Блок технологический абсорбционно-газофракционирующей установки АГФУ-1-Машины и аппараты нефтехимических производств-Дипломная работа

Блок технологический абсорбционно -газофракционирующей установки АГФУ-1-Машины и аппараты нефтехимических производств-Дипломная работа
Выпускная работа содержит 166 с. машинописного текста, 15 таб-лиц, 24 иллюстрации и 38 источников.
Ключевые слова: КОЛОННА, ПЕЧЬ, АППАРАТ ТЕПЛООБМЕН-НЫЙ, СХЕМА ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ, ТАРЕЛКА, МАССООБМЕН, РАСЧЕТ.
В данной выпускной работе объектами изучения являются ректифи-кационная колонна К-4, массообменные устройства, трубчатая печь, Кон-струкции теплообменных аппаратов и холодильник установки АГФУ-1.
В соответствии с заданием на выпускную работу проводился литера-турный обзор основного теплообменного оборудования и рассматрива-лись современные тенденции в конструировании и внедрении новых типов теплообменных аппаратов, была изучена принципиальная схема установ-ки, и приведены технологические и механические расчеты колонного обо-рудования, холодильника и печи.
По результатам данных расчетов были подобраны массообменные устройства, тип теплообменного аппарата и печи, а также разработаны рабочие чертежи холодильника, колонного аппарата и массообменных устройств.
На современном этапе развития нефтяной промышленности по-прежнему актуальной остаётся проблема повышения качества продукции, выпускаемой на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ). В частности, это касается и абсорбционно-газофракционирующей установки (АГФУ), экс-плуатируемой на НПЗ. Газофракционирующие установки (ГФУ) подраз-деляются по типу перерабатываемого сырья на ГФУ предельных и непре-дельных газов. Продуктами производства ГФУ являются узкие углеводо-родные фракции, которые в дальнейшем применяются в качестве сырья в нефтехимическом производстве.
Производительность АГФУ и качество сырья во многом определя-ются правильным выбором оборудования на стадии проектирования уста-новки и в правильной эксплуатации, монтаже и ремонте оборудования, применяемого на этих установках.
Проектирование, подбор и проверочные расчеты такого оборудова-ния и явились целью настоящей выпускной работы.
В рамках достижения этой цели решались следующие задачи: прово-дился литературный обзор основного теплообменного оборудования, применяемого в нефтепереработке и нефтехимии, а так же рассматрива-лись современные тенденции в конструировании и внедрении новых типов теплообменных аппаратов; изучалась принципиальная схема установки; осуществлялись технологические и механические расчеты колонного обо-рудования, холодильника и печи.
По результатам данных расчетов были подобраны массообменные устройства, типы теплообменного аппарата и печи, а также разработаны рабочие чертежи холодильника, колонного аппарата и массообменных устройств.

2 Технологический раздел

2.1 Технологическая схема АГФУ. Техническая характеристика аппарата, его устройство, сырье и продукция, назначение и принцип действия
Процесс газофракционирования предназначен для получения инди-видуальных легких углеводородов или углеводородных фракций высокой частоты из нефтезаводских газов. Газофракционирующие установки (ГФУ) подразделяются по типу перерабатываемого сырья на ГФУ предельных и непредельных газов.
Установки состоят из следующих блоков:
- выделение углеводородов С3 и выше из газообразного сырья кон-денсационно-компрессионным или абсорбционным методом;
- деэтанизация сырья;
- ректификация жидких углеводородов;
- очистка сырья и готовой продукции [7].
Источником углеводородных газов на нефтеперерабатывающих за-водах являются газы, растворенные в нефти и выделяющиеся при первич-ной перегонке и газы, получающиеся процессе деструктивной переработ-ки нефти. В зависимости от состава различают предельные и непредельные газы. Предельные газы состоят из углеводородов метанового ряда; полу-чаются они на атмосферных трубчатых (АТ) и атмосферно-вакуумных трубчатых (АВТ) установках, на установках каталитического реформинга и гидрокрекинга. Некоторое количество предельных газов образуется также на установках вторичной перегонки бензинов, гидроочистки ди-стиллятов. Непредельные газы содержат углеводороды метанового и эти-ленового ряда, а также некоторое количество диенов; вырабатываются они на установках термического и каталитического крекинга, пиролиза и кок-сования. Предельные и непредельные газы, как правило, перерабатывают раздельно [8].



