Home - Rasfoiesc.com
Educatie Sanatate Inginerie Business Familie Hobby Legal
Doar rabdarea si perseverenta in invatare aduce rezultate bune. stiinta, numere naturale, teoreme, multimi, calcule, ecuatii, sisteme


Biologie Chimie Didactica Fizica Geografie Informatica
Istorie Literatura Matematica Psihologie

Geologie


Index » educatie » » geografie » Geologie
Proiect la disciplina: TEHNOLOGIA PETROLULUI - elaborarea anteproiectului tehnologic al unei instalatii de distilare atmosferica


Proiect la disciplina: TEHNOLOGIA PETROLULUI - elaborarea anteproiectului tehnologic al unei instalatii de distilare atmosferica




UNIVERSITATEA PETOL-GAZE PLOIESTI

Proiect la disciplina: TEHNOLOGIA PETROLULUI

Tema proiectului: elaborarea anteproiectului tehnologic al unei instalatii de distilare atmosferica

Date de proiectare:



1.     Tipul titeiului si caracteristicile diferitelor fractiuni: T3

2.     Debitul instalatiei 3.6mil t/an titei

3.     Temperatura de intrare a titeiului in instalatie 220 oC.

4.     Temperatura apei de racire 18-30 oC.

5.     Temperatura si presiunea aburului t = 290 oC, P = 7 atm.

6.     Combustibilul folosit la cuptoare: benzina

Se cere:

1.     Stabilirea continutului potential de produse albe.

2.     Calculul proprietatilor medii ale produselor.

3.     Alegerea schemei tehnologice a instalatiei.

4.     Calculul sistemului de fractionare.

a)     Alegerea pe baza datelor din literatura a numarului de talere necesare in coloana.

b)     Calculul presiunii si temperaturilor din coloana.

5.     Sarcina termica a cuptorului tubular.

6.     Bilantul de materiale si termic pe instalatie.

7.     Descrierea procesului tehnologic, a controlului fabricatiei, a masurilor de protectia muncii, consumuri si consideratiuni economice.

8.     Schema generala a instalatiei, inclusiv automatizarea procesului

INTRODUCERE

In industria de prelucrare a petrolului si petrochimica, un rol deosebit il au coloanele de fractionare.

Calculul complet al unei coloane de fractionare presupune dimensionarea tehnologica si dimensionarea mecanica, cele doua dimensionari fiind interdependente.

In aceasta lucrare sunt prezentate elemente privind calculul tehnologic pentru un tip de coloana si anume coloana de distilare atmosferica a titeiului.

Pornind de la datele de proiectare care includ proprietatile fizico-chimice ale materiei prime , precum si caracteristicile produselor obtinute, acest proiect prezinta calculul sistemului de fractionare pentru coloana mai sus mentionata.

Distilarea atmosferica a titeiului reprezinta prima etapa din cadrul proceselor de prelucrare complexa a titeiului.

Titeiul este separat intr-o serie de factiuni inguste cu limite de distilare bine definite:

          benzina;

          petrol;

          motorina;

          pacura in instalatia de distilare atmosferica si in continuare in instalatia de distilare in vid, de unde rezulta fractiuni de uleiuri sau distilate de vid si un reziduu.

Aparatele principale ale unei instalatii de distilare sunt :

          coloana de fractionare;

          cuptorul tubular;

          schimbatoarele de caldura;

          pompele;

          aparatura pentru producerea vidului.

Prin distilarea atmosferica se realizeaza separarea titeiului, dupa incalzire si vaporizare, intr-o serie de fractiuni inguste si reziduu, ce constituie materii prime pentru o serie de procese de prelucrare ulterioara.

COLOANE DE DISTILARE ATMOSFERICA

GENERALITATI

Specificul unei instalatii de distilare atmosferica este conferit de natura si calitatea titeiului prelucrat. Astfel se intalnesc urmatoarele tipuri:

          instalatii cu o singura coloana;

          instalatii cu doua coloane;

          instalatii cu vaporizator preliminar si o coloana de fractionare.

1. Instalatii DA cu o singura coloana:

Aceasta instalatie este pentru titeiuri cu un potential relativ scazut de produse usoare (gaze,benzina). Acest tip de instalatie prezinta unele avantaje cum ar fi:este simpla,cuprinde un numar redus de echipamente, conductele au lungime mai mica,consumul de combustibil si abur este mai redus datorita fractiilor usoare prezente in zona de vaporizare a coloanei.

In acest tip de instalatie, titeiul este tras de la rezervoare cu o pompa si trecut prin schimbatoare de caldura pentru a fi preincalzit la temperatura necesara la desalinarea electrica.

Prin procesul de mai sus se realizeaza separarea apei, a impuritatilor mecanice si a unor saruri minerale continute in titei. Dupa desalinare, titeiul isi urmeaza circuitul prin alte schimbatoare de caldura unde isi continua incalzirea, apoi este introdus in cuptor, unde are loc incalzirea si vaporizarea partiala. Titeiul, partial vaporizat, intra in coloana de distilare atmosferica , in zona de vaporizare. In coloana, pe baza diferentelor punctelor de fierbere are loc separarea titeiului pe fractiuni.

In urma distilarii titeiului, din coloana se separa:

          Vapori de benzina usoara se obtin la varful coloanei si sunt apoi condensati intr-un condensator tubular cu apa. Benzina acumuleaza apoi in vasul de reflux, impreuna cu apa rezultata din condensarea aburului introdus in coloana pentru striparea pacurii si in stripere pentru striparea fractiunilor laterale.

La partea superioara a vasului de reflux se separa gazele prezente in titei, iar benzina usoara rezultata este trimisa o parte ca reflux rece la varful coloanei iar restul se trimite la depozit.

          Fractii de benzina grea, petrol, motorina se extrag lateral din coloana de distilare atmosferica in faza lichida. Acestea se stripeaza cu abur sau in stripere cu refierbator. Fractiile laterale extrase fac apoi schimb de caldura cu titeiul si se racesc cu apa inainte de a fi trimise la depozit.

          Pacura stripata-preincalzeste titeiul,este racita si trimisa la depozit.

2. Instalatii DA cu doua coloane:

Aceste instalatii sunt pentru titeiuri cu un potential ridicat de produse albe. Au in componenta lor o coloana de prefractionare numita coloana zero de dimensiuni mai mici si o coloana de distilare. Titeiul supus prelucrarii este astfel fractionat in doua trepte:

          In prima treapta de separare (coloana zero) rezulta benzina usoara care poate fi stabilizata in cadrul instalatiei de distilare atmosferica intr-o coloana de debutanizare sau depentanizare.

          In treapta a doua - ( coloana de distilare principala ) titeiul dezbenzinat este prelucrat in scopul obtinerii de fractii de produs petrolier.

In instalatia DA cu doua coloane este preferabil sa se supuna distilarii atat titeiuri bogate in fractiuni usoare cat si titeiuri superioare, caz in care hidrogenul sulfurat format este eliminat la varful coloanei zero fiind astfel diminuata coroziunea in coloana de distilare propriu zisa care este mai scumpa. Prin dezavantajele acestui tip de instalatie pot fi enumerate: costul mai ridicat, necesitatea unui numar mai mare de echipamente tehnologice si lungimi mai mari de conducte, consum marit de combustibil si abur, deoarece in acest caz fractiunile usoare nu mai actioneaza ca gaz inert in zona de vaporizare a coloanei principale.

