|
Proiect la disciplina: TEHNOLOGIA DISTILARII PETROLULUI
Tema proiectului: Elaborarea anteproiectului tehnologic al unei instalatii de distilare atmosferica
Date de proiectare
1. Tipul titeiului si caracteristicile diferitelor fractiuni : T4
2. Produsul obtinut in cantitate maxima: Motorina
3. Capacitatea instalatiei de DA : 3,2*10 t/an
4. Temperatura de intrare a titeiului in instalatie: 220 oC
5. Temperatura apei de racire : C
6. Temperatura si presiunea aburului: C, 7 atm.
7. Combustibilul folosit la cuptoare: combustibil lichid - pacura.
Se cere:
1. Calculul continutului potential de produse albe
2. Stabilirea proprietatilor fizico-chimice medii ale produselor din DA
3. Alegerea schemei tehnologice (tipul de coloana,stripere etc)
4. Calculul sistemului de fractionare.
4.1 Alegerea pe baza datelor din literatura, numarului de talere necesare in coloana.
4.2 Stabilirea profilului presiunilor din coloana
4.3 Calculul temperaturilor din coloana
5. Cantitatea de apa de racire din condensatorul de la varful coloanei.
6. Sarcina termica a cuptorului tubular
7. Bilantul material si termic pe instalatie.
8. Dimensionarea tehnologica a coloanei de DA
8.1 Calculul diametrului coloanei
8.1 Calculul inaltimii coloanei
9. Descrierea procesului tehnologic, a controluui fabricatiei, a masurilor de protectie a muncii, consumuri si consideratiuni economice.
10. Schema generala a instalatiei, inclusiv automatizarea procesului.
11. Bibliografie
Data eliberarii temei: 01.03.2010
Termenul pentru predarea proiectului: 20.05.2010
CARACTERISTICI ALE TITEIULUI:
Titei tip T4
=0,870
% sulf = 1,54
Temperatura initiala de distilare : 30 C
T0 de fierbere la 760 mm col Hg
% vol titei
% vol cumulate
29-50
1,2
1,2
0,664
50-75
1,3
2,5
0,668
75-100
2,8
5,3
0,708
100-125
3,7
9,0
0,742
125-150
3,4
12,4
0,761
150-175
3,7
16,1
0,776
175-200
3,9
20,0
0,797
200-225
3,7
23,7
0,815
225-250
4,7
28,4
0,830
250-275
6,6
35,0
0,851
275-310
5,1
40,1
0,875
310-340
5,7
45,8
0,886
340-370
5,7
51,5
0,900
370-400
7,1
58,6
0,928
400-430
6,9
65,5
0,955
430+
34,5
100,0
0,985
Curba randament-densitate
%vol dist
1,2
0,664
2,5
0,666
5,3
0,685
9,0
0,695
12,4
0,709
16,1
0,720
20,0
0,731
23,7
0,741
28,4
0,751
35,0
0,761
40,1
0,772
45,8
0,781
51,5
0,790
58,6
0,800
65,5
0,810
100,0
0,821
1. CALCULAREA CONTINUTULUI DE PRODUSE ALBE
Potentialul de produse albe reprezinta procentul maxim de produse de o anumita calitate ce se obtine dintr-un anumit titei supus distilarii.
Ca metoda de calcul a potentialului de produse albe se alege metoda ce utilizeaza drept criteriu de separare, temperaturile finale pe curbele STAS ale produselor si decalajele pe curbele STAS intre produsele fractionate. Calculul urmeaza succesiunea:
Fractiunea
tfSTAS,°C
Bz us
135
Bz gr
205
Pet
280
Mot
360
dSTASBz us-Bz gr =15
dSTASBz gr-Pet =20
dSTASPet-Mot=5
dPRFBz us-Bz gr=52,5
dPRFBz gr-Pet=37,5
dPRFPet-Mot=54
Fractiunea
tfPRF,°C
Bz us
145
Bz gr
210
Pet
295
Mot
380
6.Se calculeaza temperatura de taiere intre produsul usor si greu cu relatia:
tt(PU-PG) = (t100%PU+t100%PG)/2
tt(Bz us-Bz gr)= 118,75
tt(Bz gr-Pet)= 191,5
tt(Pet-Mot)=268
7.Se calculeaza temperatura initiala pe curba PRF a produsului usor cu relatia:
t0%PG = t100%PU-S PRF(PU-PG)
t0%BG = t100%BU-S PRF(BU-BG)=145-52,5=92,5
t0%P = t100%BG-S PRF(BG-P)=210-37,5=172,5
t0%M = t100%P-S PRF(P-M)=295-54=241
8.Din curba PRF a titeiului in functie de temperatura de taiere se citeste % volum cumulat de produse distillate.
%vol D4=8,0%
%vol D3=18,3%
%vol D2=32,5%
%vol D1=53%
9.Se determina potentialul de produse.
Bz us : 8,0%
Bz gr : 18,3-8=10,3%
Pet 32,5-18,3=14,2%
Mot : 53-32,5=20,5%
Produs
Notatii conven-tionale
Limite de distilare in °C
Decalaj
d(5-95) STAS °C
Suprapunere
S (0-100) PRF
°C
Temperatura taiere,
°C
% vol. Cumulat
Potential % vol.
STAS
PRF
0% vol.
100% vol.
0% vol.
100% vol.
