Ни ташкил этди.Ҳозирги вақтда умумий қувват йилига 30 млрд м

РАСЧЕТ ОСНОВНОГО И ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО АППАРАТОВ УСТАНОВКИ ВИСБРЕКИНГА

Материальный баланс установки (мощность установки, время работы установки, часовая производительность по сырью)

Мощность установки 580 000 т. в год
Определяем число рабочих дней по формуле


Т_эф= 365 – Т_кап –Т_тек


Т_{эф –} эффективный фонд рабочего времени, час.


Т_эф= 365 – 30 дн. – 10 дн. = 325

Часовая производительность по сырью

кг/ч

Составляем материальный баланс исходя из практических данных.

Таблица.1 Материальный баланс установки висбрекинга

Сырье	%	Мощность, т в год	Производительность, кг/ч	Продукт	%
Гудрон	100	9860	1264,14	Углеводородный газ	1,7
		24940	3197,43	Бензин висбрекинга	4,3
		65540	8402,55	Газойль (200-400º)	11,3
		478500	61346,09	Котельное масло	82,5
		1160	148,71	Потери	0,2
Итого		580000	74358,9		100

2. Расчет основного аппарата

Тепловой баланс
Рассчитываем количество теплоты



Q_увг=G_увгI_увгt
I_увг=3,4 кДж/моль
t=490 ºC
Q_увг=1264.14*3.4*490=2106057.24
Q_б=G_бI_бt
I_б=3,17 кДж/моль
Q_б=3197,43*3.17*490=4966568,19
Q_г=G_гI_гt
I_г=3,02 кДж/моль
Q_г=8402,55*3.02*490=12433409,4
Q_ост=G_остI_остt
I_г=2,9 кДж/моль
Q_г=61346,09*2,9*490=87172793
кДж/ч

Рассчитываем тепловой эффект реакции получения бензина

Q_реакц=G_бенз*0.2*g
g – тепловой эффект (-1300 кДж)



Q_реакц=3197,43*0.2*(-1300)=-831331,8


º

Определяем размеры реакционной камеры.

Обычно применяют необогреваемые реакционные камеры в которых происходит углубление реакций
Δх=20-25%
Скорость движения паров принимаем равной 0,1-0,3 м/с.
Для определения диаметра камеры посчитаем снижение температуры и объем паровой фазы в камер. Высоту камеры определим по времени пребывания в ней паров.
Температура на входе в камеру
t₁=490 ºC
Давление в камере
p₁=1.96 МПа
В реакционную камеру поступает газ.
G_г=1264,14
G_б=3197,43
G_{газойль}=8402,55
G_ост=61349,09
Всего поступает G_общ=74358,9
Реакция углубления Δх=20%
Критические параметры и молекулярная масса продуктов представлены в табл. 2.2
Таблица 2 Критические параметры продуктов висбрекинга

Продукт	Ткр, К	ркр, МПа	М
Газ	370	4,21	44
Бензин	558	2,98	110,4
Газойль	721	1,94	218

Рассчитываем количество бензина и газа, которое образуется с учетом коэффициента углубления

Определяем температуру внизу камеры. Принимаем удельную теплоемкость продуктов крекинга

С=2,51 кДж/кг

и составляем тепловой баланс реакционной камеры

где T₂ – температура внизу камеры, К

К
t₂ = 758.5-273=485.5 ºC

Для определения объема паров продуктов на входе в камеру рассчитаем приведенные параметры

Для газа
Т_пр=763/Т_кр=763/370=2,06
р_пр=1,96/р_кр=1,96/4,21=0,46
z=1 – коэффициент сжимаемости
Для бензина
Т_пр=763/Т_кр=763/558=1,36
р_пр=1,96/р_кр=1,96/2,96=0,66
z=0,94
Для газойля
Т_пр=763/Т_кр=763/721=1,05
р_пр=1,96/р_кр=1,96/1,94=1,01=1
z=0,58

