Методические указания Казань 2013 Расчет материального баланса процессов очистки нефтяных фракций



страница1/6
Дата29.11.2017
Размер0,52 Mb.
  1   2   3   4   5   6
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Казанский (Приволжский) федеральный университет”



Институт геологии и нефтегазовых технологий

Кафедра высоковязких нефтей и природных битумов

Расчет технологических параметров процессов очистки и разделения нефтяного сырья.



Методические указания

Казань


2013

1.Расчет материального баланса процессов очистки нефтяных фракций
Материальные балансы процессов отражают результаты работы отдельных процессов. Они являются базой для технико-экономических расчетов процессов. Материальный баланс составляется для выделенного контура, который т включать отдельный аппарат, узел, несколько аппаратов или процесс в целом. Возможно составление материального баланса и для более крупного объекта.

Материальный баланс используется для различных целей: для технологических и экономических расчетов, для анализа работы аппаратов, установок и т.д.

Материальный баланс составляется для тех аппаратов, узлов и процессов, где имеет место перераспределение материальных потоков.

При составлении материальных потоков можно не учитывать потоки, рециркулирующие внутри выбранного контура. Потери в отдельных аппаратах и узлах процессов обычно не учитываются, но их учет при составлении товарного материального баланса обязателен.

Расчет материального баланса базируется на законе сохранения массы вещества. Материальный баланс может составляться не только в массовых единицах, но и в объемных, молярных единицах, однако для контроля результатов, необходимо параллельно вести расчет и в массовых единицах.

Нефтеперерабатывающие объекты обычно работают в непрерывном режиме, поэтому в расчетах количество потока указываться в массовых, объемных, мольных единицах в единицу времени. Состав потоков приводится в соответствующих процентах, долях единицы.

Для удобства восприятия, при составлении материальных балансов процессов очистки нефтяных фракций количество исходного сырья принимается за сто процентов, а все остальные материальные потоки соотносятся с этим значением потока. Наряду с этим, при необходимости, составы отдельных потоков пересчитывают, принимая сумму потока равной ста процентам или единице.
Расчет материального баланса блока деасфальтизации процесса деасфальтизации гудрона жидким пропаном.
В качестве примера рассмотрим составление материального баланса блока деасфальтизации процесса деасфальтизации гудрона жидким пропаном.

Прежде чем приступить к составлению материального баланса объекта, необходимо уяснить схему взаимосвязей потоков, для чего рекомендуется составить его схему со всеми необходимыми связями. Рассмотрим несколько вариантов технологической схемы блока деасфальтизации

Задача 1. Составьте материальный баланс блока деасфальтизации одноблочной одноступенчатой деасфальтизации гудрона жидким пропаном.

Для деасфальтзации принято соотношение растворитель:сырье 5:1 (по массе). Выход деасфальтизата 35 % мас. на сырье. Содержание деасфальтизата в растворе деасфальтизата 8 % мас.

Составим схему узла деасфальтизации.

Производительность установки 45 000кг/час по сырью.

Схема блока деасфальтизации приведена на рисунке 1.
Раствор деасфальтизата



Гудрон
Растворитель

Раствор асфальта

Рисунок 1. Схема деасфальтизации гудрона

Расчеты сведем в таблицу 1.





Таблица 1- Материальный баланс узла деасфальтизации гудрона жидким пропаном


Статьи баланса

% мас., на сырье

Количество,

кг/час

Состав потоков,

% мас.

1

2

3

4

Приход










1. гудрон

100

45000




2. пропан

500

225000




Всего приход

600

270000





Продолжение таблицы 1.1










1

2

3

4

Расход










1.Раствор деасфальтизата,%мас.

438

197100

100

в том числе деасфальтизат

35

15750

8

пропан

403

181350

92

2. Раствор асфальта, % мас.

