Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Сарданашвили А.Г. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа учеб. пособие для студентов нефт. спец. вузов

.pdf
Скачиваний:
117
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
13.43 Mб
Скачать

А.Г. САРДАНАШВИЛИ

А.И. ЛЬВОВА

ПРИМЕРЫ И ЗАДАЧИ

ПО ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ И ГАЗА

Допущено

Министерством высшего

и среднего

специального

образования

СССР

в качестве учебного

пособия для

студентов

нефтяных специальностей

вузов

МОСКВА И З Д А Т Е Л Ь С Т В О « Х И М И Я » 1973

С

20

 

 

Сарданашвили А. Г.. Львова А. И.

 

Примеры и задачи по технологии переработки

нефти и

газа. М., «Химия»,

1973.

 

272 с ,

14 табл.,

81 рис., список литературы 91

ссылка.

В книге приведены примеры и задачи по курсу «Техноло­ гия переработки нефти и газа», относящиеся к процессам первичной переработки нефти (физические свойства нефтей и нефтепродуктов, перегонка и ректификация), к процессам теплообмена, разделения неоднородных систем, деструктивной переработке нефти и газа и др.

Книга является учебным пособием для студентов нефтя­ ных вузов и может служить практическим руководством для инженерно-технических работников нефтеперерабатывающих заводов.

Р е ц е н з е н т ы : 1. Кафедра технологии

нефти

и газа Уфимского нефтяного института. 2. Главный

специалист Государственного института по

про­

ектированию

нефтеперерабатывающих

заводов

Д. М. Славинокий.

 

мит

© Издательство «Химия», 1973 г.

С О Д Е Р Ж А Н ИЕ

Предисловие

 

 

 

 

 

 

5

Введение.

Расчетные

методы определения физико-химических свойств

и

7

состава

нефтей

и

нефтепродуктов

 

 

 

Плотность

;

 

 

 

 

 

7

Задачи

 

 

 

 

 

 

 

10

Молекулярный

вес

 

 

 

11

Задачи

 

 

 

 

 

 

 

13

Давление

насыщенных паров

 

 

 

13

Коэффициент

сжимаемости и

критические

параметры . . .

.

15

Фугитивность

,

,

 

19

Задачи

 

 

 

 

 

 

 

22

Вязкость

 

 

 

 

 

 

23

Задачи

 

 

 

 

 

 

 

27

Тепловые

свойства

 

 

 

28

Задачи

 

 

 

 

 

 

 

33

Весовой, объемный и мольный состав

 

 

34

Задачи

 

 

 

 

 

 

 

37

 

 

 

 

Раздел

первый

 

 

 

 

 

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ АППАРАТОВ

УСТАНОВОК

 

 

ПЕРВИЧНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ И ГАЗА

Г л а в а

1. Расчет

ректификационных

колонн

38

Приближенные методы построения кривых однократного испарения

39

Температурный

режим

 

 

42

Диаметр

 

 

 

 

 

51

Высота

 

 

 

 

 

52

Число

тарелок

 

 

 

 

54

Задачи

 

 

 

 

 

 

54

Материальный и

тепловой

балансы

60

Задачи

 

 

 

 

 

 

66

Г л а в а

2.

Расчет

теплообменных аппаратов

69

Тепловой

расчет

теплообменных

аппаратов

69

Типовой

расчет

 

холодильников и

конденсаторов-холодильников . .

73

Аппараты воздушного охлаждения

 

76

Задачи

 

 

 

 

 

 

80

Г л а в а 3.

Расчет

трубчатых

печей

 

83

Расчет

процесса

 

горения

топлива

 

83

Технологический

расчет печи

 

87

Расчет

радиантной секции

 

 

91

Расчет

конвекционной секции

 

103

Задачи

 

 

 

 

 

 

109

Г л а в а

4.

Расчет

аппаратов, создающих пониженное давление . . . .

112

Расчет барометрического конденсатора

112

Задачи

 

 

 

115

Г[л а в а

5.

Расчет

вертикальных отстойников

116

Диаметр

 

 

117

Высота

 

 

 

118

Задачи

 

 

 

121

Раздел второй

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ АППАРАТОВ УСТАНОВОК

ДЕ С Т Р У К Т И В Н О Й ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ И ГАЗА

Г л а в а

6.