Объем паров на входе в камеру

Аналогично определяем объем паров продуктов крекинга на выходе из камеры. Рассчитываем приведенные для газа, бензина и газойля

z_г=1 Т_пр=(485,5+273)/370=2,09 р_пр=1,96/4,21=0,46
z_б=0,98 Т_пр=758,5/558=1,36 р_пр=1,96/2,98=0,66
z_{газойля}=0,55 Т_пр=758,5/721=1,05 р_пр=1,96/1,94=1,01

Принимаем скорость движения паров u=0.1 м/с, и рассчитываем сечение и диаметр реакционной камеры

Т.к. диаметр получился дробный, то округляем его до ближайшего целого числа. Принимаем D=1 м.
Определяем скорость крекинга х₂ при средней температуре в камере, если известно. что скорость крекинга газойля (х₁) при 490 ºС составляет 0,25% бензина в 1 мин

Продолжительность пребывания первой фазы в камере составит

Определяем высоту камеры

м

3 Расчет вспомогательного аппарата (теплообменника)

В данном проекте в качестве рассчитываемого аппарата выбран кожухотрубчатый теплообменник, с плавающей головкой.

Теплоноситель гудрон (сырье). Висбрекинг остаток - мазут
Начальная температура, Т¹_хол= 200^оС = 473 К.
Конечная температура, Т²_хол = 320^оС = 593 К.
Начальная температура, Т¹_гор= 400^оС = 673 К.
Конечная температура, Т²_гор = 250 ^оС = 523 К.
Плотность гудрона, р²⁰₄ = 0,970 кг/м³
Плотность гудрона при t_{гудрон.ср}, р¹⁵₁₅=0,970+5×0,000541= 0,973
q¹_гор= 1026.4 кДж/кг
q²_гор=572.5 кДж/кг
q¹_хол=427.3 кДж/кг
q²_хол=752.3 кДж/кг
4 00 ^гор 250
3 20 ^хол 200


ºС
Запишем уравнение теплового баланса аппарата в следующем виде:
G×(q¹_гор – q²_гор)×η = G×(q²_хол – q¹_хол);
Определение тепловой нагрузки. Тепловую нагрузку рассчитываем по охлаждаемому гудрону.
Q=G×(448,96–265,36)= 71078.4×(448,96–265,36)=23100480 кДж/ч
кг/ч = 14,73 кг/с
Определяем ориентировочное значение поверхности теплообмена.
F_ор. = Q / (Δt_ср. ∙ K)= 23100480 / (65 ∙ 160) = 2221,2 м² ;
К – коэффициент теплопередачи. К = 160 Вт/(м²К)
873*3=2619 м²
Выбранный нами теплообменник имеет поверхность 873 м². Поэтому для достижения необходимого поверхностного теплообмена мы принимаем 3 теплобменных аппарата со стандартной поверхностью теплообмена.
Диаметр D = 1200 мм;
Диаметр трубок d_н = 0,020;
Диаметр трубок d_вн = 0,016;
Число ходов z = 6;
n=1544
Поверхность теплообмена F = 873 м²;
Длина l = 6 м;
Площадь сечение одного хода по трубам S_труб. = 0,049 м²;
Сечение межтрубного пространства S_м.тр. = 0,113 м².
Уточненный расчет состоит из определения требуемой поверхности теплообмена, через коэффициент теплопередачи К. Который является функцией коэффициентов теплопередачи а₁ и а₂, а также термических сопротивлений стенки δ/λ и термических сопротивлений загрязнений.
Коэффициенты теплопередачи α_гор и α_хол для горячего и холодного теплоносителя вычисляются по критериальному уравнению теплоотдачи в зависимости от числа Re.
Число Re для горячего теплоносителя.



