КУРСОВОЙ ПРОЕКТ по дисциплине «Технология смазочных материалов»

0

Министерство образования и науки Российской Федерации

филиал федерального государственного бюджетного образовательного

учреждения высшего образования

«Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет)

имени И.М. Губкина» 

 

 

 

Отделение химической технологии переработки нефти, газа и экологии

 

 

Направление подготовки

18.03.01 «Химическая технология»

 

Профиль подготовки

«Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов»

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Технология смазочных материалов»  

Тема:

Часть I: Разработать поточную схему переработки мазута Битковской нефти с получением 5-и и 5-и индустриальных масел и ассортимента 6-и твердых углеводородов производительностью по нефти 80,0 млн. т/год.

Часть II: Технологический расчет установки карбамидной депарафинизации (описания схемы и расчет реактора комплексообразования)

 

Выполнил:

«___» ______ 2018 г.

_________________

Студент: Щучкин А.А.

Группа: ОХТз-13-01

Проверил:

«___» ______ 2018 г.

_________________

доцент,Белослудцева Л.А.

 

2018


 

                                               Оглавление

 

Введение. 3

  1. Разработка поточной схемы переработки мазута Битковской нефти. 4

1.1 Характеристика сырья. 4

1.2 Характеристика масляных фракций. 5

1.3 Выбор схемы переработки мазута. 5

1.4 Поточная схема переработки мазута. 6

1.5 Вакуумная перегонка мазута. 7

1.6 Деасфальтизация гудрона. 9

1.7Селективная очистка масляных дистиллятов и деасфальтизата. 10

1.8 Депарафинизация рафинатов. 14

1.9 Обезмасливание гачей и петролатумов. 18

1.10 Гидроочистка нефтяных масел и твердых углеводородов. 20

1.11 Сводный материальный баланс. 25

1.12 Характеристика получаемых продуктов. 26

2 Технологический расчет установки карбамидной депарафинизации. 29

2.1 Описание технологической схемы.. 29

Заключение. 39

Список использованной литературы.. 40

Приложение А.. 41

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

2

Курсовой проект по ТСМ

 Разраб.

 

 Провер.

 

 Реценз

 

 Н. Контр.

 

 Утверд.

 

 

 

Лит.

Листов

41

 

 

 

 

 

 

 


 

 

Введение

 

Согласно заданию, на Курсовой проект в данной работе разработана поточная схема переработки мазута Битковской нефти с получением пяти моторных и пяти индустриальных масел и ассортимента шести твердых углеводородов. Производительность по нефти дана 80,0 млн.т/год.

Процессы, применяемые при получении требуемой продукции, могут быть следующие: вакуумная перегонка, деасфальтизация, селективная очистка, депарафинизация, обезмасливание, гидроочистка, компаундирование.

Во второй части проекта проведен расчет реактора комплексообразования установки карбамидной депарафинизации.

Исходные данные были приняты согласно данным, полученным при разработке поточной схемы переработки мазута Битковской нефти.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Разработка поточной схемы переработки мазута Битковской нефти

1.1 Характеристика сырья

В настоящем курсовом проекте рассматривается высокопарафинистая нефть Битковского нефтяного месторождения.

Выход светлых фракций до 200 0С 16,6%, до 350 0С парафинистой нефти – 35,7%.

  • Плотность ρ420 = 890,0 г/м3
  • Молекулярная масса М = 335
  • Вязкость, сСт 50 = 26,13 сСт

Вязкость, сСт 80 = 13,65 сСт

Вязкость, сСт 100 = 7,05 сСт

  • Температура застывания = 33 0С
  • Содержание парафина = 17,5 %

Температура плавления парафина = 53 0С

  • Содержание в %. масс:
  • серы – 0,48
  • серно-кислотных смол – 18,0
  • ванадия – 0,00023
  • силикагелевых смол – 8,2
  • асфальтенов – 1,8
  • Коксуемость = 0,35 %
  • Зольность = 0,088 %
  • Кислотное число = 0,3 мг КОН на 1г нефти
  • Выход фракций, вес. %
  • до 200 0С =16,6
  • до 350 0С =35,7

На основании справочных данных можно сделать вывод, что Битковская нефть:

  • по содержанию серы (% масс) – малосернистая (1 класс);
  • по содержанию фракций до 3500С, (% масс.) – тяжелая (3 тип);
  • по содержанию парафинов – высокопарафинистая (3 вид).

Таблица 1 – Потенциальное содержание фракций в нефти

t н.к.

ºС

Σ Gi

% масс.

t н.к.

ºС

Σ Gi

% масс.

t н.к.

ºС

Σ Gi

% масс.

1

28

0,5

19

170

14,3

37

350

35,7

2

60

2,0

20

180

15,0

38

360

36,5

3

62

2,8

21

190

15,8

39

370

38,2

4

70

3,7

22

200

16,6

40

380

40,0

5

80

4,6

23

210

17,5

41

390

42,3

6

85

5,4

24

220

18,9

42

400

45,0

7

90

6,6

25

230

20,4

43

410

46,5

8

95

7,5

26

240

21,5

44

420

48,0

9

100

8,5

27

250

22,1

45

430

49,6

10

105

9,0

28

260

23,9

46

440

51,0

11

110

9,6

29

270

25,8

47

450

52,5

12

120

10,0

30

280

27,5

48

460

53,3

13

122

10,3

31

290

28,1

49

470

54,1

14

130

10,8

32

300

29,6

50

480

55,0

15

140

11,0

33

310

29,8

51

490

16

145

11,7

34

320

30,0

52

500

17

150

12,1

35

330

32,0

 

 

 

18

160

13,1

36

340

34,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Остаток

45,0

1.2 Характеристика масляных фракций

Таблица 2 – Характеристика групп УВ, полученных адсорбционным методом из масленых дистиллятов

Исходная фракция

Выход, %

r204

n 20D

Ароматические углеводороды, %

на фракцию

на нефть

Фракция 350-4000С

100,0

8,0

1,476

-

32,2

Фракция 400-4500С

100,0

6,5

1,477

-

37,2

Фракция 450-5000С

100,0

6,5

1,480

-

41,7

 

1.3 Выбор схемы переработки мазута

Данная нефть содержит 64,3 % мазута, поэтому ее целесообразно переработать по топливно-масляному варианту.

Целью данного курсового проекта является потребность в получении масел, что и влияет на выбор схемы. По заданию необходимо получить пять моторных и пять индустриальных масел и ассортимент шести твердых углеводородов.

Учитывая выше приведенные требуемые нефтепродукты, необходимо использовать следующие установки:

  • установка вакуумной перегонки;
  • установка деасфальтизации;
  • установка селективной очистки дистиллятов и деасфальтизированного остатка;
  • установка депарафинизации дистиллятных и остаточного рафинатов;
  • установка гидродоочистки полученных депарафинизированных масел;
  • установка обезмасливания гачей и петролатума;
  • установка гидроочистки парафинов-сырцов и церезина-сырца.

1.4 Поточная схема переработки мазута

Мазут разгоняем под вакуумом на установке ВТ на масляные дистилляты 350-4000С, 400-4500С, 450-4500С  (Приложение А).

Масляные дистилляты подвергают селективной очистке избирательными растворителями с целью удаления нежелательных компонентов. Полученные рафинаты с целью снижения температуры застывания до значений, требуемых в ГОСТах, подвергают депарафинизации, а затем гидродоочистке для улучшения цвета и придания товарного вида.

Гудрон (остаток >5000С) также используется в процесс производства масел, он подвергается деасфальтизации для получения высоковязкого компонента базовых масел путем удаления асфальтосмолистых веществ. Деасфальтизат подвергают селективной очистке, а затем депарафинизации. Остаточное депарафинированное масло подвергают гидродоочистке для придания товарного вида.