Benzina usoara
D4
150
29
145
15
20
5
52,5
37,5
54
118,75
8
8,0
Benzina grea
D3
260
92,5
210
191,5
18,3
10,3
Petrol
D2
350
172,5
295
268
32,5
14,2
Motorina
D1
380
241
380
380
53
20,5
2.Calculul proprietatilor medii ale produselor
2.1 Tabelul proprietatlor medii ale produselor
PRODUS
Simbol
t50%PRF, °C
t50%STAS, °C
M
K
Benzina usoara
D4
0,7090
0,7137
86,5
85
138
12,5
Benzina grea
D3
0,764
0,7684
153
150
166
12,0
Petrol
D2
0,8275
0,8316
228
225
219
11,9
Motorina
D1
0,8850
0,8888
328
315
307
11,8
M=44,29 - /1,03 -
2.2Bilantul material al coloanei de Da
PRODUS
Simbol
% vol
debit m3/h
% gr.
Debit kg/h
M
Debit Kmol/h
Benzina usoara
D4
8,00
36,78
0,7090
0,7137
6,52
26077,02
138
188,96
Benzina grea
D3
10,30
47,36
0,7640
0,7684
9,05
36183,04
166
217,97
Petrol
D2
14,20
65,29
0,8275
0,8316
13,51
54027,48
219
246,70
Motorina
D1
20,50
94,25
0,8850
0,8888
20,85
83411,25
219
271,70
Total distilate
Sum D
53,00
243,68
49,93
199698,79
Pacura
B
47,00
216,11
0,9268
0,9304
50,07
200301,21
Titei
F
100.00
459,77
0,8700
0,8739
100.00
400000,00
=0,9952*+0,00806
% gr= (kg/h*Di/ kg/h titei)*100
Kmol/h= kg/h/ M
2.3 Curbele prf si ve pentru produse
benzina usoara
%Distilat
tPRF'°C
tve°C
0
92,5
142
10
124
147
20
133
30
139
150
40
147
50
153
153
60
160
70
167
156,5
80
175
90
185
161,5
100
210
167,5
Obs :Curbele caracteristice pentru pentru produsele albe sunt prezentate in anexa
benzina grea
%Distilat
tPRF °C
0
29
74,1
10
45
75,5
20
56
30
73
83,5
40
79
50
86,5
86,5
60
95
70
102
90,5
80
108
90
112
93,5
100
145
104,5
Obs :Curbele caracteristice pentru pentru produsele albe sunt prezentate in anexa
PETROL
%Distilat
tPRF'°C
tve°C
0
172,5
217
10
200
221
20
210
30
218
225
40
223
50
228
228
60
236
70
243
231,5
80
250
90
258
234,5
100
295
247,5
Obs :Curbele caracteristice pentru pentru produsele albe sunt prezentate in anexa
MOTORINA
%Distilat
tPRF'°C
tve°C
0
241
307
10
274
312
20
287
30
302
320
40
315
50
328
328
60
337
70
347
334
80
358
90
370
341
100
380
344
Obs :Curbele caracteristice pentru pentru produsele albe sunt prezentate in anexa
3. Alegerea schemei tehnologice a instalatiei
Utilajele principale ale instalatiei de distilare atmosferica sunt:
S-a ales coloana de tip "U" pentru calculul tehnologic.
La acest tip de coloana preluarea caldurii cedata de produsele petroliere pentru a se raci de la temperatura de intrare pana la temperatura de iesire din coloana se realizeaza cu un reflux rece introdus deasupra primului taler de la varful coloanei.
Alimentarea coloanei se face cu titei partial vaporizat in zona de vaporizare, iar produsele laterale ce se extrag de pe talere in stare lichida sunt trecute prin stripere in care se elimina produsele usoare antrenate la scoaterea fractiunii din coloana .
Fractia usoara eliminata prin stripere se reintroduce in coloana cu un taler mai sus decat talerul de extragere, iar produsele stripate dupa ce fac shimb de caldura cu titeiul sunt racite si trimise la rezervoare. Din zona de stripare a coloanei se obtine pacura.
La coloana de tip "U" debitele de lichid (reflux) si vapori prin coloana creste considerabil de la baza spre varf, ceea ce determina dimensionarea coloanei pe baza debitelor existente la varful coloanei; aceasta conduce la un diametru mai mare pentru acest tip de coloana decat pentru tipul "A" sau "R".
4. Calculul sistemului de fractionare
4.1 Alegerea pe baza datelor din literatura a numarului de talere necesare in coloana.
Datorita dificultatilor determinarii numarului de talere pentru distilarea unei materii prime complexe precum titeiul alegerea numarului de talere se face pe baza datelor practice din literatura. Majoritatea coloanelor de distilare atmosferica au de la 25 la 35 de talere intre zona de vaporizare si varful coloanei.
TABEL CU ALEGEREA NUMARULUI DE TALERE:
Fractii separate
Nr.talere recomandate
Nr.talere alese
Benzina usoara-Benzina grea
6-10
9
Benzina grea-Petrol
6-8
8
Petrol-Motorina
4-6
5
Motorina-ZV
3-4
4
Striper
4
4
Baza coloanei
4
4
4.2 Calculul presiunilor in coloana
Calculul presiunilor in coloana in punctele cheie din coloana se face pe baza datelor din literatura conform schemei urmatoare.
