Расчет материальных балансов процессов по переработке нефти марки Ekofisk

 

Характеристика  мазутов, остатков, сырья для деструктивных процессов.

Мазут - остаток атмосферной  перегонки - выкипающий выше 350⁰С, может использоваться как котельное топливо или сырье установок вакуумной перегонки и термического крекинга.

Вакуумные дистилляты (вакуумные  газойли) выкипают в пределах 350-470⁰С и используются как сырье каталитического крекинга  и гидрокрекинга; на нефтеперерабатывающих заводах с масленой переработкой получают несколько (два - три) вакуумных дистиллятов.

Гудрон-остаток вакуумной  перегонки выкипает при температуре выше 470⁰С, используется как сырье установок термического крекинга, коксования, производства битума и масел.

Таблица 1.9. Характеристика сырья  для деструктивных процессов
Остаток выше	Выход на нафть, %масс.	r420	ВУ100	Тзаст.,0С	Содержание, %		Коксуемость, %
					серы	Ванадия
350 0С	48,8	0,9451	4,6	18	2,00	-	-
450 0С	34,7	0,9640	19,0	24	2,40	-	-

 

Таблица 1.10.

Характеристика вакуумного газойля (сырья для каталитического  крекинга)

Температура отбора фракции, ºС	Выход на нефть, %  масс.					Молекулярная масса, кг/кмоль		Коксуе-мость, %	Содержание, %						Темпе-ра застывани, ºС
									серы		смол		Va
350 – 500	22,8			0,9080		380		0,048	1,80		3		─		32
Температура отбора фракции, ºС		n50, сСт	n100, сСт		Содержание парафино-нафтеновых у/в, %		Содержание ароматических  углеводородов, %							Содержание смолистых  веществ, %
							I группы			II и III группы		IV группы
350 – 500		36,10	6,80		51,0		14,0			23,0		11,0		1,0

 

Поскольку, темой данного  курсового проекта является разработка варианта комплексной переработки нефти Ekofisk с максимальным выходом светлых, то мазут данной нефти необходимо подвергнуть вакуумной перегонке на установки ВТ и получить вакуумный дистиллят и гудрон. А уже их направлять на процессы деструктивной переработки (каталитическому крекингу, коксованию, гидрокрекингу и др.). Проанализировав вышесказанное можно придти к выводу, что фракцию 350-450⁰С нефти необходимо отправить на каталитический крекинг. В процессе получаются высокооктановый компонент бензина, легкий газойль, который отправляют на установку гидроочистки. Также на этой установке получают тяжелый газойль, который используют как сырье установки замедленного коксования. Гудрон, полученный из Экофийской нефти на установке АВТ, для получения дополнительных количеств светлых частично можно отправить в качестве сырья установки висбрекинга, а полученный из него утяжеленный крекинг-остаток отправить на станцию смешения котельного топлива, а другую часть на установку замедленного коксования.

1.3 Обоснование выбора поточной схемы завода

 

Производство нефтепродуктов и нефтехимического сырья из нефти  организованно на нефтеперерабатывающих  заводах (НПЗ). Современные нефтеперерабатывающие  заводы должны отвечать следующим требованиям:

• обладать высокой пропускной способностью и минимальным числом единичных технологических установок с использованием комбинированных систем;
• осуществлять комплексную переработку нефти с минимальной долей отходов; обеспечить высокое качество получаемых продуктов при максимальной рентабельности;
• использовать безотходную технологию с учетом экологических требований.

Переработка нефти на НПЗ осуществляется с помощью  различных технологических процессов, которые условно могут быть разделены  на следующие группы:

• первичная перегонка нефти;
• термические процессы;
• термокаталитические процессы;
• процессы переработки нефтяных газов;
• процессы производства масел и парафинов;
• процессы производства битумов, пластичных смазок, присадок, нефтяных кислот, сырья для получения технического углерода;
• процессы производства ароматических углеводородов.

В зависимости от ассортимента получаемой продукции, сочетания технологических  производств, характера схемы переработки  нефтеперерабатывающие заводы делят  на

• топливные;
• топливно-масляные;
• заводы с нефтехимическими производствами. 

