tdp proiect 2014
DESCRIPTION
Proiectul Tehnologia Distilatie PetroluluiTRANSCRIPT
Tehnologia distilarii petrolului
1
TIPUL ŢIŢEIULUI ŞI CARACTERISTICILE DIFERITELOR FRACŢIUNI
Ţiţeiul T11 are:
Densitate la 𝒅𝟒𝟐𝟎 = 0,886 g/cm3
% Sulf= 0,19
DebitulL: 4,0.106 t/an
Temp. °C % vol Vol
cumulat 𝒅𝟒
𝟐𝟎 Temp. °C % vol Vol
cumulat 𝒅𝟒
𝟐𝟎
24-70 2,31 2,31 0,640 220 1,60 28,79 0,819
70 1,10 3,41 0,658 230 1,84 30,63 0,820
80 1,69 5,10 0,678 240 1,81 32,44 0,822
90 1,27 6,37 0,698 250 1,30 33,74 0,824
100 1,19 7,56 0,718 260 1,63 35,37 0,825
110 1,83 9,39 0,738 270 1,02 36,39 0,826
120 1,65 11,04 0,750 280 1,73 38,12 0,830
130 1,84 12,88 0,762 290 1,95 40,07 0,832
140 1,73 14,61 0,770 300 1,92 41,99 0,834
150 1,93 16,54 0,778 310 1,32 43,31 0,837
160 2,18 18,72 0,786 320 1,08 44,39 0,840
170 1,39 20,11 0,793 330 1,23 45,62 0,844
180 2,26 22,37 0,800 340 2,12 47,74 0,854
190 1,46 23,83 0,809 360 1,09 48,83 0,863
200 1,80 25,63 0,817 380 2,43 51,26 0,879
210 1,56 27,19 0,818 400 2,30 53,56 0,900
\
Tehnologia distilarii petrolului
2
INTRODUCERE
Distilarea reprezintă procesul de separare fizică bazat pe diferenţele între punctele de
fierbere ale componenţilor dintr-un amestec format din doi sau mai mulţi componenţi.
Ţiţeiul e un amestec complex de hidrocarburi cu puncte de fierbere foarte apropiate ce se
separă în amestecuri cu domenii de fierbere înguste numite fracţiuni petroliere.
Prin distilarea ţiţeiului, proces ce implică una sau mai multe coloane, se obţin fracţiuni cu
limite de distilare bine precizate: benzină, white-spirt, petrol, motorină, si un reziduu, păcura.
Deoarece aceasta fracţionare se realizează la presiune apropiată de presiunea atmosferică,
procesul e numit distilare atmosferică (DA). Fiind primul proces dintr-o serie vastă de
transformări fizice si chimice la care e supus ţiţeiul, el se mai numeşte si distilarea primară. În
industria de prelucrare a petrolului si petrochimie, un rol deosebit îl au coloanele de fracţionare.
Distilarea atmosferică a ţiţeiului de realizează în coloane de fracţionare de diverse tipuri (U, A,
R). În acest scop ţiţeiul e încălzit in cuptoare tubulare până la temperatura de 280-330 °C.
În distilarea ţiţeiului se folosesc instalaţii cu o coloană, cu două coloane, cu o coloană şi
un vaporizator şi cu mai multe coloane funcţie de conţinutul de fracţiuni uşoare din ţiţei şi de
conţinutul de substanţe corozive din ţiţei (compuşi cu sulf mai ales).
În instalaţia de distilare atmosferică cu o singură coloana ţiţeiul ce vine de la instalaţia de
desalinare electrică este preîncălzit prin schimbul de căldură cu fracţiunile laterale extrase din
coloană si introdus in cuptorul tubular unde se încălzeşte în continuare şi se vaporizează parţial,
după care intra în zona de vaporizare a coloanei de distilare atmosferică.
În urma distilării ţiţeiului, din coloană se separă:
a) Vapori de benzina uşoară ce se obţin în vârful coloanei, care apoi sunt condensaţi într-un
condensator tubular cu apă. Benzina se acumulează apoi în vasul de reflux împreuna cu apa
rezultată din condensarea aburului introdus în coloană, pentru striparea păcurii şi în stripere
pentru striparea fracţiunilor laterale. La partea superioară a vasului de reflux se separă gazele
prezente-n ţiţei , iar benzina uşoară rezultata este trimisă o parte ca reflux rece la vârful coloanei,
iar restul se trimite in depozit.
b) Fracţii de benzină grea, petrol, motorină, ce se extrag lateral din coloana de distilare
atmosferică în fază lichidă. Acestea se stripează în stripere cu abur sau în stripere cu refierbător.
Fracţiile apoi extrase fac schimb de căldură cu ţiţeiul şi se răcesc cu aer sau cu apă înainte de a fi
trimise la depozit.
c) păcura stripată după ce preîncălzeşte ţiţeiul, e răcită şi trimisă la depozit.
Tehnologia distilarii petrolului
3
I. STABILIREA CONŢINUTULUI POTENŢIAL DE PRODUSE ALBE.
Prin potenţial de produse albe se defineşte cantitatea maximă de produse petroliere cu
anumite specificaţii şi obţinute dintr-un anumit tip de ţiţei.
Produsele petroliere albe obţinute din distilarea atmosferică (primară) sunt în principal
benzina, petrolul şi motorina. Reziduul din coloana de distilare atmosferică se numeşte păcură.
Voi utiliza metoda stabilirii finalului pe curba STAS a produselor ce urmează a fi obţinute
şi a decalajului între fracţiunile separate (produse albe) pe curba STAS.Metodele de
standardizare trebuie să fie în general valabile. Aceste două criterii reprezintă criterii de calitate
ale produselor alese în cadrul calculului de proiectare. Calculul urmează succesiunea:
1. Se trasează curba PRF a ţiţeiului ce corelează temperatura de fierbere cu procentele
volum distilate (din datele de proiectare).
2. Se stabilesc limitele de distilare pe curba STAS pentru produse ce urmează a fi obţinute.
3. Se stabilesc decalajele pe curba STAS intre produsele vecine. Decalajul este o apreciere a
gradului de separare între fracţiuni şi reprezintă diferenţa între temperatura la care distilă 5% vol.
produs greu si temperatura la care distilă 95% produs uşor pe curba STAS.
4. Transformarea decalajului pe curba STAS in decalaj pe curba PRF se realizează cu
ajutorul unui grafic de corelare. Pe curba PRF decalajul negativ între două fracţiuni de numeşte
suprapunere şi reprezintă temperatura la care distila 100 % produs uşor minus temperatura la
care distila 0 % produs greu pe curbele PRF.
5. Se corelează temperatura la 100 % distilate pe curba STAS cu temperatura la 100 % pe
curba PRF.
6. Se calculează temperatura iniţiala pe curba PRF a produsului uşor cu relaţia:
)(1000 00
00 PGPUPRFPUPG
Stt
7. Se calculează temperatura de taiere intre produsul uşor si greu cu relaţia:
2
00
00 0100
)(
PGPU
PGPUt
ttt
8. Din curba PRF a ţiţeiului in funcţie de temperatura de tăiere se citeşte % volum cumulat
de produse distilate.
9. Se determină potenţialul de produse.
Tehnologia distilarii petrolului
4
1. Trasarea curbei PRF ţiţei (procente volum distilat-temperatură)
Tehnologia distilarii petrolului
5
2.Stabilirea produselor obţinute şi temperaturile finale pe STAS.
Produsul principal: Petrol
Tabel 1.2. Limitele de distilare t100% STAS:
Produsul Notati conventionale Temperatură finale, °C
Benzina usoara D4 130
Benzina grea D3 160
Petrol D2 300
Motorina D1 360
3. Stabilirea decalaje lor pe curba STAS între fracţiunile vecine.
Decalajul este o apreciere a gradului de separare între fracţiuni şi reprezintă diferenţa între
temperatura la care distilă 5 % volum produs greu şi temperatura la care distilă 95 % produs uşor
pe curba STAS.
d(5-95) STAS = t 5% PG – t 95 % PU
Tabel 1.3. Decalaje pe curba STAS:
Produse care separare Decalaj (5-95)STAS, °C
Benzina uşoară – Benzina grea 15
Benzina grea – Petrol 20
Petrol – Motorina 5
4. Determinarea suprapunerii pe PRF între produsele distilate.
Din figura I.3. Anexa I se stabileşte corelaţia.