Fig.1 Presiunile in coloana
TABEL: PRESIUNI IN COLOANA
Locul de masurare a presiunii
Presiunea in mm col Hg
Vas de reflux
790
Varf coloana
1090
Taler extragere benzina grea
1171
Taler petrol
1253
Taler motorina
1298
Zona de vaporizare
1360
Baza coloanei
1396
Iesire cuptor
1596
ΠVR=760+(10-50)mm col Hg
ΠVC= ΠVR+(250-350)mm col Hg
ΠDi= ΠVC+Nti*Δpmm col Hg
Πzv= ΠVC+NtB* Δpmm col Hg
ΠB= Πzv+ NtB Δpmm col Hg
Πec= Πzv+(150-250)mm col Hg
TRASAREA CURBELOR VE ALE TITEIULUI LA SI :
t 50% VE = 350sC la = 1360 mmHg
t 50% VE =370 sC la = 1596 mmHg
Curbele VEtitei la zv, respectiv ec sunt prezentate in anexa .
4.3 Calculul temperaturilor in coloana
4.3.1 Calculul temperaturii la intrare in zona de vaporizare tizv
Fig. 2 Bilant termic pentru calculul temperaturilor in baza coloanei
Bilant material in baza coloanei
Flux
Simbol
%vol
Debit volumic
(m3/h)
debit kg/h
% gr.
Titei
F
100
459,77
0,8739
0,8700
400000,00
100
Total distilate
53
243,68
0,8237
0,8196
199698,79
49,93
Pacura
B
47
216,11
0,9304
0,9268
200301,21
50,07
Supravaporizat
Lo
2
9,20
0,9261
0,9225
8487,00
2,12
Fractia vaporizata din titei in ZV
V'
42,51
195,45
0,8142
0,8100
158314,50
39,58
Fractia lichida din titei in ZV
B'
57,49
264,32
0,9181
0,9144
241685.50
60,42
Lichid iesire din ZV
66,20
304,37
0,8261
0,8220
250192,14
62,55
Vapori stripati
Vs
13,90
63,91
0,7854
0,7811
49920,10
12,48
Abur stripare
Ab
6159,40
Temperatura la intrare in zona de vaporizare Tizv se obtine din curbe VE titei trasata la zv, tizv corespunde procentului V'.
dLo =>graFic
B'=B/1-SF-Lo
SF=21%=0,21
V'=100-B'
VS=Lezv*SF=13,90
dB'=F*dF-V'*dv'/B'
dLezv= B'*dB'+Lo*dLo/ Lezv
dVs= Lezv*dLezv-B*dB
tizv = 325˚C
Pzv = 1360 mm Hg
V' = 42,51 (V' a fost determinat anterior)
4.3.2 Calculul temperaturii la iesire din cuptor
Fluxuri
%vol fata de titei
Debit m3/h
Debit Kg/h
T, ˚C
Entalpia Kcal/kg
Flux termic Kcal/h
Intrari coloana V'
42,51
195,45
0,8100
0,8142
158314,50
325
246,09
38959615,31
B'
57,49
264,32
0,9144
0,9181
241685,50
325
181,34
43827248,57
Iesiri cuptor Vec
35,00
160,92
0,8630
0,8669
138873,53
327
242,06
33615726,67
Bec
65,00
298,85
0,8738
0,8777
261126,47
327
186,89
48801925,98
Total iesiri
82786863,88
Total intrari
82417652,65
presupunem tec = tizv+2˚C; tec = 325+2= 327˚C
Qizv=QV'+QB'=GV'*Htizv+GB'*htizv
Htizv=246,09 kcal/kg
htizv=181,34 kcal/kg
Qizv=82786863,88 kcal/kg
f(πec,tec) =>Vec=35,00%
Bec=65,00%
Htec=242,06 kcal/kg
htec=186,89 kcal/kg
Qec=GVec*Htec+GBec*htec
Qec-Qizv/0,5GF=±0,5˚C
Qec-Qizv/0,5*400000=-1
Deci temperatura la iesire din cuptor este 327˚C.