На установке деасфальтизации получают также побочный продукт – битум деасфальтизации, который используют в качестве компонента товарного битума.

На установке селективной очистки в качестве побочных продуктов получают дистиллятные и остаточный экстракты, которые используют для производства высокоароматизированных масел (ВАМы, обладающие хорошей липкостью), для получения нигролов, как смягчители резин, в качестве пластификаторов шинных резин и битумов и для производства технического углерода.

На установке депарафинизации получают также из дистиллятных рафинатов – гачи, а из остаточного – петролатум, которые подвергают затем обезмасливанию для удаления низкоплавких парафинов и кольчатых углеводородов (нафтеновых, нафтено-ароматических и ароматических углеводородов). Парафины и церезины процесса обезмасливания могут быть одновременно и товарными продуктами и полупродуктами, но учитывая ассортимент парафинов и церезинов, которые необходимо получить, необходима гидроочистка парафинов и церезина для улучшения цвета и придания товарного вида. Отходы обезмасливания, как правило, смешиваются с мазутами и используются как заводское топливо.

1.5 Вакуумная перегонка мазута

Для вакуумной перегонки мазута используется вакуумная установка топливного профиля. Основное назначение устройства – получение тяжелого и легкого газойля с широким фракционным составом, а так же гудрона и затемненной фракции.

Часовая производительность установки по нефти равна 8400 часов в году (расчет на 350 рабочих  дней): 

 

 

П = ,

(1)

где

П – производительность установки по нефти, кг/ч;

Р – производительность установки по нефти, т/год.

Выход мазута по исходным данным составляет 64,3 % на нефть [1], выход мазута в кг/ч вычислим по формуле:

 

 

(2)

где

П – производительность установки по нефти, кг/ч;

F – количество мазута, кг/ч.

Зная % содержание индивидуальных масляных фракций, вычисляем их количественное значение по формуле:

 

Fi = Gi·F,

(3)

где

Gi – выход целевой фракции на мазут, массовая доля;

F – количество мазута, кг/ч.

Материальный баланс вакуумной перегонки представлен в таблице 7.

 

Таблица 3 - Материальный баланс вакуумной перегонки

П Р И Х О Д

Наименование статей 

Выход фракции на мазут, % масс.

Выход фракции на нефть, % масс.

Расход, кг/ч

Мазут

100,00

64,30

6123809,52

Водяной пар

2,80

1,80

171466,67

Всего

102,80

66,10

6295276,19

РАСХОД

Наименование статей 

Выход фракции на мазут, % масс.

Выход фракции на нефть, % масс.

Расход, кг/ч

Фракция 350-400 ºС

14,46

9,30

885714,29

Фракция 400-450 ºС

11,66

7,50

714285,71

Фракция 450-500 ºС

3,89

2,50

238095,24

Гудрон

69,98

45,00

4285714,29

Водяной пар

2,80

1,80

171466,67

Всего

102,80

66,10

6295276,19

1.6 Деасфальтизация гудрона

Процесс деасфальтизации гудронов и концентратов сжиженными низкомолекудярными алканами применяют при производстве не только высоковязких остаточных масел, но и компонентов сырья для каталитического крекинга и гидрокрекинга. В качестве растворителя используют сжиженный пропан.

Целью процесса деасфальтизации является удаление смолисто-асфальтеновых веществ из остатков вакуумной перегонки нефти – гудрона, полугудрона с целью получения высоко-вязких остаточных масел. Целевым продуктом является деасфальтизат (очищенный продукт), а побочным – асфальтит (битум).  Обычно процесс деасфальтизации ведут под давлением, несколько превышающим давление насыщенных паров сжиженного технического пропана.

В результате деасфальтизации значительно снижаются коксуемость, вязкость, плотность, показатель преломления и содержание металлов (никеля и ванадия).

Деасфальтизация гудрона пропаном проводится в противоточных вертикальных цилиндрических колоннах высотой 18-22 м и диаметром 2,4-3,6 м, оборудованных жалюзийными или перфорированными тарелками с керамической насадкой. Выше и ниже контактных устройств в экстракторах расположены зоны отстоя экстрактных и рафинатных растворов. Процесс осуществляется при давлении в колонне около 3,6-4,2 МПа; температура верха колонны 75-85 °С, температура низа колонны 50-65 °С. Температура процесса 50-85 °С. Кратность растворитель:сырье определяется в основном опытным путем, зависит от качества сырья, но не должна быть меньше 3:1 (об. %).

Раствор деасфальтизата содержит в себе деасфальтизат и растворитель (80-85 % массовых), а раствор битума содержит в себе битум и растворитель (30-35 % массовых).

В литературных источниках отсутствуют данные о численных значениях выхода деасфальтизата из сырья. Поэтому примерный выход деасфальтизата можно найти по формуле [6]:

 

 

(4)

где

х - % мас., коксуемость сырья (гудрона);

у - % мас., выход деасфальтизата

Согласно литературным источникам коксуемость фракции 5000С исследуемой нефти составляет 3,5 %.

у = 84,225 %

Материальный баланс представлен в таблице 8.

Таблица 4 – Материальный баланс деасфальтизации гудрона

ПРИХОД

Наименование статей

Массовые % на сырье

Состав, % массовый

Расход, кг/ч

Гудрон

100,00

25,00

4285714,27

Пропан

300,00

75,00

12857142,86

Всего

400,00

100,00

17142857,14

РАСХОД

Наименование статей

% массовые на сырье

Состав, % массовый

Расход, кг/ч

Раствор деасфальтизата,

в т. ч.:

324,23

100,00

13895357,14

пропан

240,00

74,02

10285714,29

деасфальтизат

84,23

25,98

3609642,86

Раствор асфальтита, в т. ч.:

75,78

100,00

3247500,00

пропан

60,00

79,18

2571428,57

асфальтит (битум)

15,78

20,82

676071,43

Всего

400,00

-

17142857,14

  • Селективная очистка масляных дистиллятов и деасфальтизата

Селективная очистка — процесс переработки нефтяного сырья, направленный на улучшение качества масляных фракций. Основан на экстракции сырья избирательным растворителем с последующей отгонкой растворителя из рафинатного и экстрактного растворов. Может осуществляться как для дистиллятного, так и для остаточного сырья.

В процессе селективной очистки из исходного сырья извлекаются нежелательные для товарных масел компоненты — смолисто-асфальтеновые вещества, гетероатомные соединения и полицикличиеские ароматические углеводороды с короткими боковыми цепями.

Целевым продуктом процесса является рафинат — очищенная масляная фракция, состоящая главным образом из парафиновых и нафтеновых углеводородов, а также моноциклической ароматики с длинными боковыми цепями. По сравнению с исходным сырьём, полученный рафинат обладает повышенным индексом вязкости, более высокой температурой застывания и имеет более светлый оттенок цвета.

После селективной очистки рафинат направляется на депарафинизацию с целью удаления твёрдых углеводородов.

Побочным продуктом процесса является экстракт — вязкая жидкость темного цвета, содержащая извлеченные из масляной фракции нежелательные компоненты. Экстракт может служить сырьём для различных деструктивных процессов нефтепереработки, а также использован как компонент котельного топлива, пластификатор или смягчитель резины.

Наиболее широко применяемые растворители — фенол, фурфурол и N-метилпирролидон. Экстракция проводится на 10-15 °C ниже критической температуры растворения (температуры, выше которой при смешении данного сырья с данным растворителем не происходит расслоения на фазы).

Главными факторами, определяющими эффективность процесса, являются температура и кратность растворителя к сырью; в свою очередь эти факторы зависят от характера очищаемого сырья и требований к качеству очищенного продукта. Для фенола пределы кратности растворитель/сырье = (1,5 – 2)/1 для дистиллятного сырья и (2,5 – 3,5)/1 для асфальтизатов.

