авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Разработка методов интенсификации процессов первичной перегонки углеводородного сырья

-- [ Страница 2 ] --

.

Значения удельных приведенных затрат для каждого конкретного производства есть величина постоянная, поэтому функция для заданной четкости разделения определена и непрерывна на всем интервале существования R и N. Полученную зависимость можно продифференцировать по какому-либо из аргументов, например, по флегмовому числу:

.

Величины MR и MN являются постоянными, поэтому

.

Отношение соответствует тангенсу угла наклона кривой оптимальности и связывает между собой определяющие параметры ректификации. Отношение отражает взаимосвязь экономических критериев с технологическими. Минимум приведенных затрат S(N, R) = min определяется из условия , т.е.

.

Полученное выражение связывает определяющие параметры ректификации с экономическими критериями. Для разработки алгоритма расчета оптимальных параметров ректификации использовалось известное корреляционное уравнение Молоканова. Получены зависимости, позволяющие определять оптимальные флегмовые числа и числа теоретических тарелок:

– на стадии проектирования

где ,

,

,

,

,

K – коэффициент, отражающий отношение удельных приведенных затрат на создание одной единицы флегмового числа к удельным приведенным затратам на создание одной теоретической тарелки (определяется анализом результатов работы технологической установки);

– при оптимизации параметров ректификации действующей колонны:

,

где Nф – фактическое число тарелок в секции колонны.

Предлагаемый метод моделирования технико-экономических связей при ректификации позволяет подобрать оптимальную технологию разделения сырья (в случае нового проектирования), либо привести режим фракционирования действующей колонны к оптимальному сведением двух зависимых рабочих параметров процесса фракционирования R и N к расчетным значениям Rопт и Nопт.

В четвертой главе представлен способ регулирования материального баланса атмосферного блока за счет изменения кратности орошения отбензинивающей колонны, разработанный на основе данных, полученных при обследовании работы установки ЭЛОУ–АВТ–6.

Предварительное отбензинивание позволяет снизить давление в атмосферной колонне и, соответственно, увеличить глубину отбора целевых фракций. Количество и фракционный состав ректификата отбензинивающей колонны можно варьировать в широких пределах за счет изменения кратности орошения. Изменение состава ректификата первой колонны изменяет состав отбензиненного сырья, поступающего в атмосферную колонну. Колебание фракционного состава при неизменном температурном режиме перераспределяет материальные и тепловые потоки атмосферной колонны и изменяет товарный материальный баланс всего блока. В таблице 1 приведены показатели работы ректификационных колонн атмосферного блока. Режим I соответствует минимальной кратности орошения отбензинивающей колонны (флегмовое число 0,5), режим II – максимальной кратности орошения (флегмовое число 7,6).

При изменении кратности орошения отбензинивающей колонны К–1 изменяются интенсивности кипения узких фракций полуотбензиненной смеси, поступающей на переработку в атмосферную колонну. Наблюдаются закономерности изменения фракционного состава и интенсивностей кипения фракций сырья, рассмотренные во второй главе диссертации, но не за счет смешения компонентов, а за счет выведения легкой фракции из смеси.

Таблица 1 – Показатели работы ректификационных колонн атмосферного блока

Показатели Режимы работы колонн
K–1 К–2
I II I II
Производительность, % от проектной 100 100
Выход отбензиненной смеси, % масс. 88,0 95,1
Давление верхней части колонны, МПа 0,43 0,43 0,15 0,15
Температура, °С:
верха колонны
низа колонны

154
240

102
240

150
340

150
340
Тепло, млн. кДж/ч:
вносимое «горячей струей»
снимаемое в конденсаторе
снимаемое острым орошением
ПЦО–1
ПЦО–2