Schema de proces a acestui tip de instalatie cuprinde doua coloane de fractionare. In prima coloana de dimensiuni mai mici, denumita si coloana zero are loc un proces de separare a fractiunilor usoare din titei care, dupa condensare, sunt dirijate la coloana de stabilizare pentru corectarea temperaturii finale de distilare. Titeiul dezbenzinat intra in cuptor pentru a fi incalzit si vaporizat, apoi este dirijat la coloana principala.

Procesul de distilare a titeiului in aceasta instalatie, este recomandat pentru titeiuri sulfuroase si pentru titeiuri bogate in produse usoare.

3. Instalatii DA cu vaporizator preliminar si o coloana de fractionare:

Acest tip de instalatie are in locul coloanei zero un vas din care fractiile usoare sub forma de vapori, separate din titeiul preincalzit in prima treapta nu sunt colectate ca fractii finite ci sunt introduse in zona de vaporizare a coloanei principale de fractionare.

Pe acest tip de instalatie se pot prelucra titeiuri bogate in fractiuni usoare cu un consum redus de combustibil si abur.

Schema de proces a acestui tip de instalatie cuprinde , pe langa coloana principala, un vaporizator preliminar din care sunt colectate fractiunile usoare existente in titei. Acesti vapori de benzina usoara se introduc in coloana principala in zona de vaporizare a acesteia. Titeiul obtinut la baza vaporizatorului este dirijat in coloana principala dupa ce a fost incalzit si vaporizat in cuptor. In continuare fluxul tehnologic este identic cu cel de la tipul de instalatie cu o coloana.

COLOANE DE DISTILARE ATMOSFERICA

CALCUL TEHNOLOGIC

In vederea efectuarii calculului tehnologic al coloanelor de distilare atmosferica,sunt necesare urmatoarele date de proiectare :

          Tipul si caracteristicile titeiului -( curba PRF, curba % medii-densitate continut de sulf, continutul de impuritati etc. );

          Calitatea produselor ce vor fi obtinute -( limite de distilare, procente distilate la o anumita temperatura, densitate etc. );

          Capacitatea instalatiei, t/an ;

          Date privind utilitatile folosite in proces ( parametrii tehnologici ai apei si aburului, puterea calorica a combustibilului etc. );

          Gradul de separare ( decalajul ) intre fractiunile ce urmeaza a fi obtinute.

In urma calculului tehnologic pentru coloana de distilare atmosferica se determina

          Potentialul de produse cu specificatiile date.

          Caracteristicile produselor obtinute.

          Numarul de talere necesar pentru separarea diferitelor fractiuni.

          Regimul de presiuni din coloana.

          Regimul de temperaturi din coloana.

          Gradul de separare intre fractiuni, comparandu-se cu gradul de separare (decalaj) impus.

          Diametrul si inaltimea coloanei.

          Sarcina termica a cuptorului.

          Consumurile de utilitati.

CAPITOLUL 1

STABILIREA POTENTIALULUI

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 alegem metoda care utilizeaza drept criteriu de separare, temperaturile finale pe curbele STAS ale produselor si decalajele pe curbele STAS intre produsele fractionate.

          Etapele de calcul:

1.          Se traseaza curba PRF a titeiului care coreleaza temperatura de fierbere cu procentele volum distilate (din datele de proiectare).

2.          Se stabilesc limitele de distilare pe curba STAS pentru produsele ce urmeaza a fi obtinute ( din tabel 2 indrumar ).

3. Se stabilesc decalajele pe curba STAS intre produsele vecine. ( tabel 3 indrumar ). d(5-95) STAS = t5% PG t95% PU

4.          Se transforma decalajul pe curba STAS in decalaj pe curba PRF cu ajutorul graficului de corelare ( figura I.3. anexa indrumar ). SPRF = t100% PU-t0% PG

5.          Se coreleaza temperatura la 100% distilate pe curba STAS cu temperatura la 100% pe curba PRF (grafic I.2. anexa indrumar).

6.          Se calculeaza temperatura initiala pe curba PRF a produsului usor cu relatia :

t0%PU=t100%PG-SPRF (PU-PG)

7.Se calculeaza temperatura de taiere intre produsul usor si greu cu relatia :

8.Din curba PRF a titeiului in functie de temperatura de taiere se citeste procentul volum cumulat de produse distilate (curba 1,anexa din proiect ).

9. Se determina potentialul de produse.

Tabelul 1.1. Calculul potentialului de produse albe

Produs

Simbol

tfinal

STAS,sC

Decalaj

dSTAS,sC

tfinal

PRF,sC

Decalaj

SPRF,sC

t0%PG

ttaiere sC

%vol.

cumulat

Potential

%vol.

Benzina

usoara

D4

135

15

145

52.5

30-145

119

10,50

10,50

Benzina

grea

D3

205

215

92.5-215

23,00

12,50

16

50

190

Petrol

D2

300

315

165-315

42,75

19,75

3

55

287,5

Motorina

D1

365

383

260-383

59,75

17

-

-

383

Reziduu

B

370<

-

100

40,25

Din datele de proiectare privitoare la titei se mai traseaza (tabelul 1.2)

          Curba de procente medii-densitate (graficul 2 anexa,proiect),

          Curba de randament-densitate.(graficul 2 ).Se utilizeaza formula:

          Curba VE a titeiului la presiune atmosferica, pornind de la curba PRF

Tabelul 1.2. Datele de proiectare ale titeiului

Limite de distilare

%vol. Distilat

∑%vol. distilat

d15

30-50

2.0

2.0

0.645

50-75

1.8

3.8

0.667

75-100

3.3

7.1

0.715

100-125

4.6

11.7

0.745

125-150

5.0

16.7

0.769

150-175

4.0

20.7

0.788

175-200

4.4

25.1

0.804

200-225

4.0

29.1

0.816

225-250

5.1

34.2

0.829

250-275

7.1

41.3

0.846

275-310

3.4

44.7

0.860

310-340

6.4

51.1

0.876

340-370

6.6

57.7

0.886

370-400

4.9

62.6

0.899

400-430

6.2

68.8

0.911

430+

31.2

100.0

0.977

CAPITOLUL 2

CARACTERIZAREA PRODUSELOR

2.1. DETERMINAREA PROPRIETATILOR MEDII ALE PRODUSELOR

Pentru produsele obtinute de distilare se determina :

          Densitatea d420 si d1515.Limitele de variatii a densitatii pentru produsele distilate sunt :

-             Benzina 0,700 0,780

-             Petrol 0,800 0,830

-             Motorina 0,850 0,905

Densitatea d420 se determina din curba de % medii densitate, citind densitatea la jumatatea intervalului corespunzator fiecarui produs.

Densitatea pacurii se determina cu ajutorul relatiei :

          masa moleculara medie - .

Masa moleculara medie se determina din graficul care coreleaza densitatea d1515 , M , factorul de caracterizare si temperatura medie molara de fierbere sau temperatura la 50% pe curba STAS sau cu ajutorul relatiei:

Limitele de distilare alei masei moleculare medii pentru produsele obtinute din distilarea titeiului sunt :

-             benzina 90 160

-             petrol 180 200

-             motorina 210 260

          Factorul de caracterizare, K se determina cu relatia:

Principalele caracteristici ale fractiunilor distilate se prezinta in tabelul 2.1.1.