 

Реакционные устройства

 

термических процессов

 

 

122

Расчет

реакционных

змеевика

и

камеры установок

термического

 

крекинга

под давлением

 

 

 

 

 

 

 

122

Задачи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

129

Расчет реакционных аппаратов установок коксования нефтяных

 

остатков .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

130

Задачи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

142

Расчет

 

печей и

реакторов

установок

пиролиза нефтяного и

газо­

 

вого

сырья

 

 

 

 

 

 

 

 

 

145

Задачи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

155

Г л а в а

7.

 

Реакторы

и регенераторы

каталитических

процессов • .

. , «

158

Расчет

 

аппаратов

установок

 

каталитического

крекинга .

. . .

158

Задачи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

179

Расчет аппаратов установок каталитического риформинга .

. . .

182

Задачи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

190

Расчет

 

реакторов

установок

каталитической изомеризации .

. . .

191

Задачи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

193

Расчеты

в

процессе

гидрокрекинга

 

 

 

 

194

Задачи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

198

Расчеты

в

гірбцессе

гидрОдеалкилирования

 

 

 

198

Задачи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

200

Г л а в а

8.

 

Реакторы

для процессов

переработки углеводородных газов , ,

202

Расчет

 

реакторов

 

установок

полимеризации

газообразных

оле-

 

финовых

углеводородов

 

 

 

 

 

 

 

202

Расчеты

в

процессе

каталитического

алкилирования

парафиновых

 

и

ароматических

углеводородов олефиновыми

 

 

 

208

Задачи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

213

Г л а в а

9.

 

Тепловые

эффекты процессов деструктивной "переработки

нефти

 

 

 

 

и газа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

216

Задачи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

225

Приложения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

227

Литература

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

263

Ответы

на

задачи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

267

П Р Е Д И С Л О В И Е

Настоящее учебное пособие «Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа» предназначено для ра сширения и углубле­ ния знаний студентов дневных, вечерних и заочных факультетов в области переработки нефти и газа. Пособие составлено в полном

соответствии с

программой курса

технологии переработки нефти

и газа (ч. 1 и 2).

 

Большинство

задач по своему

объему рассчитаны для решения

на групповых семинарских занятиях, а также могут быть использо­ ваны в качестве контрольных и домашних заданий. Пособие может быть полезно при выполнении студентами курсовых и дипломных проектов. В нем приведены все справочные материалы, необходи­ мые для решения задач. При проработке материалов необходимо пользоваться основными учебниками по курсу технологии перера­ ботки нефти и газа [2, 15].

Пособие состоит из введения и двух разделов. Введение «Расчет­ ные методы определения физико-химических свойств и состава нефтей и нефтепродуктов» посвящено аналитическим и графическим методам определения и пересчета различных характеристик нефтей и нефтепродуктов: относительной плотности, молекулярного веса, давления насыщенных паров, вязкости, объема паров, тепловых свойств и компонентного состава.

 

В первом разделе «Технологический расчет аппаратов на установ­

ках

первичной переработки нефти и газа» даны примеры

и

задачи

на

определение температурного режима и

геометрических

размеров

ректификационных

колонн, а также на

расчет

технологических

параметров работы

теплообменных аппаратов и

трубчатых

печей.

В этом же разделе приведены примеры и задачи на технологиче­ ский расчет и определение размеров вакуумсоздающей аппаратуры

и отстойников для разделения неоднородных

систем.

Во втором разделе «Технологический расчет

аппаратов на уста­

новках деструктивной переработки нефти и газа» приведены при­ меры и задачи на определение выхода продуктов в различных про-

цессах, расчет технологических параметров и геометрических раз­ меров реакционно-регенерационных устройств. Заканчивается вто­ рой раздел примерами и задачами на определение тепловых эффек­ тов различных деструктивных процессов переработки нефти и газа.

Для лучшего усвоения материала в каждую главу включены общие сведения о процессе и методики расчетов.

Введение и первый раздел написаны доц. А. И. «Львовой, второй раздел — доц. А. Г. Сарданашвили. Авторы весьма признательны проф. Е. В. Смидович и проф. Ю. М. Жорову за просмотр отдель­ ных глав рукописи и сделанные замечания и дополнения. Авторы считают также своим долгом выразить благодарность рецензентам — коллективу технологов Уфимского нефтяного института под руковод­

ством докт. техн. наук проф. 3.

И. Сюняева и канд. техн.

наук

Д . М. Славинскому, внимательно

просмотревшим рукопись

и сде­

лавшим ценные замечания.