Расчеты материальных балансов представлены в таблицах 5 – 8.

 

 

Таблица 5 – Материальный баланс селективной очистки масляной фракции 350-400°С.

Наименование статей

 Массовый % на сырье

 массовый %, на нефть

Расход, кг/час

ПРИХОД

Фракция 350-400

100,00

8,40

885714,29

Фенол

170,00

14,28

1505714,29

Фенольная вода, в т.ч.:

8,00

0,67

70857,14

вода

7,28

91,00

64480,00

фенол

0,72

9,00

6377,14

Всего

278,00

-

2462285,71

РАСХОД 

Раствор рафината фр. 350-400, в т.ч.:

98,55

100,00

872910,15

рафинат

85,00

86,25

752857,14

фенол

13,00

13,19

115142,86

вода

0,55

0,56

4910,15

Раствор экстракта, в т.ч.:

179,45

100,00

1589375,56

экстракт

15,00

8,36

132857,14

фенол

157,72

87,89

1396948,57

вода

6,73

3,75

59569,85

Всего

278,00

-

2462285,71

 

Таблица 6 – Материальный баланс селективной очистки масляной фракции 400-450°С.

Наименование статей

 Массовый % на сырье

Состав, % масс

Расход, кг/час

ПРИХОД

Фракция  400-450

100,00

7,60

714285,71

Фенол

190,00

14,44

1357142,86

Фенольная вода, в т.ч.:

9,00

0,68

64285,71

вода

8,19

91,00

58500,00

фенол

0,81

9,00

5785,71

Всего

299,00

-

2135714,29

РАСХОД 

Раствор рафината фракции 400-450, в т.ч.:

85,64

100,00

611741,67

рафинат

70,00

81,73

500000,00

фенол

15,00

17,51

107142,86

вода

0,64

0,75

4598,82

Раствор экстракта, в т.ч.:

213,36

100,00

1523972,61

экстракт

30,00

14,06

214285,71

фенол

175,81

82,40

1255785,71

вода

7,55

3,54

53901,18

Всего

299,00

-

2135714,29

 

Таблица 7 – Материальный баланс селективной очистки масляной фракции 450-500°С.

Наименование статей

 Массовый % на сырье

Состав, % масс

Расход, кг/час

ПРИХОД

Фракция  450-500

100,00

45,00

238095,24

Фенол

220,00

99,00

523809,52

Фенольная вода, в т.ч.:

10,00

4,50

52380,95

вода

9,10

91,00

47666,67

фенол

0,90

9,00

4714,29

Всего

330,00

-

814285,71

РАСХОД 

Раствор рафината фракции 450-500, в т.ч.:

89,00

100,00

211904,76

рафинат

71,00

79,78

169047,62

фенол

18,00

20,22

42857,14

Раствор экстракта, в т.ч.:

241,00

100,00

602380,95

экстракт

29,00

11,46

69047,62

фенол

202,90

80,62

485666,67

вода

9,10

7,91

47666,67

Всего

330,00

-

814285,71

 

Таблица 8 – Материальный баланс селективной очистки деасфальтизата

Наименование статей

 Массовый % на сырье

Состав, % массовый

Расход, кг/час

ПРИХОД

Деасфальтизат

100,00

25,98

4285714,29

Фенол

330,00

85,73

14142857,14

Фенольная вода, в т.ч.:

11,00

100,00

471428,57

вода

10,01

91,00

429000,00

фенол

0,99

9,00

42428,57

Всего

441,00

-

18900000,00

РАСХОД 

Раствор рафината деасфальтизата, в т.ч.:

86,60

100,00

3711636,52

рафинат

66,00

76,21

2828571,43

фенол

20,00

23,09

857142,86

вода

0,60

0,70

25922,23

Раствор экстракта, в т.ч.:

354,40

100,00

15188363,48

экстракт

34,00

9,59

1457142,86

фенол

310,99

87,75

13328142,86

вода

9,41

2,65

403077,77

Всего

441,00

-

18900000,00

 

1.8 Депарафинизация рафинатов

Назначение процессов депарафинизации масляного сырья – удаление из сырья (рафинатов селективной очистки) твердых углеводородов с целью получения масел с низкой температурой застывания. Твердыми считаются углеводороды, у которых температура застывания (или плавления) выше комнатной.

Продукты – депарафинированное масло (целевой) и гач или петролатум – побочные (соответственно из дистиллятного и остаточного сырья).

Процесс депарафинизации может осуществляться несколькими методами, но наиболее широкое применение получили методы депарафинизации с использованием избирательных растворителей, таких как смеси метилэтилкетона с толуолом; ацетона с толуолом; метилэтилкетона с метилизобутилкетоном.

К одному из основных факторов процесса является кратность растворителя к сырью. Обычно она составляет (2-3):1 для дистиллятного сырья и (3,0-4,5):1 для остаточного.

            Материальный баланс процесса депарафинизации рафинатов масляных дистилятов и деасфальтизата представлены в таблицах 9–12 соответственно.

Таблица 9 – Материальный баланс процесса депарафинизации рафината 350-400°С

Наименование статей

 Массовый % на сырье

Состав, % массовый

Расход, кг/час

I ступень

ПРИХОД

Рафинат фракции 350-400

100,00

-

752857,14

Растворитель, в т.ч.:

 

 

 

на разбавление

300,00

75,00

2258571,43

на промывку

100,00

25,00

752857,14

Фильтрат II ступени, в т.ч.:

172,20

 

1467915,90

масло

1,00

 

7528,57

растворитель

171,20

 

1460387,32

Всего

672,20

-

5232201,61

РАСХОД 

Раствор депарафинированного масла:

540,20

100,00

4238430,18

масло

68,00

12,08

511942,86

растворитель

472,20

87,92

3726487,32

Раствор гача I ступени, в т.ч.:

132,00

100,00

993771,43

гач

32,00

24,24

240914,29

растворитель

100,00

75,76

752857,14

Всего

672,20

-

5232201,61

II ступень

ПРИХОД

Раствор гача I ступени

132,00

 

993771,43

Растворитель, в т.ч.:

 

100,00

1456471,41

на разбавление

66,56

45,41

661454,26

на промывку

80,00

54,59

795017,14

Всего

278,56

 

2450242,83

РАСХОД 

Раствор гача II ступени, в т.ч.:

106,36

100,00

982326,94

гач

31,00

23,76

233385,71

растворитель

75,36

76,24

748941,23

Фильтрат II ступени, в т.ч.:

172,20

100,00

1467915,90

масло

1,00

0,51

7528,57

растворитель

171,20

99,4871

1460387,32

Всего

278,56

 

2450242,83

 

Таблица 10 – Материальный баланс процесса депарафинизации рафината 400-450 °С

Наименование статей

 Массовый % на сырье

Состав, % массовый

Расход, кг/час

I ступень

ПРИХОД

Рафинат фракции 400-450

100,00

-

500000,00

Растворитель, в т.ч.:

 

 

 

на разбавление

320,00

76,19

1600000,00

на промывку

100,00

23,81

500000,00

Фильтрат II ступени, в т.ч.:

192,09

 

1134462,44

масло

1,00

 

5000,00

растворитель

191,09

 

1129462,44

Всего

712,094

-

3734462,44

РАСХОД 

Раствор депарафинированного масла:

573,89

100,00

3043462,44

масло

61,80

10,15

309000,00

растворитель

512,09

89,85

2734462,44

Раствор гача I ступени, в т.ч.:

