Ректификация нефтяных смесей. Системы теплообмена установок первичной перегонки нефти и ректификации углеводородных газов. Оценка возможности повышения эффективности системы теплообмена. Рассмотрение оптимизированной схемы с позиции гидравлики.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

• Оглавление

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1 Системы теплообмена установок первичной перегонки нефти и ректификации углеводородных газов

1.2 Синтез систем теплообмена установок перегонки и ректификации нефтяных смесей

1.2.1 Определение эффективности схем теплообмена

1.2.2 Декомпозиционно - эвристический метод

1.2.3 Эволюционно - эвристический метод

1.3 Оптимизация систем теплообмена графоаналитическим методом

1.4 Синтез системы теплообмена на основе задачи о назначении

1.5 Температурно - энтальпийные диаграммы и пинч - методы[8]

2.ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Описание схемы установки ЭЛОУ-АВТ-6 Киришского НПЗ [9]

3.2 Исходные данные

3.3 Создание расчетной схемы существующего варианта блока подогрева нефти

3.3.1 Создание основных технологических потоков

3.3.2 Расчет схемы методом концевых температур

3.3.3 Поверочный расчет схемы с учетом конструкции аппаратов

3.3.4 Проверка адекватности модели

3.4 Оценка возможности повышения эффективности системы теплообмена

3.4.1 Исходные данные

3.4.2 Оценка существующей схемы теплообмена

3.4.3 Результаты

4. ПРОЕКТНАЯ ЧАСТЬ

4.1 Оптимизация схемы подогрева нефти на установке ЭЛОУ - АВТ - 6 Киришского НПЗ

4.1.1 Выбор методики и рассмотрение способов повышения эффективности теплообмена в аппаратах кожухотрубчатого типа

4.1.2 Применение выбранной методики к реальной схеме установки

4.1.3 Рассмотрение оптимизированной схемы с позиции гидравлики

4.2. Экономическая оценка принятых проектных решений

5. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ

6. ЗАКЛЮЧЕНИЯ И ВЫВОДЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А. ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. МАРКЕТИНГОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ В. СТАНДАРТИЗАЦИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ Г. ОХРАНА ТРУДА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Г.1 Характеристика опасных и вредных производственных факторов производства

Г.2 Мероприятия и решения, принятые в проекте для обеспечения безопасности технологического процесса

Г.3 Мероприятия и решения, принятые в проекте по обеспечению безопасности технологического оборудования

Г.4 Организация пожарной безопасности взрывобезопасности производства

Г.5 Мероприятия, предусмотренные для обеспечения нормальных санитарно-гигиенических условий производственной среды

Г.6 Охрана окружающей среды

ПРИЛОЖЕНИЕ Д. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ Е. РАЗГОНКИ ОСНОВНЫХ ПРОДУКТОВ И ПОЛУПРОДУКТОВ УСТАНОВКИ ЭЛОУ - АВТ - 6

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж. ПРОЕКТНЫЕ ДАННЫЕ ПО СХЕМЕ ТЕПЛООБМЕНА

ПРИЛОЖЕНИЕ З. РЕЖИМНЫЕ ПАРАМЕТРЫ

ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ РАБОТЫ - ПРОЕКТА

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВИДЫ И ОБЪЕМЫ РАБОТ, ВЫПОЛНЕННЫХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭВМ И ЭЛЕМЕНТАМИ САПР

Введение

Нефтеперерабатывающая и нефтехимическая промышленность являются одним из основных крупных потребителей энергоресурсов. В отрасли в виде топлива, тепловой и электрической энергии расходуется около 13 % всей перерабатываемой нефти, причем доля топлива составляет почти 40 %, тепловой энергии - 46%, электроэнергии - 14 % [1]. Поэтому энегросбережение в отрасли имеет важнейшее значение.

Основные направления снижения энергоемкости производства в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности следующие:

- создание и внедрение новых технологических процессов, мощных комбинированных систем и установок большой единичной мощности;

- автоматизация поточных линий и производств, обеспечивающая наиболее эффективное использование сырьевых, материальных и топливно-энергетических ресурсов;

- исключение промежуточных операций (перекачка сырья и полупродуктов, их охлаждение и последующий нагрев);

- модернизация, реконструкция и техническое перевооружение технологических установок и производств, увеличение их мощности, совершенствование технологических схем и сокращение удельных расходов топливно-энергетических ресурсов;

- широкое использование сбросной энергии для технологических нужд в системах внутризаводской промышленной теплофикации.