162

72900

100

в том числе асфальт

65

29250

40.1

пропан

97

43650

59.9

Всего расход

600

270000





Задача 2. Рассмотрим пример составления материального баланса блока деасфальтизациии установки с одноблочной двухступенчатой деасфальтизацией гудрона жидким пропаном. Исходные условия:

1 ступень 2 ступень

Соотношение растворитель:сырье 6:1 5.5:1

Выход деасфальтизата, % мас. на сырье 30 10

Содержание деасфальтзата в растворе,%мас.с.. 10 8
Схема блока деасфальтизации приведена на рисунке 1.2.
Раствор деасфальтизата: 1 ступени 2 ступени



Гудрон
Растворитель

Раствор асфальта



Рисунок 1.2. Схема двухступенчатой деасфальтизации гудрона

Расчетные данные приведены табл. 1.2


Таблица 1.2 - Материальный баланс узла двухступенчатой деасфальтизации гудрона жидким пропаном


Статьи баланса

% мас., на сырье

Количество,

кг/час

Состав потоков, % мас.

1

2

3

4

1 ступень

Приход










1. гудрон

100

45000




2. пропан

600

270000




Всего приход

700

315000
















Расход










1.Раствор деасфальтизата,% мас.

300

135000

100

1

2

3

4

в том числе деасфальтизат

30

13500

10

пропан

270

121500

90

2. Раствор асфальта, % мас.

400

180000

100

в том числе асфальт

70

31500

17.5

пропан

330

148500

82.5

Всего расход

700

315000




2 ступень

Приход










1.Раствор асфальта, % мас.

400

180000




в том числе асфальт

70

31500




пропан

330

148500




2.Пропан

55

24750




Всего приход

455

204750
















Расход










1.Раствор деасфальтизата,% мас.

125

56250

100

в том числе деасфальтизат

10

4500

8

пропан

115

51750

92

2. Раствор асфальта, % мас.

330

148500

100

в том числе асфальт

60

27000

18.2

пропан

270

121500

81.8

Всего расход

455

204750





1.2. Расчет материального баланса блока фильтрации процесса депарафинизации нефтяных фракций кристаллизацией из их растворов

Депарафинизация нефтяных фракций осуществляется с целью снижения температуры застывания нефтяной фракции. Раствор фракции охлаждается, выпавшие кристаллы отделяются фильтрованием на вакуум-фильтрах. Таким образом, в отделение фильтрации подается суспензия твердых парафинов в растворе масла в растворителе.

Задача 1.3. Составить материальный баланс блока (отделения) фильтрации процесса депарафинизации нефтяных масляных фракций со смесью кетон-толуол.
Исходные данные: Фильтрование осуществляется в две ступени, вторая ступень предназначена для промывки гача (или петролатума); отмытый раствор масла со второй ступени возвращается на первую ступень фильтрации. На первую ступень фильтрации направляется суспензия, состоящая из растворителя и сырья в соотношении растворитель:сырье 2:1, в том числе 20 процентов твердой фазы (гача) в расчете на сырье. Со второй ступени фильтрации в первую возвращается рециркулят, состоящий из 5 процентов масла и 100 процентов растворителя (все в расчете на сырье). На промывку «лепешки» и на транспортировку гача на первую и вторую ступени подается по 50 процентов растворителя. Выход депарафинизата –85 процентов в расчете на сырье. Годовая производительность установки – 150000 тысяч тонн по сырью. Число рабочих дней в году – 340 дней.

На рисунке 1.3 приведена схема узла фильтрации установки депарафинизации.
Расчеты сведены в таблицу 1.3.



р-р депарафинизата


р-ль р-ль

1 ступень фильтрации


2 ступень фильтрации






р-ль р-ль
суспензия р-р гача

рециркулят

Рисунок 1.3 -Схема блока фильтрации установки депарафинизации

нефтяной фракции

Таблица 1.3 -Материальный баланс узла двухступенчатой фильтрации установки депарафинизации нефтяной фракции охлаждением раствора




Статьи баланса

% мас., на сырье

Количество,

кг/час

Состав потоков, % мас.