138,20

100,00

691000,00

гач

38,20

27,64

191000,00

растворитель

100,00

72,36

500000,00

Всего

712,094

-

3734462,44

II ступень

ПРИХОД

Раствор гача I ступени

138,20

 

691000,00

Растворитель, в т.ч.:

 

100,00

1208945,96

на разбавление

79,46

45,41

549040,96

на промывку

95,50

54,59

659905,00

Всего

313,16

 

1899945,96

РАСХОД 

Раствор гача II ступени, в т.ч.:

121,06

100,00

765483,52

гач

37,20

24,30

186000,00

растворитель

83,86

75,70

579483,52

Фильтрат II ступени, в т.ч.:

192,09

100,00

1134462,44

масло

1,00

0,44

5000,00

растворитель

191,09

99,5593

1129462,44

Всего

313,16

 

1899945,96

 

Таблица 11 – Материальный баланс процесса депарафинизации рафината 450-500 °С

Наименование статей

 Массовый % на сырье

Состав, % массовый

Расход, кг/час

I ступень

ПРИХОД

Рафинат фракции 450-500

100,00

-

169047,62

Растворитель, в т.ч.:

 

 

 

на разбавление

350,00

77,78

591666,67

на промывку

100,00

22,22

169047,62

Фильтрат II ступени, в т.ч.:

211,83

 

441278,52

масло

1,00

 

1690,48

растворитель

210,83

 

439588,05

Всего

761,83

-

1371040,43

РАСХОД 

Раствор депарафинированного масла:

617,43

100,00

1126935,67

масло

55,60

8,34

93990,48

растворитель

561,83

91,66

1032945,19

Раствор гача I ступени, в т.ч.:

144,40

100,00

244104,76

гач

44,40

30,75

75057,14

растворитель

100,00

69,25

169047,62

Всего

761,83

-

1371040,43

II ступень

ПРИХОД

Раствор гача I ступени

144,40

 

244104,76

Растворитель, в т.ч.:

 

100,00

496391,92

на разбавление

92,35

45,41

225435,63

на промывку

111,00

54,59

270956,29

Всего

347,75

 

740496,68

РАСХОД 

Раствор гача II ступени, в т.ч.:

135,92

100,00

299218,15

гач

43,40

24,52

73366,67

растворитель

92,52

75,48

225851,49

Фильтрат II ступени, в т.ч.:

211,83

100,00

441278,52

масло

1,00

0,38

1690,48

растворитель

210,83

99,62

439588,05

Всего

347,75

 

740496,68

 

Таблица 12 – Материальный баланс процесса депарафинизации рафината деасфальтизата

Наименование статей

 Массовый % на сырье

Состав, % массовый

Расход, кг/час

I ступень

ПРИХОД

Рафинат деасфальтизата

100,00

-

2828571,43

Растворитель, в т.ч.:

 

 

 

на разбавление

400,00

80,00

11314285,71

на промывку

100,00

20,00

2828571,43

Фильтрат II ступени, в т.ч.:

169,18

 

5383073,83

масло

1,00

 

28285,71

растворитель

168,18

 

5354788,12

Всего

769,18

-

22354502,40

РАСХОД 

Раствор депарафинированного масла:

638,18

100,00

18649073,83

масло

69,00

10,47

1951714,29

растворитель

569,18

89,53

16697359,55

Раствор петролатума I ступени, в т.ч.:

131,00

100,00

3705428,57

петролатум

31,00

23,66

876857,14

растворитель

100,00

76,34

2828571,43

Всего

769,18

-

22354502,40

II ступень

ПРИХОД

Раствор петролатума I ступени

131,00

 

3705428,57

Растворитель, в т.ч.:

 

100,00

5260967,49

на разбавление

64,48

45,41

2389260,34

на промывку

77,50

54,59

2871707,14

Всего

272,98

 

8966396,06

РАСХОД 

Раствор петролатума II ступени, в т.ч.:

103,80

100,00

3583322,23

петролатум

30,00

23,68

848571,43

растворитель

73,80

76,32

2734750,80

Фильтрат II ступени, в т.ч.:

169,18

100,00

5383073,83

масло

1,00

0,53

28285,71

растворитель

168,18

99,47

5354788,12

Всего

272,98

 

8966396,06

1.9 Обезмасливание гачей и петролатумов

Целью процесса обезмасливания гача и петролатума является получение парафинов и церезинов.

В результате процесса обезмасливания выделяется целевой продукт – парафин (сырец) или церезин (сырец), промежуточный продукт – выделенное масло.

Наиболее распространенным методом является обезмасливание кристаллизации из раствора в избирательных растворителях (кетон-ароматических), который позволяет выделять низкоплавкие парафины из низкокипящих масляных и дизельных дистиллятов без предварительной их очистки. Кроме того, данный процесс позволяет обезмасливать гачи и петролатумы, полученные при депарафинизации дистиллятных и остаточных рафинатов. При этом выделяют парафины с температурой плавления 45-65 ºС и содержание масла 0,5-2,3% (масс.) и церезины с температурой плавления 80ºС и выше, содержащие до 1% (масс.) масла. Эффективность процесса зависит от тех же факторов, которые влияют на процесс депарафинизации.

Материальный баланс процесса обезмасливания гачей и петролатума приведен в таблицах 13 – 16 соответственно.

Таблица 13 – Материальный баланс процесса обезмасливания гача 350-400°С

Наименование статей

 Массовый % на сырье

Состав, % массовый

Расход, кг/час

ПРИХОД

Гач фракции 350-400, в т.ч.:

100,00

-

233385,71

твердые углеводороды

90,00

 

210047,14

масло

10,00

 

23338,57

Растворитель, в т.ч.:

600,00

100,00

1400314,29

разбавление сырья

360,00

60,00

840188,57

промывка

120,00

20,00

280062,86

разжижение

120,00

20,00

280062,86

Всего

700,00

-

1633700,00

РАСХОД 

Раствор парафина, в т.ч.:

230,00

100,00

536787,14

парафин-сырец

80,00

34,78

186708,57

растворитель

150,00

65,22

350078,57

Раствор фильтрата от обезмасливания, в т.ч.:

470,00

100,00

1096912,86

растворитель

450,00

95,74

1050235,71

фильтрат, в т.ч.:

20,00

4,26

46677,14

масло

10,00

 

23338,57

растворитель

10,00

 

23338,57

Всего

700,00

-

1633700,00

 

Таблица 14 – Материальный баланс процесса обезмасливания гача 400-450°С

Наименование статей

 Массовый % на сырье

Состав, % массовый

Расход, кг/час

ПРИХОД

Гач фракции 400-450, в т.ч.:

100,00

-

186000,00

твердые углеводороды

80,00

 

148800,00

масло

20,00

 

37200,00

Растворитель, в т.ч.:

700,00

100,00

1302000,00

разбавление сырья

420,00

60,00

781200,00

промывка

140,00

20,00

260400,00

разжижение

140,00

20,00

260400,00

Всего

800,00

-

1488000,00

РАСХОД 

Раствор парафина, в т.ч.:

250,00

100,00

465000,00

парафин-сырец

75,00

30,00

139500,00

растворитель

175,00

70,00

325500,00

Раствор фильтрата от обезмасливания, в т.ч.:

550,00

100,00

1023000,00

растворитель

525,00

95,45

976500,00

фильтрат, в т.ч.:

25,00

4,55

46500,00

масло

20,00

 

37200,00

растворитель

5,00

 

9300,00

Всего

800,00

-

1488000,00

 

Таблица 15 – Материальный баланс процесса обезмасливания гача 450-500°С

Наименование статей

 Массовый % на сырье

Состав, % массовый

Расход, кг/час

ПРИХОД

Гач фракции 450-500, в т.ч.:

100,00

-

73366,67

твердые углеводороды

75,00

 