При выборе поточной схемы  завода, определяющей его структуру, т. е. входящие в его состав технологические  установки, учитывают целый ряд  факторов. Основные из них следующие:

• потребность в тех или иных нефтепродуктах в крупных районах их потребления; в настоящее время районы сооружения отечественных НПЗ соответствуют районам максимального потребления нефтепродуктов, что сокращает расходы на их транспортирование;
• оптимального соотношение производимых нефтепродуктов – бензина, реактивного, дизельного, котельного топлива;
• потребность нефтехимической промышленности в отдельных видах сырья или полупродуктов;
• наличие или отсутствие других доступных энергетических ресурсов, позволяющих обеспечить минимальное использование нефти в качестве котельного топлива;
• качество перерабатываемой нефти, обусловливающее долю гидрогенизационных процессов, возможность производства битумов и т. д.;
• гибкость отдельных процессов, позволяющая при необходимости изменять ассортимент получаемых продуктов [7].

 

Как уже отмечалось, физико-химические свойства нефтей и составляющих их фракций оказывают влияние на выбор ассортимента и технологию получения нефтепродуктов. При определении  направления переработки нефти  стремятся по возможности максимально  полезно использовать индивидуальные природные особенности их химического состава.

Так, на рисунке 2 представлен топливный вариант глубокой переработки нефти Ekofisk с получением фракций бензина и дизельного топлива.

Сырая нефть поступает  на установку АВТ (атмосферно-вакуумная трубчатка), где происходит её разделение на фракции. Газы после первичной переработки направляются на ГФУ для разделения на индивидуальные углеводороды; фракция до 150 ⁰С – на установку вторичной перегонки бензина. Дизельная фракция 150-350 ⁰С пройдя блок гидроочистки подается на депарафинизацию, а затем на станцию смешения дизельного топлива (с получением сортов Л и З). Широкая фракция вакуумного газойля (350-450°С) направляется на установку каталитического крекинга для увеличения выхода светлых нефтепродуктов. Часть остатка >450 ⁰С поступает на установку висбрекинга, а другая часть идет на установку замедленного коксования, также с целью увеличения отбора светлых нефтепродуктов и получения очень ценного игольчатого кокса. Для того же тяжелые газойли каталитического крекинга и коксования (350-500 ⁰С) используют как сырье гидрокрекинга.

Газы с каталитического  крекинга, гидрокрекинга, висбрекинга  и замедленного коксования идут на ГФУ для разделения. Бензиновые фракции  этих процессов поступают на станцию смешения бензина. Легкие газойли висбрекинга и гидрокрекинга направляются на станцию смешения дизельного топлива, куда поступает и тяжелый алкилат с установки алкилирования.

На установки ГФУ  поступают газы различных процессов, где они разделяются на сухой газ, пропан-бутан (ПБ) пропан-пропиленовую фракцию (ППФ), бутан-бутиленовую фракцию (ББФ). Сухой газ и пропан-бутан используют как бытовой газ или топливо для заводских печей. Бутан-бутиленовая фракция (ББФ) в присутствии серной кислоты на установке алкилирования подвергается процессу алкилирования, в результате чего получают дополнительное количество высокооктанового компонента автомобильного бензина и дизельного топлива.

Присутствие гидрокрекинга и гидроочистки, даже при наличии установки риформинга, вызывает необходимость в отдельной установке по производству водорода, сырьем для которой служит сухой газ предельной ГФУ.

Для выделения сероводорода из газов могут быть использованы следующие процессы: поглощение растворами этаноламинов, поглощение холодным метанолом, поглощение раствором трикалийфосфата, вакуум – карбонатный метод и др.

Использование такой  схемы вызвано необходимостью получения  максимального выхода светлых фракций. Причем,  благодаря низкому содержанию серы в нефти и продуктах ее первичной перегонки установки каталитического риформинга для производства высокооктанового компонента бензина эксплуатируются на прямогонных негидроочищенных бензиновых фракциях..

Из нефти получают дизельные зимнее (содержание серы – до 0,1%, температура застывания – не выше –35⁰С) и летнее (содержание серы до – до 0,2%).