Pe curba PRF decalajul negativ între două fracţiuni se numeşte suprapunere şi reprezintă
temperatura la care distilă 100% produs uşor (PU) minus temperatura la care distilă 0% produs
greu (PG) pe curba PRF.
Tabel 1.4. Suprapunere S100%-0% PRF, °C:
STAS 15 20 5
PRF 52 38 57
SPRF = t100% PU – t0% PG
Tehnologia distilarii petrolului
6
5. Corelarea temperaturii 100% distilate STAS cu temperatura 100% distilate PRF.
În graficul I.2., Anexa 1 se fac corelaţiile:
Tabel 1.5. Temperaturi finale pe curba PRF
Produsul Temperatură finale,°C tf, PRF, °C
D4 130 138
D3 160 169
D2 300 315
D1 360 380
6. Calculul temperaturii iniţiale pe curba PRF a produsului greu
t0% PG = t100% PU – SPRF(PU-PG)
Tabel 1.6. Temperaturi pe curba PRF:
Produsul t100% SPRF t0%
D4 138 52
24
D3 169 86
38
D2 315 131
57
D1 380 258
7. Calculul temperaturii de tăiere între produsul uşor şi produsul greu.
tt(PU-PG) = 2
00
00 0100 PGPU
tt
Obs: Temperatura de tăiere pentru motorină este dată de temperatura finală a produsului
pe curba PRF.
Tabel 1.7. Temperaturi de taiere pe curba PRF:
Produsul t0% t100% tt
D4 24 138 112,0
D3 86 169 150,0
D2 131 315 286,5
D1 258 380 380,0
Tehnologia distilarii petrolului
7
8. Citirea % volum cumulat de produse distilate în curba PRF a ţiţeiului funcţie de
temperatura de tăiere.
Tabel 1.8. %volum cumulat de produse distilate din curba PRF:
tt, °C %vol cumulat
112,0 8,8
150,0 15,6
286,5 38,1
380,0 50,1
9. Determinarea potenţialului de produse albe.
Tabel 1.9. %vol distilat de produse distilate din curba PRF:
Produsul %vol distilat
D4 8,8
D3 6,8
D2 22,5
D1 12
Tabelul 1.9. Calculul potenţialului de produse albe.
Produs Simbo
l
t100%
STAS
(°C)
t100%
PRF
(°C)
Decalaj Temp. de
tăiere,
(°C)
t0%PRF
(0C)
%vol.
cumulat
%vol
distila
t STA
S PRF
Benzină
uşoară D4 130 138
15 52 112 24 8,8 8,8
Benzină
grea D3 160 169 86 15,6 6,8
20 38 150
Petrol D2 300 315 131 38,1 22,5
5 57 286,5 Motorina
D1 360 380 258 50,1 12
- - 380 Păcură
B - - - 100 49,9
Tehnologia distilarii petrolului
8
10.Trasarea curbei procente medii-densitate.
Tehnologia distilarii petrolului
9
II. CARACTERIZAREA PRODUSELOR
1. Determinarea densităţilor 20
4d şi
15
15d a produselor albe
Densităţile 20
4d şi 15
15d se determină din curba de procente medii densitate, citind
densitatea la jumătatea intervalului corespunzător fiecărui produs [6].
Tabel 2.1. Densitatii a produselor albe:
Produsul 15
15d 20
4d
Benzina usoara 0,686 0,681
Benzina grea 0,742 0,737
Petrol 0,812 0,808
Motorina 0,868 0,864
2. Determinarea masei moleculare medii
masa moleculare medii se determina cu formula:
15
15
15
15
44,29 -
1,03-
dM
d
3. Determinarea factorului de caracterizare
Factorul de caracterizare K se determina cu formula : 15
15
3216,1
d
TK
în care T este temperatura medie molară de fierbere in oK, însă pentru fracţiuni înguste se
poate lua şi temperatura la care distilă 50% pe curba STAS, exprimată in Kelvin.
Tabel 2.2. Caracteristicile produselor:
Produsul Simbol 15
15d
20
4d 50%PRFt 50%STASt M K
Benzina usoara D4 0,686 0,681 80 85 126,76 12,59
Benzina grea D3 0,742 0,737 131 132 151,21 12,13
Petrol D2 0,812 0,808 213 208 199,44 11,73
Motorina D1 0,868 0,864 323 313 268,04 11,72
Tehnologia distilarii petrolului
10
4. Bilantul material pe instalaţia da şi proprietăţile produselor
Debit masic :4,0.106 t/an Timpul de serviciu: 8000 h/an
Debit masic:
64,0.10 t / an
8000h / anm
Q 500 t/h
20 3 3
4 0,886 / 886 /d g cm kg m
Debit volumic de serviciu pe an:
3
v 3
500.10 kg/hQ = =
886kg/m564,334 m3/h
Debit volumic pentru fiecare produselor albe se determina cu formula: Qvi=%voli.Qv
Debit masic pentru fiecare produselor albe se determina cu formula: Qmi=Qvi. 20
4 ,id
Randament greutate fata titeiului pentru fiecare produselor albe se determina cu formula:
%gr.=Qmi/Qm
Tabel 2.3. Bilantul material pe instalatia DA si proprietatile produselor:
Flux Simbol %vol 15
15d 20
4d %gr 50%STASt
(oC) K M
Debit
m3/h t/h kmol/h
Benzina
usoara D4 8,8 0,686 0,681 6,76 85 12,59 126,76 49,661 33,819 266,808
Benzina grea D3 6,8 0,742 0,737 5,66 132 12,13 151,21 38,375 28,282 187,041
Petrol D2 22,5 0,812 0,808 20,52 208 11,73 199,44 126,975 102,596 514,419
Motorina D1 12 0,868 0,864 11,70 313 11,72 268,04 67,720 58,510 218,291
Total
distilate ∑D 50,1 - - 44,64 - - - 282,731 223,208 1186,559
Păcură B 49,9 - - 55,36 - - - 281,603 276,792 -
Ţiţei F 100 0,890 0,886 100 - - - 564,334 500,000 -
5. Trasarea curbelor Ve şi Prf pentru produsele albe.
Trasare a curbei VE este metoda de trasare prin metoda Edmister –Okamoto
∆𝑡50%(𝑉𝐸−𝑃𝑅𝐹) = 𝑓( 𝑡50% 𝑃𝑅𝐹, 𝑡30% 𝑃𝑅𝐹 − 𝑡10% 𝑃𝑅𝐹) (Fig.4 pag.52)
=> 𝑡50% 𝑉𝐸 => 𝑡50% 𝑃𝑅𝐹 − ∆𝑡50%(𝑉𝐸−𝑃𝑅𝐹)
∆𝑡𝑉𝐸 = 𝑓(∆𝑡𝑃𝑅𝐹) (Fig.6 pag 54)
Tehnologia distilarii petrolului
11
Tabelul 2.4. Caracteristicile benzinei uşoară.
%vol. dist. tPRF , °C ∆t PRF, °C ∆t VE,0C tVE, °C
0 24 21 1,5
68,2
10 45 69,7
23 6,3
30 68 76,0
12 3
50 80 79,0
14 3,4
70 94 82,4
12 3,5
90 106 85,9
32 10,7 100 138 96,6
Benzina usoara
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Tem
p
% vol. cum
Curba VE Curba PRF
Tehnologia distilarii petrolului
12
Tabelul 2.5. Caracteristicile benzinei grea :
%vol. dist. tPRF , °C ∆t PRF, °C ∆t VE,0C tVE, °C
0 86 30 6
126,3
10 116 132,3
8 1
30 124 133,3
7 0,7
50 131 134,0
8 1
70 139 135,0
7 0,8
90 146 135,8
23 6,4 100 169 142,2
\
Benzina grea
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Tem
p
%vol. cum.