Tabelul 2.1.1. Caracteristicile produselor

Produsul

Simbolul

t50% PRF

t50% STAS

K

Benzina

usoara

D4

0.7049

0.710

88

93

100

12.25

Benzina

grea

D3

0.7754

0.780

150

151

128

11.71

Petrol

D2

0.8276

0.832

244

237

190

11.68

Motorina

D1

0.8792

0.883

340

332

260

11.65

Pacura

B

0.9530

0.9567

-

-

-

-

2.2. TRASAREA CURBELOR PRF SI VE

Din datele de proiectare,trasam curba PRF a titeiului si cunoscandu-se curba PRF a titeiului si potentialul de produse se traseaza pentru fiecare produs curba PRF.

Pentru trasarea curbelor de vaporizare in echilibru ( VE ) folosim metoda Edmister si Okamoto la presiune atmosferica.

Metoda Edmister si Okamoto este aplicabila fractiunilor relativ inguste pentru care se obtin curbeVE mai precise decat in cazul fractiunilor largi sau a titeiurilor. Variati pronuntata a pantei curbelor de referinta (STAS sau PRF) in domeniul 10-70% duce la scaderea exactitatii curbei VE.

          Etape de calcul:

1.Se imparte curb de referinta (PRF) in sase segmente: 0-10%;10-30%; 30-50%; 50-70%; 70-90%; 90-100%.Se stabilesc diferentele de temperatura (Δt) la capetele acestor segmente.

t0%PRF=t10%PRF-t0%PRF

2.Cu ajutorul temperaturii la 50% si a diferentei de temperatura t30%-t10% pe curba de referinta determina diferente de temperatura la 50% distilat intre curba VE si curba de referinta din fig3 sau 4 din indrumar.

3.Din diferentele de temperatura la capetele segmentelor pe curba de referinta, prin intermediul fig 5 si 6, se determina diferentele de temperatura la capetele segmentelor curbei VE. Se observa in figurile mentionate ca pentru fiecare segment exista o curba caracteristica ce face corelarea diferentelor de tempratura Δt ale curbei de referinta si curbei VE, fiind necesara alegerea curbei corespunzatoare segmentului.

4.Pornind de la temperatura la 50% pe curba VE cu ajutorul diferentelor de temperatura la capetele segmentelor pe curba VE , se calculeaza temperaturile la 0%;10%; etc. Pe curba VE:

t30%VE=t50%VE-Δt30-50%VE

t10%VE=t30%VE-Δt10-30%VE etc.

Tabelul 2.2.1. Curba PRF si VE a benzinei usoare (grafic 3 anexa,proiect)

PRF

tSTAS˚c

tVE˚C

%volum

t ,sC

0

30

57

73

10

41

66

74.5

20

50

-

-

30

62

77

79.8

40

76

-

-

50

88

93

87.8

60

96

-

-

70

102

102

91.3

80

107

-

-

90

112

109

94

100

145

127

105

Tabelul 2.2.2. Curba PRF si VE a benzinei grele(grafic 4anexa,proiect)

PRF

tSTAS˚C

tVE˚C

%volum

t,sC

0

92.5

107.4

137.7

10

126

138.4

144.7

20

132

-

-

30

140

145.2

148.5

40





144

-

-

50

150

151

151

60

158

-

-

70

164

160

154.8

80

172

-

-

90

182

176

160.6

100

215

194

171.6

Tabelul 2.2.3.Curba PRF si VE a petrolului (grafic 5anexa,proiect)

PRF

tSTAS˚C

tVE˚C

%volum

t,sC

0

165

177.8

222.2

10

194

209.8

229.7

20

209

-

-

30

222

223.8

236

40

235

-

-

50

244

237

242

60

253

-

-

70

260

247.5

246

80

266

-

-

90

274

259.5

250

100

315

284.4

265

Tabelul 2.2.4 Curba PRF si VE a motorinei (grafic 6anexa,proiect)

PRF

tSTAS˚C

tVE˚C

%volum

t,sC

0

250

272.5

319

10

310

312

333.5

20

318

-

-

30

326

324

337.5

40

334

-

-

50

340

332

341

60

348

-

-

70

354

341

344.5

80

360

-

-

90

376

357.5

352

100

383

359.5

354

CAPITOLUL 3

ALEGEREA SCHEMEI TEHNOLOGICE

Utilajele principale ale instalatiei de distilare atmosferica sunt :

-             Coloana de fractionare

-             Cuptorul tubular

-             Aparatura de condensare si schimb de caldura

-             Stripere

-             Pompe

In cadrul calculului tehnologic al coloanei de distilare atmosferica a titeiului se considera dupa felul refluxului ce se da in coloana trei tipuri de coloane :

-             tip U, tip R, tip A.

3.1. COLOANA DE DISTILARE ATMOSFERICA DE TIP U

La acest tip de coloana prelucrarea 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. (figura 3.1.)

Coloana de tip U este neeconomica deoarece caldura eliminata nu poate fi recuperata datorita unui nivel de temperatura prea scazut si este eliminata in atmosfera prin condensatorul racitor de la varful coloanei.

Din aceasta coloana se extrag mai multe fractiuni laterale .

Alimentarea coloanei se face cu titei partial vaporizat in zona de vaporizare, iar produsele laterale care 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 stripare se reintroduce in coloana cu un taler mai sus decat talerul de extragere, iar produsele stripate dupa ce fac schimb 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 si vapori prin coloana cresc 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 tipul R.

Figura 3.1. Schema tehnologica a unei coloane de DA ~ tip U

3.2. CALCULUL TEHNOLOGIC AL COLOANEI DE TIP U

Desi coloanele de tip U nu se mai folosesc in industrie, ca atare, modul de calcul al coloanelor de tip R si A se bazeaza pe un calcul preliminar al unei coloane de tip U.

Eficienta fractionarii intr-o coloana de DA depinde de numarul de talere utilizat si de refluxul intern.

A.         Alegerea numarului de talere

Datorita dificultatii determinarii numarului de talere pentru distilarea unei materii prime complexe cum este titeiul, alegerea numarului de talere se face pe baza datelor practice din literatura. Majoritatea coloanelor de distilare atmosferica au de la 25 la 35 talere intre zona de vaporizare si varful coloanei. In tabelul 2.3.2.1. este dat numarul de talere ales pentru diversele zone ale coloanei de DA.

Tabelul 3.2.1.Numarul de talere ales pentru zonele coloanei de distilare atmosferica

Zona de separare

Numarul de talere

Benzina usoara-benzina grea

8

Benzina grea-petrol

8

Petrol motorina

6

Motorina zona de vaporizare

4

Baza coloanei

4

Stripere

3

Figura 3.2. Stabilirea presiunilor in punctele cheie din coloana.

Alegerea presiunilor in coloana

Calculul presiunilor in coloana in punctele cheie din coloana se face pe baza datelor din literatura,conform schemei din figura 3.2.