87,36
57,54



123,48
77,28





28,35
36,87
55,33



42,17
42,21
65,22
Доля отбора в дистиллят, 0,120 0,049 0,410 0,437
Отбор, % на исходную нефть:
бензина в K–1 (фр. до 180°С)
бензина в К–2 (фр. до 180°С)
керосина (фр. 180–220°С)
соляра (фр. 220–280°С)
газойля (фр. 280–350°С)

12




4,9





6,1
8,2
8,4
13,4


11,6
8,6
8,7
12,6
Потенциальное содержание светлых нефтепродуктов в сырье, % масс. 50,6 50,2
Глубина отбора светлых от потенциала, % масс. 95,06 92,43
Содержание в мазуте фракций,
выкипающих до 360°С, % масс.
6,5 8,0

Повышенный вывод легких бензиновых фракций при отбензинивании способствует снижению интенсивности их кипения в сырье атмосферной колонны. Система при этом будет стремиться компенсировать утрату легких углеводородов, и часть керосиновых фракций в процессе перегонки перейдет в бензин. Поэтому если основной целевой продукцией нефтеперерабатывающего производства является реактивное топливо, то использование отбензинивающей колонны с минимальной кратностью орошения не рекомендуется. Если же производство ориентировано на выработку бензиновой фракции и дизельного топлива, а перерабатываемое сырье не является тяжелым, рекомендуется эксплуатировать колонну предварительного отбензинивания с минимальным флегмовым числом. На рисунке 6 приведена кривая разности интенсивностей кипения отбензиненной смеси при режимах I и II.

Рисунок 6 – Разница осцилляторов ИК сырья К–2 (заштрихованная область – интервал, в котором при переходе с режима I на режим II увеличивается потенциал фракций от рассчитанного по правилу аддитивности)

Черная кривая показывает разность интенсивностей кипения узких фракций смеси при переходе c режима I на режим II, серая кривая – предполагаемое их перераспределение, обусловленное изменением состояния фазового равновесия. Заштрихованная область преимущественно находится выше нуля, что объясняет уменьшение выхода фракций керосина 140–200°С при уменьшении кратности орошения в колонне К–1, о чем свидетельствуют и данные таблицы 1. При режиме I в верхней секции атмосферной колонны паров значительно меньше, чем при режиме II, поэтому компенсация разности парциальных давлений в основном будет происходить за счет снижения выхода керосиновых фракций. Более низкие давления в атмосферной колонне при режиме I способствуют дополнительной отпарке углеводородов из мазута, так как система будет стремиться компенсировать утрату легких фракций в процессе перегонки, и дополнительная доля светлых из остатка будет переходить в дизельное топливо.

При увеличении кратности орошения в колонне К–1 (режим II) выход бензиновой и дизельной фракций на атмосферном блоке должен уменьшиться, а выход керосина и остатка увеличиться. Результаты промышленного эксперимента подтверждают, что при увеличении флегмового числа в отбензинивающей колонне с 0,5 до 7,6 выход бензина уменьшается с 18,1% до 16,5% масс., фракций легкого и тяжелого дизельного топлива – с 21,8% до 21,3%, выход керосина увеличивается с 8,2% до 8,6%, а глубина отбора светлых от потенциала в сырье снижается с 95,1 до 92,4% (таблица 1).

Таким образом, изменением кратности орошения отбензинивающей колонны можно в небольших пределах (до 3%) регулировать выходы продуктов всего блока. Для увеличения глубины отбора светлых в атмосферной колонне рекомендуется максимальное извлечение "деинтенсифицирующего" агента – легкой бензиновой фракции.

В пятой главе, посвященной разработке технических решений по оптимизации двухколонной установки ректификации двух сильно отличающихся между собой видов сырья, приведены рекомендации по модернизации технологической схемы и метод расчета оптимального состава смесевого сырья на примере оренбургской и тихорецкой нефтей.