Curba VE Curba PRF
Tehnologia distilarii petrolului
13
Tabelul 2.6. Caracteristicile petrolului :
%vol. dist. tPRF , °C ∆t PRF, °C ∆t VE,0C tVE, °C
0 131 30 4
198,2
10 161 202,2
24 6
30 185 208,2
28 5,8
50 213 214,0
26 7
70 239 221,0
21 8,2
90 270 229,2
45 8,5 100 315 237,7
Petrol
100
150
200
250
300
350
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Tem
p
% vol. cum
Curba VE Curba PRF
Tehnologia distilarii petrolului
14
Tabelul 2.7. Caracteristicile motorinei :
%vol. dist. tPRF , °C ∆t PRF, °C ∆t VE,0C tVE, °C
0 258 34 7,5
309,5
10 292 317
12 3
30 304 320
19 5
50 323 325
16 4
70 339 329
29 10,8
80 368 339,8
12 3 100 380 342,8
Motorina
240
260
280
300
320
340
360
380
400
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Tem
p
%vol cum
Curba VE Curba PRF
Tehnologia distilarii petrolului
15
6. Trasarea curbei ve ţiţei la o atmosferă.
Se utilizează metoda Maxwell. Datele obţinute se trec în următorul tabel:
Tabelul 2.8.Curba PRF in domeniu 10-70%:
% vol 0 10 20 30 40 50 60 70
tPRF, °C 20 113 169 226 290 370 448 476
a. 70% 10%10 70%PRFP
60
t t=
476 113
60=6,05
10 70%PRFPLRD P =6,05
b. x%LRD= 10%PRF LRDt t + p .(x-10)
x, % dist 0 10 20 30 40 50 60 70
x%LRDt 52,5 113 173,5 234 294,5 355 415,5 476
c. În funcţie de 10 70%PRFP , se determină din fig.12, panta dreptei de referinţă a vaporizării în
echilibru PLRV .
PLRV = 4,4
d. Se determină din fig .14: 50% 50%LRD 50%LRVΔt =t -t =22,5 oC
50%LRVt = 50%LRDt - 50%Δt =355 -22,5=332,5 oC
e. x%LRV= 50%PRF LRVt t + p .(x-50)
x, % dist 0 10 20 30 40 50 60 70
x%LRVt 112,5 156,5 200,5 244,5 288,5 332,5 376,5 420,5
f. Cu ajutorul fig.16 se determină raportul R care are urmărtoare expresie:
VE LRV
PRF LRD
t -tR=
t -t
x, % dist 0 10 20 30 40 50 60 70
R 0.25 0.39 0.35 0.33 0.33 0.33 0,33 0,33
g. Valorile raportului R determinate pentru diferite procente de distilat permit calcularea
temperaturii pe curba VE:
x%VE x%LRV x% x%PRF x%LRDt =t +R .(t -t )
x, % dist 0 10 20 30 40 50 60 70
x%VEt 104,4 156,5 202,1 247,1 290,0 327,6 365,8 420,5
Tehnologia distilarii petrolului
16
III. ALEGEREA SCHEMEI TEHNOLOGICE.
S-a ales coloana de tip “U” pentru calculul tehnologic.
IV. CALCULUL TEHNOLOGIC AL COLOANEU DE TIP U.
1. Alegerea numarului de talere.
Tabel 4.1. Numarul de talere recomandate in coloana de DA [1]
Zona de separare Număr de talere
Benzină uşoară – Benzină grea 8
Benzină grea –Petrol 8
Petrol - Motorina 6
Motorină - zona de vaporizare 5
Baza coloanei (talere stripare) 4
Stripere 4
2. Calculul presiunilor din coloană.
Calculul presiunilor în coloană în punctele cheie din coloană se face pe baza datelor din
literatură, conform următoarei scheme.
ππ
π
π
π
ππ
πF
ABURπ B B
D1
D2
D3
VC
H2O
D4
VR
D3
D2
D1
ZV
EC
ZV
V4
Fig. 4.1 – Stabilirea presiunilor în punctele cheie din coloană.
Tehnologia distilarii petrolului
17
unde:
π VR - presiunea in vasul de reflux (mmHg) care se alege în funcţie de mediul de răcire si de
cantitatea de gaze rezultate din ţiţei;
π VC - presiunea la vârful coloanei, mmHg;
ΔP- căderea de presiune pe taler, care în funcţie de tipul de taler utilizat se alege între 5-10
mmHg la coloanele de distilare atmosferică;
π Di - presiunea pe talerul de extragere a fracţiunii Di , mmHg;
π ZV - presiunea in zona de vaporizare,mmHg;
π B - presiunea in baza coloanei,mmHg;
π EC - presiunea la ieşirea din cuptor , mmHg;
π IZV - presiunea la intrare in zona de vaporizare, mmHg.
Se observa că presiunea creste de la vârful coloanei spre baza coloanei.
𝜋𝑉𝑅 = 760 + 40 = 800 𝑚𝑚𝐻𝑔
𝜋𝑉𝐶 = 𝜋𝑉𝑅 + 300 = 800 + 300 = 1100 𝑚𝑚𝐻𝑔
𝜋𝐷3= 𝜋𝑉𝐶 + 𝑁𝑡𝑉𝐶−𝐷3
. ∆𝑃𝑡 = 1100 + 8.5 = 1140 𝑚𝑚𝐻𝑝
𝜋𝐷2= 𝜋𝑉𝐶 + 𝑁𝑡𝑉𝐶−𝐷2
. ∆𝑃𝑡 = 1100 + 16.5 = 1180 𝑚𝑚𝐻𝑔
𝜋𝐷1= 𝜋𝑉𝐶 + 𝑁𝑡𝑉𝐶−𝐷1
. ∆𝑃𝑡 = 1100 + 22.5 = 1210 𝑚𝑚𝐻𝑔
𝜋𝑍𝑉 = 𝜋𝑉𝐶 + 𝑁𝑡𝑉𝐶−𝑍𝑉. ∆𝑃𝑡 = 1100 + 27.5 = 1235 𝑚𝑚𝐻𝑔
𝜋𝑏 = 𝜋𝑉𝐶 + 𝑁𝑡𝑉𝐶−𝑍𝐸. ∆𝑃𝑡 = 1100 + 31.5 = 1255 𝑚𝑚𝐻𝑔
𝜋𝑒𝑐 = 𝜋𝑍𝑉 + 215 = 1235 + 215 = 1450 𝑚𝑚𝐻𝑔
3. Trasarea curbelor VE ţiţei la πec şi πizv
Trasarea curbelor VE la cele două presiuni πec şi πizv cu metoda Piromov şi Beiswegener,
La 760 mmHg, 𝑡50% 𝑃𝑅𝐹 = 379,5 °C si 𝑡50% 𝑉𝐸 = 327,6 °C
πzv = 1235 mm Hg => t50%VE la πizv = 356°C
şi πec = 1450 mm Hg => t50%VE la πec = 370°C.
Tehnologia distilarii petrolului
18
Tehnologia distilarii petrolului
19
4. Calculul bilanţului de materiale în zona de vaporizare şi stripare a coloanei de da.
Materia primă (ţiţeiul) F, este alimentată în zona de vaporizare a coloanei parţial
vaporizată.
ABURB
1
4
F
5
D
Lo
Lo
Lo
V'
B' VS
Lezv
VHEZV
Fig.4.2. Bilanţul material în zona de vaporizare şi stripare a coloanei.
Semnificaţia notaţiilor:
F – materie primă (ţiţei)
AB – abur stripare introdus la baza coloanei
V’ – fracţia vaporizată din ţiţei la intrarea în coloană
L0 – supravaporizatul ce asigura reflexul intern
Vs – vapori stripaţi din lichidul ce intra în zona de stripare
B – păcura stripată
Lezv – lichid la ieşirea din zona de vaporizare
SF– fractia de vapori eliminata prin stripare determina in functie de ratia de abur
D – suma de produse distilare
Folosim o raţie de abur Rab = 30 kg/m3 abur produs stripat.