4.3.3 Calculul temperaturii in baza coloanei tb
Temperatura din baza coloanei, tb , s-a determinat printr-un bilant termic pe contur deasupra talerului 4 din figura 6, conform algoritmului din indrumar
Flux
%vol fata de titei
Debit m3/h
Debit kg/h
Entalpia Kcal/kg
Flux termic Kcal/h
Temp
˚C
Intrari B'
57,49
264,32
0,9181
0,9144
241685,50
181,34
43827248,57
325
L0
2,00
9,20
0,9261
0,9225
8487,00
173,67
1473937,29
315
Abi
6159,40
725,49
4468583,11
290
Iesiri
B
47,00
216,11
0,9304
0,9268
200301,21
164,36
32921506,88
305
Vs
13,90
63,91
0,7854
0,7811
49920,10
245,78
12269362,18
320
Abe
6159,40
743,29
4578220,43
320
Total intrari =49769768,97
Total iesiri=49769089,49
tB calculat=304,94˚C
tB presupus=305 ˚C
Tb=tizv-(10-20)=325-20=305
TLo=tizv-10˚C=315
T4=tizv-tizv- tizv-tB/4=320
P=1360/760=1,79 atm
IABe=3114,2-0,79(3114,2-3112,2)=3112,62=743,29
HtB Qi-Qe/GB=164,36 Kcal/mol
0,000405t2+0,403t-164,36*√0.9304=0
Δ=0,4032+4*0,000405*158,34=0,42
√Δ=0,65
T1,2=-0,403+0,65/2*0,000405=304,94˚C
t5=315 ˚C
t4=320 ˚C
Deci temperatura in baza coloanei este de 305 sC
4.3.4 Calculul temperaturii la iesire din zona de vaporizare tezv
Temperatura in zona de vaporizare a coloanei se determina prin bilant termic pe contur I figura 6, conform algoritmului din indrumar
Flux
%vol fata de titei
Debit m3/h
Debit Kg/h
T, C
Entalpia Kcal/kg
Flux termic Kcal/h
Intrari V'
42,51
195,45
0,8142
0,8100
158314,50
325
246,09
38959615,31
Vs
13,90
63,91
0,7854
0,7811
49920,10
320
245,78
12269362,18
Iesiri Vhezv
56,41
259,36
0,8071
0,8029
208234,6
324
246,02
51229876,29
Total intrari=51228977,49
Tzv=tizv-(1-2)=325-1=324˚C
Dvezv=dv'-V'+dVs*Vs/VHezv
0,00014t2+0,109t-100,27=0
Δ=0,04=0,20
T1,2=-0,109+0,20/2*0,00014=325 tpp este corect
4.3.5 Bilantul material pe stripere si proprietatile produselor la iesire din stripere
Flux
%vol fata de titei
%vol fata de produs
Debit m3/h
DEBITE
t0% VE produs nestripat
Sf
Kg/h
Kmol/h
D1
20,50
100
94,25
0,8850
0,8888
83411,25
271,70
0,31
D1'
29,71
144.93
136,60
0,8750
0,8789
119525,0
Vs1
9,21
44.93
42,35
0,8527
0,8567
36113,75
272
A1i
2686,13
149,23
D2
14,20
100
65,29
0,8275
0,8316
54027,48
246,70
197
0,24
D2'
18,68
131,55
85,89
0,8190
0,8231
70343,91
VSD2
4,48
31,55
20,60
0,7920
0,7963
16316,43
A2
1860,77
103,38
D3
10,30
100
47,36
0,7640
0,7684
36183,04
217,97
117
0,18
D3'
12,56
125,61
57,75
0,7540
0,7584
43543,50
Vs3
1,20
25,61
10,39
0,7340
0,7385
7360,46
A3
1349,76
74,99
RAB=28,5 Kg abur/m3produs stripat
D1'=D1/1-SF
4.3.6 Calculul temperaturii pe talerul de extragere a motorinei tD1
Temperatura tD1 a fost calculata conform algoritmului din indrumar. Rezultatele obtinute sunt prezentate in tabelul urmator:
Fig. 3 Bilant termic pentru calculul temperaturii pe talerul de extragere a motorinei tD1
Grafic tD1aproximativ=270 sC
tD2presupus=200 sC
Flux
Debit masic, kg/h
Debit molar, kmol/h
t, sC
Entalpie, kcal/kg
Flux termic, kcal/h
Intrari V'
158314,50
325
0,8142
246,09
38959615,31
B'
241685,50
325
0,9181
181,34
43827248,57
ABi
6159,40
342,19
290
725,49
4468583,11
LVS1
36113,75
257
0,8567
140,80
5084816,00
Iesiri B
200301,21
305
0,9304
164,36
32921506,88
D1
119525,00
389,33
270
0,8789
147,56
17637109,00
D2
54027,48
246,71
270
0,8316
210,84
11391153,88
D3
36183,04
217,97
270
0,7684
216,51
7833989,99
D4
26077,02
188,96
270
0,7137
221,43
5774234,54
Abe
6159,40
342,19
270
719,25
4430148,45
TOTAL:Qi=92340262,99 342,19kmol/h abur
Qe=62351033,74
t0%D1'=272 sC din grafic I8 tD1'aproximativ=270 sC
t0%D2'=197 sC din grafic I8 tD2'aproximativ=200 sC
tLVS1=-270-205/5+270=257
pΔ1=1298/760=1,71atm
iAbe=3014,0-0,71*(3014,0-3011,1)=3011,94=719,25Kcal/Kg
H270=206,59Kcal/Kg
h257=138,36Kcal/Kg
GRD1+1=Qi-Qe/H270-h257=439531,43
QRD1+1 Qi-Qe=29989229,25
nRD1+1=GRD1+1/MD1=1431,70 kmol/h
pΔ1=1298*(1431,70/1431,70+217,97+188,96+342,19)=852,13 mm col Hg
din AZNAI => tD1calc=272 sC =>tpropus=270 sC e corect
4.3.7 Calculul temperaturii in baza striperului t2D1
Calculele au fost efectuate conform algoritmului din indrumar.
SF=0,31
Grafic I.5=>Δtaproximativ=30sC
tD1-tAB=270-290=-20 sC
grafic I.6=> Δtaproximativ-Δtreal=-2 sC => Δtreal=32 sC
t4=tD1-Δtreal/4=262,0 sC
t2D1 presupus=tD1-Δtreal=270-32=238 sC
Fig. 4 Calculul temperaturii in baza striperelor
Verificarea temperaturii presupuse s-a facut prin bilant termic pe conturul I.