Relatiile folosite la calculul presiunilor:

pVR=760+ (10-50) mm Hg

pVC=pVR+(250-350) mmHg

pD3=pVC+Nt(VC-D3) DPt

pD2=pVC+Nt(VC-D2) DPt

pD3=pVC+Nt(VC-D3) DPt

pD1=pVC+Nt(VC-D1) DPt

pZV=pVC+Nt(VC-ZV) DPt

pb=pZV+Nt(VC-ZE) DPt

pec=pZV+(150-250) mmHg

unde:

pVR presiunea in vasul de reflux (mmHg) care se alege in functie de mediul de racire si de cantitatea de gaze rezultate din titei;

pVC presiunea la varful coloanei, mmHg;

DPt caderea de presiune pe taler, care in functie de tipul de taler utilizat se alege intre 5 10 mm Hg in coloanele de distilare atmosferica;

pDi presiunea pe talerul de extragere a fractiunii DI , mmHg

Nt(VC-Di) - numarul de talere intre varful coloanei si talerul de extragere al fractiunii DI , mmHg

NZV-ZE - numarul de talere intre zona de vaporizare si zona de epuizare (stripare)

pZV - presiunea in zona de vaporizare,mmHg

pb - presiunea in baza coloanei, mmHg

pec - presiunea in iesirea din cuptor, mmHg

piZV - presiunea la intrarea in zona de vaporizare

Tabelul 3.2.2. Calculul presiunilor

Locul unde se masoara presiunea

Presiunea (mmHg)

Notatie

Vas de reflux

770

pVR

Varf coloana D4

1020

pVC

Taler extragere petrol usor D3

1076

pD3

Taler extragere petrol greu D2

1132

pD2

Taler extragere motorina D1

1174

pD1

Zona de vaporizare

1202

pZV

Baza coloanei

1230

pb

Iesire din cuptor

1400

pec

C. Trasarea curbelor VE titei la pZV si pec

Curbele VE titei la aceste presiuni sunt necesare pentru calculul temperaturilor la intrarea in zona de vaporizare si la iesirea din cuptor.

Temperaturile la 50% distilate pentru pZV si pec se obtin cu nomograma AZNII

CAPITOLUL 4

CALCULUL TEMPERATURILOR DIN COLOANA DE DISTILARE ATMOSFERICA

Coloana de fractionare a titeiului are trei zone importante:

          zona de alimentare sau vaporizare;

          zona de fractionare;

          zona de stripare sau de epuizare.

In zona de fractionare sunt foarte importante temperaturile pe talerele de extragere a fractiunilor laterale si la varful coloanei,deoarece acestea determina limitele de distilare ale produselor respective.

4.1. CALCULUL BILANTULUI DE MATERIALE IN ZONA DE VAPORIZARE SI STRIPARE A COLOANEI

Materia prima (titeiul), F este alimentata in zona de vaporizare a coloanei partial vaporizata.

Bilantul de materiale in zona de vaporizare si stripare este prezentat in figura: 4.1.

Semnificatia notatiilor este urmatoarea:

F materie prima;

AB abur de stripare introdus la baza coloanei;

Debitul de abur se calculeaza ca produs intre ratia de abur si debitul de pacura stripata.

Se utilizeaza abur de joasa presiune supraincalzit. Caracteristicile aburului utilizat se aleg din date practice sau din literatura.

Figura 4.1. Fluxurile materiale in zonele de vaporizare si de stripare.

B fractia vaporizata din titei la intrarea in coloana corespunzatoare tIZV si pIZV;

L0 = supravaporizantul care asigura reflexul intern intre talerul de extragere al primului produs lateral D1 si zona de vaporizare.

Supravaporizatorul se alege in functie de calitatea primului produs lateral si alte consideratii economice. In mod obisnuit supravaporizantul se alege 2 4% volum fata de titei.

Vs vapori stripati din lichidul care intra in zona de stripare din baza coloanei. Vs se poate calcula cu relatiile:

VS=LezvsF sau VS=LezvB

Stripare determinata in functie de ratia de abur (Anexa 1,fig. I.4).

B pacura stripata;

Lezv lichid la iesirea din zona de vaporizare;

SD suma de produse distilate

SD=D1+ D2+ D3+ D4

VHEZV - vapori hidrocarburi la iesirea din zona de vaporizare. Din figura rezulta:

VHEZV =V+VS=SD+L0

Rezultatele calculului debitelor volumice si masice, precum si densitatile fluxurilor din zona de vaporizare si stripare se pot prezenta intr-un tabel de forma de mai jos.

Tabelul 4.1.1.Calculul bilantului de materiale in zona de vaporizare si striparea coloanei

Flux

Simbol

%vol. /F

Debit volumic (m3/h)

Debit

masic

(t /h)

%gr/F

Titei

F

100,00

465.12

0.864

0.860

400.00

100.00

Total distilate

D

52.50

244.18

0.803

0.803

190.93

47.73

Pacura

B

47.50

220.94

0.922

0.918

209.07

52.27

Supravaporizat

L0

2.00

9.30

0.875

0.871

8.10

2.025

Fractie vapor din titei in zv

V

41.87

194.75

0.795

0.792

152.34

38.56

Fractie lichida din titei in zv

B

58.13

270.37

0.920

0.916

247.66

61.92

Lichid iesire din zv

LEZV

60.13

279.68

0.918

0.914

255.63

63.91

Vapori stripati

VS

12.63

58.74

0.902

0.898

52.75

13.19

Densitatile fluxurilor materiale implicate sunt cunoscute sau se determina astfel:

1)          Densitatea titeiului se cunoaste din date de proiectare.

2) Densitatea dSD se poate determina prin curba de randament densitate sau cu formula:

3)          Densitatea pacurii se determina cu relatia:

Densitatea supravaporizatorului L0 se determina din curba de procente medii densitate.

4)          Densitatea vaporilor din titei la intrarea in zona de vaporizare,dv, se determina din curba de randament densitate sau procente medii densitate.

5)          Densitatea fractiilor lichide din titeiul intrat in ZV,dB, se determina dintr-un bilant masic:

FdF=Vdv +BdB

unde F,V,B sunt exprimate in procente volum.

6)          Densitatea lichidului la iesirea din zona de vaporizare este data de relatia:

unde B, L0, Lezv se exprima in procente volum.

7)          Densitatea vaporilor stripati, dVs se poate determina:

            cu relatia :

unde Lezv, B si Vs se exprima in procente volum.

            din curba de procente medii - densitate

4.2       CALCULUL TEMPERATURILOR IN COLOANA DE DISTILARE ATMOSFERICA DE TIP U

Se vor determina temperaturile la intrare in zona de vaporizare, in baza coloanei precum si la iesirea din cuptor. De asemenea, se vor determina si temperaturile pe talerele de extragere a fractiunilor laterale, la varful coloanei si la iesirea din stripere a produselor.

4.2.1. CALCULUL TEMPERATURII LA INTRARE IN ZONA DE VAPORIZARE, tizv

Temperatura la intrarea in zona de vaporizare tiZV se obtine din curba VETITEI trasata pentru presiunea din zona de vaporizare,pzv,tizv corespunde procentului de titei vaporizat la intrarea in zona de vaporizare, V:

V se determina din bilant material pe coloana

F= V+B=100

V=100 - B

B+L0=Lezv=B+VS

Lezv=B+VST Lezv=B+ Lezv SFT Lezv=(1- SF)=B

Ab=28,5Kg abur/m3 abur stripat.