 

 

ВВЕДЕНИЕ

РАСЧЕТНЫЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И СОСТАВА НЕФТЕЙ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

Плотность

При расчете физико-химических свойств нефтепродуктов при­ нято пользоваться относительной плотностью, представляющей со­ бой соотношение плотностей жидкого нефтепродукта и дистиллиро­ ванной воды при определенных температурах. Обозначают отно­ сительную плотность &\\, где tt — температура воды, °С; t2 — тем­ пература нефтепродукта, °С. В СССР стандартными температурами при определении плотности являются для воды 4 °С и для нефтепро­ дуктов 20 °С (d%°). В ряде зарубежных стран стандартной темпера­ турой для воды и нефтепродукта является 15,6 °С (djjj).

Часто для технологических расчетов необходимо пересчитывать плотность нефтепродукта )т одной температуры к другой. Высокую точность дает формула Д. И. Менделеева в интервале температур от 0 до 50 °С:

dt =dl* a(t — 20)

(1)

4

где d|° — относительная плотность нефтепродукта при 20 °С;

d{ — относительная плотность нефтепродукта при заданной температуре І;

а— средняя температурная поправка на 1 °С.

Значения температурной поправки представлены в Приложе­ нии 1.

Для определения плотности жидких нефтепродуктов при вы­ соких температурах можно пользоваться графиками, приведенными на рис. 1 и 2. На рис. 1 на оси абсцисс откладывают известное зна­ чение плотности, из этой точки (Л) восстанавливают перпендику­ ляр до пересечения с линией, соответствующей температуре, при которой определена эта плотность (точка В). Затем проводят ли­ нию, параллельную близлежащей наклонной кривой, до пересече­ ния (в точке С) с линией температуры, при которой нужно опреде­ лить плотность. Из точки С опускают перпендикуляр до пересече­ ния с осью абсцисс и таким образом (в точке D) находят искомую плотность.

При пользовании рис. 2 на оси абсцисс откладывают темпера­ туру, при которой требуется определить плотность. Затем восста­ навливают перпендикуляр до пересечения с кривой заданной плот­ ности d\\ и на оси ординат находят искомое значение плотности (df5 ).

0,30

OfiO

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

1,00

Рис. 1. График для определения относительной плотности

жидких

нефтепродуктов

d\

при

известной

их

плотности dl°.

Температура,°С

Рис. 2. График для определения относительной плотности жидких

нефтепродуктов d[s при высоких температурах при известной их плотности d\\.

Часто приходится

пересчитывать

 

на df, а также dfg

на df

и наоборот. С этой целью

пользуются уравнениями:

 

 

 

df = d\l — 5а

 

(2)

где а — средняя температурная поправка

(см. Приложение 1).

 

 

 

df> = d|g-0,9982

 

(3)

Среднюю относительную плотность (dCM) смеси жидких фракций

находят по правилу

аддитивности:

 

 

 

 

.

V& + VA + • • • + Vndn

 

 

асм-

y1 + V t +

. . . +

V n

к*)

или

 

О,

••• + G „

 

 

 

(5 )

 

 

 

 

-r dn

 

 

d 2

т-

 

где d l t

Vi,

Gi,

d 2 ,

. . , dn

— относительные плотности компонентов смеси;

V2,

• • •,

Vn

— объемы компонентов,

ж3 ;

G 2 )

. . . ,

Gn

— массы компонентов,

кг.

Относительная плотность газа равна отношению массы т газа, занимающего объем V при некоторых температуре и давлении, к массе т1 воздуха, занимающего тот же объем V при тех же тем­ пературе и давлении:

d = ^ -

Если

считать

газ идеальным, то при Т = 273,16 °К, Р =

1

апгм

и V = 22,414 мл масса пг равна молекулярному

весу

М газа. В тех

же условиях масса 22,414 мл воздуха составляет 28,9 г, откуда

отно­

сительная

плотность

газа

или

пара относительно

воздуха:

 

 

 

 

 

 

,

М

 

 

 

 

 

Абсолютную плотность

газов и

паров

(р,

г/см3)

при

О °С и

760 мм pm. ст. можно найти,

зная

массу

М и объем 1 моль

газа

(22,414):

 

 

 

 

М

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При

абсолютной температуре Т

(°К) и давлении

П (апгм) плотность

газа

кг/м3)

может

быть

найдена

по формуле:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

273

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рг =

Р t +

273 П

 

 

 

 

(8)

Используя

формулу

(7), можно

написать:

 

 

 

 

 

М273

Р г : ''= 22,4 ' t+ 273 7 7

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