55025,00

масло

25,00

 

18341,67

Растворитель, в т.ч.:

800,00

100,00

586933,33

разбавление сырья

480,00

60,00

352160,00

промывка

160,00

20,00

117386,67

разжижение

160,00

20,00

117386,67

Всего

900,00

-

660300,00

РАСХОД 

Раствор парафина, в т.ч.:

260,00

100,00

190753,33

парафин-сырец

60,00

23,08

44020,00

растворитель

200,00

76,92

146733,33

Раствор фильтрата от обезмасливания, в т.ч.:

640,00

100,00

469546,67

растворитель

600,00

93,75

440200,00

фильтрат, в т.ч.:

40,00

6,25

29346,67

масло

25,00

 

18341,67

растворитель

15,00

 

11005,00

Всего

900,00

-

660300,00

 

Таблица 16 – Материальный баланс процесса обезмасливания петролатума

Наименование статей

 Массовый % на сырье

Состав, % массовый

Расход, кг/час

ПРИХОД

Петролатум, в т.ч.:

100,00

-

848571,43

твердые углеводороды

90,00

 

763714,29

масло

10,00

 

84857,14

Растворитель, в т.ч.:

800,00

-

6788571,43

разбавление сырья

480,00

60,00

4073142,86

промывка

160,00

20,00

1357714,29

разжижение

160,00

20,00

1357714,29

Всего

900,00

-

7637142,86

РАСХОД 

Раствор церезина в т.ч.:

280,00

100,00

2376000,00

церезин-сырец

80,00

28,57

678857,14

растворитель

200,00

71,43

1697142,86

Раствор фильтрата от обезмасливания, в т.ч.:

620,00

100,00

5261142,86

растворитель

600,00

96,77

5091428,57

фильтрат, в т.ч.:

20,00

3,23

169714,29

масло

10,00

 

84857,14

растворитель

10,00

 

84857,14

Всего

900,00

-

7637142,86

1.10 Гидроочистка нефтяных масел и твердых углеводородов

Гидроочистка применяется в основном для осветления масляных фракций. Одно­временно снижается коксуемость и кислотность масла, содержание серы, индекс вязкости несколько увеличивается, незначительно (на 1-2 единицы), температура застывания масла может повышаться на 1-3 °С.[5]

Сырьем гидроочистки являются остаточные и дистиллятные депарафинированные рафинаты, парафин-сырец и церезин-сырец. Целевым продуктом являются базовые масла, товарные парафины и церезины. В данном процессе образуется небольшое количество побочных продуктов: углеводородных газов, сероводорода, отгона.

В ходе процесса гидрированию подвергаются в основном наиболее легко-гидрируемые компоненты – серо- и кислородсодержащие соединения, составляющие основу смолистых соединений. Вследствие разрушения последних улучшается цвет масла, повышается его стабильность. Гидрируются также олефиновые соединения, образовавшиеся в масле на предыдущих стадиях производства.

Водородсодержащий газ на установку гидроочистки подается с установок каталитического риформинга. Расход водорода на гидроочистку дистиллятных депарафинированных рафинатов 0,2-0,3 % масс. на сырье, для остаточных депарафинированных рафинатов - 0,3-0,4 % масс. на сырье. Расход водорода на гидроочистку парафина - сырца составляет 0,1-0,15 % масс. на сырье.[4]

         Условия процесса гидроочистки для депарафинированных рафинатов:

  • катализатор – алюмомолибденовый;
  • температура в реакторе 300-350°С (обычно около 3200С),
  • давление в ректоре 4 МПа (или несколько ниже),
  • объемная скорость подачи сырья в 1 ч на 1 м3 катализатора;
  • кратность циркуляции ВСГ 100-400 нм33 сырья;
  • выход масла 97,5-98,5 % массовых.

Условия процесса гидроочистки для парафинов и церезина:

  • температура в реакторе 200-300 °С,
  • давление 2,0-5,0 МПа,
  • кратность циркуляции ВСГ 500-2000 нм33 сырья;
  • объемная скорость подачи сырья 0,5-2,0 ч-1;
  • выход парафина (церезина) 98,5-98,7 % массовых. [5]

Материальные балансы процессов гидроочистки депарафинированных масел (дистиллятных и остаточного), парафина-сырца и церезина-сырца приведены в таблицах 17-24.

 

 

Таблица 17 – Материальный баланс процесса гидроочистки депарафинированного масла 350-400°С

Наименование статей

 Массовый % на сырье

Состав, % массовый

Расход, кг/час

ПРИХОД

Депарафинированное масло фракции 350-400

100,00

-

511942,86

ВСГ

0,20

-

1023,89

Всего

100,20

-

512966,74

РАСХОД 

Базовое дистиллятное масло  фр. 350-400

98,70

98,50

505287,60

Легкие углеводороды (отгон)

0,30

0,30

1535,83

Сероводород

0,90

0,90

4607,49

Углеводородные газы, в т.ч.:

0,30

0,30

1535,83

ВСГ

0,06

0,06

307,17

Всего

100,20

100,00

512966,74

 

Таблица 18 – Материальный баланс процесса гидроочистки депарафинированного масла 400-450°С

Наименование статей

 Массовый % на сырье

Состав, % массовый

Расход, кг/час

ПРИХОД

Депарафинированное масло фракции 400-450

100,00

-

309000,00

ВСГ

0,30

-

927,00

Всего

100,30

-

309927,00

РАСХОД 

Базовое дистиллятное масло  фр. 400-450

98,60

98,31

304674,00

Легкие углеводороды (отгон)

0,25

0,25

772,50

Сероводород

1,10

1,10

3399,00

Углеводородные газы, в т.ч.:

0,35

0,35

1081,50

ВСГ

0,09

0,09

278,10

Всего

100,30

100,00

309927,00

 

Таблица 19 – Материальный баланс процесса гидроочистки депарафинированного масла 450-500°С

Наименование статей

 Массовый % на сырье

Состав, % массовый

Расход, кг/час

ПРИХОД

Депарафинированное масло фракции 450-500

100,00

-

93990,48

ВСГ

0,40

-

375,96

Всего

100,40

-

94366,44

РАСХОД 

Базовое дистиллятное масло  фр. 450-500

98,10

97,71

92204,66

Легкие углеводороды (отгон)

1,00

1,00

939,90

Сероводород

0,13

0,13

122,19

Углеводородные газы, в т.ч.:

1,17

1,17

1099,69

ВСГ

0,04

0,04

38,60

Всего

100,40

100,00

94366,44

 

Таблица 20 – Материальный баланс процесса гидроочистки парафина-сырца 350- 400°С

Наименование статей

 Массовый % на сырье

Состав, % массовый

Расход, кг/час

ПРИХОД

Парафин-сырец фракции 350-400

100,00

-

186708,57

ВСГ

0,10

-

186,71

Всего

100,10

 

186895,28

РАСХОД

Товарный парафин

98,50

98,40

183907,94

Легкие углеводороды (отгон)

0,25

0,25

466,77

Сероводород

0,90

0,90

1680,38

Углеводородные газы, в т.ч.:

0,45

0,45

840,19

ВСГ

0,03

0,03

56,01

Всего

100,10

100,00

186895,28

 

Таблица 21 – Материальный баланс процесса гидроочистки парафина-сырца 400-450°С

Наименование статей

 Массовый % на сырье

Состав, % массовый

Расход, кг/час

ПРИХОД

Парафин-сырец фракции 400-450

100,00

-

139500,00

ВСГ

0,12

-

167,40

Всего

100,12

 

139667,40

РАСХОД

Товарный парафин

98,60

98,48

137547,00

Легкие углеводороды (отгон)