Flux
Debit Kg/h
t,sC
Entalpia Kcal/kg
Flux termic Kcal/h
Intrari D1'
119525,0
0,8789
270
147,56
17637109,00
A1i
2686,13
290
725,49
1948760,45
TOTAL
19585869,45
Iesire D1
83411,25
0,8888
238
123,46
10297952,95
VS1
36113,75
0,8567
262
203,96
7366168,37
A1e
2686,13
262
715,34
1921496,23
TOTAL
-
928764,6
1atm iAie=2998,08
2atm iAbe=2994,94 iAbe1,71atm=2995,59=715,34
ht2D1=Qi-Qe/GD1=123,46
ht2D1=0,403t+0,000405t2/√
0,000405t2+0,403t-123,46√0,8888=0
Δ=0,35=>Δ=0,595
t2D1=-0,403+0,595/2*0,000405=237,04
t2D1calc=237,04 sC => t2D1presupus=238 sC e coect
4.3.8 Calculul temperaturii pe talerul de extragere a petrolului tD2
Temperatura tD2 a fost calculata conform algoritmului din indrumar. Rezultatele obtinute sunt prezentate in tabelul urmator:
Grafic tD2aproximativ=202sC
tD2presupus=200 sC
Fig. 5 Calculul temperaturii pe talerul de extragere a petrolului
Verificarea temperaturii presupuse s-a facut prin bilant termic pe conturul I.
Flux
Debit masic, kg/h
Debit molar, kmol/h
t, sC
Entalpie, kcal/kg
Flux termic, kcal/h
Intrari V'
158314,50
325
0,8142
246,09
38959615,31
B'
241685,40
325
0,9181
181,31
43827248,57
ABi
6159,40
342,19
290
725,49
4468583,11
A1
2686,13
149,23
290
725,49
1948760,45
LVS2
16316,43
192
0,7963
103,44
1687771,52
Iesiri B
200301,21
305
0,9304
164,36
32921506,88
D1
83411,25
271,70
238
0,8888
123,46
10297952,95
D2'
70343,91
200
0,8231
106,70
7505695,20
D3
36183,04
217,97
200
0,7684
176,97
6403312,59
D4
26077,02
188,96
200
0,7137
181,22
4725677,56
A1e
2686,13
149,23
200
685,85
1842282,26
Abe
6159,13
342,19
200
85,85
4224424,49
t0%D2'=197 sC =>tD2'=200 sC
t0%D3'=117 sC=>tD3'=120 sC
NtP-BG=8 tlvs=-200-120/8+200=192 sC
tD2propus=200
p=1253/760=1,65atm
iAB=2872,08=685,85 kcal/mol
QRD2+1=Qi-Qe30476822,23kcal/h
H200=172,73kcal/kg
h192=101,74kcal/mol
GRD2+1 QRD1+1 H200-h192=429311,48
nRD2+1=1960,32kmol/h
P2 1253*(1960,32/1960,32+188,96+342,19+149,23)=930,16mm col Hg
din AZNAI tD2calc=202 sC=>tD2presupus=200 sC e corect
4.3.9 Calculul temperaturii in baza striperului t2D2
Calculele au fost efectuate conform algoritmului din indrumar.
SF=0,24
Grafic I.5=>Δtaproximativ=28 sC
tD2-tAB=200-290=-90 sC
grafic I.6=> Δtaproximativ-Δtreal=4 sC => Δtreal=26sC
t4=tD2-Δtreal/4=193,5sC
t2D2 presupus=tD2-Δtreal=200-26=174 sC
Verificarea temperaturii presupuse s-a facut prin bilant termic pe conturul I.
Flux
Debit Kg/h
t,sC
Entalpia Kcal/kg
Flux termic Kcal/h
Intrari D2'
703343,91
0,8231
200
106,70
7505695,20
A2i
1860,77
290
725,49
1349970,03
TOTAL
8855665,23
Iesire D2
54027,48
0,8316
174
88,64
4788995,83
VS2
16316,43
0,7963
193,5
171,39
2796472,94
A2e
1860,77
193,5
682,75
1270440,72
Total
-
-
4066913,66
P=1,65atm
1atmiAb=2862,33
2atmiAB=2857,34 iAB1,65=2859,09 Kcal/kg
Ht2D2=Qi-Qe/GD2=88,64Kcal/kg
0,000405t2+0,403t-88,64*√0,8316=0
D=0,29 =>√D=0,54
t2D2=-0,43+0,54/2*0,000405=172,14sC=> t2D2propus=174 e corect
4.3.10 Calculul temperaturii pe talerul de extragere al petrolului
Temperatura tD3 a fost calculata conform algoritmului din indrumar. Rezultatele obtinute sunt prezentate in tabelul urmator:
Grafic tD3calculat=121,5sC
tD3presupus=120 sC
Fig. 6 Calculul temperaturii pe talerul de extragere a benzinei
Flux
Debit masic, kg/h
Debit molar, kmol/h
t, sC
Entalpie, kcal/kg
Flux termic, kcal/h
Intrari V'
158314,50
325
0,8142
246,09
38959615,31
B'
241685,50
325
0,9181
181,31
43827248,57
Abi
6159,40
342,19
290
725,49
4468583,11
A1i
2686,13
149,23
290
725,49
1948760,45
A2i
1860,77
103,38
290
725,49
1349970,03
Lvs3
7360,46
119
0,7385
62,48
459881,54
TOTAL
91014059,01
Iesiri B
200301,21
305
0,9304
164,34
32921506,88
D1
83411,25
271,70
238
0,8888
123,46
10297952,95
D2
54027,48
246,71
174
0,8316
88,64
4788995,95
D3'
43543,50
120
0,7584
62,23
2709712,01
D4
26077,02
188,96
120
0,7137
140,78
3671122,88
A1e
2686,13
149,23
120
363,39
976112,78
A2e
1860,77
103,38
120
363,39
676185,51
Abe
6159,40
342,19
120
363,39
2238264,37
TOTAL
55570141,20
t0%D3'=117 sC=>tD3=120 sC
t100%D4=104,5 sC=>tD4=110 sC
tLVS3=120-10/9=119 sC
tD3propus=120 sC
p=1171/760=1,54atm
=Qi-Qe=35443917,81kcal/h
H120=137,86
h119=61,65
=465021,23kg/h
nRD3+1 2801,33kmol/h
PD3=1171*(2801,33/2801,33+149,23+103,38+342,19)=965,91
din AZNAI=>tD3calc=121,5 sC=>tD3presupus=120 sC e corect
4.3.11 Calculul temperaturii in baza striperului t2D3
Calculele au fost efectuate conform algoritmului din indrumar.
