Материальный баланс нефтеперерабатывающего завода

Материальный баланс нефтеперерабатывающего завода

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

"Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет"

Факультет Экологии и Химической Технологии

Кафедра "Технология переработки нефти и газа"

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

по курсу "Основы научных исследований и проектирования"

Материальный баланс нефтеперерабатывающего завода

Студент группы 4УК-1

Е.В. Панов

Преподаватель А.В. Михеев

2011

Задание

Составить материальный баланс нефтеперерабатывающего завода. Мощность НПЗ 24 млн. т. в год. Количество котельных топлив, получаемых на НПЗ -15 %, битумов - 10 % на перерабатываемую нефть.

Технологическая схема завода представлена на рисунке

Решение

Составление материального баланса завода необходимо начать с АВТ. Для вычисления объема получаемых продуктов необходимо производительность НПЗ умножать на массовый выход (в %) по каждому продукту. Критерием правильности составления материального баланса является равенство объемов взятого сырья и полученных продуктов.

Таблица 1 - Материальный баланс АВТ.

Далее составляются материальные балансы процессов, сырьем для которых являются нефтяные фракции, идущие только с АВТ.

По технологической схеме фракция н.к. - 180 °С в размере: 4464000 т/год отправляется на установку облагораживания бензина.

Таблица 2 - Вторичная перегонка на облагораживание бензина.

Как видно из материального баланса установок вторичной перегонки бензина и технологической схемы НПЗ на установку каталитического риформинга (облагораживания бензина) подаётся фракция 85 - 180 °С.

Таблица 3 - Каталитический риформинг на облагораживание бензина.

Фракция 350 - 500 °С с АВТ подается на каталитический крекинг.

Таблица 4 - Каталитический крекинг.

В соответствии с заданием технологическая схема должна обеспечить получение битумов в объеме 10 %, т.е. битумов различных марок должно получаться:  т/год.

Количество гудрона, необходимого для получения 2400000 т/год битумов определим с учетом материального баланса процесса производств битумов. Из 100 % гудрона получается 96 % битумов, тогда:  т/год.

По найденному количеству гудрона можно составить материальный баланс установки получения битумов.

Таблица 5 - Производство битума.

Котельных топлив должно в соответствии с заданием получаться 15 % или  т/год.

Однако, как видно из схемы на рисунке 1.3, поток котельного топлива формируется из нескольких продуктовых потоков различных установок.

Используя поточную схему НПЗ, определим потоки, составляющие котельное топливо (КТ), к ним относятся:

. Тяжелый газойль каталитического крекинга - ТГ_КК;

. Отгон производства битумного производства - ОТ_Б;

3. Гудрон с АВТ - Г_КТ;

. Тяжелый газойль замедленного коксования - ТГ_ЗК;

. Смолы пиролизные - СП.

То есть баланс по котельному топливу имеет вид:

КТ = ТГ_КК + ОТ_Б + Г_КТ + ТГ_ЗК + СП.

Гудрон с АВТ расходуется по следующим потокам:

. На производство битумов - Г_Б;

. На котельные топлива - Г_КТ;

. На замедленное коксование - Г_ЗК.

Тогда баланс по гудрону имеет вид:

Г = Г_Б + Г_КТ + Г_ЗК

Из материального баланса замедленного коксования видно, что ТГ_ЗК = 0,24 Г_ЗК. Используя материальные балансы пиролиза бензина, приходящего с установки замедленного коксования, и замедленного коксования, получаем СП = 0,15·0,11· Г_ЗК.

Составим систему уравнений:

Подставим второе уравнение в первое:

КТ = ТГ_КК + ОТ_Б + (Г - Г_Б - Г_ЗК) + 0,24 Г_ЗК +0,15·0,11· Г_ЗК.

Решая уравнение с одним неизвестным Г_ЗК, получим

 т/год.

Определив количество гудрона для замедленного коксования, легко определить количество гудрона для котельного топлива:

Г_КТ = Г - Г_Б - Г_ЗК = 6912000 - 2500000 - 1876207,1 =2535792,9 т/год.

Таким образом, для получения 3600000 т/г котельных топлив потребуется 2535792,9 т/год гудрона.

На установку замедленного коксования поступает 1876207,1 т/год гудрона.

Теперь составим баланс установки замедленного коксования.

Таблица 6 - Замедленное коксование.

Бензиновая фракция, полученная при замедленном коксовании, поступает на установку пиролиза бензина.

Таблица 7 - Пиролиз бензина.

Далее составляем материальный баланс установки гидроочистки дизельного топлива. Гидроочистке подвергаются фракция 180 350 °С с АВТ и легкий газойль установок каталитического крекинга и замедленного коксования. Рассчитаем количество водорода необходимого на процесс гидроочистки ДТ. Количество фракций, подвергаемых ГО составляет 99,5 % от всей загрузки установки, т. е.

Тогда водорода  т/год.

Установка каталитического риформинга производит водорода 26391,2 т/год. Таким образом, со стороны водорода требуется: 41521,6 - 26391,2 = 15130,4 т/год. Составляем материальный баланс установки гидроочистки дизельного топлива.

Таблица 8 - Гидроочистка дизельного топлива.

Соотношение объемов ДТЗ : ДТЛ (дизельное топливо летнее : дизельное топливо зимнее) определяется произвольно. Примем такое отношение равным 4500000 : 3555203,4, т.е. 4500000 т/г ДТ отправляется на карбамидную депарафинизацию, а 3555203,4 т/г является компонентом ДТ летнего.

Таблица 9 - Карбамидная депарафинизация.

В соответствии с поточной схемой предприятия и таблицей 1.3 сероводород присутствует в следующих потоках:

. Сероводородный газ гидроочистки дизельного топлива.

. Газ замедленного коксования.

. Жирный газ каталитического крекинга.

Принимаем, что с установок гидроочистки идет чистый сероводород. Пользуясь таблицей 1.3, определим общее количество сероводорода:

ΣH₂S = 83043,3 + 0,05·178239,7 + 0,08·866520,0 = 161276,9 т/год.

Таблица 10 - Производство элементарной серы

Материальный баланс газофракционной установки не составляем, но бутан-бутиленовая фракция поступает на установку алкилирования. Подобно сероводороду, определим потоки газов, содержащих С₄Н₈, i- С₄Н₁₀ и н- С₄Н₁₀:

.        Сухой газ АВТ;

.        Головка стабилизации АВТ;

.        Газ замедленного коксования;

.        Жирный газ каталитического крекига;

.        Водородсодержащий газ каталитического риформинга;

.        Головка стабилизации каталитического риформинга;

.        Газ пиролиза бензина.

Пользуясь таблицей 1.3, определим общее количество бутан-бутиленовая фракции:

Σ С₄ = (0,264 + 0,117)·24000,0 + (0,412 + 0,096)·216000 + (0,034 + 0,016 + +0,048)·178239,7 + (0,106 + 0,158 + 0,061)·866520,0 + (0,111 +0,039)·362878,6 + +(0,012 + 0,2 + 0,352)·131955,8 + (0,028 + 0,012)·213887,6 = 9144 + 109728 + +17467,5 + 281619 + 54431,8 + 74423,1 + 8555,5 = 555368,9 т/год.

топливо гудрон коксование материальный баланс

Таблица 11 - Алкилирование.