F = 564,33 ( m3/h) sau F = 500 000 (kg/h)
Tehnologia distilarii petrolului
20
'
0
49,93 60,16%
1 1 0,21F
BB L
S
D=D1+D2+D3+D4 = 282,731 (m3/h) sau D = 223,073 (t/h)
d∑ D = 0,789 g/cm3 => dB = 0,983 g/cm3
L0 = 3% sau L0 = 0,03.F = 0,03*564,33= 16,93 m3/h
Din grafic 1.2 curba %medii-densitatea dL0 = 0,881 g/cm3
VHeZV = D+L0 = 223,21 + 16,93 = 240,14 m3/h
=>B’=339,50 m3/h
F=V’+B’ => V’=39,84 % sau V’= 224,83 m3/h
Din grafic 1.2 curba %medii-densitatea dV’ = 0,784 g/cm3
LeZV=B’+L0=63,16% sau LeZV = 356,43 m3/h
Din grafic 1.2 curba %medii-densitatea dVs = 0,825 g/cm3
Tabel 4.2. Bilantul material în zona de vaporizare a coloanei de DA:
Flux simbol %vol m3/h 15
15d
20
4d t/h %gr
Ţiţei F 100,00 564,33 0,890 0,886 500,00 100.00
Total distilate D 50,10 282,73 0,793 0,789 223,073 44,64
Păcură B 49,90 281,60 0,987 0,983 276,923 55,36
Supravoporizat Lo 3,00 16,93 0,885 0,881 14,915 2,98
Frac. Vaporizata în ZV V' 39,84 224,83 0,788 0,784 176,266 35,25
Frac.lichidă din ţiţei în ZV B' 60,16 339,50 0,958 0,954 323,730 64,75
Lichid ieşire din ZV Lezv 63,16 356,43 0,954 0,950 338,646 67,73
Vapori stripaţi VS 13,26 74,83 0,829 0,825 61,723 12,34
Abur stripare AB
313,26% ~ 74,83 /S ezv
V L B m h
F
ezvS
BL
1
Sezv VBLBL 0
' BSLSLBVBL FeZVFeZVSezv )1(.
3
'
. '. '0,954 /
'B
F dF V dVd g cm
B
30'. ' .
0,950 /o
Lezv
ezv
B dB L dLd g cm
L
Tehnologia distilarii petrolului
21
5. Calculul temperaturilor in coloana de distilare de tip U
tec
ec
Qec
Ftizv
zv
Qizv
ABi
QA
tB
QB
1
2
3
4
tzv
zv
Lezv
B'
L0
L0
5
V' VS
VHezvII
I
D
π
π
π
Fig.4.3 Bilanţul termic pentru calculul temperaturilor în coloana de distilare de tip U
5.1. Calculul temperaturi la intrare in zona de vaporizare, tizv
tizv=f(πzv,V’) pe curba VE titei pentru πzv
Din grafic 1.1. curba VE la πzv avem tizv=317°C
5.2. Calculul temperaturii titeiului la ieşire din cuptor,tec
1. Se presupune tec = tizv + 2,5 = 319,5°C.
2. Se verifica tec prin bilanţ termic:
Tabel 4.3. Bilantul termic pentru determinarea tec:
Flux %vol m3/h 15
15d
20
4d kg/h t,oC entalpie kcal/kg Q,kcal/h
V' 39,84 224,83 0,788 0,784 176.266 317 243,615 42.940.957
B' 60,16 339,50 0,958 0,954 323.730 317 164,860 53.370.292
Vec 36,8 207,673 0,779 0,775 160.947 319,5 246,419 39.608.908
Bec 63,2 356,657 0,955 0,951 339.049 319,5 167,223 56.696.706
' ' 9631124 /8,81izv v BQ Q Q kcal h
96305614,0 /1ec ecec V BQ Q Q kcal h
Temperatura ţiţeiului la ieşirea din cuptor, tec se determină presupunând că pe conducta
de transfer (cuptor-coloană) are loc o vaporizare adiabată, deci Qec=Qizv.
Algoritmul de calcul este următorul
𝑄𝑒𝑐 − 𝑄𝑖𝑧𝑣
0,5. 𝐺𝐹=
96305614,01 − 96311248,81
0,5.500000= −0,023
Deci temperatura la iesirea din cuptor tec =319,5 °C
Tehnologia distilarii petrolului
22
5.3. Calculul temperaturii din baza coloanei, tb
Calculul temperaturii în baza coloanei se face prin metoda presupunerii:
Algoritmul de lucru pentru este următorul:
1. Se presupune tB=tizv - 16 = 317°C-16°C=301 °C
2. Se calculează, presupunând o variaţie liniară a temperaturii în zona de stripare, t4:
3. Se considera tL0=tizv-10°C =307°C
4. Se face bilanţ termic pe conturul I
Tabel 4.4. Bilantul termic pe conturul I pentru determinarea tB:
Flux % vol. m3/h 15
15d 20
4d Kg/h t, °C Pres.
at
Entalpie
kcal/kg
Q
kcal/h
B’ 60,16 339,50 0,958 0,954 323730 317
164,860 53370292
L0 3,00 16,93 0,885 0,881 14915 307
172,508 2572994,1
ABi - - -
10185 300 7 731,430 6179120,6
B 49,9 281,60 0,987 0,983 276923 301
148,893 41231994,3
VSO 13,26 74,83 0,829 0,825 61723 313
237,078 14633063
ABe - - -
10185 313 1,68 740,690 6257349,1
5. Se calculeaza:
QB = Qi - Qe = (QL0 + QB’ + QAbi ) - (QB + QVso + QAbe) = 41231994,3 kcal/h
148,893BB
B
Qh
G kcal/kg
6. Se determina tb=f(h,d15). Deci tb=301,63 °C
Se compara tb calculat cu tb presupus: calc presupus
B B|t -t | = 301,63 – 301 = 0,63 °C
Diferenţa admisă este de +2°C.
Deci temperatura în baza coloanei tb= 301 ºC
5.4. Calculul temperaturii in zona de vaporizare, tzv
Calculul temperaturii in zona de vaporizare se face prin metoda presupunerii:
Algoritmul de lucru pentru este următorul
1. Se presupune tzv= tizv – 1 °C=317 - 1 = 316 °C
Oizv B4 izv
t -t 317 - 301t = t - = 317 - = 313 C
4 4
Tehnologia distilarii petrolului
23
2. Se calculeaza
' '15
15
. .0,798
'HeZV
s sV
s
V dV V dVd
V V
kg/m3
3. Se verifica temperatura tzv
Tabel 4.5.Bilantul termic pe conturul II pentru determinare tzv
Flux %vol m3/h 15
15d 20
4d Kg/h T
oC
Entalpie
kcal/kg
Q
kcal/h
V' 39,84 224,83 0,788 0,784 176266 317 243,615 42940957
Vso 13,26 74,83 0,829 0,825 61723 313 237,078 14633063
Total - - - - 237989 - - 57574020
V HeZV 53,10 299,66 0,798 0,794 237989
QHeZV = QV’ + QVsb = 57574020,15 kcal/h
57574020,15
23798241,
992HeZV
eZV
HeZV
QH
G kcal/kg
4. f( HVHezv, dVHezv) → tzv calc= 315,89 °C
5. Se compară tzv calc cu tzv pp; diferenţa admisă este de 0,11°C
Deci temperatura în zona de vaporizare tzv = 316 ºC
6. Calculul temperaturilor pe talerele de culegere ale produselor laterale şi la baza
striperelor.
6.1.Calculul bilantul material pe stripere si necesarul de abur de stripare
Din bilantul matarial pe stripe rezulta:
D’i=Di+Vsi
Cantitatea de produs nestripat se calculeaza cu relatia :
F
ii
S
DD
1
'
Tabel 4.6. Procent volum stripat fata de alimentarea:
Produsul care se stripează striperali
stripatvolS
.
00
0
SF
Benzina grea 18,5 0,185
Petrol 24 0,24
Motorină 31 0,31
Păcură 21 0,21
Tehnologia distilarii petrolului
24
Tabel 4.7. Bilanturile material pe stripere si necesarul de abur de stripare:
Flux %vol/ titei m3/h 20
4d 15
15d kg/h %vol/
produs
Abur
kg/h kmol/h
D1 12,00 67,72 0,864 0,868 5851,008 100,00
2944,348 163,575 D1' 17,39 98,14 0,856 0,860 8401,206 144,93
VSD1 5,39 30,42 0,838 0,842 2550,198 44,93
D2 22,50 126,98 0,808 0,812 10259,580 100,00
5012,171 278,454 D2' 29,61 167,07 0,794 0,798 13265,546 131,58
VSD2 7,11 40,10 0,750 0,754 3005,966 31,58
D3 6,80 38,38 0,737 0,741 2828,238 100,00
1412,578 78,476 D3' 8,34 47,09 0,734 0,738 3456,104 122,70
VSD3 1,54 8,71 0,721 0,725 627,867 22,70
D4 8,8 49,661 0,681 0,685 3381,941 100
6.2. Determinarea temperaturilor aproximative ale talerelor de culegere si a varfului
coloanei de tip „U”.