0,10

0,10

139,50

Сероводород

1,20

1,20

1674,00

Углеводородные газы, в т.ч.:

0,22

0,22

306,90

ВСГ

0,04

0,04

11,05

Всего

100,12

100,00

139667,40

 

Таблица 22 – Материальный баланс процесса гидроочистки парафина-сырца 450-500°С

Наименование статей

 Массовый % на сырье

Состав, % массовый

Расход, кг/час

ПРИХОД

Парафин-сырец фракции 450-500

100,00

-

44020,00

ВСГ

0,15

-

66,03

Всего

100,15

 

44086,03

РАСХОД

Товарный парафин

98,70

98,55

43447,74

Легкие углеводороды (отгон)

0,28

0,28

123,26

Сероводород

0,10

0,10

44,02

Углеводородные газы, в т.ч.:

1,07

1,07

471,01

ВСГ

0,19

0,19

91,63

Всего

100,15

100,00

44086,03

 

Таблица 23 – Материальный баланс процесса гидроочистки церезина-сырца

Наименование статей

 Массовый % на сырье

Состав, % массовый

Расход, кг/час

ПРИХОД

Церезин-сырец

100,00

-

678857,14

ВСГ

0,17

-

1154,06

Всего

100,17

 

680011,20

РАСХОД 

Товарный церезин

98,50

98,33

668674,29

Легкие углеводороды (отгон)

0,20

0,20

1357,71

Сероводород

1,10

1,10

7467,43

Углеводородные газы, в т.ч.:

0,37

0,37

2511,77

ВСГ

0,05

0,05

128,10

Всего

100,17

100,00

680011,20

 

Таблица 24 – Материальный баланс процесса гидроочистки остаточного депарафинированного масла

Наименование статей

 Массовый % на сырье

Состав, % массовый

Расход, кг/час

ПРИХОД

Остаточное депарафинированное масло

100,00

-

1951714,29

ВСГ

0,40

-

7806,86

Всего

100,40

 

1959521,14

РАСХОД 

Базовое остаточное масло

97,50

97,11

1902921,43

Легкие углеводороды (отгон)

0,95

0,95

18541,29

Сероводород

1,25

1,25

24396,43

Углеводородные газы, в т.ч.:

0,70

0,70

13662,00

ВСГ

0,12

0,12

1639,44

Всего

100,40

100,00

1959521,14

 


 

1.11 Сводный материальный баланс

Таблица 25 – сводный материальный баланс процесса переработки Битковской нефти

ПРИХОД

Наименование статей

Массовый % на сырье

Состав, % массовый

Расход, кг/час

Нефть, в т. ч.:

100,00

9523809,52

Мазут

64,30 

6123809,52

Всего

100,00

9523809,52

РАСХОД 

Наименование статей

Массовый % на сырье

Состав, % массовый

Расход, кг/час

Фракции, выкипающие до 350 °С при перегонке нефти

35,70

-

3400000,00

Мазут, в том числе:

64,30

100,00

6123809,52

Индустриальное масло И-5А

2,95

4,58

280508,77

Индустриальное масло И-8А

2,95

4,58

280508,77

Индустриальное масло И-30А

2,95

4,58

280508,77

Индустриальное масло И-40А

2,95

4,58

280508,77

Индустриальное масло И-50А

2,95

4,58

280508,77

Моторное масло М-14Б

2,95

4,58

280508,77

Моторное масло МТ-16П

2,95

4,58

280508,77

Моторное масло М-10В2С

2,95

4,58

280508,77

Моторное масло М-16В2

2,95

4,58

280508,77

Моторное масло М-16Г2ЦС

2,95

4,58

280508,77

Парафин П-1

1,28

1,99

121634,23

Парафин В-2 

1,28

1,99

121634,23

Парафин Т-1

1,28

1,99

121634,23

Товарный церезин 65

3,51

5,46

334337,14

Товарный церезин 70

3,51

5,46

334337,14

Битум

7,10

11,04

676071,43

Сырье для производства серы

0,56

0,87

53191,92

Отгон гидроочистки

0,25

0,39

23876,76

Экстакт, полученный селективной очисткой

19,67

30,59

1873333,33

Фильтрат, полученный обезмасливанием

3,07

4,77

292238,10

Всего

100,00

-

9523809,52

 

 

 

1.12 Характеристика получаемых продуктов

Согласно литературе [6] из Битковской нефти можно получить индустриальные масла И-5А, И-8А, И-30А, И-40А, И-50А, моторные масла М-14Б, МТ-16П, М-10В2С, М-16В2, М-16Г2ЦС. Их характеристики представлены ниже.

Масла И-5А, И-8А – дистиллятные, из малосернистых и сернистых нефтей селективной очистки. Применяют в различных отраслях промышленности для смазывания наиболее широко распространенных легконагруженных, высокоскоростных узлов и механизмов, замасливания волокон и в производстве масел, смазок и резин. Кроме того, их применяют для жирования кож, изготовления паст, мастик, оконной замазки и др. Ряд отраслей народного хозяйства используют эти масла в качестве рабочей жидкости для гидравлических систем различных строительных машин.

Масла И-30А, И-40А, И-50А – дистиллятные или смесь дистиллятного с остаточных из сернистых и малосернистых нефтей селективной очистки. Их употребляют в качестве рабочих жидкостей в гидравлических системах станочного оборудования, автоматических линий, прессов, для смазывания легко- и средненагруженных зубчатых передач, направляющих качения и скольжения станков, где не требуются специальные масла, и других механизмов. Наиболее широко применяют масло И-20А в гидравлических системах промышленного оборудования, для строительных, дорожных и других машин, работающих на открытом воздухе. Применение указанных масел в тех или иных механизмах зависит от их вязкости: по мере ее увеличения масла используют в более нагруженных и менее быстроходных механизмах. Указанные масла можно заменить легилированными маслами ИГП-18, ИГП-30, ИГП-38 и ИГП-49 (ТУ 38.101413-97) соответствующей вязкости.

Масло М-14Б вырабатывают из малосернистых и сернистых нефтей компаундированием дистиллятного и отстаточного компонентов с многофункциональной присадкой ВНИИНП-360 и противопенной присадкой ПМС-200А. Применяют в двух- и четырехтактных тепловозных дизелях типов 2Д100, Д-50 и аналогичных им по уровню форсирования маневренных и промышленных тепловозах.

Масло МТ-16П вырабатывают из малосернистых нефтей компаундированием смеси остаточного и дистиллятного компонентов с композицией моющей, антиокислительной, депрессорной и противопенной присадок. С использованием новой, более эффективной композиции присадок уровень эксплуатационных свойств масла МТ-16П превышает требования к маслам группы Б2. Применяют для смазывания транспортных дизелей типа В-2 и аналогичных по уровню форсирования безнаддувных двигателей.

Масло М-10В2С производят преимущественно из малосернистых нефтей путем компаундирования дистиллятного и остаточного компонентов с композицией присадок. Применяют для смазывания главных и вспомогательных дизелей морских и речных судов, дизель-генераторов, а также в циркуляционных системах двухтактных крейкопфных судовых дизелей. Может быть использовано в автотракторных дизелях наравне с летним маслом М-10В2.

Масло М-16В2 состоит из смеси остаточного и дистиллятного компонентов, получаемых из малосернистых нефтей, и композиции присадок. Предназначено для смазывания главных двигателей речных судов.

Масло М-16Г2ЦС состоит из смеси дистиллятного и остаточного компонентов, вырабатываемых из сернистых или малосернистых нефтей, и композиции эффективных присадок. Предназначено для смазывания главных и вспомогательных тронковых дизелей судов морского транспортного, промыслового и речного флота. Масло используют также для смазывания цилиндров тронковых и крейцкопфных дизелей с помощью лубрикаторов, когда массовая доля серы в применяемом топливе не более 1,5%. 