1

2

3

4

1 ступень фильтрации

Приход










1.Суспензия

300

55146




в т.ч. сырье

100

18382




из него твердая фаза

20

3676




растворитель

200

36764




2.Рециркулят

105

19301




в т.ч. масло

5

919




растворитель

100

18382




3.Растворитель на промывку «лепешки»

50

9191




4.Растворитель на транспорти-ровку гача

50

9191




Всего приход:

в т.ч. сырье

растворитель

505

105

400

92829

19301

73528




Расход:










1. Раствор депарафинизата

435

79962

100

в т.ч. депарафинизат

85

15625

19.5

растворитель

350

64337

80.5

2. Раствор гача

70

12867

100

в т.ч. гач

20

3676

28.6

растворитель

50

9191

71.4

Всего расход

в т.ч. сырье

растворитель

505

105

400

92829

19301

73528




2 ступень фильтрации

Приход:










1. Раствор гача с первой ступени

70

12867




в т. ч. твердая фаза

20

3676




растворитель

50

9191




2. Растворитель на промывку «лепешки»

50

9191




2. Растворитель на транспорти- ровку гача

50

9191




Всего приход:

в т. ч. сырье

растворитель

170

20

150

31249

3676

27573




Продолжение табл. 1.3.

1

2

3

4

Расход:










1. Рециркулят на 1 ступень

105

19301

100

в т. ч. масло

5

919

4.8

растворитель

100

9191

95.2

2.Раствор гача

65

11948

100

в т. ч. гач

15

2757

23.1

растворитель

50

9191

76.9

Всего расход:

в т. ч. сырье

растворитель

170

20

150

31249

3676

27573




На основании вышеприведенных задач составим товарные материальные балансы процессов различных процессов.

Уровень потерь по данным эксплуатации аналогичных установок в производственных условиях принимают равными 0.5-1.0 % мас.
Товарный материальный баланс процесса одноступенчатой деасфальтизации гудрона жидким пропаном приведен в табл. 1.4, а для того же процесса с двухступенчатой схемой деасфальтизации – в табл.1.5. Товарный материальный баланс депарафинизации нефтяного сырья кристаллизацией его раствора представлен в табл.1.6. Во всех случаях потери приняты равными 0.5 % мас.
Таблица 1.4 -Товарный материальный баланс деасфальтизации гудрона жидким пропаном (одноступенчатая деасфальтизация)

Статьи баланса –

приход

% мас.

Тонн/

сутки


Тыс. тонн/год

Статьи баланса –

расход

% мас.

Тонн/

сутки


Тыс. тонн/

год


Сырье-гудрон

100

1080

367.2

Деасфальтизат

35.0

378

128.5













Асфальт

64.5

696.6

236.9













Потери

0.5

5.4

1.8

Всего

100

1080

367.2

Всего

100

1080

367.2

Таблица 1.5. –Товарный материальный баланс деасфальтизации гудрона жидким пропаном (двухступенчатая деасфальтизация)



Статьи баланса –

приход


% мас.

Тонн/ сутки

Тыс. тонн/год

Статьи баланса –

расход


% мас.

Тонн/ сутки

Тыс. тонн/

год


Сырье-гудрон

100

1080

367.2

Деасфальтизат

1 ступени



30

324

110.2













Деасфальтизат

2 ступени



10

108

36.7













Асфальт

59.5

642.6

218.5













Потери

0.5

5.4

1.8

Всего

100

1080

367.2

Всего

100

1080

367.2

Таблица 1. 6 -Товарный материальный баланс депарафинизации нефтяного сырья



Статьи баланса –

приход

% мас.

Тонн/ сутки

Тыс. тонн/год

Статьи баланса –

расход

% мас.

Тонн/ сутки

Тыс. тонн/

год


Сырье-

дистиллятная фракция



100

441.2

150

Депарафини-

зат дистиллят-ный



85

375.0

127.6













Гач

14.5

64.0

21.8













Потери

0.5

2.2

0.8

Всего

100

441.2

150

Всего

100

441.2

441.2

При составлении материального баланса следует отдельно учитывать нефтяное сырье и растворитель. В случае, если в процессе используются добавки и компоненты, влияющие на выбор технологической схемы или на другие параметры процесса, следует вести их учет отдельно. Например, в процессе селективной очистки нефтяного сырья фенолом в качестве «антирастворителя» применяется вода. При регенерации растворителя из раствора экстракта, где оказывается вся вода после разделения фаз, необходимо в технологической схеме предусмотреть узел выделения воды (узел сушки экстрактного раствора). Поэтому в материальном балансе узла экстракции нефтяного сырья фенолом необходимо учитывать воду отдельной строкой.