На ГФУ предельных газов выделяются узкие углеводородные фрак-ции:
- этановая – применяется как сырье пиролиза, а также в качестве хладагента на установках депарафинизации масел, выделение n – ксилола др.;
- пропановая – используется как сырье пиролиза, бытовой сжижен-ный газ, хладагент для производственных установок;
- изобутановая – является сырьем установки алкилирования и произ-водства синтетического каучука;
- бутановая – используется для получения бутадиена-1,3, как быто-вой сжиженный газ, добавляется к автомобильным бензинам для повыше-ния давления паров;
- изопентеновая – служит сырьем для производства изопренового каучука, компонентом высокооктановых бензинов;
- пентановая – является сырьем для процессов изомеризации, пиро-лиза, получения амиловых спиртов;
На ГФУ непредельных газов выделяются следующие фракции:
- пропан-пропиленовая – используется в качестве сырья процессов полимеризации и алкилирования, сырья нефтехимических производств;
- бутан-бутиленовая – применяется в качестве сырья процессов алки-лирования, для производства метилэтилкетона, полиизобутилена и поли-бутилена, синтетического каучука и др [9].
Принципиальная схема АГФУ показана на рисунке 2.1.
Сырье АГФУ – жирный газ под давлением 1,2 – 2,0 МПа поступает в среднюю часть фракционирующего абсорбера К-1. Нестабильный бензин подается в колонне К-1 несколькими питательными тарелками выше ввода жирного газа. В К-1 число тарелок доходит до 40 – 50 штук.
С верха К-1 уходит сухой газ. Колонна К-1 оборудована системой циркуляционного орошения, а температура низа поддерживается горячей струей из печи П-1.
Деэтанизированный продукт вводится с низа К-1 и через теплооб-менник Т-1 подается в зону питания стабилизационной колонны К-2. Пары рефлюкса с верха К-2, сконденсировавшись в холодильнике Х-2, поступа-ют в емкость Е-2, из которой рефлюкс откачивается для дальнейшего раз-деления в колонну К-3, а часть его подается в качестве орошения наверх колонны К-2.
Стабильный бензин с низа К-2 откачивается в товарный парк.
К-1 – Фракционирующий абсорбер; К-2 – Стабилизационная колонна;
К-3, К-4, К-5 – Ректификационные колонны; Т-1 – Теплообменник;
Х-1, Х-2, Х-3, Х-4, Х-5 – Холодильники; Е-2, Е-3, Е-4, Е-5 – Емкости;
П-1 – Печь; I – Жирный газ; II – Нестабильный бензин; III – Сухой газ;
IV – Конденсат; V – Стабильный Бензин; VI – фракция С3; VII – фракция С5;
VIII – изобутановая фракция; IX – н. бутан.

Рисунок 2.1 - Принципиальная схема
абсорбционно-газофракционирующей установки

Температура низа К-2 поддерживается горячей струей, для чего часть стабильного бензина подогревается в печи П-1 и подается под ниж-нюю тарелку К-2. Другая часть бензина используется в качестве абсорбен-та сжиженного газа – для чего стабильный бензин отдает тепло в теплооб-меннике Т-1 нестабильному бензину, охлаждается в холодильнике Х-1 и подается на верхнюю тарелку абсорбера К-1.
В ректификационных колоннах К-3, К-4, К-5 происходит разделение сжиженного газа с получением фракции пропан-пропиленовой (С3), пен-тан-амиленовой (С5) и бутан-бутиленовой (С4).
Колонна К-5 предназначена для разделения углеводородов С4 на изобутан-бутеленовую и бутановую фракции [10].
Согласно заданию ниже более подробно остановимся на описании конструкции основного оборудования бутановой колонны К-4 и будут рассмотрены их технологический и механический расчеты.

2.2 Описание и технологический расчет колонны К-4

Колонные аппараты относятся к емкостному оборудованию и являются основным оборудованием установок предприятий нефтепереработки и нефтехимии. Данный тип оборудования предназначен для ведения технологически процессов и отличается значительным внутренним объемом и металлоемкостью.
Технологические процессы нефтепереработки и нефтехимии в основном осуществляются в колонных аппаратах, которые представляют собой вертикально стоящие цилиндрические аппараты, имеющие внутренние устройства.
Бутановая колонна К-4 (рисунок 2.2) предназначена для разделения сжиженного газа на бутан-бутиленовую фракцию и остаток.
Данная колонна имеет цельносварной корпус и опорную часть.
В опорной части имеется один лаз и отверстие для вывода остатка по трубопроводу. В верхней части опоры выполняют вентиляционные отверстия для входа паров, скапливающихся при недостаточной герметичности коммуникаций вывода остатка.
Сырьё поступает в среднюю часть колонны. Сверху колонны отбираются пары газов. Часть паров конденсируется, и возвращается на верхнюю тарелку колонны в качестве холодного орошения. Для создания горячего орошения в нижней части колонны установлены два штуцера: для выхода продукта в ребойлер и для входа паров из ребойлера. Внизу колонны расположен штуцер для дренажа, а наверху штуцер для выхода воздуха [11].


В данной выпускной работе объектами изучения являются ректифи-кационная колонна, массообменные устройства, трубчатая печь, Кон-струкции теплообменных аппаратов и холодильник установки АГФУ-1.
В соответствии с заданием на выпускную работу проводился литера-турный обзор основного теплообменного оборудования и рассматрива-лись современные тенденции в конструировании и внедрении новых типов теплообменных аппаратов, была изучена принципиальная схема установ-ки, и приведены технологические и механические расчеты колонного обо-рудования, холодильника и печи.
 Показано, что внедрение пластинчатые теплообменники теплообмен-ного оборудования целесообразно проводить на стадии проектирования, на действующих установках производства замену наиболее используемых в настоящее время кожухотрубчатых теплообменных аппаратов на пла-стинчатые теплообменные аппараты экономически невыгодно.
 В технологическом разделе была изучена принципиальная схема технологической установки, проведены технологические расчеты колонны, массообменных устройств, теплообменного аппарата и трубчатой печи.
 В механическом разделе проведены проектировочные и провероч-ные расчеты теплообменного аппарата, колонны, в том числе фланцевого соединения и укрепления отверстия.
 Результаты данных расчетов позволили подобрать типы основного оборудования и разработать рабочие чертежи.