Tabel 4.8. Temperaturi aproximative pe talerele de culegere in coloana de DA
Punctele din coloană Temperatura cu care s-a
făcut aproximarea
Temperatura aproximativă a
talerului
Vârf 96,6 113
Taler Benzina grea 125 130
Taler Petrol 195 207
Taler motorină 304 290
6.3. Calculul temperaturii pe talerul de extragere al motorinei , D1.
VSD1
+A1,e
t1D
1
A1,i
D1
D'1
t2D
1
BAB
i
F
nD1
nD1+1
VeD1
LVSD1
RD1+1
V
Fig.4.4. Bilanţul termic pentru calculul temperaturii pe talerul de culegere a motorinei, tD1
Tehnologia distilarii petrolului
25
Etape de calcul:
1. Din curba VE a motorinei rezulta t 0%VE D1’ = 306°C
2. Din fig.I.8 ( p208 ), se aproximează tD1pp = 290°C
tD1+1 = 290- 290−207
6 = 276°C
3. Bilanţ termic pentru calculul temperatura pe talerul de culegere a motorinei:
Tabel 4.9.Bilant termic pe conturul III pentru verificare tD1:
Flux kg/h 15
15d t
°C
Entalpie
kcal/kg
Q
kcal/h
V' 176266 0,788 317 243,61 42940956,8
B' 323730 0,958 317 164,86 53370292,0
Abi 8448 - 300 731,43 6179135,3
LVSD1 25502 0,842 276 158,04 4030329,1
Total - - - - 106520713,2
B 276923 0,987 301 148,41 41097817,7
D1' 84012 0,860 290 164,95 13857647,3
D2 102596 0,812 290 224,55 23037455,2
D3 28282 0,742 290 231,10 6535962,7
D4 33819 0,686 290 236,34 7992790,1
ABe 8448 - 290 731,15 6176769,9
Total
- - - 98698442,9
Q RD1+1 = Qi - Qe
Q RD1+1 = 7822270,33 kcal/h
Se calculează presiunea parţială a vaporilor de motorină:
tD1 = f(t0%VE D1’,PD1) = 289 °C
5. Se compara cu tD1’pp=290°C deci tD1=290°C
1 1 1
' ' 1 1'( )DRD V B ABi LVSD B VeD D ABeQ Q Q Q Q Q Q Q Q
1 11 11 1 1 1 1 290 269
1 1 0,868 0,868
7822270,33117389,10
219,30
5 152/
,670
RDRDRD tD tD
dD dD
QQG kg h
H h H h
1 11 1 ___
1
117389,10437,96
268,04 /RD
RD
D
Gm kmol h
M
1 11 1
1 1 3 4
437,96389,33
437,96 187,04 266,81 469,3.
31210
RDD D
RD D D AB
mp
m m m m
mmHg
Tehnologia distilarii petrolului
26
6.4. Calculul temperaturii la ieşirea din striperul cu abur pentru D1.
1. SF1 = 0,31
2. Din anexa I.5 ∆t aprox = 26 °C
3. 1 ' 290 300 10
i
o
D At t C , din anexa I.6 ∆t aprox - ∆t real = 1,5 °C
4. ∆t real = ∆t aprox – 1,5 = 24,5°C
'1
alimt 290o
Dt C 2 1 290 24,5 265,5pp o
Dt C
t4= o24,5
290 - = 283,9 C4
Se verifica t2D1 prin efectuarea unui bilant termic conform conturul IV in jurul striperului
din care iese produsul D1
Tabel 4.10. Bilantul termic pentru verificarea t2D1:
Flux Debit
kg/h 15
15d t
°C
Entalpia
kcal/kg
Flux termic
kcal/h
D1' 84012 0,860 290 164,95 13857647,3
A1 2944 - 300 731,43 2153584,3
Total
- - - 16011231,6
D1 58510 0,868
VSD1 25502 0,842 284 218,07 5561289,2
A1 2944 - 284 728,86 2146003,3
Total - - - - 7707292,5
2 1
calc
Dt = f(hD1,dD1) = 263 °C
6. Se compara cu 2 1
pp
Dt =265,5 °C deci t2D1=265 °C
6.5. Calculul temperaturii pe talerul de extragere a petrolului (D2):
Etape de calcul:
1. Din curba VE a petrolului rezulta t 0%VE D2’ = 195°C
2. Din fig.I.8, se aproximează tD2pp = 207°C
tD2+1=207 130
2078
= 197,4°C
11
1 1
16011231,6 7707292,5141,9
58510/i eD
D
D D
Q QQh kcal kg
G G
Tehnologia distilarii petrolului
27
VSD2
+A2,e
A2,i
D2
D'2
BAB
i
F
nD2
nD2+1
VeD2
LVSD2
RD2+1
A1
Fig.4.6. Calculul temperaturii pe talerul de extragere a petrolului tD2
3. Bilanţ termic pentru calculul temperatura pe talerul de culegere a petrolului:
Tabel 4.9.Bilant termic pe conturul III pentru verificare tD2:
Flux Debit
kg/h 15
15d t
°C
Entalpia
kcal/kg
Flux termic
kcal/h
V' 176266 0,788 317 243,62 42940956,8
B' 323730 0,958 317 164,86 53370292,0
Abi 8448 - 300 731,43 6179135,3
A1 2944 - 300 731,43 2146003,3
L VSD2 30060 0,754 197 115,91 3484221,7
Total - -
108120609,2
B 276923 0,987 301 148,41 41097817,7
D1 58510 0,868 263 143,13 8374548,4
D2' 132655 0,798 207 115,28 15292408,8
D3 28282 0,742 207 231,10 6535876,1
D4 33819 0,686 207 236,34 7992693,7
ABe 8448 - 207 690,13 5830190,4
A1 2944 - 207 690,13 2031974,6
Total - -
87155509,7
Tehnologia distilarii petrolului
28
Q RD2+1 = Qi - Qe = 20965099,43 kcal/h
4. Se calculează presiunea parţială a vaporilor de motorină grea
tD2 = f(t0%VE D2’,PD2) = 208°C
5. Se compara cu tD2’pp = 207 °C deci tD2 = 207 °C
6.6. Calculul temperaturii la ieşirea din striperul cu abur pentru D2.
1. SF = 0,24
2. Din anexa I.5 ∆t aprox = 24 °C
3. Din anexa I.6 ∆t aprox - ∆t real = 2,5 °C
4. Calcul temperatura
∆t real = ∆t aprox - 2,5 = 21,5C
t2D2 = 207-21 = 186 °C
t4= 21,5
207 201,64
°C
5. Se verifica t2D2 prin efectuarea unui bilant termic conform conturul VI in jurul
striperului din care iese produsul D2
Tabel 4.10. Bilantul termic pentru verificarea t2D2
Flux Debit
kg/h 15
15d t
°C
Entalpia
kcal/kg
Flux termic
kcal/h
D2' 132655 0,798 207 115,28 15292408,8
A2 5012 - 300 731,43 3666052,3
Total
- - - 18958461,1
D2 102596 0,812
9830435,3
VSD2 30060 0,754 202 178,97 5379887,5
A2 5012 - 202 682,61 3421344,3
Total - - - - 8801231,8
+1RDRD2+1RD2+1 tD2 tD2+1 207 187,8
dD2 dD2 0,812 0,812
20965099,43QQG = = = kg/h
H -h H -h 319474,88
177,29 111- ,67
2 12 1 ___
2 1
319474,881601,86
199,44 /RD
RD
D
Gm kmol h
M
2 12 2
2 1 4 1
1601,86755,60
1601,86 266,8111
180.
466 ,5 93 8 ,3
RDD D
RD D A AB
mp mmHg
m m m m
Tehnologia distilarii petrolului
29
t2D2 calc = f(hD2,dD2) = 188,9 °C
6. Se compara cu t2D2pp=187 °C deci t2D2=187 °C
6.7. Calculul temperaturii pe talerul de extragere a benzinei grea (D3):
Etape de calcul:
1. Din curba VE a petrolului rezulta t 0%VE D3’ = 125°C
2. Din fig.I.8 ( [2.] ), se aproximează tD3pp = 130°C
tD3+1= 130 113130 128
8
oC
3. Bilanţ termic pentru calculul temperatura pe talerul de culegere a benzinei grea:
VSD3
+A3,e
A2,i
D'3
AB
F
nD3
nD3+1
VeD3
LVSD3
RD3+1
A2
A1
D2
D1
B
Fig.4.7. Calculul temperaturii pe talerul de extragere a benzinei grea
22
2
18958461,1 8801231,899,0
102595,8/D
D
D
Qh kcal kg
G
Tehnologia distilarii petrolului
30
Tabel 4.11.Bilant termic pe conturul VII pentru verificare tD3:
Flux Debit
kg/h 15
15d t
°C
Entalpia
kcal/kg
Flux termic
kcal/h
V' 176266 0,788 317 243,62 42940956,8
B' 323730 0,958 317 164,86 53370292,0
Abi 8448 - 300 731,43 6179135,3
A1i 2944 - 300 731,43 2153584,3
A2i 5012 - 300 731,43 3666052,3
L VSD3 6279 0,725 128 71,11 446474,7
Total - - -
108756495,5
B 276923 0,987 301 148,41 41097817,7
D1 58510 0,868 263 143,13 8374548,4
D2 102596 0,812 187 99,32 10189390,2
D3' 34561 0,738 130 70,94 2451818,1
D4 33819 0,685 130 147,43 4985989,9
ABe 8448 - 130 653,71 5522576,6
A1e 2944 - 130 653,71 1924761,6
A2e 5012 - 130 653,71 3276526,8
Total - - - - 77823429,4
Q RD3+1 = Qi - Qe = 30933066,13 kcal/h
4. Se calculează presiunea parţială a produsului care se extrage:
tD3= f(t0%VE D3’,PD3)=132°C
5. Se compara cu tD3’pp=130°C deci tD3=130°C
3+1
3 3 1
3 3
RDRD3+1RD3+1 t t 126 121
d d 0,750 0,750
QQG = = = = kg/h
H -h H -h -66,
3093
00
3066,13415651,09
143,63D D
D D
RD3+1RD3+1 ___
D3+1
415651,092748,86
151,2
Gm = = =
M1
kmol/h
3 13 3
3 1 2 1
2748,86856,15
2748,86 278,45 163,58 469114
,. =
330
RDD D
RD A A AB
mp
m m m m
mmHg
Tehnologia distilarii petrolului
31
6.8. Calculul temperaturii la ieşirea din striperul cu abur pentru D3.
1. SF = 0,18
2. Din anexa I.5 ∆t aprox = 24 °C
3. Din anexa I.6 ∆t aprox - ∆t real = 1,5 °C
4. Calcul temperatura
talim = t1D3 = 130oC
t2D3 = t1D3 - ∆t real =130 - 22,5=108,5°C
t4= 22,5
138 132,44
oC °C
5. Se verifica t2D3 prin efectuarea unui bilant termic conform conturul VIII in jurul
striperului din care iese produsul D3
Tabel 4.12. Bilantul termic pentru verificarea t2D3
Flux Debit
kg/h 15
15d t
°C
Entalpia
kcal/kg
Flux termic
kcal/h
D3' 34561 0,738 130 70,94 2451818,1
A3i 1413 - 300 731,43 1033201,0
Total - -
- 3485019,0
D3 28282 0,742
VSD3 6279 0,725 132 145,92 916185,7
A3e 1413 - 132 654,85 925029,6
Total
-
3451161,3
t2D3 calc = f(hD3,dD3) = 111 °C
6. Se compara cu t2D3pp = 109 °C deci t2D3=109 °C
33
3
3485019,0 1841215,258,1
282/
82
DD
D
Qh kcal kg
G
Tehnologia distilarii petrolului
32
6.9. Calculul temperaturii la vârful coloanei:
Temperatura la vârful coloanei este temperatura la 100% distilat a produsului de vârf
(benzină usoara ) corectată la presiunea parţială din vârful coloanei.
Etape de calcul:
1. Se presupune temperatura la vârful coloanei f(t100%VE D4).
t100%VE D4= 96,6oC→tvc aprox = 113 °C
2. Se face bilanţ termic pentru determinarea cantităţii de căldură preluată de refluxul
de vârf. QRu = [Qi - Qe]
R
QC
Ver
Ven
VIII
VR
IX
H2O
D5
D3
A3
D2
A2
D1
A1
B
QB
ABQ
AB
VII
F
QF
Fig.4.8. Calculul temperaturii la vârful coloanei
Tehnologia distilarii petrolului
33
Tabel 4.13. Bilant termic pe conturul VII pentru verificare tD4
Flux Debit
kg/h 15
15d t
°C
Entalpia
kcal/kg
Flux termic
kcal/h
V' 176266 0,788 317 243,62 42940956,8
B' 323730 0,958 317 164,86 53370292,0
Abi 8448 - 300 731,43 6179135,3
A1i 2944 - 300 731,43 2153584,3
A2i 5012 - 300 731,43 3666052,3
A3i 1413 - 300 731,43 1033201,0
Total - - - - 109343221,7
B 276923 0,987 301 148,41 41097817,7
D1 58510 0,868 301 171,68 10045224,2
D2 102596 0,812 187 99,32 10189390,2
D3 28282 0,742 109 56,92 1609946,1
D4 33819 0,685 113 139,37 4713409,1
ABe 8448 - 113 642,10 5424436,3
A1e 2944 - 113 642,10 1890557,2
A2e 5012 - 113 642,10 3218300,5
A3e 1413 - 113 642,10 907011,4
Total - - - - 79096092,9
→ QRu = 109343221,7 - 79096092,9 = 30247128,8 kcal/h
3. Se calculează cantitatea de reflux necesar:
𝐺𝑅𝐷4 =𝑄𝑅𝐷4
𝐻𝑑𝐷4
𝑡𝑉𝐶 − ℎ𝑑𝐷4
𝑡𝑖𝑅𝐷4=
30247128,8
129,37 − 15,13= 243460,85 kg/h
4
243460,85 1920,71
126,76/Ru
R
D
Gm mol h
M
4. Se calculează presiunea parţială care se extrage la vârf:
5. f(pD4,t100% VED4) AZNAIcf .tV calculat = 112 ºC
6. Se compara cu tvarf pp =113 ºC deci tvarf =113 ºC
7. Ratia de reflux : 4
1920,71
218,2,20
97Ru
D
Gr
G
44
4 1 2 3
1920,71 218,29752,00
1920,71 218,291 163110
,57 278,45 78,48 40
6.
9,33
RU DD VC
RU D A A A AB
m mp
m m m m m m
mmHg
Tehnologia distilarii petrolului
34
6.10 Calculul cantitatea de apă de răcire din condensatorul de la vârful coloanei.
Sarcina condensatorului de la varful coloanei se determina printr-un bilant termic pe
conturul X:
Qcond = [Qi – Qe]
4
4 1 2 3 ,
dD
i D RV tV AB A A A tV VQ G G H G G G G H
4 1 2 3 .diR
e D RV tVR AB A A A iR pQ G G h G G G G t C
Unde Cp – capacitatea calorica a apei, kcal/kg. ºC Cp = 1 kcal/kg. ºC
Table 4.14. Bilalantul termic condensatorului de varf
Flux Debit
kg/h 15
15d t
°C
Entalpia
kcal/kg
Flux termic
kcal/h
D4+R 277280,3 - 113 139,37 38644534,64
Abi 8448,0 - 113 642,10 5424436,33
A1i 2944,3 - 113 642,10 1890557,21
A2i 5012,2 - 113 642,10 3218300,51
A3i 1412,6 - 113 642,10 907011,40
Total
50084840,09
D4+R 277280,3
35 17,81 4938992,29
ABe 8448,0
35
295680,00
A1e 2944,3
35
103052,17
A2e 5012,2
35
175425,99
A3e 1412,6
35
49440,18
Total
5562590,64
44522249 /,45cond i eQ Q Q kcal kg
Cantitaea de apa necesara in condensatorul:
44522249 /
30
,453643391,9
17 0,944cond
apa
capa
QG kg h
te ti
Consumul specific de apă H2O
titei
364339G= = =
G 500 000
1,947,29
Tehnologia distilarii petrolului
35
7. Calculul de dimensionare a coloanei.
7.1. Calculul diametrului coloanei.
Calculul diametrului se face ţinând seamă de sarcina de vapori şi de lichid în zona de
încărcare maximă.
2
2
CBBDC
In care VSiP
R
cFFN
VB
345,3
VSi
CR
cFF
V
Vd
VC
28,32
Dc – diametrul coloanei(m)
VR – debitul de reflux în zona cea mai încărcată a coloanei
4 4
4 4
4
4
t 20
D D 20 20 2
D D
113 3 3
D 2
R 3
R 113
D4
t - 20d = d .(1- ).
2290 - 6240d + 5965.(d )
113 - 20d = 0,681*(1- = g/cm 603 /
2290 - 6240*0,681+ 5965*(0,681)
G 243460,85V = = = m /s
d 603.3600
0,603
0,112
VC
kg m
V- debitul de vapori in zona cea mai încărcată
( )4 1 2 3
4
3
1
18 3600
277280,3 8448,0+2944,3+5012,2+1412,6 0,082.(113 273)/
126,76 18 1,419
5.36,30
00
VC ND RN AB A A A
VCD
R TG G G G G GV
M
V m s
Vc – debitul maxim admisibil de vapori(m3/s)
VC
L V
dV V
d d
dL – densitatea lichidului în condiţiile de pe taler în kg/m3
dL = d113 = 603 kg/m3
dV – densitatea vaporilor (kg/m3).
4 1 2 3
3277280,3 8448,0+2944,3+5012,2+1412,64,25 /
19,30*3600
BD Rn A A A A
V
v
V
G G G G G GGvd
V V
d kg m
Tehnologia distilarii petrolului
36
Deci 34,25
19,30 /603
1, 34,25
6CV m s
Vd – viteza lichidului prin deversor (Vd=0,1 m/s)
Fi – factor de înecare a coloanei (Fi =0,7)
Fs – factor de spumare (Fs =1)
cV – coeficient de viteză pentru vapori(cV = 0,46)
Np – numărul de pasuri în coloană (Np = 2)
Rn – refluxul intern indus între talerul N şi N-1 (Rn = 243460,85 kg/m3)
0,112
3,345 3,345. 0,5832.0,7.1.0,46
R
P i S V
VB
N F F c
3,28 0,112 3,28*1,63
2 2. 18,810,1 0,7.1.0,46
CR
d i S V
VVC
V F F c
2 20,583 0,583 18,810
5,28
2 2
C
B B CD m
CD = 5,3 m
7.2. Calculul înălţimii coloanei.
H = h1+h2+h3+h4+h5+h6
h1 = 0,5.Dc = 0,5.5,3 = 2,65 m
a - distanţa dintre doua talere succesive , a= 0,7m
ntzF- numarul de talere din zona de fractionare, ntzF = 27
h2 = (ntzF-1).a = (27-1).0,7 = 18,2m
h3 = 3.a = 3.0,7 = 2,1m
ntzS-numarul talere din zona de stripare, ntzS = 4
b-distanta dintre 2 talere succesive , b = 0,7m
h4 = (ntzS-1).b = 2,1 m
h5 = distanţa dintre primul taler al zonei de stripare şi nivelul de produs
din baza coloanei. Aleg h5 = 2m
h6 =
4
602
c
S
tB
B
B
D
d
G
Tehnologia distilarii petrolului
37
b
a
h1
h2
h3
h4
h5
h6
Fig.9.1 – Determinarea înălţimii coloanei.
min10S
tB = 301 °C
t 20
B B 20 20 2
B B
328 3
B 2
t-20d =d .(1- )
2290-6240d +5965.(d )
301-20d =0,983*(1- ) = 0,840g/cm
2290-6240*0,983+5965*(0,983)
6 2
276923 10
840 60 0,156.5,3
4
h m
→ H = 2,65 +18,2+2,1+2,1+2+0,16 = 27,2 m
Hcoloanei = 27,2 m
Tehnologia distilarii petrolului
38
V. DESCRIEREA FLUXULUI PROCESULUI TEHNOLOGIC ŞI CONTROLUL
FABRICAŢIEI.
Fluxul tehnologic în coloană de DA proiectată se poate fi descris astfel
Material primă (ţiţeiul) T11 uşor încălzit la 200ºC întră în cuptor cu debit masic 500000
kg/h. Ţiţeiul se încălzeşte si la ieşire din cuptor, ţiţeiul are temperatură de 320 ºC şi presiunea
1,93 at. Ţiţeiul este alimentată în zona de vaporizare este 316ºC şi 1,65 at. Din baza coloanei se
introduce o cantitate de 8448 kg/h de abur de stripare care are temperatură de 300 ºC şi presiune
7at. Păcura stripată iese din baza coloanei sub formă de lichid la temperatură de 301 ºC, iar suma
de produse distilate va urca în continuare în coloana sub forma de vapori.
Pe talerul de culegere al motorinei uşoare, temperatura este 290ºC şi presiune 1,61at.
Motorina grea nestripată se condensează şi este scoasă din coloană şi apoi este stripată cu aburul
la striperul de motorina grea cu debit de 2944 kg/h de abur. La ieşirea striperului, se obţine
motorina grea având temperatura de 284 ºC şi cantitatea de 58510 kg/h. Vaporii stripaţi se
întoarce în coloană împreună cu abur si se condensează pe talerul de culege al motorinei grea.
Temperatura şi presiunea pe talerul de extragere al petrolului este 207 ºC şi 1,57at. De
asemenea, se obţine petrol cu cantitatea de 102596 kg/h după ce a fost stripat cu abur cu debit de
5012 kg/h. Temperatura la baza striperului de motorină uşoară este 187 ºC .
Temperatura şi presiunea pe talerul de extragere al benzinei grea este 130 ºC şi 1,52 at.
Cantitatea de abur de stripare este 1413 kg/h. Cantitatea de benzina grea obţinută la baza
striperului este 28282 kg/h având temperatura 109 ºC.
La vârful coloanei, temperatura fiind 113 ºC si presiunea fiind 1,47 at. Vaporii care ies
din colonă trec la condensator şi apoi sunt introduşi în vasul de reflux. Apă de răcire în
condensator are temperatura de intrare şi de ieşire 17ºC, respectiv 30ºC. Produsul rezultat se
întoarce în vârful coloanei ca refluxul rece şi restul este benzină. Astfel se obţine benzina la
temperatură de 35 ºC şi cu cantitatea de 33819 kg/h.
.
Tehnologia distilarii petrolului
39
VI. MĂSURI DE PROTECŢIA MUNCII.
Pentru evitarea accidentelor în instalaţia de DA este necesar ca personalul să cunoască
foarte bine instrucţiunile generale şi speciale privind funcţionarea, securitatea tehnica şi măsurile
ce trebuie luate pentru prevenirea accidentelor, precum şi pentru prevenirea şi pentru prevenirea
ei şi combaterea incendiilor.
Toate instalaţiile trebuie să fie prevăzute cu aparatura necesară de control, de siguranţă şi
protecţie. Un control sistematic şi reparaţii făcute la timp reduc pericolul de accident.
O atenţie deosebită trebuie să se dea punerii focului la cuptoarele tubulare, deoarece
amestecul de gaze prezent in cuptor poate fi exploziv.
Este necesar ca întâi să se sufle gazele din cuptor cu ajutorul unui curent de abur, să se
introducă şomoiogul aprins şi apoi să se dea drumul arzătorului.
S-a constatat că producerea electricităţii statice este legată şi de prezenţa de impurităţi
coloidale de natură organică în masa produsului petrolier. S-au pus la punct metode pentru a se
studia în laborator încărcarea produselor petroliere cu electricitate statică.
Deschiderea aparatelor tehnologice se va putea face numai după golirea produselor
inflamabile şi toxice şi o aburire de minimum 6 ore.