SF se alege din grafic functie de ratia de abur SF=20,7%volum.

Din V+B=100T V=100-B rezulta

T din graficul VE la pZV : tiZV=312sC

Semnificatia termenilor este cea mentionata anterior.

4.2.2. CALCULUL TEMPERATURII TITEIULUI LA IESIRE DIN CUPTOR, tec

Temperatura titeiului la iesirea din cuptor , tec se determina presupunand ca pe conducta de transfer (cuptor coloana) are loc o vaporizare adiabata, deci Qec= QiZV.

Algoritmul de calcul este urmatorul:

1)          Se presupune tec=tiZV+(1..3)sC T tec=314sC

2)          Se verifica tec prin bilant termic: QiZV= Qec (kcal/h)

QIzv=Qv+ QB=GVHtizv+ GBhtizv

Qec=Qvec+ QBec=GVecHtec+ GBechtec

Entalpiile produselor petroliere se determina grafic functie de si temperatura fluidului sau cu relatii ce tin seama de starea lichida sau de vapori a produselor.

H=(50,2+0,109t+0,00014t2)(4- ) 73,8

Procentele de vapori din titei la iesirea din cuptor se determina din curba VE a titeiului trasata la presiunea de iesire din cuptor (pec) si temperatura presupusa. Se considera ca presiunea este corecta daca:

-             dVec se alege din CPM densitate cu valoarea la jumatate

tabelul 4.2.2.1. Calculul temperaturii la iesire din cuptor.

Fluxuri

%vol. F

Debit masic

Kg/h

t, sC

Entalpia

Kcal/kg

Flux termic

Kcal/h

Intrari col V

41.87

0.795

152340

312

239.76

36525038.4

B

58.13

0.920

247660

312

184.28

45638784.8

Total

100.00

-

-

-

-

82163823.2

Iesire cuptor Vec

40.00

0.784

145863.2

314

242.12

32316397.98

Bec

60.00

0.812

226604.84

314

206.91

46887421.84

Total

100.00

-

-

-

-

82203819.82

4.2.3. CALCULUL TEMPERATURII DIN BAZA COLOANEI, tB

Temperatura din baza coloanei, tB ,se determina printr-un bilant termic pe conturul I ,deasupra talerului 4.

Figura 4.2.3.

Bilant material si termic in zona de vaporizare a coloanei DA.

Algoritmul de calculul este urmatorul :

1) Se presupune tB = tIZV (10-20)sC T tB= 300sC

2) Se calculeaza, presupunand o variatie liniara a temperaturii in zona de stripare, t4:

t4=309sC

3) Se considera tLo= tIZV - 10sC tLo=302sC

4) Se face un bilant termic pe conturul I :

QI=Qe

5) Se calculeaza:

6) Se determina tB = f (h,d1515)

7)                     Se compara tB calculat cu tB presupus . Diferenta admisa 2sC.

tB calc=298

tB pp =300T diferenta = 2.00sC

tabelul 4.2.3.1. Calculul temperaturii din baza coloanei.

Flux

%vol./F

d1515

Debit Kg/h

tsC

Entalpie Kcal/Kg

Flux termic Kcal/h

B

58.13

0.920

247660.0

312

184.28

1506519.0

Lo

2.00

0.875

8100.0

302

185.99

45638784.8

AB, I

-

-

6627.96

290

725.5

4808584.98

B

47.50

0.922

209070.0

300

175.05

4897563.56

VS

12.63

0.902

52750.0

309

227.48

36597703.5

AB, e




-

-

6627.96

309

738.92

11999570.0

4.2.4. CALCULUL TEMPERATURII IN ZONA DE VAPORIZARE

Temperatura in zona de vaporizare a coloanei DA ,tZV se determina prin bilant termic pe conturul II .

Figura A.4.Bilant material si termic in ZV a coloanei DA

Algoritmul de calcul este urmatorul :

1) Se presupune tZV = tİZV (1-2 )sC tZV =310sC

2) Se face bilantul termic :

QI= Qe T QV+ QVs = QV hezv

3) In functie de ( HV (Hezv), dV (Hezv) ) T tZV

4) Se compara tZV pp cu tZV calc iar diferenta admisa este de 0,5sC

tZV pp= 310sC

tZV calc=310,2sC Tdiferenta = 0,2sC

Tabelul 4.2.4.1. Calculul temperaturii in zona de vaporizare.

Flux

%vol./F

Debit Kg/h

tOC

Entalpia Kcal/Kg

Flux termic

Kcal/Kg

V

41.87

0.795

154340

312

239.76

37004558.4

Vs

12.63

0.902

52750

309

227.48

11999570.0

VHezv

54.50

0.820

207090

310

236.07

48887736.3

Tabelul 4.2.4.2. Valorile temperaturilor din coloana DA

Temperatura calculata

notatie

tsC

La intrare in ZV

tIZV

312

La iesire din cuptor

tEC

314

La baza coloanei

tB

300

In zona de vaporizare

tZV

310

4.3.CALCULUL TEMPERATURILOR PE TALERELE DE CULEGERE ALE PRODUSELOR LATERALE SI LA BAZA STRIPERELOR

          Calculul temperaturilor pe talerele de extragere ale produselor laterale.

Temperatura pe talerul de culegere a unei fractii laterale corespunde cu temperatura de fierbere a produsului nestripat ce se extrage in conditiile de pe taler.

Pe talerul de culegere efect de gaz inert se considera a avea aburul si toate fractiunile de deasupra celei care se extrage, exceptand fractia imediat superioara.

Temperatura pe talerul de extragere a unui produs lateral va fi temperatura la 0% pe curba VE la o atmosfera a produsului nestripat corectata la presiunea partiala a vaporilor produsului de deasupra talerului.

Algoritmul de calcul pentru determinarea temperaturii pe talerul de culegere nDi este:

1.          Se determina t0%Di, prin extrapolarea curbei VE la o atmosfera a produsului nestripat Di cu procentul de vapori stripati VSi.

t0%VE Di temperatura de fierbere a produsului nestripat Di

2.          Se determina functie de t0%Di cu graficul I.8. (anexa indrumar) temperatura aproximativa pe talerul de culegere al produsului Di, tDi.

3.          Se face bilant termic pe conturul situat deasupra talerului de extragere al produsului DI si pana in baza coloanei pentru a se determina caldura preluata de refluxul RDi+1.

4.          Se calculeaza QR(Di+1)

5.          Se calculeaza cantitatea de reflux care curge pe talerul de culegere al produsului DI in Kg/h , respectiv Kmol/h:

6.          Se calculeaza presiunea partiala a vaporilor de produs pe talerul DI, pDi:

unde:

pDi presiunea pe talerul DI, mmHg

mR(Di+1) numar de moli de reflux care cade pe talerul de culegere al produsului DI, kmol/h

mAB numarul de moli de abur dat la baza coloanei , kmol/h;pentru D2, D3 ,D4, se adauga si aburul introdus in striperele inferioare.

mD(I+2) ,mD(I+3) ,mD(I+4) numarul de moli de fractiuni superioare produsului DI ,care au efect de gaz inert.