При проведении процессов нефтепереработки при повышенных температурах особенно высокие требования предъявляются, как правило, к системам теплообмена, позволяющим регенерировать тепло, затраченное на достижение необходимых температур, и свести к минимуму затраты на охлаждение продуктов, направляемых на хранение. Рациональная обвязка многих систем теплообмена может существенно интенсифицировать их работу.

Наиболее существенную роль теплообмен играет на установках AT и АВТ, блоки теплообмена которых из-за большого количества теплоносителей представляют собой наиболее сложные системы.

В данной работе проведен анализ системы теплообмена на примере конкретной установки, с целью поиска возможны путей снижения потребления энергоресурсов.

1. Аналитический обзор

1.1 Системы теплообмена установок первичной перегонки нефти и ректификации углеводородных газов

Установки первичной перегонки нефти и ректификации углеводородных газов имеют наиболее развитые системы теплообмена, которые предназначены для максимального использования тепла уходящих потоков и повышения термодинамической эффективности процесса. Для теплообмена используют следующие потоки: пародистиллятные фракции, боковые погоны и остатки атмосферной и вакуумной колонн, промежуточные циркуляционные орошения, дымовые газы и промежуточные фракции и потоки с других технологических узлов комбинированных установок. Благодаря эффективному использованию тепла горячих потоков сырую нефть, удается предварительно нагреть до 220--230 0C, уменьшая тем самым тепловую мощность печей на 20--25%. В результате утилизации тепла горячих нефтепродуктов значительно уменьшается расход охлаждающей воды.

На рисунке 1.1 показана схема теплообмена для подогрева сырой нефти на установке AT [11]. Здесь используется следующая схема теплообмена: циркуляционное орошение атмосферной колонны - пародистиллятные фракции атмосферной колонны - боковые потоки атмосферной колонны - остаток атмосферной колонны.

На рисунке 1.2 представлена схема теплообмена на установке AT с однократным испарением нефти в атмосферной колонне с боковыми укрепляющими секциями [2]. Сырую нефть нагревают двумя потоками до 150°С перед ЭЛОУ и затем до 230 °С и вводят в ректификационную колонну выше места отбора керосиновой фракции.



Рисунок 1.1 - Схема теплообмена горячих нефтепродуктов и сырой нефти на установке AT при двукратном ее испарении:

1 -- электродегидратор; 2 -- отбензинивающая колонна; 3 -- атмосферная колонна; / -- сырая нефть; // -- легкий бензин; III -- тяжелый бензин; IV-- керосин; V --дизельное топливо; VI -- керосино-газойлевая фракция; VII -- мазут.

С верха колонны отводят легкие бензиновые фракция. Из разных зон колонны отводят тяжелую бензино-лигроиновую фракцию, керосиновую, легкую и тяжелую газойлевую фракцию при соответствующих температурах 160, 280, 345 и 410°С. Последние три фракции отбирают в парообразном состоянии в укрепляющие секции, где от них отделяются более высококипящие компоненты, которые возвращаются в колонну. Из ряда зон ректификационной колонны при 250, 345 и 380°С выводят жидкие потоки, которые дополнительно нагревают на 28--35°С и возвращают в колонну. Тепло отводимых фракций используют для предварительного нагрева нефти и для нагрева жидких потоков, имеющих более низкую температуру.

Для предварительного нагрева, нефти на установке ЭЛОУ -- АВТ используют схему теплообмена с тремя параллельными потоками [3]. Сырая нефть нагревается до 115°С ори поступлении в блок ЭЛОУ и затем до 230 оС при поступлении на переработку с использованием следующей схемы теплообмена: циркуляционное орошение атмосферной колонны -- пародистиллятные фракции атмосферной колонны -- верхние продукты вакуумной колонны -- боковые погоны атмосферной колонны -- боковые погоны вакуумной: колонны -- остаток вакуумной колонны. Для повышения эффективности теплообмена на установках AT и АВТ предлагается сырую нефть вначале подавать в пародистиллятый теплообменник атмосферной колонны.

Поскольку обычно сырая нефть нагревается несколькими параллельными потоками, следует избегать принудительного регулирования расхода потоков по отдельным ветвям, достигая равномерного их распределения главным образом симметричным расположением оборудования, конструкций узлов и использованием симметричного числа потоков (двух, четырех).

На современных установках АВТ с помощью системы теплообмена используют подвод дополнительного тепла в атмосферную и вакуумную колон...