где d_вн – внутренний диаметр трубки, d_в = 0,016 м; μ_ср.гор. – средняя кинематическая вязкость, μ_ср.гор. = 0,003094 Па∙с; S₁ - площадь сечения самого узкого пространства = 0,049 м²

Критерий Re_хол.

d_н – наружный диаметр трубки, d_н = 0,020 м; μ_ср.хол – средняя динамическая вязкость, μ_ср.неф. = 0,017358 Па∙с

λ_хол – теплопроводность, 0,122 Вт/м∙К

Определяем коэффициент теплопередачи α_хол
Вт/(м² ∙К)
Nu_гор. = 0,24∙ Re_гор.^0,5 ∙ Pr_гор^0,36 ∙ (Pr_гор / Pr_ст)^0,25;
где (Pr_дт/ Pr_ст) – примем за 1.
Pr_дт – критерий определяется по формуле:

с_р.гор. – теплопроводность, 0,118 Вт/м∙К

Вт/(м² ∙К)
Сумма термических сопротивлений


где r₁, r₂ – сумма термических загрязнений ; δ_ст / λ_ст – термическое сопротивление стенки. δ_ст - толщина стенки трубки, 0,002 м. λ_ст – коэффициент теплопроводности стенки для стали, 168 Вт/м∙К.
Определяем коэффициент теплопередачи.


Определяем требуемую поверхность теплообмена.

F_тр. = 23100480/ ( 65∙ 40) = 888,48 м²

Гидравлический расчет
Определяем коэффициент трения.

где e = Δ/d = 0,00002/0,016=0,0125 – относительная шероховатость труб; Δ = 0,02 мм – высота выступов шероховатости

Определяем скорость в межтрубном пространстве.
м/с
Гидравлическое сопротивление межтрубного пространства.
Па==0,001МПа
где x=14 – число сегментных перегородок; m – число рядов труб омываемых теплоносителем, ; n – количество трубок.
Определяем скорость в трубном пространстве.
м/с
Гидравлическое сопротивление трубного пространства.
Па = =0,016 МПа
На основании расчетов определяем что выбранный теплообменник удовлетворяет требованиям.


Adabiyotlar
1. Альбом технологических схемы процессы переработки нефти и газа.//Под. Ред.Бондаренко Б.И. М., Химия, 1984. 124с.
2. Гуревич И.Л. Технология переработки нефти и газа, ч. 1; Учеб. для вузов. М., Химия, 1972. 360с.
3.Александров И. А. Перегонка и ректификация в нефтепереработке. М.: Химия, 1981. 352 с.
1. Байков Н.М. Состояние мировых запасов нефти и газа и объемы их добычи / Н.М. Байков // Нефтяное хозяйство.- 2001.- № 2. -С. 96-98.
2. Левинбук М.И. О некоторых стратегических проблемах развития российского нефтегазового комплекса / М.И. Левинбук. С.Д. Нетесанов. А.А. Лебедев. А.В. Бородачева. Е.В. Сизова // Перспективы развития химической переработки горючих ископаемых: материалы конференции. - СПб. - 2006. - С. 11-23.
3. Дуплякин В.К. Современные проблемы российской нефтепереработки и отдельные задачи ее развития / В.К. Дуплякин // Рос. хим. журнал. -2007. -Т. № 4. - С. 11-22.
4. Ахмадова Х.Х., Абдулмежидова З.А., Кадиев Х.М., Сыркин А.М. Применение процесса висбрекинга в составе комбинированных схем переработки нефти // Электронный научный журнал "Нефтегазовое дело". 2011. №2. С. 103-113 URL: http://www.ogbus.ru/authors/Akhmadova/Akhmadova_1.pdf
5. Каминский Э. Ф., Хавкин В. А. Глубокая переработка нефти: технологический и экологический аспекты. М.: Издательство «Техника». ООО «ТУМА ГРУПП», 2001. – 384 с.
6. Ахметов С.А. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа: Учебное пособие / С. А. Ахметов, Т. П. Сериков, И. Р. Кузеев, М. И. Баязитов; Под ред. С. А. Ахметова. — CПб.: Недра, 2006. — 868 с.
7. Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа: Учебное пособие для вузов. ‑ Уфа: Гилем, 2002. ‑ 672 с.
8. Кирюшин О.В. Управление техническими системами: курс лекций. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2004. – 116 с.
9. Александров И. А. Перегонка и ректификация в нефтепереработ­ке. М.: Химия, 1981 — 352 с.