SF=0,18
Grafic I.5=>Δtaproximativ=24 sC
tD3-tAB=120-290=-170 sC
graphic I.6=> Δtaproximativ-Δtreal=2 sC => Δtreal=22 sC
t4=tD3-Δtreal/4=120-22/4=114,5sC
t2D3 presupus=tD3-Δtreal=98 sC
Verificarea temperaturii presupuse s-a facut prin bilant termic pe conturul I.
Flux
Debit Kg/h
t,sC
Entalpia Kcal/kg
Flux termic Kcal/h
Intrari D3'
43543,50
0,7584
120
62,23
2709712,01
A3i
1349,76
290
725,49
979237,38
TOTAL
3688949,39
D3
36183,04
0,7684
98
50,41
1823987,05
Vs3
7360,46
0,7385
114,5
136,62
1005586,05
A3e
1349,76
114,5
359,17
484793,30
TOTAL
1490379,35
1atm iAb=2705,75
2atm iAb=480,44 => iAb=1504,08=359,17kcal/kg
ht2D3=Qi-Qe/GD3=50,41kcal/kg
0,00405t2+0,403*t-60,33*√0,7684=0
D=0,243 √D=0,484
t2D3calculat=-0,403-0,434/2*0,000405=100 sC
t2D3presupus=98 sC e corect
4.3.12 Calculul temperaturii in virful coloanei tN
Temperatura tN a fost calculata conform algoritmului din indrumar. Rezultatele obtinute sunt prezentate in tabelul urmator:
Grafic tNaproximativ= 112sC
tNpresupus= 110sC
Fig. 7 Calculul temperaturii in virful coloanei
Flux
Debit masic, kg/h
Debit molar, kmol/h
t, sC
Entalpie, kcal/kg
Flux termic, kcal/h
Intrari V'
158314,50
325
0,8142
246,09
38959615,31
B'
241685,50
325
0,9181
181,31
43827248,57
Abi
6159,40
342,19
290
725,49
4468583,11
A1i
2686,13
149,23
290
725,49
1948760,45
A2i
1860,77
103,38
290
725,49
1349970,03
A3i
1349,76
74,99
290
725,49
979237,38
TOTAL
91533414,85
Iesiri B
200301,21
305
0,9304
164,36
32921506,88
D1
83411,25
271,70
238
0,8888
123,46
10297952,95
D2
54027,48
246,70
174
0,8316
88,64
4788995,83
D3
36183,04
217,97
98
0,7686
50,41
1823987,05
D4
26077,02
188,96
110
0,7137
58,27
1519507,96
A1e
2686,13
149,23
110
414,44
1113239,72
A2e
1860,77
103,38
110
414,44
771177,52
A3e
1349,76
74,99
110
414,44
559394,53
Abe
6159,40
342,19
110
414,44
2552701,74
TOTAL
54828956,22
P=1090/760=1,43atm
iAB=1735,521=414,44 kcal/kg
H120=136,14 kcal/kg h30=14,74 kcal/kg
QR=Qi-Qe=36704458,63
GR=QR/H120-h30=302343,15 kg/h
mR=2190,89 kmol/h
PN=1090*(2190,89+188,96)/(210,89+188,96+149,23+103,38+74,99+342,19)=850,60 mm col Hg
f(t100%D4,PN) din AZNAI =>tD4calc=112 sC=>tD4presupus=110 sC e corect
Flux
Debit masic, kg/h
Temperatura, sC
Entalpie, kcal/kg
Flux termic, kcal/h
Intrari
D4
26077,02
110
58,27
1519507,96
R
302343,15
110
58.27
17617535,35
Ab total
12056,06
110
725,49
8746550,97
TOTAL
27883594,28
Iesiri D4
26077,02
30
14,74
385157,59
R
302343,15
30
14,74
4465608,33
Ab total
12056,06
30
30,04
362164,04
TOTAL
--
--
5212929,96
QC=Qi-Qe=22670664,32 kcal/h
ti=20 sC
te=30 sC
ηc=0.9
GH2O= Qi-Qe/(te-ti)*ηc=2518962,70 kg apa/h=2518,96 m3/h
6. Sarcina termica a cuptorului tubular
Sarcina termica a cuptorului se determina prin bilant termic in jurul cuptorului, conform algoritmului din indrumar.