В качестве исходных данных взяты кривые ИТК нефтей. Их анализ показывает, что оренбургская нефть более лёгкая, содержание легкой и тяжелой бензиновых, а также керосиновой фракций значительно выше, чем в тихорецкой нефти, в которой, в свою очередь, выше содержание фракции тяжелого дизельного топлива и остатка. Нефти заметно отличаются между собой по фракционному составу. Переработку таких видов сырья невозможно рационально вести на одном режиме по одной технологической схеме. Для интенсификации процесса перегонки рекомендуется использовать внутренние потенциалы нефтей.

Проанализированы изменения осцилляторов ИК оренбургской (рисунок 7) и тихорецкой нефтей после предварительного отбензинивания.

Рисунок 7 – Осциллятор ИК полуотбензиненной оренбургской нефти без (сплошная линия) и с интенсификаторами (пунктирная линия)

Как видно из рисунка 7, интенсивность кипения остаточных фракций оренбургской нефти ниже нуля, значит в области 310°С–к.к. преимущественно будут преобладать процессы конденсации углеводородов, что снизит выход светлых от потенциала. Поэтому в нефть необходимо ввести интенсификатор – конденсирующий агент (остаточную фракцию нефти) в таком количестве, чтобы на интервале 360°С–к.к. стали преобладать процессы испарения. За счет смещения фазового равновесия произойдет переход части тяжелых газойлевых фракций из остатка в товарный продукт. Кроме того, для увеличения выхода целевой фракции дизельного топлива предлагается увеличить парциальное давление фракции 180–240°С, часть которой перейдет в дизельное топливо.

Бензиновых фракций, согласно осциллятору ИК, в сырье достаточно много, о чем свидетельствует наибольшее значение интенсивности кипения, но в области 150–180°С имеется локальный минимум. Снижение интенсивности кипения в области деления фракций бензина и керосина повысит четкость погоноразделения, введение интенсификаторов не должно затронуть эту область. На рисунке 7 изображен расчетный осциллятор ИК сырья с добавками 20% масс. остаточной фракции и 5% масс. легкой дизельной фракции 180–240°С (пунктирная линия). Для полуотбензиненной тихорецкой нефти таким же образом обоснованы добавки 10% масс. керосиновой и 4% масс. бензиновой фракций.

На рисунке 8 представлена принципиальная технологическая схема установки ректификации двух разнородных нефтей с решениями по интенсификации. Объем предполагаемой модернизации изображен жирными линиями. Сущность модернизации установки заключается в следующем:

    • для приготовления интенсификатора заданного состава необходимо отобрать часть неохлажденных потоков бензиновой XVа, керосиновой XVб и соляровой XVв фракций и в расчетном количестве вывести в отдельную ёмкость;
    • смешение горячих потоков перечисленных фракций приведет к образованию парожидкостной смеси в ёмкости, поэтому пары интенсификатора предлагается направить в куб атмосферной колонны (поток XVI);
    • жидкая фаза интенсификатора XVIII насосом подается в куб колонны К–2 через печь или напрямую;
    • часть остаточной фракции для утяжеления состава сырья подается в качестве ПЦО газойлевой секции атмосферной колонны (поток XIX) или смешивается с сырьём перед нагревом (поток XX).

Сравнительные материальные балансы перегонки оренбургской и тихорецкой нефтей с использованием интенсификаторов и без них приведены в таблице 2.

При решении задачи совместной переработки нескольких нефтей, сильно различающихся между собой по фракционному составу, необходимо составить такую смесь, при которой выход целевых фракций и глубина отбора светлых от потенциала были бы максимальными. Предложен метод определения оптимального соотношения компонентов смеси. Исходными данными являются кривые ИТК смешиваемых потоков. Необходимо рассчитать и построить осцилляторы ИК обоих видов сырья и их смесей с шагом 10% масс. Интенсификатором является тот компонент, который снижает интенсивность кипения целевой фракции, увеличивая её выход от аддитивно рассчитанного.