Задачи и упражнения для самостоятельной работы студентов
Ниже приводятся условия задач на составление материальных балансов различных процессов для самостоятельной работы студентов.
Задача 1. Составьте материальный баланс двухступенчатой деасфальтизации гудрона жидким пропаном.

Исходные данные:

Производительность установки по сырью 800 тонн/сутки

Соотношение растворитель:сырье (мас.) 1 ступень 3:1

2 ступень 5:1

Выход деасфальтизата ,% мас. на сырье 1 ступень 30

2 ступень 10

Состав раствора деасфальтизата 1 ступени: деасфальтизата 10 % мас.

растворитель 90

Состав раствора асфальта 2 ступени-асфальт 40 % мас.

растворитель 60

Материальный баланс составьте в кг/час, а товарный материальный баланс - в тонн/год. Установка работает 340 дней в году.

Задача 2. Составьте материальный баланс двухступенчатой деасфальтизации гудрона жидким пропаном.

Исходные данные:

Производительность установки по сырью 1200 тонн/сутки

Соотношение растворитель:сырье (мас.) 1 ступень 2.5:1

2 ступень 3.5:1

Выход деасфальтизата ,% мас. на сырье 1 ступень 36

2 ступень 15

Состав раствора асфальта 1 ступени: асфальт 50 % мас.

растворитель 50

Состав раствора асфальта 2 ступени-асфальт 40 % мас.

Растворитель 60

Материальный баланс составьте в кг/час, а товарный материальный баланс - в тонн/год. Установка работает 340 дней в году.



Задача 3. Составьте материальный баланс двухступенчатой деасфальтизации гудрона жидким пропаном.

Исходные данные:

Производительность установки по сырью 1000 тонн/сутки

Соотношение растворитель:сырье (мас.) 1 ступень 3:1

2 ступень 4.5:1

Выход деасфальтизата ,% мас. на сырье 1 ступень 29

2 ступень 11

Состав раствора деасфальтизата 1 ступени: деасфальтизата 13 % мас.

растворитель 87

Состав раствора асфальта 2 ступени-асфальт 50 % мас.

растворитель 50 %мас.

Материальный баланс составьте в кг/час, а товарный материальный баланс - в тонн/год. Установка работает 340 дней в году.



Задача 4. Составьте материальный баланс двухступенчатой деасфальтизации гудрона жидким пропаном.

Исходные данные:

Производительность установки по сырью 900 тонн/сутки

Соотношение растворитель:сырье (мас.) 1 ступень 2:1

2 ступень 3:1

Выход деасфальтизата ,% мас. на сырье 1 ступень 38

2 ступень 11

Состав раствора асфальта 1 ступени: асфальт 50 % мас.

растворитель 50 % мас.

Состав раствора деасфальтизата 2 ступени-деасфальтизат 10 % мас.

растворитель 90 % мас.

Материальный баланс составьте в кг/час, а товарный материальный баланс - в тонн/год. Установка работает 340 дней в году.



Задача 5. Составьте материальный баланс отделения двухступенчатой фильтрации процесса депарафинизации нефтяных фракций кристаллизацией из раствора.

Исходные данные:


Производительность по депарафинированному маслу (из 1 ступени):

350 тонн/сутки

Состав суспензии : масло 100 % мас.

в т.ч. твердой фазы 18 % мас.

растворитель 200 % мас.

Всего 300

Поступает на 1 ступень. 2 ступень

на промывку “лепешки”, 100 100

% мас. на сырье

На транспортировку гача, 50 50

% мас. на сырье

Раствор депарафинизата 1 ступени содержит депарафинированного масла 89 %

Материальный баланс составьте в кг/ час, а товарный материальный баланс - в тонн/год. Установка работает 340 дней в году.
Задача 6. Составьте материальный баланс отделения двухступенчатой фильтрации процесса депарафинизации нефтяных фракций кристаллизацией из раствора.

Исходные данные:

Производительность по гачу (из 2 ступени): 35 тонн/сутки

Состав суспензии : масло 100 % мас.

в т.ч. твердой фазы 18 % мас.

растворитель 200 % мас.

Всего 300

Поступает на 1 ступень 2 ступень.

на промывку “лепешки”, 50 50

% мас. на сырье




Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3   4   5   6


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница