Dans les raffineries atmosphériques, le pétrole est généralement séparé en quatre fractions de distillat et le reste est du mazout. Le sous-produit est un mélange de gaz d'hydrocarbures, contenant souvent du sulfure d'hydrogène, qui se forme à partir de composés soufrés instables lorsque l'huile est chauffée. Le plus courant dans notre pays est l'installation d'AT selon le schéma de double évaporation et double rectification (Fig. 1.2).

L'huile déshydratée et dessalée à CDU est en outre chauffée dans des échangeurs de chaleur et acheminée vers la séparation dans la colonne de nappage partiel (K-1). Le gaz d'hydrocarbure et l'essence légère sortant du haut de cette colonne sont condensés et refroidis dans des refroidisseurs à air et à eau et entrent dans le réservoir d'irrigation. Une partie du condensat est renvoyée en tête de la colonne K-1 sous forme de flegme. L'huile garnie du fond de la colonne K-1 est introduite dans un four tubulaire, où elle est chauffée à la température requise et entre dans la colonne atmosphérique (K-2). L'essence lourde est prélevée par le haut du K-2 et les fractions de carburant sont retirées latéralement, à travers les colonnes de stripage: kérosène, diesel léger et lourd.

Riz. 2.3. Schéma de principe de l'unité atmosphérique :

1 – colonne de garniture ; 2 – colonne atmosphérique ; 3 - clone de décapage ; 4 - four tubulaire; 5 - condenseur-réfrigérateur ; 6 - échangeur de chaleur ; 7 - capacité de reflux ;

I - huile avec ELOU; II - vapeurs d'essence; III - flegme; IV - essence légère; V - huile épurée ; VI - paires d'essence lourde; VII - essence lourde; VIII - irrigation en circulation; IX, X, XI - sangles latérales; XII - fraction kérosène; XIII - fraction diesel léger; XIV - fraction de diesel lourd ; XV - mazout; XVI - vapeur d'eau; XVII - gaz.

La colonne atmosphérique, en plus de l'irrigation aiguë (phlegme), comporte trois irrigations de circulation (ou deux), qui évacuent la chaleur sous les plaques pour la sélection des sangles latérales. De la vapeur surchauffée est fournie aux parties inférieures des colonnes atmosphériques et de stripping (sous les plateaux inférieurs) pour stripper les fractions légèrement bouillantes. Le mazout est retiré du fond de K-2, qui est envoyé à l'unité de distillation sous vide.

Description de la colonne atmosphérique

La colonne atmosphérique K-2 est une colonne complexe composée de trois colonnes simples (Fig. 2.2). La chaleur excédentaire dans la colonne est évacuée du haut de la colonne au moyen d'un reflux évaporatif aigu et le long de la hauteur de la colonne par deux reflux circulants intermédiaires.

Le nombre d'irrigations circulantes sera pris égal au nombre de fractions latérales.

Sur la base des données de la littérature, nous prendrons le nombre de plateaux suivant dans la partie concentration de la colonne: dans les sections d'essence, de kérosène et de carburant diesel - 8 plateaux chacun. Pour chaque irrigation par circulation, nous prendrons 2 plaques. Dans la partie de dépotage de la colonne et dans les sections de dépotage, nous prendrons 6 plaques chacune. Ainsi, avec deux reflux circulants dans la colonne, le nombre total de plateaux dans la colonne atmosphérique sera de 34.

Schéma de principe de la colonne atmosphérique

Fig.2.

Pression

Prenons la pression au sommet de la colonne (au-dessus du sommet, 34e plateau) 140 kPa. Ceci est légèrement au-dessus de la pression atmosphérique et est nécessaire pour surmonter la résistance hydraulique lors du passage de la vapeur de distillat à travers le condenseur-refroidisseur.

Nous acceptons les plateaux de vannes pour installation dans la colonne. Selon les données de référence, la résistance hydraulique d'un disque de soupape est = 0,6 kPa. Nous calculons la pression absolue sous chaque plaque le long de la hauteur de la colonne, en partant du haut (tableau 2.5).

Tableau 2.5

Caractéristiques physiques par hauteur de colonne

	numéro de la plaque	Pression sous la plaque	Densité liquides sur	Poids moléculaire du liquide sur la plaque	La température dans l'assiette
Section essence
Section kérosène
Section diesel
Section diesel
Partie distillation

L'unité atmosphérique est conçue pour la séparation de l'huile dessalée par distillation en gaz sec, fraction de tête et fractions NK - 140 0С, 140 - 180 0С, 180 - 240 0С, 240 - 290 0С, 290 - 360 0С, mazout (résidu de distillation atmosphérique) - fraction > 3600 С.

Du bas de la colonne K-1, l'huile strippée est prélevée par les pompes N-3 / 1,2, et est pompée à travers les fours P 1/2 en 4 courants parallèles, où elle est chauffée à une température de 360 ​​° C et introduit dans la colonne K-2 pour 46 plateaux.

Au bas de K-2, la vapeur d'eau surchauffée est fournie par la vanne "NC" du régulateur de débit position 956.

Du haut de la colonne K-2, le gaz, les vapeurs d'essence et l'eau pénètrent par des condenseurs à air T 17 / 1-4, où ils sont refroidis à une température de 33-400C, puis dans le réservoir E-3. Le gaz du haut du réservoir E-3 est évacué vers la torchère.

L'essence du réservoir E-3 est acheminée à l'admission de la pompe H-4/1,2, puis en deux flux, elle va au sommet de K-2 sous forme d'irrigation aiguë et le deuxième flux - l'excès d'essence restant est pompé à travers le refroidisseur T-15a vers E-6.

La chaleur excessive de la colonne K-2 est éliminée par trois irrigations en circulation : 1ère circulation l'irrigation du quinzième plateau K-2 est acheminée vers la pompe H 1.2, pompée à travers les refroidisseurs d'air T-30 et renvoyée au 14e plateau K-2 ; la 2ème irrigation du vingt-cinquième plateau K-2 est prélevée par la pompe H-23/1.2, refroidisseur d'air T-32 et renvoyée au vingt-quatrième plateau de la colonne K-2 ; La troisième irrigation de circulation est prélevée du trente-cinquième plateau K-2 par la pompe H-15 / 1,2, pompée à travers les échangeurs de chaleur T-5 / 1,2, T-31, T-46 et renvoyée au trente-quatrième plateau K-2.

4 pompes latérales sont retirées de la colonne K-2 - une fraction de 120 - 180°C est retirée dans les onzième et treizième plateaux sur le plateau supérieur K-6. La vapeur d'eau surchauffée est acheminée vers le K-6. Les fractions strippées sont renvoyées vers le onzième plateau K-2, - la fraction 180 - 240°C est évacuée des vingt et unième et vingt-troisième plateaux vers le plateau supérieur K-7. La vapeur d'eau surchauffée est introduite dans la colonne K-7. Les fractions extraites sont renvoyées au vingtième plateau de K-2, - la fraction 240 -290 0С est retirée des trente et unième et trente-deuxième plateaux de K-2 au plateau supérieur de la colonne K-9. La vapeur d'eau surchauffée est introduite dans la colonne K-9. Les fractions légères extraites sont renvoyées vers la trente et unième plaque K-2, - la fraction 290 - 350 0С de la trente-neuvième plaque K-2 est acheminée vers les pompes N-20, N-15/2 et est pompée à travers le rebouilleur T-20, les échangeurs de chaleur T-6 et le T-12, le refroidisseur d'air T-46 et sont en cours de retrait de l'installation.

Tableau 13 Bilan matières de la colonne K-2

	% masse d'huile	% masse pour le carburant semi-alimenté. pétrole	milliers de tonnes/an
Huile semi-appauvrie
Fraction 85-120 0 C
Fraction 120-240 0 C
Fraction 240-350 0 С

Régime de température et de pression.

La colonne K-2 est alimentée en huile strippée, irrigation et vapeur d'eau. De la colonne est affiché le serre-tête - la fraction essence 85-120 o C, les sangles latérales - la fraction 120-240 o C, la fraction 240-350 o C, l'irrigation, la vapeur d'eau et le reste - le mazout. La vapeur de tête et la vapeur d'eau sont évacuées par le tuyau de tête de la colonne, l'épaulement liquide depuis le côté de la colonne et le reste depuis le bas de la colonne.

La température de l'huile strippée entrant dans la colonne K-2 est déterminée par le point de la courbe RI de l'huile strippée, qui correspond à la sélection totale des produits pétroliers légers (on suppose que les produits pétroliers légers s'évaporent complètement au point de apport de matières premières dans la colonne).

Auparavant, il a été montré que la valeur de température dans la section d'alimentation de la colonne K-2 est t p.s.2 = 305 o C, pression P p.s.2 = 2 atm = 1520 mm Hg. Art.

La colonne K-2, contrairement à la colonne K-1, fonctionne à la vapeur. Sur la base des données d'usine, la quantité de vapeur d'eau introduite dans la colonne K-2 (G 1) est de 1,01,5 % (nous prenons 1 %) en termes d'huile semi-appauvrie, et fournie à la colonne de rectification (G 2 ) - 26% (nous acceptons 2%) en termes de bandoulière de chaque côté. En supposant respectivement 1,5 et 2,0 % de vapeur d'eau par débit, on obtient :

G 1 \u003d 0,01961765 \u003d 9617,65 kg/h 9618 kg/h

G 2 \u003d 0,02 179177 \u003d 3583,54 kg/h 3584 kg/h

G3 = 0,02 191584= 3831,68 kg/h 3832 kg/h

La température des vapeurs sortant en tête de la colonne K-2 est fixée en bout de courbe OI du ciel à une pression correspondant à la pression partielle de ses vapeurs en mélange avec de la vapeur d'eau.

Au sommet de la colonne, où se trouve un mélange à deux composants de vapeurs d'essence et d'eau, basé sur la loi de Dalton :

où R b - pression partielle des vapeurs d'essence;

Pression totale en tête de colonne ;

Concentration molaire des vapeurs d'essence :

Nous trouvons d'abord la densité des fractions 85-120°С, 120-240°С, 240-350°С :

s 20 4 (85-120) = 0,7260 (85-120) = 0,7304

s 20 4 (120-240) = 0,8080 (120-240) = 0,8118

s 20 4 (240-350) = 0,8750 (240-350) = 0,8784

s 20 4 (350-cc) = 0,9810 (350-cc) = 0,9836

Le poids moléculaire de l'essence 85-120 ° C est déterminé par la formule de Cragg :

Alors N b = = 274,05 kmol/h ;

N vapeur d'eau \u003d \u003d 946,33 kmol / h

Étant donné qu'un reflux aigu en tête est utilisé dans la colonne, qui est éliminé sous forme de vapeurs avec le reste de vapeur d'essence et de vapeur d'eau à travers le tube supérieur de la colonne, ce reflux, qui modifie la concentration molaire et la pression partielle des vapeurs d'essence, doit être pris en compte lors de la détermination de la température du haut de la colonne.

Pour un fonctionnement normal de la colonne atmosphérique, une irrigation 1 à 2 fois est suffisante. Conformément à cette recommandation, réglons la multiplicité d'irrigation sur 2. La quantité d'irrigation par le haut sera alors :

G op \u003d 2G b \u003d 229622 kg / h \u003d 59244 kg / h; N op \u003d \u003d 548,1 kmol / h

Concentration molaire de vapeur d'essence : == 0,4649

La pression totale en tête de la colonne K-2 est supposée égale ou légèrement supérieure à la pression atmosphérique. Prenons = 1,5 atm = 1 140 mm Hg. Art. Alors la pression partielle de vapeur d'essence sera :

P b \u003d 1,5 0,4649 \u003d 0,697 atm \u003d 530 mm Hg. Art.

Par conséquent, la température des vapeurs sortant du haut de la colonne K-2 sera t v2 \u003d 88 ° C.

Selon la pratique en usine, la température du fond de la colonne atmosphérique doit être inférieure de 20 à 30 ° C à la température dans la section d'alimentation. Prenons t n2 \u003d 305 - 20 \u003d 285 o C.

La température d'irrigation supérieure aiguë est de 35 o C, prenons t op = 35 o C.

La température de la vapeur d'eau surchauffée fournie à la colonne est prise égale à = 350 ° C. Cette vapeur est généralement obtenue en surchauffant la vapeur d'échappement (froissée) des pompes avec une pression de 0,2-0,3 MPa dans un serpentin situé dans un brut ou four spécial.

Le nombre de plateaux dans la section de concentration de la colonne K-2 sera défini par la différence de température entre la section d'entrée de la matière première (t p.s. -10 o C (prenez 6 o C) :

36,2, accepter = 37 plaques.

Soit pour la sélection de la fraction kérosène 120-240 o C nous dériverons du 13ème plateau, puis la fraction diesel 240-350 o C sera détournée du 25ème plateau. Le nombre de plaques dans la section de stripage de la colonne atmosphérique est de 5 à 7 pièces, prenons = 7 plaques. Les colonnes déportées comportent de 4 à 8 plateaux en fonction de la netteté requise de la séparation des têtes. Prenons le nombre de plaques dans la section de dénudage N bande. = 7.

La température du flux latéral est fixée au début de la courbe RI correspondante, puisque le flux latéral liquide soutiré de la colonne est sur le plateau au point d'ébullition. Dans la section transversale pour le retrait des flux latéraux, il existe également des composants à ébullition plus légère qui réduisent la pression de vapeur partielle, et par conséquent, les températures réelles pour le retrait des flux latéraux sont généralement inférieures de 10 à 20 ° C aux températures initiales. points de leurs courbes RI construites à la pression atmosphérique.

Déterminons la température de sortie de la fraction kérosène 120-240 o C de la même manière que celle décrite ci-dessus:

N CF \u003d \u003d 1087,24 kmol / h

N vapeur d'eau \u003d \u003d 946,33 kmol / h

La pression sur le plateau d'élimination de la 13e fraction, basée sur le fait que la pression en tête de colonne est de 1,5 atm (1140 mm Hg), et dans la section d'alimentation de 2 atm (1520 mm Hg) et la différence entre les plateaux doit être de 5 à 10 mm Hg . Vérifions cette hypothèse :

Par conséquent, le nombre de plaques a été choisi correctement. La pression sur le 13e plateau sera de :

mmHg. = 1.671atm

Pression partielle CF :

R CF \u003d 15 \u003d 1,6710,535 0,894 atm

La température de sortie de la fraction kérosène de la colonne K-2 correspond à la température de distillation à 0% selon la courbe RI, construite à P KF = 0,894 atm = 679 mm Hg. Art. et est = 141 o C.

La température du CF en sortie de la colonne de stripage est supposée inférieure de 20°C à la température du liquide en entrée de la section de stripage, soit :

141 - 20 = 121 oC

Déterminons la température de sortie de la fraction diesel 240-350 o C de la même manière que celle décrite ci-dessus :

N DF = = 746,77 kmol/h

N vapeur d'eau \u003d \u003d 747,22 kmol / h

Pression sur le plateau de sortie 25ème fraction :

25 = 1 140 + 25 10 = 1 390 mmHg. Art. = 1,83 atm

Pression partielle DF :

R DF \u003d 25 \u003d 1,83 0,50,915 atm

La température de soutirage de la fraction diesel de la colonne K-2 correspond à la température de distillation à 0% selon la courbe RI construite à P DF = 0,915 atm = 695,4 mm Hg. Art. et est = 259 o C.

La température du DF en sortie de la colonne de stripage est supposée inférieure de 20°C à la température du liquide en entrée de la section de stripage, soit :

259 - 20 = 239 o C

Bilan thermique de la colonne K-2.

La chaleur est fournie à la colonne K-2 avec de l'huile semi-appauvrie chauffée dans le four, ainsi qu'avec de la vapeur d'eau fournie au bas de la colonne.

La chaleur est éliminée avec le produit supérieur - fraction d'essence, bandes latérales - KF et DF et le reste, et est également éliminée par une irrigation pointue (par évaporation).

Le calcul du bilan thermique de la colonne de distillation principale K-2 est effectué de manière similaire au calcul du bilan thermique de la colonne de pré-évaporation K-1.

Apport de chaleur :

La quantité de chaleur apportée par la matière première (huile semi-appauvrie) -Q mon, est déterminée en tenant compte de la proportion des phases vapeur et liquide. La fraction de distillation e est déterminée à partir de la courbe RI de l'huile semi-appauvrie à la température de la charge d'entrée de la colonne K-2, ou, ce qui revient au même, chauffage dans le four (305°C) et une pression égale à la pression dans la section d'alimentation de la colonne (2 atm = 1 520 mm Hg st.). Graphiquement, nous obtenons e = 0,415

Q pon \u003d G pon,

où Gpon - la quantité d'huile semi-appauvrie entrant dans la colonne, kg/h ;

e - fraction de distillation d'huile semi-appauvrie à la température de chauffage dans le four;

907,86 kJ/kg - contenu calorifique des vapeurs d'huile semi-appauvrie à la température de sortie du four (calculé précédemment dans le bilan thermique K-1)

682,57 kJ/kg - pouvoir calorifique de la phase liquide de l'huile semi-appauvrie à la température de sortie du four.

Q pon \u003d 961765 * (0,415 * 907,86 + (1-0,415) * 682,57) \u003d 746392491 kJ / h

La quantité de chaleur apportée par la vapeur d'eau :

Q vapeur d'eau = G vapeur d'eau q = G vapeur d'eau (-),

où G vapeur d'eau - la quantité de vapeur d'eau, kg/h;

3176,59 kJ/kg - intensité calorifique de la vapeur d'eau à l'entrée de la colonne K-2, kJ/kg ;

2657,81 kJ/kg - contenu calorifique de la vapeur d'eau à la sortie de la colonne K-2, kJ/kg ; (de Sardanachvili)

Q vapeur d'eau \u003d 9618 * (3176,59-2657,81) \u003d 4989626 kJ / h

Consommation de chaleur :

avec le produit supérieur : Q b = G b,

où G b - la quantité de vapeur d'essence, kg / h;

255,07*(4-0,7304)-308,99 = 525 kJ/kg

Q b \u003d 29622 * 525 \u003d 15551550 kJ / h

avec un sous-produit : Q KF = G KF,

301,57 kJ/kg

Q CF \u003d 179177 * 301,57 \u003d 54034408 kJ / h

avec accompagnement :

Q DF = G DF,

où G mon - la quantité de fraction diesel, kg/h ;

588,09 kJ/kg

Q DF \u003d 191584 * 588,09 \u003d 112668635 kJ / h

avec le reste : Q reste = G reste,

où Q ost - la quantité de résidus (mazout), kg/h ;

624,21 kJ/kg

Q reste \u003d 561382 * 624,21 \u003d 350420258 kJ / h

avec irrigation aiguë (par évaporation) : Q op = G op q op = G op (-),

où G op est la quantité d'irrigation aiguë (la composition de l'irrigation aiguë est identique au produit supérieur), kg/h ; avec une multiplicité d'irrigation de 2, on obtient G op = 2G b ;

525kJ/kg - contenu thermique de la vapeur d'irrigation à la température du haut de la colonne t in2 = 88 o C ;

71,57 kJ/kg

Q op \u003d 2 * 29622 * (525-71,57) \u003d 26863007 kJ / h

Trouvez la quantité de chaleur qui doit être évacuée par l'irrigation par circulation :

Q c.o. \u003d Q entrant - Q flux \u003d (Q pon + Q vapeur d'eau) - (Q b + Q KF + Q DF + Q repos + Q op) \u003d (746392491 + 4989626) - (15551550 + 54034408 + 112668635 + 35040258 + 26863007 ) = 191844259kJ/h

Bilan thermique de la colonne K-2 Tableau 14

Nom	% en poids d'huile	% poids par moitié
huile semi-appauvrie
vapeur d'eau
fraction 85-120 0 C
fraction 120-240 0 С
fraction 240-350 0 С
irrigation aiguë
irrigation par circulation

Calculer la quantité d'irrigation par circulation G c.o. nécessaire pour assurer le fonctionnement normal de la colonne (kg/h) :

où est l'enthalpie du liquide (phlegme) s'écoulant de la plaque de sortie d'irrigation en circulation (à la température t 1 sur la 14ème plaque) ;

La température t 1 est prise sur la base d'une différence de température uniforme entre les plaques adjacentes de 5-10 ° C (précédemment prise 6 ° C). Étant donné que la température de sortie de la fraction de kérosène de la 13e plaque est de 141 ° C, nous obtenons t 1 \u003d 141 + 1 6 = 147 ° C. La température de l'entrée de la colonne K-2 d'irrigation par circulation est prise égal à t 2 = 80°C. Nous acceptons la densité du liquide en circulation, en partant de l'hypothèse d'une baisse uniforme de cet indicateur pour chaque plaque. Ensuite, en tenant compte de la densité de la fraction kérosène, on obtient :

0,8080+ 1 0,005 = 0,8130 = 0,8168

314,8 kJ/kg

161,47 kJ/kg

Le débit du fluide calorigène sera :

G c.o. == 1251185.41251185 kg/h

Détermination des dimensions principales de la colonne K-2

Les dimensions principales de la colonne de distillation principale K-2 sont déterminées de la même manière que les dimensions de la colonne de pré-évaporation K-1.

Lors de la détermination du diamètre de la colonne K-2, afin d'établir la section la plus chargée en vapeurs, les volumes de vapeurs dans l'espace d'évaporation (section d'alimentation) de la colonne et sous les plateaux d'où l'irrigation est retirée sont vérifiés.

1. Section sous la 1ère plaque, sur laquelle s'écoule le spray froid (vapeurs d'essence, spray froid et vapeur d'eau amenés au bas des sections K-2 et stripping) :

G vapeur \u003d G b + G froid. + G vapeur d'eau = 29622 + 59244 + (9618 + 3584 + 3832) = 105900 kg/h

2. Section sous le 13e plateau (reflux circulant, vapeur provenant de la colonne d'épuisement et même quantité totale de vapeur d'eau) :

G vapeur = G bande. + G vapeur d'eau + G c.o. \u003d 1251185 + 0,19179177 + (9618 + 3584 + 3832) \u003d 1302263 kg/h,

où G est une bande. \u003d e CT G CF - la quantité de vapeur extraite dans la section d'extraction (la fraction de distillation e CF = 0,19 est déterminée graphiquement en fonction de la température d'entrée de la fraction CF dans la colonne d'extraction, égale à 141 ° C )

3. Coupe sous le 25e plateau (reflux circulant, vapeur de la colonne d'épuisement et vapeur d'eau) :

G vapeur = G bande. + G vapeur d'eau + G c.o. \u003d 0,25 * 191584 + 1251185 + (9618 + 3832) \u003d 1312531 kg/h,

où G est une bande. = e DF G DF - la quantité de vapeurs strippées dans la section de stripage (la fraction de distillation e DF = 0,25 est déterminée graphiquement en fonction de la température d'entrée de la fraction DF dans la colonne de stripage, égale à 259 ° C) .

4. Section sous la 37e plaque (vapeurs d'huile dépouillée et vapeur d'eau fournies au fond de K-2):

G vapeur = G vapeur d'huile + G vapeur d'eau \u003d e k-2 * G pon + G 1 \u003d 0,415 * 961765 + 9618 \u003d 408750 kg / h

Comme on peut le voir d'après les calculs proposés, la section sous la 25e plaque est la plus chargée, où la charge de vapeur est : G vapeur = 1312531 kg/h.

Sur cette base, nous calculons le volume de vapeurs selon l'équation de Mendeleïev-Clapeyron :

Sur la base de données pratiques, la vitesse de vapeur linéaire dans la section libre pour la colonne K-2 est w = 0,6 1,15 m/s. Prenons w = 1,0 m/s, alors la section transversale de la colonne sera :

Le diamètre de la colonne est calculé par l'équation :

Conformément à la norme, nous acceptons la valeur du diamètre de la colonne atmosphérique K-2 comme D K-2 = 7 m.

La distance entre la plaque supérieure et le fond supérieur de la colonne est prise égale à la moitié du diamètre de la colonne, soit h 1 \u003d 7/2 \u003d 3,5 m.

Hauteur de la partie concentration de la colonne K-2 (n = 37) :

h 2 \u003d (n - 1) H t \u003d (37 - 1) 0,600 \u003d 21,6 m

Hauteur de la section d'alimentation de la colonne :

h 3 \u003d (2 3) H t \u003d 2 0,600 \u003d 1,2 m

La hauteur de la partie de décapage de la colonne K-2 (n = 7) :

h 4 \u003d (n - 1) H t \u003d (7 - 1) 0,600 \u003d 3,6 m

La distance entre le niveau de liquide au fond de la colonne et le plateau inférieur est supposée être h 5 = 1 2 m, de sorte que la vapeur est uniformément répartie sur la section de la colonne.

La hauteur occupée par le résidu liquide dans la colonne est calculée sur la base d'un apport de liquide de 5 à 10 minutes à la température du fond de la colonne (329,4 ° C):

V ost \u003d 55,5 m 3 / h,

où est la masse volumique absolue du résidu à la température du fond de la colonne (285°C), kg/m 3 :

981 - 0,522 (285 - 20) = 842,67 843

5 min \u003d 0,083 h - réserve de temps, h.

D'où la hauteur occupée par le résidu liquide :

Nous acceptons la hauteur du socle h 7 \u003d 4,0 m.

Lors du calcul de la hauteur de la section de concentration de la colonne, nous tenons compte du fait que 10 trappes sont installées à travers 4 plaques le long de la hauteur de la colonne pour assurer l'installation et la réparation des plaques. Dans ces sections, nous prenons la distance entre les plaques H t \u003d 800 mm. Alors:

h 2 \u003d 21,6 + 10 0,8 \u003d 29,6 m

Hauteur utile du sol de la colonne H (hors hauteur de la coque support h 7) :

H sol \u003d \u003d 3,5 + 29,6 + 1,2 + 3,6 + 2,0 + 1,44 \u003d 41,34 m.