tic=220 sC;
tec=327 sC;
Vic=15, % vol;
Lic=85 % vol;
dVi=0,7485;
dLi=0,8952;
Qic=Qec
Vic=68,97%vol
Gvic=51624,05
GLic=348375,95
Vec=35%
Bec=65%
htec=186,89 kcal/kg
Htec=242,06 kcal/kg
Qic=49640319,99 kcal/h;
Qec=82417652 ,65kcal/h;
ΔQcuptor= Qic-Qec=32777332 kcal/h
Gcombustibil=kg/h=4600t/h
q=9500
Fractia
Simbol
% vol
Debit m3/h
% gr
Debit kg/h
M
Debit Kmol/h
Benz. usoara
D4
8,00
36,78
0,7137
0,7090
6,52
26077,02
138
188,96
Benz.
grea
D3
10,30
47,36
0,7684
0,7640
9,05
36183,04
166
217,97
Petrol
D2
14,20
65,29
0,8316
0,8275
13,51
54027,48
219
246,70
Motorina
D1
20,50
94,25
0,8888
0,8850
20,85
83411,25
307
271,70
Total distilate
aD
51.80
223.95
Pacura
B
47,00
216,11
0,9304
0,9268
50,07
200301,21
Titei
F
100,00
459,77
0,8739
0,8700
100,00
400000,00
Flux
%vol fata de titei
%vol fata de produs
Debit m3/h
DEBITE
t0% VE produs nestripat
Sf
Kg/h
Kmol/h
D1
20,50
100
94,25
0,8850
0,8888
83411,25
271,70
0,31
D1'
29,71
144.93
136,60
0,8750
0,8789
119525,0
Vs1
9,21
44.93
42,35
0,8527
0,8567
36113,75
272
A1i
2686,13
149,23
D2
14,20
100
65,29
0,8275
0,8316
54027,48
246,70
197
0,24
D2'
18,68
131,55
85,89
0,8190
0,8231
70343,91
VSD2
4,48
31,55
20,60
0,7920
0,7963
16316,43
A2
1860,77
103,38
D3
10,30
100
47,36
0,7640
0,7684
36183,04
217,97
117
0,18
D3'
12,56
125,61
57,75
0,7540
0,7584
43543,50
Vs3
1,20
25,61
10,39
0,7340
0,7385
7360,46
A3
1349,76
74,99
7.2Bilantul termic pe coloana
Flux
Flux termic, kcal/h
Intrari
V'
38959615,31
B'
43827248,57
ABi
4468583,11
A1i
1948760,45
A2i
1349970,03
A3i
979237,38
TOTAL
91533414,85
Iesiri
B
32921506,88
D1
10297952,95
D2
4788995,83
D3
1823987,05
D4
1519507,96
Condensator
22670664,32
Abtotal iesire
362164,04
TOTAL
89979532,96
8Dimensionarea coloanei DA
8.1Calculul diametrului
Se va considera pentru dimensionare o coloana de distilare echipata cu talere cu supape Glitsch.
Diametrul coloanei se stabileste pe baza sarcinei maxime de vapori si de lichid din coloanei:
Htn=136,14 kcal/kg
htiR=14,47 kcal/kg
Htn-1 136,60 kcal/kg
htn=58,27 kcal/kg
GRn=GR*(Htn-htir)/Htn-1-htn=468587,49kg/h
p=1,43atm=1,38bar
VR=GRn/dDn*3600=0,182m3/h
=19,28 m3/s
MD4=138kg/kmol
Dv=5,46m3/h
Vc =V =1,69m3/s
B=0,065
C=20,85
DC=5,19 Adoptam DC=5,2m
8.2Calculul inaltimii coloanei
Inaltimea coloanei a fost calculata conform algoritmului din indrumar.
Fig. 9 Determinarea inaltimii coloanei
HI=
h1=0,5* Dc= 2,6 m;
h2=(ntzs-1)*a=25*0,7=17,5m
h3=3*a=2,1m
h4=(ntzs-1)*b=3*0,8=2,4 m
h5=1-2m=1,5m
h6=1,19 m
δS=7min
Hi=27,29m; Adoptam H=27,3δ m;
9. Descrierea FLUXULUI tehnologic, a controlului fabricatiei, a masurilor de protectia muncii, consumuri si consideratiuni economice.
Norme de protectia muncii si tehnica securitatii
este iritant al cailor respiratorii superioare. In cazul unor concentratii crescute, bioxidul de sulf afecteaza direct aparatul respirator.
inhalat in concentratie mica si repetat exercita o actiune iritanta asupra mucoaselor iar in cantitatii mai mari provoaca raguseala si contractie toracica, bronsita.
In cazul unor durate prelungite de lucru in mediu viciat, apar varsaturi simple sau sanguinolente.
Concentratiile mari produc bronsite acute, lacrimarea ochilor, lacrimare, usturime.
Dizolvarea bioxidului de sulf in saliva si inghitirea acesteia poate duce la gastrita.
Stropirea cu bioxid de sulf lichid provoaca adevarate degeraturi datorita actiunii sale de racire puternica (-5 C). Se iau masuri pentru:
etansarea perfecta a circuitului de gaze;
exploatarea rationala a sistemului de ventilatie si intretinerea in stare corespunzatoare a acestuia;
dotarea obligatorie a tuturor lucratorilor cu mijloace de protectie individuala (masca, ochelari, manusi);
urmarirea dinamica a concentratiei de bioxid de sulf din mediul de lucru;
respectarea normelor de manipulare si conservare a recipientelor ce contin gaz sub presiune;
2. Monoxid de carbon
Se cunoaste o singura modalitate sigura de actiune a monoxidului de carbon si anume blocarea prin complexare a hemoglobinei si formarea carboxihemoglobinei.