Используя оптимальный  подбор мощностей отдельных установок  возможно достижение благоприятных  соотношений выходов автобензина и дизельного топлива при обеспечении их высокого качества. При этом предусматривается использование тяжелых газойлевых фракций коксования и висбрекинга в качестве сырья процесса гидрокрекинга.

 

 

 

 

 

 

 

1.4 Материальные балансы отдельных процессов и завода в целом

 

Материальные балансы  процессов рассчитываем исходя из данных справочника [8].

Количество прихода  и расхода потока в тыс.т./год, т/сутки, кг/ч рассчитываем по формулам:

Производительность потока (годовая) ПГ, тыс.т./год

 

                                  ПГ = ,                           (1)                                                           

где –производительность установки, тыс.т./год

             В–выход продукта, % масс.

 

Производительность потока (суточная) Пс, т/сутки

                                          ,                               (2)

                   где Т–число дней работы установки.

 

Производительность потока (часовая) Пч, кг/ч

                                          ,                              (3) 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

 

1.5 Текст программы расчета материальных  балансов

 

PROGRAM BBH1;

  uses crt;

  type mas=array[1..20] of real;

       str=array[1..20] of string[20];

       masint=array[1..20] of integer;

       matr=array[1..30,1..30] of real;

       matrstr=array[1..30,1..30] of string[20];

  VAR k,ku,kp,kr,i,kpr,j:integer;      np,nr:str;t,m,sp,sr,spg,srg,spt,srt,spc,src,s,s1,sc,sd,sdp,sdc:real;

      p,r,pg,rg,pt,rt,pc,rc,sv,svp,svc,d,dp,dc:mas;

      f:text;l:string;lp:str;lk:matrstr;kk:masint;

      v,vp,vc:matr;

PROCEDURE BALANS;

  Begin

  Repeat

  sp:=0;spg:=0;spg:=0;spt:=0;spc:=0;

  sr:=0;srg:=0;srg:=0;srt:=0;src:=0;

  write('Введите название установки ',k:3,' ................. ');readln(l);

  write('Производительность установки,  тыс.т./год........ ');readln(m);

  write('Введите число дней работы  установки............. ');readln(t);

  write('Введите количество  статей прихода............... ');readln(kp);

  write('Введите количество статей  расхода............... ');readln(kr);

  Writeln('Приход:');

  for i:=1 to kp do

   Begin

   write('':5,'наименование потока ',i,'... ');readln(np[i]);

   write('':5,'расход %(масс.) на сырьё...') ;readln(p[i]);

   sp:=sp+p[i];   end;

   writeln('Расход:');

   for i:=1 to kr do

   Begin

   write('':5,'наименование потока ',i,'... ');readln(nr[i]);

   write('':5,'расход %(масс.) на сырьё...') ;readln(r[i]);

   sr:=sr+r[i];   end;

  writeln('Проверка ввода данных  для установки ', l);

  writeln('Введенные данные верны?  да-[1]/нет-[2]');

  until upcase(readkey)='1';

  writeln;

  for i:=1 to kp do

   Begin pg[i]:=m*p[i]/sp;spg:=spg+pg[i];

   pt[i]:=pg[i]*1000/t;spt:=spt+pt[i];

   pc[i]:=pt[i]*1000/24;spc:=spc+pc[i]   end;

   for i:=1 to kr do

    Begin rg[i]:=m*r[i]/sr;srg:=srg+rg[i];

    rt[i]:=rg[i]*1000/t;srt:=srt+rt[i];

    rc[i]:=rt[i]*1000/24;src:=src+rc[i];    end;

  writeln(f);

  writeln(f,'':20,'Установка ',l);

  writeln(f,'':10,'Производительность, тыс.т./год ',m:8:2);

  writeln(f,'':10,'Число дней работы -',t:4:0);

  write(f,'':5);for i:=1 to 70 do write(f,#205);writeln(f);

  writeln(f,'':7,'Наименование потока    %(масс.)  тыс.т./год   т./сутки    кг/ч');

  write(f,'':5);for i:=1 to 70 do write(f,#205);writeln(f);

  writeln(f,'':7,'  Приход:');

  for i:=1 to kp do writeln(f,'':6,i:2,'. ',np[i]:20,p[i]:8:2,pg[i]:12:1,pt[i]:11:1,pc[i]:11:0);