Hauteur totale de la colonne :

H K-2 \u003d H sol + h 7 \u003d 41,34 + 4,0 \u003d 45,34 m? 46 mètres

La technologie de raffinage du pétrole primaire est basée sur la séparation du pétrole par la méthode de rectification en fractions pétrolières étroites et est déterminée par les instructions d'utilisation des fractions séparées dans les unités AVT.

Selon le type de fonctionnement de ces installations, on distingue :

1. Carburant (les fractions isolées sont principalement destinées à la production de carburants)
2. Huileux (il est envisagé d'isoler des fractions huileuses étroites)
3. Essence

Par conséquent, les unités domestiques de raffinage du pétrole (AT et AVT) se caractérisent par une grande variété de schémas de distillation utilisés, en fonction de la gamme de fractions produites. Cependant, dans tous les cas, plusieurs principes de base sont observés :

1. Le processus de distillation primaire du pétrole est réalisé dans des colonnes complexes, caractérisées par la présence de plusieurs zones d'entrée d'alimentation et de sélection de produits cibles.
2. Dans le processus de rectification, afin de fournir un apport de chaleur au système et de réduire la pression partielle des vapeurs d'huile, une irrigation à la vapeur pointue est largement utilisée (de la vapeur d'eau surchauffée est introduite dans le système).
3. Pour la condensation intermédiaire de la phase vapeur le long de la hauteur de la colonne, des irrigations à circulation froide à distance sont utilisées.
4. Dans les schémas de rectification, des colonnes de stripage à distance (stripping - sections) sont utilisées, ce qui entraîne l'apparition de liens de recyclage supplémentaires dans le système.
5. L'approvisionnement en matières premières de la production est souvent caractérisé par la présence de plusieurs fournisseurs de pétrole, et donc des fluctuations dans le temps de la composition fractionnaire de la charge.
6. Les exigences de qualité des fractions séparées, principalement en termes de réduction de l'effet de superposition des fractions voisines les unes sur les autres, ne cessent d'augmenter.

Ces circonstances compliquent considérablement à la fois le schéma de mise en œuvre du processus et sa conception constructive. La technologie de séparation (schéma) et la conception ont une influence significative l'une sur l'autre et doivent être considérées ensemble. Par conséquent, l'étude informatique du processus, et en particulier la procédure pour son optimisation, devient une tâche extrêmement difficile qui ne peut être résolue sans l'utilisation du CMF.

Schéma de l'unité atmosphérique de l'installation AVT

Schéma de l'unité atmosphérique de l'installation AVT

Le principe de fonctionnement de l'unité atmosphérique (AT)

Le schéma de mise en œuvre du procédé le plus courant pour l'unité atmosphérique AVT est le schéma de double évaporation et de double rectification de l'huile (Fig. 2.1). Selon ce schéma, celui largement utilisé, qui est inclus dans les blocs LK-6U typiques de nombreuses raffineries de pétrole de la Fédération de Russie, fonctionne.

Installation de CDU-AVT-6

Huile déshydratée et sans sel du bloc ELOU (unité de traitement d'huile - déshydratation et dessalage électrique de l'huile) après mise en température 195-205 à propos de C du fait de la récupération de chaleur des flux de matières sortant de l'usine, celle-ci entre dans la séparation dans la colonne de nappage partiel des matières premières K-1.

Objectif K-1– sélection de l'essence légère et de la majeure partie des gaz dissous du pétrole pour normaliser la quantité d'hydrocarbures de l'essence dans la colonne principale K-2 et stabilisation de son mode de fonctionnement avec d'éventuelles fluctuations de la composition des matières premières.

vapeurs de distillat de K-1 sont condensés dans des refroidisseurs à air et/ou à eau et séparés dans le séparateur C-1 en phases liquide (II) et gazeuse (VIII).

Une partie de la phase liquide est renvoyée en K-1 comme un flegme, et le solde excédentaire (fraction d'essence légère II) est évacué de l'installation.

La phase gazeuse est déviée vers une usine de fractionnement de gaz ( HFC). Huile partiellement dépouillée du fond K-1 entre dans le four P-1, porté à une température 360-370 environ C et servi sur le plateau d'alimentation de la colonne K-2.

Dans le même temps, une partie de l'huile chauffée ( produit inférieur K-1) est renvoyé vers K-1 sous forme de "jet chaud" pour créer un reflux de vapeur dans la section d'échappement de la colonne.