7.          In functie de pDi si t0%VE Di,se calculeaza temperatura pe taler

8.          Se compara tDi calculat cu tDi presupus.

Diferenta admisa este 1 - 2sC

Deoarece in calculul temperaturilor pe talerele de culegere a fractiunilor laterale intervin fluxuri ce circula prin stripere, este necesar calculul striperului.

          Calculul striperelor

In coloana de distilare atmosferica, lichidul de pe talere este strabatut de vapori ce pot avea o compozitie foarte variata.

In urma striparii creste temperatura de inflamabilitate a produsului si temperatura initiala de distilate.

Striparea se poate realiza folosind un gaz inert abur, metan sau un refierbator. Se folosesc ratii de abur de 20-30 Kg/m3/produs stripat.

Calculul striperului va cuprinde:

-             Bilant material pe stripere ( cu abur) si caracterizarea fluxurilor implicate.

-             Bilant termic pe striper si stabilirea temperaturilor de iesire din striper.

A. Bilantul material pe stripere cu abur:

Bilantul material se face in jurul striperului din care se scoate produsul stripat, Di (conturul I).

Figura A. Bilantul material pe striperul cu abur

Relatiile de calcul :

Di= Di + VS(Di)

VS(Di)=Di-Di

VS(Di)=Di SF TDi =Di+Di SF

Tabel A.1. Bilantul material pe stripere

Flux

%vol./ F

%vol. /pr.

Debit m3/h

Debite

t0%VE

DI

SF

Kg/h

Kmol/h

D1

13.75

-

63.95

0.839

0.844

53973.8

296

0.33

D1

19.93

-

92.70

0.835

0.840

77868.0

VS1

6.18

44.95

28.75

0.826

0.831

23894.2

A1

-

-

-

-

-

1981.5

110.08

D2

16.75

-

77.91

0.786

0.791

61626.8

213

0.24

D2

22.04

-

102.51

0.780

0.785

80470.4

VS2

5.29

31.58

24.60

0.761

0.766

18843.6

A2

-

-

-

-

-

2337.3

129.83

D3

11.50

-

53.49

0.745

0.750

40117.5

132

0.18

D3

14.02

-

65.21

0.742

0.747

48711.9

VS3

2.52

21.91

11.72

0.736

0.736

8594.4

A3

-

-

-

-

-

1604.7

89.15

B. Bilantul termic pe striperul cu abur

Calculul temperaturii in baza striperului, t2Di

Etapele de calcul

1)          In functie de SFi se calculeaza Dt aproximativ (grafic I.5., anexa indrumar), unde Dt aproximativ reprezinta scaderea de temperatura intre intrarea produsului in striper si baza striperului pentru produsul Di

2)          In functie de Dt aproximativ se determina diferenta reala de temperatura intre intrarea in striper si baza striperului, Dt real(graficul I.6., anexa indrumar);

3)          In cazul striperului cu abur temperatura scade din varf spre baza si se considera o variatie liniara intre talerele 1 si 4.

t2Di = talim - Dtreal

4)          Se verifica t2Di prin efectuarea unui bilant termic conform conturului III, in jurul striperului din care iese produsul Di (figura B.)

Figura B. Bilantul termic pe striperul cu abur

Din bilant rezulta ht2(Di) , [kcal/kg]

5)          In functie de entalpie, la densitatea Di, se determina t2Di.

6)          Se compara t2Di calculat cu t2Di presupus.

Diferenta admisa intre temperaturi este de 1 2 C.

4.3.1.Calculul temperaturii pe talerul de extragere a motorinei,D1


Se face bilantul termic pe conturul v din figura 4.3.1

Figura 4.3.1. Bilantul termic pentru determinarea temperaturii tD1

Tabelul 4.3.1.1.

Fluxul

Debit (kg/h)

tC

Entalpia kcal/kg

Flux termic

V

152340

0.795

312

239.76

36525038.40

B

247660

0.920

312

184.26

45633831.60

ABi

6627.96

-

290

725.5

4808584.98

LVSDi1

23894.2

0.931

260

160.26

3827356.87

TOTAL

-

-

-

-

90794811.85

B

209070.0

0.922

300

175.05

36597703.50

D1

7786.8

0.840

270

168.59

13127710.50

D2

61626.8

0.791

270

214.48

13217945.56

D3

40117.5

0.750

270

218.17

8752314.62

D4

35206.4

0.721

270

220.77

7772595.93

ABe

6627.96

-

270

719.60

4769480.02

TOTAL

-

-

-

-

84237750.13

1.          Se presupune tD1 in functie de tD1 din graficul I.8.(indrumar)

tD1=296

tD1 pp=270C

2. Se calculeaza:

3. Se calculeaza cantitatea de reflux care cade pe talerul nD1:

4. Se calculeaza presiunea partiala a vaporilor de motorina

5. Se compara tD1 presupus cu tD1 calculat. Diferenta admisa 12C

f(pD1 ,tD1)TtD1=270,5C

tD1 calc - tD1 pp=270,5 270=0,5C

4.3.2. Calculul temperaturii in baza striperului de motorina

Striper cu abur

1)     In functie de SF se calculeaza Dt aproximativ (grafic I.5., anexa indrumar).

Dtaprox=27

2)     In functie de Dt aproximativ se determina diferenta reala de temperatura intre intrarea in striper si baza striperului, Dt real(graficul I.6., anexa indrumar);

Dtreal=24

3)

t2D1 = talim - Dtreal=246C

4) Se verifica t2D1 din bilantul termic

Din bilant rezulta

5) In functie de entalpie, se determina t2D1:

t2D1=246.5C.

6) Se compara t2D1 calculat cu t2D1 presupus.

Diferenta admisa intre temperaturi este de 1 2 C.

Tabelul 4.3.2.1.Bilant termic pe striperul de motorina

Fluxul

Debit (kg/h)

tC

Entalpia Kcal/kg

Flux termic

D1

77868

0.840

270

168.6

13127710.5

A1

1918.5

-

290

725.5

1391871.75

D1

53973.8

0.844

246

150.3

8112262.14

VS1

23894.2

0.831

264

207.4

4955567.99

A1

1918.5

-

264

714

1369809.0


4.3.3. Calculul temperaturii pe talerul de extragere a petrolului,D2

Se face bilantul termic pe conturul VI din figura 4.3.3.

