК) + 0,24 ГЗК +0,15·0,11· ГЗК.
Решая уравнение с одним неизвестным ГЗК, получим
т/год.
Определив количество гудрона для замедленного коксования, легко определить количество гудрона для котельного топлива:
ГКТ = Г - ГБ - ГЗК = 6912000 - 2500000 - 1876207,1 =2535792,9 т/год.
Таким образом, для получения 3600000 т/г котельных топлив потребуется 2535792,9 т/год гудрона.
На установку замедленного коксования поступает 1876207,1 т/год гудрона.
Теперь составим баланс установки замедленного коксования.
Таблица 6 - Замедленное коксование.
|
% масс. |
т/год |
|
|
Взято: |
||
|
1. Выше 500 °С с АВТ |
100,0 |
1876207,1 |
|
Получено: |
||
|
1. Газ |
9,5 |
178239,7 |
|
2. Бензин |
15,0 |
281431,1 |
|
3. Легкий газойль |
25,0 |
469051,8 |
|
4. Тяжелый газойль |
24,0 |
450289,7 |
|
5. Кокс |
25,0 |
469051,8 |
|
6. Потери |
1,5 |
28143,1 |
|
ИТОГО: |
100,0 |
1876207,1 |
Бензиновая фракция, полученная при замедленном коксовании, поступает на установку пиролиза бензина.
Таблица 7 - Пиролиз бензина.
|
% масс. |
т/год |
|
|
Взято: |
||
|
1. Бензин |
100,0 |
281431,1 |
|
Получено: |
||
|
1. Газ |
76,0 |
213887,6 |
|
2. Смола пиролиза |
23,0 |
64729,1 |
|
в т.ч. бензол |
6,0 |
16885,9 |
|
толуол |
4,0 |
11257,2 |
|
ксилолы |
2,0 |
5628,6 |
|
3. Потери |
1,0 |
2814,3 |
|
ИТОГО: |
100,0 |
281431,1 |
Далее составляем материальный баланс установки гидроочистки дизельного топлива. Гидроочистке подвергаются фракция 180 350 °С с АВТ и легкий газойль установок каталитического крекинга и замедленного коксования. Рассчитаем количество водорода необходимого на процесс гидроочистки ДТ. Количество фракций, подвергаемых ГО составляет 99,5 % от всей загрузки установки, т. е.
Тогда водорода т/год.
Установка каталитического риформинга производит водорода 26391,2 т/год. Таким образом, со стороны водорода требуется: 41521,6 - 26391,2 = 15130,4 т/год. Составляем материальный баланс установки гидроочистки дизельного топлива.
Таблица 8 - Гидроочистка дизельного топлива.
|
% масс. |
т/год |
|
|
Взято: |
||
|
1 180 - 350 °С с АВТ |
75,1 |
6240000,0 |
|
2 180 - 350 °С с каталит. крекинга |
18,7 |
1553760,0 |
|
3 180 - 350 °С с УЗК |
5,6 |
469051,8 |
|
4 Водород |
0,5 |
41521,6 |
|
(в т. ч. с УКР) |
0,3 |
26391,2 |
|
ИТОГО: |
100,0 |
8304333,4 |
|
Получено: |
||
|
1 Дизельное топливо |
97,0 |
8055203,4 |
|
2 Бензин |
1,5 |
124565,0 |
|
3 Сероводород |
1,0 |
83043,3 |
|
4 Потери |
0,5 |
41521,7 |
|
ИТОГО: |
100,0 |
8304333,4 |
Соотношение объемов ДТЗ : ДТЛ (дизельное топливо летнее : дизельное топливо зимнее) определяется произвольно. Примем такое отношение равным 4500000 : 3555203,4, т.е. 4500000 т/г ДТ отправляется на карбамидную депарафинизацию, а 3555203,4 т/г является компонентом ДТ летнего.
Таблица 9 - Карбамидная депарафинизация.
|
% масс. |
т/год |
|
|
Взято: |
||
|
1 180 - 350°С (после гидроочистки) |
100,0 |
4500000 |
|
Получено: |
||
|
1 Дизельное топливо зимнее |
82,5 |
3712500 |
|
2 Компонент дизельного топлива летнего |
7,0 |
315000 |
|
3 Жидкий парафин |
10,0 |
450000 |
|
4 Потери |
0,5 |
22500 |
|
ИТОГО: |
100,0 |
4500000 |
В соответствии с поточной схемой предприятия и таблицей 1.3 сероводород присутствует в следующих потоках:
. Сероводородный газ гидроочистки дизельного топлива.
. Газ замедленного коксования.
. Жирный газ каталитического крекинга.
Принимаем, что с установок гидроочистки идет чистый сероводород. Пользуясь таблицей 1.3, определим общее количество сероводорода:
ΣH2S = 83043,3 + 0,05·178239,7 + 0,08·866520,0 = 161276,9 т/год.
Таблица 10 - Производство элементарной серы
|
% масс. |
т/год |
|
|
Взято: |
||
|
1 Сероводород |
100,0 |
161276,9 |
|
Получено: |
||
|
1 Сера элементарная |
93,0 |
149987,5 |
|
2 Потери |
7,0 |
11289,4 |
|
ИТОГО: |
100,0 |
161276,9 |
Материальный баланс газофракционной установки не составляем, но бутан-бутиленовая фракция поступает на установку алкилирования. Подобно сероводороду, определим потоки газов, содержащих С4Н8, i- С4Н10 и н- С4Н10:
. Сухой газ АВТ;
. Головка стабилизации АВТ;
. Газ замедленного коксования;
. Жирный газ каталитического крекига;
. Водородсодержащий газ каталитического риформинга;
. Головка стабилизации каталитического риформинга;
. Газ пиролиза бензина.
Пользуясь таблицей 1.3, определим общее количество бутан-бутиленовая фракции:
Σ С4 = (0,264 + 0,117)·24000,0 + (0,412 + 0,096)·216000 + (0,034 + 0,016 + +0,048)·178239,7 + (0,106 + 0,158 + 0,061)·866520,0 + (0,111 +0,039)·362878,6 + +(0,012 + 0,2 + 0,352)·131955,8 + (0,028 + 0,012)·213887,6 = 9144 + 109728 + +17467,5 + 281619 + 54431,8 + 74423,1 + 8555,5 = 555368,9 т/год.
топливо гудрон коксование материальный баланс
Таблица 11 - Алкилирование.
|
% масс. |
т/год |
|
|
Взято: |
||
|
1 Бутан-бутиленовая фракция |
100,0 |
555368,9 |
|
Получено: |
||
|
1 Газ |
14,0 |
77751,6 |
|
2 Пропан |
2,0 |
11107,4 |
|
3 н-Бутан |
24,5 |
136065,4 |
|
4 Алкилбензин |
55,0 |
305452,9 |
|
5 Тяжёлый мотоалкилат |
3,5 |
19437,9 |
|
6 Потери |
1,0 |
5553,7 |
|
ИТОГО: |
100,0 |
555368,9 |