Рисунок 8 – Принципиальная схема модернизации двухколонной установки

1 – насосы; 2 –теплообменники; 3 – конденсаторы-холодильники; 4 – рефлюксные ёмкости; 5 – отпарные колонны; 6 – многосекционная трубчатая печь;
7 – рибойлер; 8 – ёмкость смешения интенсификатора

I – сырьё; II – пары бензиновой фракция; III – острое орошение; IV – легкая бензиновая фракция; V – газ; VI – «горячая струя»; VII – полуотбензиненная нефть; VIII – сырьё К–2; IX – ПЦО–1; X – ПЦО–2; XI – тяжелая бензиновая фракция; XII – керосиновая фракция; XIII – соляровая фракция; XIV – газойлевая фракция; XV – интенсификатор; XVI, XVII – легкая и тяжелая фракции интенсификатора; XVIII – остаток; XIX – конденсирующий агент на орошение; XX – конденсирующий агент в сырьё

Для обеспечения максимального выхода дизельной фракции 180–360°С определяем компонент-интенсификатор через отношение сумм площадей осцилляторов ИК выше и ниже линии равномерно-выкипающего сырья:

.

Величину предлагается назвать потенциалом интенсивности кипения. Потенциал ИК показывает характер поведения рассматриваемой фракции. Если он меньше 1, то в процессе перегонки эта фракция склонна к процессам конденсации, если больше – к процессам испарения. В смеси тихорецкой и оренбургской нефтей последнюю следует рассматривать как интенсификатор.

Отклонение от аддитивности определяем как разность между функциями vИК и vАД. За линию аддитивности примем линейную интерполяцию полученных значений и построим зависимость (верхний график рисунка 9).

;

,

где vАД – рассчитанная аддитивно средняя скорость выкипания фракций смеси; vИК(Ор) – рассчитанная по ИК средняя скорость выкипания фракций оренбургской нефти; vИК(Тр) – рассчитанная по ИК средняя скорость выкипания фракций тихорецкой нефти; vИК – расчетная по ИК средняя скорость выкипания смесевого сырья; (Ор), (Тр) – массовые доли оренбургской и тихорецкой нефтей в смеси.

Нефти представляют собой сложные молекулярные системы, отличающиеся устойчивостью. Признаком любой устойчивой системы является минимум потенциальной энергии внутри системы. Если взять углеводородную систему А, которая является интенсифицируемой (рисунок 9) и начать добавлять в неё систему Б (интенсификатор), то после смешения выход узких фракций будет расти от аддитивно рассчитанного до достижения некоторого критического значения концентраций АБ (интервал А+Б). Если в систему Б (деинтенсифицируемую) начнем добавлять систему А (деинтенсификатор), то выход фракций будет уменьшаться от расчетного до некоторого значения БА (интервал Б+А). С практической точки зрения, при решении задачи определения оптимального состава смеси из нескольких нефтей необходимо определить точку АБ, то есть область максимально эффективного действия интенсификатора.

Нижний график на рисунке 9 показывает отклонение выхода целевой фракции от рассчитанного по правилу аддитивности. Отмечены области наибольшего и наименьшего выхода и интервалы погрешности расчета (± 5%).

Рисунок 9 – Функции фактических отклонений от аддитивности

При переработке смеси двух нефтей с целью обеспечения максимального выхода дизельного топлива наиболее подходящим является соотношение компонентов 25%Ор и 75%Тр. Если сырье поставляется неравномерно, но в среднем поступает на переработку в соотношении 1:1, предлагается 33% времени эксплуатировать установку на смеси 25%Ор75%Тр, а 67% времени – только на оренбургской нефти с использованием технологии интенсификации перегонки за счет собственного потенциала сырья.

Проведенные технико-экономические расчеты показали, что при реализации рекомендаций по перегонке оренбургской, тихорецкой нефтей и их смеси по предлагаемой схеме с использованием технологии интенсификации прирост чистой прибыли составит 4,46%, а норма рентабельности производства увеличится на 2,76%.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ



Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.