Figura 4.3.3. Bilantul termic pentru determinarea temperaturii tD2

Tabelul 4.3.3.1 Calculul temperaturii pe talerul de petrol

Fluxul

Debit (kg/h)

tC

Entalpia Kcal/kg

Flux termic

V

152340

0.795

312

239.76

36525038.40

B

247660

0.920

312

184.26

45633831.60

ABi

6627.96

-

290

725.5

4808584.98

A1I

1918.5

-

290

725.5

1391871.75

LVSDi

18843.6

0.766

210

136.39

2571085.00

B

209070

0.922

300

175.05

36597703.50

D1

53973.8

0.844

240

145.31

7842828.00

D2

80470.4

0.785

220

140.69

11321211.43

D3

40117.5

0.750

220

189.31

7594523.57

D4

35206.4

0.721

220

191.65

6747472.86

Abe

6627.96

-

220

695.82

4611867.13

A1e

1918.5

-

220

695.82

1334930.67

1.Se presupune tD2 in functie de tD2 din grafic I.8.(indrumar)

tD2=213C

tD2 pp=220C

2. Se calculeaza:

3. Se calculeaza cantitatea de reflux care cade pe talerul nD2:

4. Se calculeaza presiunea partiala a vaporilor de D2:

5. Se compara tD2 presupus cu tD2 calculat. Diferenta admisa 12C

f(pD2 ,t0% VE D2)Tdin graficul AZNIİ tD2 calc

tD2=220,2C

6. tD2 calc - tD2 pp=220,2 220=0,2C

4.3.4.Calculul temperaturii in baza striperului de petrol

1)     In functie de SF se calculeaza Dt aproximativ (grafic I.5., anexa indrumar)

Dtaprox=28

2)     In functie de Dt aproximativ se determina diferenta reala de temperatura intre intrarea in striper si baza striperului, Dt real(graficul I.6., anexa indrumar);

Dtreal=32

3)    

t2D2 = talim - Dtreal=188C

4)     Se verifica t2D2 din bilantul termic

Din bilant rezulta

5)     In functie de entalpie, se determina t2D2

t2D2=188,6C.

6)     Se compara t2D2 calculat cu t2D2 presupus.

Diferenta admisa intre temperaturi este de 1 2 C.

tD2 calc - tD2 pp=188,6 188=0,6C

Diferenta =0,6C

Tabelul 4.3.4.1. Bilant termic pe striperul de petrol

Fluxul

Debit (kg/h)

tC

Entalpia Kcal/kg

Flux termic

D2

80470.4

0.785

220

140.69

11321211.43

A2,I

2337.3

-

290

725.5

1695711.15

D2

61626.8

0.792

188

115.98

7141915.05

VS2

18843.6

0.766

212

186.63

3460192.18

A2,e

2337.3

-

212

692.95

1619632.04



4.3.5. Calculul temperaturii pe talerul de extragere a benzinei grele,D3

Se face bilantul termic pe conturul VII din figura 4.3.5.


Figura 4.3.5. Bilantul termic pentru determinarea temperaturii tD3

Tabelul 4.3.5.1. Calculul temperaturii pe talerul benzina grea

Fluxul

Debit (kg/h)

tC

Entalpia Kcal/kg

Flux termic

V

152340

0.795

312

239.76

36525038.40

B

247660

0.920

312

184.26

45633831.60

ABI

6227.96

-

290

725.5

4808584.98

A1,I

1918.5

-

290

725.5

1391871.75

A2,I

2337.3

-

290

725.5

1695711.15

LVSDi

8594.4

0.736

120

74.51

640376.22

TOTAL

-

-

-

-

90695414.1

B

209070

0.922

300

175.05

36597703.50

D1

53973.8

0.844

246

150.30

8112262.14

D2

61626.8

0.791

188

115.89

7141915.05

D3

48711.9

0.747

130

83.32

3912539.81

D4

35206.4

0.721

130

145.03

5105890.68

Ab,e

6627.96

-

130

652.84

4326997.41

A1,e

1918.5

-

130

652.84

1252473.54

A2,e

2337.3

-

130

652.84

1525882.93

TOTAL

-

-

-

-

67975665.06

1. Se presupune tD3 in functie de tD3 din grafic I.8.(indrumar)

tD3=132C

tD3 pp=130C

2.                      Se calculeaza:

3. Se calculeaza cantitatea de reflux care cade pe talerul nD3:

4. Se calculeaza presiunea partiala a vaporilor de D3:

5. Se compara tD2 presupus cu tD3 calculat. Diferenta admisa 12C

f(pD3 ,t0% VE D3)T din graficul AZNIİ

tD3 calc=130C

6. tD3 calc - tD3 pp=130-130=0C

4.3.6.Calculul temperaturii la baza striperului de benzina grea

1)          In functie de SF se calculeaza Dt aproximativ (grafic I.5., anexa indrumar)

Dtaprox=23

2) In functie de Dt aproximativ se determina diferenta reala de temperatura intre intrarea in striper si baza striperului, Dt real(graficul I.6., anexa indrumar);

Dtreal=24

3)

t3D3 = talim - Dtreal=106C

4) Se verifica t3D3 din bilantul termic

Din bilant rezulta

5) In functie de entalpie, se determina t3D3

t3D3=105.3C.

6) Se compara t3D3 calculat cu t3D3 presupus.

Diferenta admisa intre temperaturi este de 1 2 C.

tD3 calc - tD3 pp=106-105.3=0.7C

Diferenta =0,7C

Tabelul 4.3.6.1. Bilantul termic pe striperul de benzina grea

Fluxul

Debit (kg/h)

tC

Entalpia Kcal/kg

Flux termic

D3

48711.9

0.747

130

80.32

3912539.81

A3,I

1604.7

-

290

725.5

1164209.85

D3

40117.5

0.750

106

65.70

2555441.96

VS3

8594.4

0.736

124

141.20

1213488.38

A3,e

1604.7

-

124

645.16

1035290.32

Tabel 4.3.6.2. Temperaturile calculate pe talere si la baza striperelor

Fractiunea

ts pe taler

ts la baza striperului

D1

270

246

D2

220

212

D3

130

106

4.3.7.Calculul temperaturii la varful coloanei

Etapele de calcul

1)          Se presupune temperatura aproximativa la varful coloanei in functie de t100% VE bz din graficul I.8.(indrumar)

2)          Se calculeaza caldura preluata de refluxul rece de la varful coloanei prin bilant termic pe conturul VII (figura 4.3.7.)

Tabelul 4.3.7.1. Calculul temperaturii la varful coloanei

Fluxul

Debit (kg/h)

tC

Entalpia Kcal/kg

Flux termic

V

152340

0.795

312

239.76

36525038.4

B

247660

0.920

312

184.26

45633831.6

ABI

6627.96

-

290

725.5

4808584.98

A1,I

1919.5

-

290

725.5

1391871.75

A2,I

2337.3

-

290

725.5

1695711.15

A3,i

1604.7

-

290

725.5

1164209.85

TOTAL

-

-

-

-

91219247.73

B

203706.7

0.922

300

175.05

36597703.50

D1

53973.8

0.844

246

150.30

8112262.14

D2

61626.8

0.791

188

115.89

7141915.05

D3

40117.5

0.750

106

65.70

2555441.96

D4

35206.4

0.721

104

32.94

4680399.97

Ab,e

6627.96

-

104

639.08

4235796.6

A1,e

1918.5

-

104

639.08

1226074.9

A2,e

2337.3

-

104

639.08

1493721.68

A3,e

1604.7

-

104

639.08

1025531.68

TOTAL

-

-

-

-

67068847.64

3) Se calculeaza debitul masic si debitul molar de reflux rece

4) Se calculeaza presiunea partiala a vaporilor la varful coloanei:

5) Se corecteaza t100% VE bz la presiunea pn si se determina tv calc

tv calc=105sC

6) Se face diferenta dintre tv calc si tv pp. Diferenta este egala cu 1 2sC


Figura 4.3.7.Bilanturi termice pe coloana de distilare atmosferica

CAPITOLUL 5

CALCULUL SARCINII CONDENSATORULUI

DE LA VIRFUL COLOANEI

Pentru determinarea sarcinii termice a condensatorului de varf, Qc se efectueaza un bilant termic pe conturul VIII din figura 4.3.7.1.