Учитывая потребности в твердых углеводородах, будем получать из гача масляной фракции 350-4000С, 400-4500С и 450-5000С парафин марки П-1, В-2, Т-1, из петролатума остаточной масляной фракции >5000C – церезин марки 65 и 70. Их характеристика представлена ниже.

Парафин П-1 – высокоочищенный парафин, применяют при изготовлении тары и упаковочных материалов жесткой конструкции, клеев и расплавов, имеющих соприкосновение с пищевыми продуктами и применяемых при повышенных температурах, косметических препаратов и в фармацевтической промышленности.

Парафин В2 – высокоочищенный, глубокообезмасленный парафин, применяют в различных отраслях промышленности, где предъявляются особые требования к чистоте изделий.

Парафин Т-1 - очищенный парафин технического назначения, применяемый для изготовления товаров бытовой химии, в частности свечей, и в других отраслях народного хозяйства.

Таблица 26 – Характеристика товарного парафина

Показатели

П-1

В2

Т-1

Внешний вид

Кристаллическая масса белого цвета

Кристаллическая масса белого цвета

Кристаллическая масса белого цвета, допускается оттенки серого или желтого

Температура плавления, 0С

>54

52-54

52-58

Массовая доля масла, %, не более

0,45

0,45

1,80

Цвет, условные марки, не более

3

3

11

 

Церезин нефтяной – применяют для приготовления смазок, восковых составов.

Таблица 27 – Характеристика товарного церезина

Показатели

65Н

70Н

Внешний вид

Однородная масса без заметных механических примесей от светло-желтого до темно-коричневого цвета

Однородная масса без заметных механических примесей от светло-желтого до темно-коричневого цвета

Пенетрация иглой при 250С, 0,1 мм, не более

30

25

Массовая доля, %, не более

механических примесей

воды

золы

серы

 

0,1

0,3

0,03

0,4

 

0,1

0,3

0,03

0,4

Кислотное число, мг КОН/г, не более

0,1

0,1

Содержание водорастворимых кислот, щелочей и фенола

отсутствие

отсутствие

2 Технологический расчет установки карбамидной депарафинизации

2.1 Описание технологической схемы

Сырье насосом Н-1, растворитель-бензин насосом Н-2 и активатор метанол насосом Н-3 подаются в реактор комплексообразования Р-1, туда же поступает рециркулят из центрифуги второй ступени центрифугирования, представляющий собой часть бензинового раствора депарафинизата и 80%-суспензию кристаллического карбамида в этом растворе.

В реакторе Р-1 при механическом перемешивании протекает реакция комплексообразования Теплота экзотермического процесса комплексообразования отводится через рубашку холодной водой. Пульпа комплекса в углеродной среде непрерывно отводится из нижней зоны реактора Р-1 насосом Н-4 в центрифугу Ц-3 первой ступени, куда для промывки комплекса также подается растворитель насосом Н-2.

Промытый комплекс из центрифуги Ц-3 и частично из центрифуги Ц-4 поступает в реактор разложения комплекса Р-2. В реакторе Р-2, идентичном по устройству реактору Р-1 при медленном перемешивании разлагается комплекс. Для его разложения в рубашку реактора Р-2 вводится глухой водяной пар.

Карбамидная пульпа в бензиновом растворе парафина из реактора Р-2 подается в центрифуги второй ступени Ц-5 и Ц-6, откуда возвращается в реактор 1. Из центрифуги Ц-4 раствор масла в бензине поступает в колонну К-1, где из него отмывается водой метанол со следами растворенного в нем карбамида.

Раствор парафина в бензине из центрифуги второй ступени Ц-5 прокачивается насосом Н-6 через центрифугу Ц-6, где происходит дополнительное отделение карбамида, возвращаемого в реактор Р-1, от бензинового раствора парафина, направляемого далее в колонну К-2.

В колонне К-2 от бензинового раствора парафин отмывается водой метанол со следами растворенного в нем карбамида. Водно-метанольный раствор со следами карбамида с низа колонн К-1 и К-2 направляется в блок регенерации, откуда регенерированный метанол возвращается в процесс. С верха колонн К-1 и К-2, соответственно, выводятся раствор депарафинизата в бензине и раствор парафина в бензине и затем направляются на регенерацию из них растворителя. Регенерированный бензин возвращается в процесс, а масло и парафиновые углеводороды – в резервуарный парк. 

 

 

Рис. 1 – Принципиальная технологическая схема процесса гидроочистки

 

 

 Согласно заданию на курсовой проект, в настоящем разделе представлен расчет реактора комплексообразования установки карбамидной депарафинизации. Исходя из I части курсового проекта, на установку карбамидной депарафинизации поступает сырье – рафинат фракции 350-400, рафинат фракции 400-450, рафинат фракции 450-500, рафинат деасфальтизата. Смесь рафината, изопропилового спирта и бензина поступает в реактор комплексообразования.

Таблица 28 – Основные показатели процесса карбамидной депарафинизации

Показатели процесса

Значение

1

Состав раствора карбамида:

А) концентрация изопропилового спирта

75 % масс.

Б) содержание карбамида в обводненном изопропиловом спирте

30-32 % масс.

2

Контактирование сырья с раствором карбамида в обводненном изопропиловом спирте:

А) соотношение раствора карбамида и сырья

3,5 : 1 – 4,0 : 1

Б) время контакта

40-60 мин

В) температура депарафинизации (конечная температура охлаждения в реакторах)

35-40 оС

3

Отделение комплекса и его промывка:

А) температура

35-40 оС

Б) количество промывной фракции (180-240), подаваемой на каждую ступень промывки

75 % на сырье

В) число ступеней противоточной промывки

3

Г) время отстоя комплекса

Не менее 1 часа

4

Разрушение комплекса:

А) температура

75-80 оС

Б) линейная скорость движения смеси в горизонтальном регенераторе

Не выше 2,0 мм/с

 

Расчет реакторного блока

Реактор состоит из четырех горизонтальных кожухотрубных теплообменников, одноходовых по трубному и межтрубному пространствам. Кожухотрубный теплообменник имеет следующие характеристики:

Поверхность теплообмена

225 м2

Наружный диаметр кожуха

800 м2

Толщина стенки кожуха

10 мм

Диаметр труб наружный

38 мм

Толщина стенки трубы

3 мм

Длина трубы

9 м

Число труб

216 шт

Площадь свободного сечения межтрубного пространства

0,245 м2

Общая площадь живого сечения трубок

0,09 м2

Так как реактор состоит из четырех таких теплообменников, то общая площадь его поверхности теплообмена равна 900 м2       (225*4).

В реакторном блоке осуществляется контакт раствора сырья с раствором карбамида в обводненном спирте (i-C3H7OH) при постепенном понижении температуры, в результате чего карбамид образует комплекс с углеводородом нормального строения.

В реакторах создаются мягкие условия охлаждения, и разность температур между охлаждаемым потоком и водой составляет 4-6 оС. Охлаждаемый поток движется по межтрубному пространству, а вода по трубам. Движение потоков в реакторе показано на рисунке 2. Оборотная вода поступает в реакторный блок при температуре 25 оС.

Рисунок 2 – Схема направления потоков в реакторе

Число реакторов зависит от производительности и установки и от конечной температуры охлаждения, при которой заканчивается комплексообразование. На основании практических данных Московского НПЗ поверхность теплообмена в реакторном блоке составляет 11-12 м2 на тонну депарафинированного сырья в сутки. Конечная температура охлаждения зависит от фракционного состава сырья и по данным АзНИИ лежит в пределах от 26 до 35 оС.