In acest fel oxihemoglobina devine inapta pentru transportul oxigenului in organism. Se impiedica astfel oxigenarea creierului care este cel mai usor vulnerabil, creste permeabilitatea capilarelor si tesutului cerebral precum tensiunea intracraniana.
Intoxicatia acuta: se manifesta prin senzatie de tensiune si pulsatie in tample, ameteli. Pielea prezinta o coloratie rosie.
Intoxicatia cronica: astenia este simptomul cel mai intanlit si se concretizeaza prin oboseala.
Se iau urmatoarele masuri:
Depistarea sistematica a acestui gaz constituie prima masura de prevenire tehnica care permite a deduce modul cel mai eficient, individual sau colectiv.
Protectia se poate realiza:
A. Individual prin dotarea cu unul din urmatoarele aparate:
Aparat pentru aducerea aerului curat din afara zonei infectate ;
Aparat izolant cu oxigen;
Aparat pentru retinerea monoxidului de carbon.
B. Colectiv: se realizeaza prin etansarea si controlul instalatiilor pentru producerea manipularea si depozitarea monoxidului de carbon.
Combustia gazelor;
Instruirea muncitorilor asupra pericolului de intoxicare cu monoxid de carbon.
3. Produse petroliere
Din categoria produselor petroliere cele mai toxice pentru organism sunt cele gazoase si cele in stare de vapori.
Asupra organismului are influente asupra sistemului nervos producand cefalee,dureri de cap ameteli iar in concentratii mai mari produce buna dispozitie ,extaz si euforie, producand in final paralizia sistemului nervos si moartea.
S-a constatat ca in timp indelungat produsele petroliere lihide ataca globulele rosii din organism daca acesta este expus o perioada indelungata la actiunea acestor produse.
Pentru preintampinarea efectelor negative exercitate de prezenta produselor petroliere se iau urmatoarele masuri:
Cand concentratia in oxigen este sub 17% obligatoriu vor fi utilizate aparate de protectie a cailor respiratorii;
Cand se formeaza in vase inchise unde se pot degaja primul lucru , gaze toxice in afara de aparate de protectia cailor respiratorii, lucrul va fi supravegheat din afara din afara de doua persoane;
Toate utilajele supuse curatirii si care au vehiculat produse toxice vor fi deschise numai dupa 24h racire, spalare cu apa si aerisire.
La toate utilajele la care se efectueaza lucrari care ar putea pune in libertate gaze toxice se vor lua masuri suplimentare de racire cu apa in timpul lucrului;
Toate utilajele care au vehiculat compusii de sulf vor fi marcate special iar lucrul la aceste utilaje se va executa dupa luarea tuturor masurilor de securitate, instruirea personalului si intocmirea permiselor de executare
Instalatia de DA este una din cele mai mari consumatoare de energie din cadrul unei rafinarii, alaturi de cracarea catalitica.
Solutiile mai noi pentru reducerea consumului global de energie constau in :
Cresterea randamentului cuptoarelor la 88 - 92% prin cresterea gradului de recuperare a caldurii din gazele de ardere si modificarii constructive;
Optimizarea schimbului de caldura pentru cresterea temperaturii de preincalzire a titeiului ;
Realizarea unor aparate consumatoare de energie electrica (pompe, compresoare, racitoare cu aer) cu performante ridicate .
Economia s-ar obtine prin incalzirea fluxului in fiecare etapa pana la temperatura necesara, integrarea completa a schimbului de caldura.
Cheltuielile pentru coloanele suplimentare de distilare, pentru schimbatoarele de caldura si pompe s-ar compensa prin scoaterea cuptorului din sectiunea de distilare atmosferica.
AUTOMATIZAREA INSTALATIEI DE DA
Automatizarea procesului de DA urmareste mentinerea in limite normale a temperaturilor, presiunilor si debitelor diferitelor fluxuri, astfel incat cu un consum minim de energie sa se obtina produse de calitate si in cantitatea specificata.
Mentinerea parametrilor de functionare se realizeaza cu ajutorul buclelor de reglare a temperaturilor , presiunilor si debitelor.
Numarul sistemelor de reglare automata este relativ mare fiind de ordinul 50 - 150 in cadrul unei instalatii, o parte din variabilele procesului fiind numai masurate si eventual controlate , daca nu au iesirii din limitele fixate.
In ultimul timp, indeplinirea functiilor de masura si control al limitelor se face cu ajutorul calculatorului electronic.
De asemenea , stabilirea regimului optim de functionare, in conditiile unor perturbatii legate de calitatea materiei prime, este o problema de actualitate, in conditiile dificultatilor legate de procurarea titeiului si a consumurilor materiale si energetice ce se impun astazi.
Optimizarea procesului avand la baza un calculator electronic, capabil sa analizeze permanent starea parametrilor si sa elaboreze comenzile optime pentru conducerea acestuia este o problema de o deosebita importanta.
Grupul de control foloseste module structurate ierarhic:
Controlul regulator
Controlul calitatii
Energia minima
Optimizarea liniei
Controlul procesului
Planificarea operarii
Se mentioneaza cazul in care conducerea cu calculatorul electronic a condus la cresterea randamentului de distilare, la cresterea energiei recuperate si la pastrarea cat mai constanta a calitatii produselor.
Se estimeaza la mai putin de 3 ani perioada de recuperare a cheltuielilor legate de introducerea calculatorului.
Schema automatizata a instalatiei de DA este prezentata in figura urmatoare.
11. BIBLIOGARFIE