Cantitatea de apa necesara in condensator Gapa este data de sarcina termica a condensatorului raportata la diferenta de temperatura a apei la iesirea si intrarea din condensator (te-ti )apa si la randamentul condensatorului de varf ,hc :

hc - se alege intre 0,9 0,95.

QI = 40432044.9 kcal/h

Qe = 4604941.46 kcal/h T Qc = 35827103.44 kcal/h

          Debitul apei de racire :.

Gapa=509631.63 kg/h Qc=Gapa CP apa Dt hc

CP=1 kcal/kggrd Qapa= Gapaht(IR)

hcv=0,9 0,95

hc=0,95

Dt=20

          Consumul specific de apa :

Gapa /Gtitei = 3,71

          Ratia de reflux : r = GR/GD4

          r = 4,2

5.1.Bilant termic pe intreaga coloana si stripere

Se face bilantul termic pe conturul IX figura 4.3.7.1.

Qi=QF+QAB+QA1 +QA2+QA3=84 458 578,03 kcal/h

Qe= QP+QD1+QD2 +QD3+QD4+Qapa=84 385 033,4 kcal/h

Pierderi : Qi Qe= 73544.63kcal/h

CAPITOLUL 6

VERIFICAREA GRADULUI DE SEPARARE INTRE FRACTIUNILE DISTILATE

Gradul de separare intre fractiunile petroliere vecine se apreciaza dupa diferenta la temperatura la care distila 5% volum pe curba STAS a produsului greu si temperatura la care distila 95% volum pe curba STAS a produsului mai usor:

d5-95=(t5% FG t95% FU)STAS

Verificarea gradului de separare se face in functie de datele de functionare si constructive ale coloanei si unele caracteristici ale fractiunilor adiacente care se separa, care se exprima prin doi parametri.

a) capacitatea de separare a coloanei:

b) gradul de dificultate al separarii Dt50% STAS:

t50% STAS= (t50%)Dn - (t50%)SD N N

in care:

RDN=debitul de reflux, m3/h;

pDN=debitul de vapori, m3/h

NT=numarul real de talere in sectiunea in care are loc separarea.


Figura 6. Determinarea parametrilor care intra in calculul capacitatii de separare

Cantitatea de reflux, GRN care cade de pe talerul NDN se determina printr-un bilant termic in jurul talerului NDN considerand ca refluxul RDN+1 preia caldura vaporilor ce vor condensa pe talerul de mai sus (figura 6).

Bilantul termic:

In functie de F si de Dt50% STAS se determina din graficele Packie (anexa indrumar) valoarea decalajului d(5 95) STAS care se compara cu decalajul admis la proiectarea coloanei.

Apar trei situatii:

1.          dcalc=dadmis coloana realizeaza gradul de separare propus, dar este foarte rigida in functionare.

2.          dcalc>dadmis coloana realizeaza un grad de separare mai bun decat cel propus si se mai pot scoate talere.

3.          dcalc<dadmis coloana nu poate realiza gradul de separare impus initial si trebuie sa se mareasca numarul de talere.

Produsele care se separa

Nr.

Talere

Refluxul de pe talerul superior,M3/h

Vapori ce intra in talerul superior,m3/h

F

t50% STAS sF

d(5 95) STAS calc

95) STAS admis

sF

sC

D1 - D2

6

335.56

179.73

11.2

270

22

12.22

6

D2 - D3

8

443.72

101.82

34.86

257.4

48

26.67

21

D3 - D4

8

464.34

48.83

76

118.8

33

18.33

16

CAPITOLUL 7

DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A COLOANEI DE DISTILARE ATMOSFERICA

7.1.Calculul diametrului coloanei cu talere cu supape (Glitsch)

Diametrul coloanei se stabileste pe baza sarcinii maxime de vapori si de lichid din coloana.

Pentru calculul diametrului coloanei, Dc, se utilizeaza relatia:

dtn=d20 c(tn-20)

in care :

VR- debitul de reflux in zona cea mai incarcata,m3/s.

V - debitul de vapori in zona cea mai incarcata ,m3/s.

VC- debitul maxim admisibil de vapori ,m3/s.

vd- viteza lichidului prin deversor, m/s,vd=0,1 m/s.

dL- densitatea lichidului in conditiile de pe taler,kg/m3

dv- densitatea vaporilor ,kg/m3.

Fi-factor de inecare al coloanei;Fi=o,7

FS- factor de spumare; FS=1

Cv- coeficient de viteza pentru vapori;cv=0,46.

Np- numarul de pasuri prin coloana.

Rn- reflux intern(reflux indus) intre talerul n si n-1.

7.2.Calculul inaltimii coloanei.

H=28.5m


Figura 7.1. Inaltimile coloanei de DA

CAPITOLUL 8

CALCULUL SARCINII TERMICE A CUPTORULUI TUBULAR

Sarcina termica a cuptorului tubular ,DQC se determina prin relatia:

∆QC=QeC-QiC

QeC - cantitatea de caldura a titeiului la iesirea din cuptor.

QeC - cantitatea de caldura a titeiului la intrarea in cuptor.

Temperatura de intrare in cuptor a titeiului , tiC este temperatura de iesire a titeiului din trenul de preincalzire. Se alege tIR=180-240 sC.

In functie de tiC din curba VE a titeiului trasata la peC se determina %vol. de vapori la intrarea in cuptor (ViC) respectiv de lichid (BiC). (curba1,anexa,proiect) .

QeC=79785209.3 kcal/h

tiC = tIR =220 sC

din graficul VE a titeiului se determina - %vol. ViC si %vol. BiC

Tabelul 8.1Bilant termic pentru calculul sarcinii termice a cuptorului tubular

∆QC= 28417209.3

debitul de pacura : QC=GcombC

η=0,8 G C=3739.11kg/h

q=9500 kcal/kg

CAPITOLUL 9

NORME DE PROTECTIA MUNCII SI TEHNICA SECURITATII

1. Bioxid de sulf

          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 (-5C).

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 intalnit 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 lichide 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

9.1. Consumuri energetice

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.

CAPITOLUL 10

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.

BIBLIOGRAFIE

1.          Tescan V., Apostol D., Besnea D., Onutu I., Tehnologia distilarii petrolului. Coloane de fractionare indrumator de proiect, UPG Ploiesti 1996

2.          Watkins R.N., Petroleum Rafinery Distillation, Gulf Publishing Company, 1979.

3.          Suciu G. , Tunescu R., Ingineria prelucrarii hidrocarburilor,Vol. I Editura Tehnica, Bucuresti 1983

4.          Tescan V., Tehnologia distilarii petrolului lucrari practice, Bucuresti 1985

5.          Tunescu R. , Tehnologia distilarii titeiului, Editura didactica si Pedagogica, Bucuresti 1970

6.          Tunescu R. ,Chimia petrolului si proprietatile fizico chimice IPG Ploiesti 1979

7.          Stratula C., Fractionarea, principii si metode de calcul, Editura Tehnica, Bucuresti 1986.






Politica de confidentialitate


Copyright © 2019 - Toate drepturile rezervate

Geologie


Ecologie
Geologie
Hidrologie
Meteorologie