Distillation des vapeurs par le haut K-2 se condenser dans les appareils AVO et entrez le séparateur C-2. Une partie de la phase liquide revient sous forme de flegme K-2, et le reste en excès (fraction d'essence lourde III) est évacué de l'usine. A partir des plaques intermédiaires de la section de renforcement K-2 les fractions de carburant sont évacuées sous forme de sangles latérales 180-220 environ C, 220-280 oC et 280-350 oC, qui sont envoyés aux colonnes d'extraction K-3, K-4 et K-5 respectivement.

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Au bas de la colonne K-2, ainsi qu'au bas des colonnes de stripage, vapeur d'eau surchauffée(flux IX) pour éliminer les fractions plus légères des flux de produits. Fractions dépouillées avec la vapeur d'eau, ils retournent à la colonne principale K-2 au-dessus des points de sélection des sangles latérales.

L'utilisation de colonnes d'épuisement peut réduire considérablement la teneur en fractions légères des produits distillés sélectionnés et ainsi améliorer leur qualité.

Riz. 2.1. Schéma de principe d'une double distillation d'huile dans l'unité atmosphérique de l'unité AVT : K - colonnes de distillation ;

P - four; C - séparateurs; T - échangeurs de chaleur. Flux : I - matières premières (pétrole avec ELOU) ; II - essence légère; III - essence lourde; IV - fraction 180-220 environ C;

V - fraction 220-280 environ C; VI - fraction 280-350 environ C; VII - mazout; VIII - gaz;

IX - vapeur d'eau

Dans le processus de rectification de l'huile, la vapeur d'eau joue un rôle particulier, déterminé par le fait que l'eau et les hydrocarbures en phase liquide sont pratiquement insolubles entre eux et forment mélange bouillant séparément.

Dans ces conditions, la vapeur d'eau apporte non seulement dans le système la chaleur nécessaire au stripage des hydrocarbures légers, mais aussi réduit la pression partielle vapeurs d'huile, ce qui entraîne une diminution du point d'ébullition de la phase hydrocarbure (huile) et, en même temps, une augmentation de la volatilité relative toutes les paires de composants hydrocarbonés.

Par conséquent, l'introduction de vapeur d'eau est dans une certaine mesure équivalente à la chute de pression dans un système de distillation, ce qui est particulièrement important pour les colonnes fonctionnant Sous vide.

Sur assiettes colonnes de distillation Installations AVT vapeur d'eau aux modes de fonctionnement utilisés ne se condense pas, traverse toute la colonne de bas en haut et se condense uniquement dans les unités de condensation externes. Le débit de vapeur d'eau dans le bloc atmosphérique est ( 1,2–3,5 ) % en poids. Basé sur les matières premières de la plante.

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L'utilisation de la vapeur d'eau entraîne également des effets négatifs :

• les coûts énergétiques du processus augmentent ;
• les charges de vapeur augmentent sensiblement dans les colonnes de distillation, car le poids moléculaire de l'eau est nettement inférieur au poids moléculaire des hydrocarbures séparés ;
• en conséquence, les diamètres des colonnes de distillation et leur résistance hydraulique augmentent ;
• les produits pétroliers sont inondés, ce qui nécessite leur séchage ultérieur ;
• des eaux usées chimiquement polluées sont générées.

Par conséquent, dans la pratique mondiale, on a tendance à utiliser la phase hydrocarbure (fractions essence et kérosène-gazole) comme agent d'évaporation à la place de l'eau.

Cependant, dans la pratique domestique, ces solutions sont peu utilisées. Dans la section de renforcement de la colonne K-2 (Fig. 2.1), il y a 2 sprays à circulation froide, qui assurent une condensation intermédiaire du flux de vapeur dans K-2.

Dans le même temps, les débits d'irrigation liquide (reflux interne) augmentent et une sélection plus complète des fractions de carburant cibles est assurée. Le refroidissement de l'irrigation en circulation est effectué dans des réfrigérateurs distants.

Dans différentes raffineries, les modes de fonctionnement des colonnes unitaires atmosphériques, ainsi que l'instrumentation processus technologique peuvent varier considérablement, ce qui confirme la nécessité de solutions d'optimisation dans l'analyse et l'amélioration des performances de chaque installation spécifique. Les indicateurs caractéristiques des modes de fonctionnement de l'unité atmosphérique de l'installation AVT-6 lors du traitement du pétrole de Sibérie occidentale sont donnés dans le tableau. 2.1.

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