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.

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 °C в размере: 4 464 000 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 °C.

Таблица 3 — Каталитический риформинг на облагораживание бензина.

Фракция 350 — 500 °C 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 2 400 000 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:

1. Тяжелый газойль каталитического крекинга — ТГ_КК;

2. Отгон производства битумного производства — ОТ_Б;

3. Гудрон с АВТ — Г_КТ;

4. Тяжелый газойль замедленного коксования — ТГ_ЗК;

5. 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:

1. На производство битумов — Г_Б;

2. На котельные топлива — Г_КТ;

3. 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 = 6 912 000 — 2 500 000 — 1 876 207,1 =2 535 792,9 т/год.

Таким образом, для получения 3 600 000 т/г котельных топлив потребуется 2 535 792,9 т/год гудрона.

На установку замедленного коксования поступает 1 876 207,1 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 26 391,2 т/год. Таким образом, со стороны водорода требуется: 41 521,6 — 26 391,2 = 15 130,4 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 4 500 000: 3 555 203,4, т. е. 4 500 000 т/г ДТ отправляется на карбамидную депарафинизацию, а 3 555 203,4 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:

1. Сероводородный газ гидроочистки дизельного топлива.

2. Газ замедленного коксования.

3. Жирный газ каталитического крекинга.

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

УH₂S = 83 043,3 + 0,05· 178 239,7 + 0,08· 866 520,0 = 161 276,9 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:

1. Сухой газ АВТ;

2. Головка стабилизации АВТ;

3. Газ замедленного коксования;

4. Жирный газ каталитического крекига;

5. Водородсодержащий газ каталитического риформинга;

6. Головка стабилизации каталитического риформинга;

7. Газ пиролиза бензина.

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

У С₄ = (0,264 + 0,117)· 24 000,0 + (0,412 + 0,096)· 216 000 + (0,034 + 0,016 + +0,048)· 178 239,7 + (0,106 + 0,158 + 0,061)· 866 520,0 + (0,111 +0,039)· 362 878,6 + +(0,012 + 0,2 + 0,352)· 131 955,8 + (0,028 + 0,012)· 213 887,6 = 9144 + 109 728 + +17 467,5 + 281 619 + 54 431,8 + 74 423,1 + 8555,5 = 555 368,9 т/год.

топливо гудрон коксование материальный баланс Таблица 11 — Алкилирование.