La punerea în funcţiune a aparatelor tehnologice se va putea urmări ridicarea temperaturii
treptată, fără variaţie bruscă. Este obligatoriu evacuarea aerului care se va face cu abur sau cu
gaz inert.
În aparatele în acre se fac sudări, deci se lucrează cu foc, trebuie să se elimine în prealabil
gazele şi să se verifice dacă atmosfera nu este explozivă. Se vor izola cu mare atenţie legăturile
cu alte aparate.
Intrarea muncitorilor în aparatele pentru executarea lucrărilor de reparaţie cu foc sau cu
provocare de scântei este admisă numai pe baza unui permis de lucru cu foc semnat de
persoanele care deţin funcţiile indicate în permis.
În caz de incendiu se fac următoarele operaţiunii:
- se opreşte alimentarea operaţiei
- se opresc focurile la cuptoare
- se începe golirea aparatului
- se intervine asupra locului în care s-a produs incendiul, ţinându-se cont de natura
produsului petrolier (cu spumă chimică, cu gaz inert).
Măsurile de protecţia muncii si de stingerea incendiilor în cadrul instalaţiei de DA,
corelate cu măsurile moderne de combatere a efectelor nocive care acţionează asupra mediului
înconjurător fac din această activitate industrială o sursă de venit atât pentru angajaţi dar şi
pentru dezvoltarea şi progresul statului român aflat într-o perioadă de creştere economică.
Tehnologia distilarii petrolului
40
VII. SCHEMA GENERALĂ AUTOMATIZATĂ A INSTALAŢIEI
Tehnologia distilarii petrolului
41
CONCLUZII.
1. În cadrul acestui proiect s-a efectuat calculul tehnologic al coloanei dintr-o instalaţie de
distilare atmosferică cu o capacitate de 500 000 t/an în varianta coloanei de tip „U” cu reflux la
vârf echipată cu talere de tip supapă „Glitsch”.
2. Calculul tehnologic s-a referit la următoarele aspecte:
a) Calculul potenţialului de produse cu anumite limite de distilare fixate.
b) Stabilirea caracteristicilor acestor produse inclusiv curbele PRF şi VE.
c) Stabilirea numărului de talere pentru separarea diverselor produse pe baza
recomandărilor din literatură.
d) Calculul presiunilor în punctele importante ale coloanei (intrare coloană, pe talerele de
extragere şi la vârful coloanei).
e) Calculul temperaturilor în punctele importante din coloană (intrare coloană, zona de
vaporizare, baza coloanei, talerele de culegere, vârful coloanei, ieşiri stripere).
f) Verificarea gradului de separare între fracţiuni şi compararea lui cu cel impus la calculul
potenţialului.
g) Calculul diametrului şi al înălţimii coloanei.
Din datele obţinute rezultă că în cadrul coloanei pe tip „U” prevăzută cu reflux rece a
rezultat un diametru de 5,3 m şi o înălţime de 27,2 m, propice pentru realizarea în cât mai bune
condiţii şi cu randamente optime a fracţionării ţiţeiului şi a obţinerii produselor rezultate din ţiţei.
BIBLIOGRAFIE:
1. Suciu G., Ionescu C., Ionescu S., Ingineria Prelucrarii Hidrocarburilor vol 4., ed. Tehnica
Bucuresti 1993.
2. Onuţu I., Ionescu D., Stirimin S., Teşcan V., Besnea D., Instalaţii de proces în prelucrarea
ţiţeiului şi gazelor, Ghid de proiectare partea 1, ed. Universităţii din Ploieşti, 2004.
3. Tunescu R., Tehnologia distilarii titeiului , ed. Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1970.
4. Stratula C., Fractionarea, Principii si metode de calcul, editura Tehnica Bucuresti, 1986.
Tehnologia distilarii petrolului
42
CUPRINS
TIPUL ŢIŢEIULUI ŞI CARACTERISTICILE DIFERITELOR FRACŢIUNI.................1
INTRODUCERE.........................................................................................................2
I. STABILIREA CONŢINUTULUI POTENŢIAL DE PRODUSE ALBE. ........................... 3
1. Trasarea curbei PRF ţiţei (procente volum distilat-temperatură) ............................................ 4
2.Stabilirea produselor obţinute şi temperaturile finale pe STAS. ............................................. 5
3. Stabilirea decalaje lor pe curba STAS între fracţiunile vecine. .............................................. 5
4. Determinarea suprapunerii pe PRF între produsele distilate. ................................................. 5
5. Corelarea temperaturii 100% distilate STAS cu temperatura 100% distilate PRF. ................ 6
6. Calculul temperaturii iniţiale pe curba PRF a produsului greu ............................................... 6
7. Calculul temperaturii de tăiere între produsul uşor şi produsul greu. ..................................... 6
8. Citirea % volum cumulat de produse distilate în curba PRF a ţiţeiului funcţie de temperatura
de tăiere. ...................................................................................................................................... 7
9. Determinarea potenţialului de produse albe. ........................................................................... 7
10.Trasarea curbei procente medii-densitate. .............................................................................. 8
II. CARACTERIZAREA PRODUSELOR ................................................................................. 9
1. Determinarea densităţilor a produselor albe ........................................................................... 9
2. Determinarea masei moleculare medii .................................................................................... 9
3. Determinarea factorului de caracterizare ................................................................................ 9
4. Bilantul material pe instalaţia da şi proprietăţile produselor ................................................. 10
5. Trasarea curbelor Ve şi Prf pentru produsele albe. ............................................................... 10
6. Trasarea curbei ve ţiţei la o atmosferă. ................................................................................. 15
III. ALEGEREA SCHEMEI TEHNOLOGICE. ..................................................................... 16
IV. CALCULUL TEHNOLOGIC AL COLOANEU DE TIP U. ........................................... 16
1. Alegerea numarului de talere. ............................................................................................... 16
2. Calculul presiunilor din coloană. .......................................................................................... 16
3. Trasarea curbelor VE ţiţei la πec şi πizv .................................................................................. 17
Tehnologia distilarii petrolului
43
4. Calculul bilanţului de materiale în zona de vaporizare şi stripare a coloanei de da. ............ 19
5. Calculul temperaturilor in coloana de distilare de tip U ....................................................... 21
5.1. Calculul temperaturi la intrare in zona de vaporizare, tizv .............................................. 21
5.2. Calculul temperaturii titeiului la ieşire din cuptor,tec ..................................................... 21
5.3. Calculul temperaturii din baza coloanei, tb .................................................................... 22
5.4. Calculul temperaturii in zona de vaporizare, tzv ............................................................. 22
6.Calculul temperaturilor pe talerele de culegere ale produselor laterale şi la baza striperelor 23
6.1.Calculul bilantul material pe stripere si necesarul de abur de stripare ............................ 23
6.2. Determinarea temperaturilor aproximative ale talerelor de culegere si a varfului
coloanei de tip „U”. ............................................................................................................... 24
6.3. Calculul temperaturii pe talerul de extragere al motorinei , D1. .................................... 24
6.4. Calculul temperaturii la ieşirea din striperul cu abur pentru D1. .................................... 26
6.5. Calculul temperaturii pe talerul de extragere a petrolului D2: ....................................... 26
6.6. Calculul temperaturii la ieşirea din striperul cu abur pentru D2. .................................... 28
6.7. Calculul temperaturii pe talerul de extragere a benzinei grea D3: ................................. 29
6.8. Calculul temperaturii la ieşirea din striperul cu abur pentru D3. .................................... 31
6.9. Calculul temperaturii la vârful coloanei: ........................................................................ 32
6.10 Calculul cantitatea de apă de răcire din condensatorul de la vârful coloanei. .............. 34
7. Calculul de dimensionare a coloanei. .................................................................................... 35
7.1. Calculul diametrului coloanei. ....................................................................................... 35
7.2. Calculul înălţimii coloanei. ............................................................................................ 36
V. DESCRIEREA FLUXULUI PROCESULUI TEHNOLOGIC ŞI CONTROLUL
FABRICAŢIEI. ........................................................ 38
VI. MĂSURI DE PROTECŢIA MUNCII. ............................................................................... 39
VII. SCHEMA GENERALĂ AUTOMATIZATĂ A INSTALAŢIEI DE DA......................40