Исходные данные для расчета реакторного блока:  

  • Концентрация обводненного изопропилового спирта 70 % масс.;
  • Содержание карбамида в растворе обводненного изопропилового спирта 30-36 % масс.;  
  • Температура входа сырья и раствора карбамида в обводненном изопропиловом спирте в первый реактор 50-55 оС;
  • Содержание парафина в сырье 15-30 % масс. на сырье.

При расчете составляются материальный и тепловой балансы реакторного блока и рассчитывается число реакторов.

Материальные балансы каждой фракции были рассчитаны и составлены в первой части данного курсового проекта, представлены в таблицах 9-12.        

Тепловой баланс реакторного блока представлен ниже.

При расчете используются следующие данные:

  • Температура t1, до которой охлаждается смесь сырья и раствора карбамида, поступающая в первый реактор после предварительного охлаждения в холодильнике (55оС);
  • Температура t2 выхода смеси из последнего реактора;
  • Температура входа оборотной воды (25 оС).
  • Теплота комплексообразования λ принимается равной 63 кДж/кг сырья.

Определятся количество тепла Q, передаваемое охлаждающей воде:

 

(5)

где

Q1 – количество тепла, отдаваемое охлажденной смесью;

Q2 – тепло комплексообразования.

 

(6)

где

g – количество смеси сырья и раствора карбамида в обводненном изопропиловом спирте, поступающей в реакторы, кг/ч;

q1 – энтальпия смеси сырья и раствора карбамида, поступающей в первый реактор при температуре t1, кДж/кг;

q2 – энтальпия смеси раствора депарафинированного продукта в комплексе на выходе из реакторного блока при температуре t2, кДж/кг.

     

Энтальпия раствора карбамида в обводненном изопропиловом спирте определяется исходя из энтальпий всех его составляющих, а также их концентраций.

Энтальпия карбамида вычисляется по формуле, данной в книге «Краткий справочник физико-химических величин». Удельная энтальпия изопропилового спирта равна 153,8 кДж/моль.град.

Тепло комплексообразования:

 

(7)

где

gc – количество депарафинируемого сырья, кг/ч;

λ – теплота комплексообразования, кДж/кг.

     

Число реакторов:

 

(8)

где

n – число реакторов;

F – общая поверхность теплообмена, м2;

f – поверхность теплообмена одного реактора, равная 900 м2.

     

Общая поверхность теплообмена определяется по формуле:

 

(9)

где

Q – количество тепла, передаваемое воде, кДж/ч;

tср – средняя разность температур;

k – коэффициент теплопередачи (для аппаратов такого типа по практическим данным k принимается в пределах от 272,4 до 419 кДж/м2чоС).

     

В то случае, если поверхность теплообмена не будет соответствовать допустимой (11-12 м2 на тонну сырья в сутки), следует изменить число реакторов.

Смесь сырья и раствора карбамида в каждом реакторе охлаждается водой на два градуса, и два градуса теряется при переходе от одного реактора к другому. Устанавливается такой режим, чтобы температура входа смеси в каждый реактор была на 4 оС ниже, чем в предыдущий.

Расход оборотной воды

 

(10)

где

Q – количество тепла, отнимаемое водой, кДж/ч;

q’1 – энтальпия воды на входе в последний реактор с температурой t’1=25 оС;

q’2 – энтальпия воды на выходе из первого реактора с температурой t’2.

     

В последний реактор вода поступает с температурой t’1=25 оС. Температура воды, выходящей из первого реактора t’2 на 4-6 оС ниже температуры смеси сырья и раствора карбамида в обводненном изопропиловом спирте t1.

Разность температур между охлаждающей водой и охлаждаемой смесью в каждом реаткоре должа быть в пределах 4-6 оС.

Объем всех реакторов:

 

(11)

где

V’ – объем одного реактора, м3,

n – число реакторов.

     

Объем одного реактора:

 

(12)

где

F1 – площадь поперечного сечения межтрубного пространства одного теплообменника, м2;

l – длина трубок, м;

4 – число теплообменников в одном реакторе.

 

(13)

где

d1 – внутренний диаметр кожуха теплообменника, м;

d2 – внешний диаметр трубок, м;

n – число трубок.

     

На основе выше приведенных формул (5-13) был произведен расчет для фракции 350-400 оС, а значения тепловых показателей остальных фракций сведены в таблицу 29.

Определятся количество тепла Q, передаваемое охлаждающей воде:

Таблица 29 – Тепловые показатели реактора комплексообразования.

Показатель

Фракция

 

350-400

400-450

450-500

Деасфальтизат

Итого:

Количество тепла, отдаваемое охлажденной смесью, кДж/ч

-2 934 352

-2 124 259

-790 871

-10 936 807

-16 786 288

Тепло комплексообразования, кДж/ч

47 430

31 500

10 650

178 200

267 780

Количество тепла, передаваемое охлаждающей воде, кДж/ч

-2 886 922

-2 092 759

-780 221

-10 758 607

-16 518 508

Общая поверхность теплообмена, м2

1 473

1 443

929

1 537

5 382

Число реакторов

2

2

2

2

8

Расход оборотной , м3

31 403

20 032

6 915

515 012

573 363

 

 


 

Заключение

Целью курсового проекта являлась переработка мазута Битковской нефти с получением пяти моторных и пяти индустриальных масел и ассортимента шести твердых углеводородов.

В результате переработки с целью получения определенных видов продуктов использовались процессы:

  • вакуумная перегонка мазута;
  • деасфальтизация гудрона;
  • селективная очистка;
  • депарафинизация;
  • обезмасливание;
  • гидроочистка;
  • компаундирование.

Данные процессы (проведение в определенных условиях) предназначались для получения товарных продуктов определенного качества.

В результате переработки нефти было получено:

  • Индустриальные масла И-8А, И-5А, И-30А, И-40А, И-50А;
  • Моторные масла М-14Б, МТ-16П, М-10В2С, М-16В2, М-16Г2ЦС;
  • Парафины П-1, В-2, Т-1;
  • Церезины 65, 70Н, битум

Во второй части курсовой работы был проведен расчет реактора комплексообразования установки карбамидной депарафинизации. В результате расчета получены следующие данные:

  • Общая поверхность теплообмена 5 382 м2
  • Число реакторов 8
  • Расход оборотной 573 363 м3
  • Объем одного реактора 8,204 м3
  • Объем всех реакторов 65,632 м3

Список использованной литературы

 

  1. Нефти СССР (Справочник). Том 3. - М.: Издательство "Химия", 1972.

Сарданашвили А.Г., Львова А.И. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа - М.: Издательство "Химия" 1973.

  1. Кузнецов А.А, Кагерманов С.М., Е.Н. Судаков Расчеты процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности - Изд. 2-е, пер. и доп. Л., "Химия", 1974.
  2. Сочевко Т.И., Федорова Т.В., Холодов Б.П., Макаров А.Д. Технология производства топлив и смазочных материалов. Технология производства масел - М.: МИНГ, 1989
  3. Григорьева Н.А., Жагфаров Ф.Г. Расчет установки осичтки газа от кислых компонентов растворами алканоламинов – М: РГУНГ им. И.М. Губкина, 2011
  4. Школьников В.М, Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Справочное издание, 1989.
  5. Лапидус А.Л., Голубева И.А., Жагфаров Ф.Г. Газохимия. Часть 1. Первичная переработка углеводородных газов. – М.: 2004, 242 с.
  6. Черножуков Н. И. Очистка и разделение нефтяного сырья, производство товарных нефтепродуктов. Под редакцией А. А. Гуреева и Б. И. Бондаренко. -6-е изд., пер. и доп. - М.: Химия, 1978 г.

Скачать:  У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ

Категория: Курсовые / Курсовые нефть и газ

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.