Разработка поточной схемы нефтеперерабатывающего завода. Общая характеристика нефтей Западной Сибири

Согласно данных материального баланса установки замедленного коксования (табл. 15), в процессе образуется 140 746 т/год (140,746 тыс. т/год) углеводородного газа до С₄, что в пересчете на нефть составит:

3 000 тыс. т/год       –    100 % (масс.) на нефть

140,746 тыс. т/год   –    х

х =   = 4,6915 » 4,69 % (масс.) на нефть

Таблица 22

Состав газов, поступающих на ГФУ непредельных газов

с установки замедленного коксования

[6, стр. 296]

Таблица 23

Материальный баланс ГФУ предельных газов

Таблица 24

Материальный баланс ГФУ непредельных газов

2. 13.   Материальный баланс установки производства водорода (УПВ)

Назначение установки – производство водорода, потребность в котором возрастает из года в год в связи с постоянным углублением процессов переработки нефти, повышением требований к качеству получаемых топлив и смазочных материалов, а также в связи с необходимостью обессеривания энергетического топлива. В качестве сырья для получения водорода методом паровой каталитической конверсии легких углеводородов могут быть использованы природные и заводские (сухие и жирные) газы, а также прямогонные бензины. Этот наиболее распространенный метод производства водорода включает три стадии: подготовку сырья к конверсии, собственно конверсию и удаление из продуктов оксидов углерода.

Применяемая в настоящее время технология регламентирует некоторые требования к качеству сырья, в частности по содержанию в нем соединений серы (в газах до 100мг/м³, в бензинах до 0,3 мг/кг), отравляющих как никелевый катализатор паровой конверсии углеводородов, так и цинкмедный катализатор низкотемпературной конверсии оксида углерода. Присутствие в сырье непредельных углеводородов вызывает образование углеродистых отложений на катализаторе паровой конверсии углеводородов.

В промышленности получают технический водород с содержанием водорода 95-98 % (об.). Производство технического водорода меньшей концентрации приводит к его повышенному расходу на установке гидрокрекинга, а большей концентрации – требует значительных затрат и экономически не рентабельно [7, стр. 62].

Процесс паровой конверсии углеводородов протекает в вертикальных трубчатых реакторах, заполненных катализатором и размещенных в радиантной секции печи в один, два или несколько рядов, закрепленных только внизу или вверху и обогреваемых с двух сторон. Типичный катализатор процесса – никель, нанесенный на оксид алюминия, то есть kat = Ni/Al₂O₃. Топливом для печи служит очищенный от сернистых соединений технологический или природный газ.  Образующийся в результате протекания процесса диоксид углерода СО₂ вместе с парами воды выволится в атмосферу. Водородсодержащий газ проходит через реактор метанирования, где непревращенный оксид и неудаленный диоксид углерода гидрируются с образованием метана, после чего от него отделяется сконденсировавшийся в сепараторе водяной пар.

Условия процесса конверсии углеводородов:

Ø  Температура t = 800-900 ^оС;

Ø  Давление Р = 2,2-2,4 МПа;

Ø  Катализатор kat = Ni/Al₂O₃;

Ø  Расход сырья 1,03-1,05 м³ на 1 м³ получаемого ВСГ;

Ø  Расход водяного пара 0,60-0,66 м³ на 1 м³ сухого газа.

Спецификой работы установки, требующей строжайшего соблюдения правил безопасности и правил эксплуатации аппаратов, работающих под давлением, является применение взрывоопасных и токсичных веществ. Установка паровой каталитической конверсии углеводородов для производства водорода часто является составной частьюустановки гидрокрекинга; ее строительство обходится примерно в 25-30 % стоимости установки гидрокрекинга [7, стр. 63].

При составлении материального баланса необходимо учитывать, что часть потребностей завода в техническом водороде удовлетворяется за счет ВСГ, образующегося на установке каталитического риформинга, в количестве 19 377 т/год, в том числе 4 343 т/год 100 %-ого водорода. Расходуется водород на следующих установках:

Ø  Изомеризации (566 т/год ВСГ, в т. ч. 156 т/год 100 %-ого Н₂);

Ø  Гидроочистки (3 709 т/год 100 %-ого Н₂);

Ø  Гидрокрекинга (27 436 т/год 100 %-ого Н₂).

Таким образом, для покрытия нужд завода в водороде необходимо произвести

(156 + 3 709 + 27 436) – 4 343 = 26 958 т/год чистого Н₂,

ВСГ содержит 95 % объемных чистого водорода. Пересчитаем состав ВСГ, вырабатываемого на установке производства водорода на массовые проценты, используя следующую формулу:

w_i = × 100 %, где w_i – массовая доля i-ого компонента смеси, % масс.;

j_i – объемная доля i-ого компонента смеси, % об.;

М_i – молекулярная масса i-ого компонента смеси, г/моль.

Результаты пересчета для удобства сведем в таблицу:

или, учитывая, что ВСГ с УПВ содержит 95 % чистого водорода:

= 39 644,12 » 39 644 т/год ВСГ.

УПВ работает 340 дней в году, следовательно, ее суточная и часовая производительность составит:

= 116,6 » 117 т/сут или = 4 858,33 » 4 858 кг/ч.

Таблица 25

Материальный баланс установки производства водорода

Следует учесть, что суммарное количество сухого газа, выделяемого на газофракционирующих установках предельных и непредельных газов, составляет (табл. 23 и 24):

40 638 + 80 788 = 121 426 т/год

Из них на установке производства водорода расходуется 39 644 т/год (табл. 25). Таким образом в топливную сеть завода поступает сухого газа:

121 426 – 39 644 = 81 782 т/год

2. 14.   Сводный материальный баланс завода

Сводный материальный баланс завода ведется в расчете на 365 дней в году. При этом исходными данными служат расходные статьи материальных балансов отдельных установок проектируемого нефтеперерабатывающего завода, выраженные в т/год.

Таблица 26

Сводный материальный баланс НПЗ

3. Анализ результатов расчетов

3. 1.  Расчет октанового числа бензина

Среднее октановое число получаемого бензина определяется по правилу аддитивности на основании данных таблицы «Октановое число компонентов автомобильного бензина» [5, стр. 16]. В основе расчета лежит следующая формула:

ОЧ  = , где ОЧ  – октановое число бензина;

ОЧ _i – октановое число компонента бензина;

Х_i – массовая доля компонента бензина, равная отношению количества i-ого компонента (т/год) к общему количеству товарного автообильного бензина (т/год).

Для удобства представления последовательности и результатов расчета октанового числа бензина составим таблицу.

Таблица 27

Расчет октанового числа автомобильного бензина

Вывод: в результате компаундирования компонентов, имеющих различную