Расчет котла-утилизатора

Котлы-утилизаторы широко применяются на установках НПЗ для выработки водяного пара за счет тепла дымовых газов трубчатых печей и регенераторов катализатора и тепла нефтяных фракций. Котлы-утилизаторы, применяемые на потоках дымовых газов, представляют собой трубчатые барабаны, омываемые дымовыми газами, в которых происходит нагрев воды, ее испарение и перегрев полученного водяного пара.

Котлы-утилизаторы на потоках нефтяных фракций в основном представляют собой трубчатые испарители с паровым пространством для образования насыщенного водяного пара за счет тепла нефтяных фракций, подаваемых в трубный пучок подогревателя. Для подогрева воды до 80-100°С, поступающей в подогреватель, применяются трубчатые теплообменники, а перегрев насыщенного водяного пара, полученного в испарителе с паровым пространством, производится в камере конвекции трубчатой печи или в спе-циальном подогревателе за счет тепла получаемых нефтяных фракций. Фирма UOP (США) предлагает устанавливать котлы-утилизаторы на нефтяных фракциях при температуре их вывода из ректификационных колонн.

Перед расчетом котла-утилизатора (КУ) дается схема его работы и представляются исходные данные такие, как расход теплоносителя и его температура на входе и выходе подогревателя воды, испарителя с паровым пространством и перегревателя водяного пара.

Расчет котла-утилизатора заключается в том, чтобы определить количество производимого водяного пара, его параметры и поверхность нагрева /29/.

Расчет мощности приводов насосов и компрессоров

Расчет мощности привода насоса или компрессора начинается с представления схемы взаимосвязи насоса (компрессора) с аппаратами технологической схемы установки. На схеме указывается аппарат, из которого забирается продукт, аппараты, через которые прокачивается продукт и аппарат, в который подается продукт. Кроме того, в схеме на выкиде насоса (компрессора) изображается регулирующий клапан расхода и расходная диафрагма, т.к. они создают гидравлическое сопротивление. На основе этой схемы по нижеприведенному уравнению определяется давление, которое должно быть на выкиде компрессора (насоса):

на выкиде компрессора (насоса), кПА;

Р1 – давление в аппарате, куда подается поток от насоса (компрессора), кПа;

  – потеря напора в диафрагме, кПа;

  – потеря напора в аппаратах, через которые прокачивается продукт, кПа;

  – потеря напора при подъеме потока, кПа.

Далее приводятся исходные данные, на основе которых приводится расчет: производительность насоса (компрессора) в м3/ч, состав перекачивающего продукта (% об., % мас.), температура продукта (°С) на всасе насоса (компрессора), общий КПД насоса (компрессора). Значения исходных данных и потери напора в аппаратах, поворотах и т.п. выбираются на основе материального баланса установки, расчетов и литературных источников /30, 32, 33/.

На основе представленных схемы и исходных данных проводится рас-чет мощности привода насоса или компрессора с применением уравнений, представленных в литературе /22, 30/. При применении уравнений для расче-та мощности привода насоса или компрессора необходимо обратить особое внимание на единицы измерения расхода, давления и плотности.

Охрана окружающей среды на установке

В этом разделе необходимо отразить охрану окружающей среды на конкретной технологической установке, т.е. на установке, для которой при-водится технологическая схема и расчет аппаратов. Любая технологическая установка связана с окружающей средой, т.е. с водоемами и атмосферой /36/.

Установка должна быть спроектирована так, чтобы ее влияние на ок-ружающую среду было минимальным, что позволяет для окружающей среды сохранить свои способности к развитию и самоочищению. Влияние установ-ки на окружающую среду оценивается значениями показателей ее экологиче-ской характеристики. Экологическая характеристика установки оценивается четырьмя показателями:

количество газообразных выбросов;

количество неутилизированных отходов;

количество потребляемой воды;

количество потерь нефтепродуктов.

В курсовом проекте в этом разделе необходимо представить данные, которые позволяют уменьшить значение этих показателей.

Количество газообразных выбросов связано с расходом топлива, содержанием в нем сернистых и азотистых соединений и методом пропарки (продувки) аппаратов перед их ремонтом. Расход топлива уменьшается при применении на трубчатых печах подогревателей воздуха, малосернистого топлива, повышением температуры сырья на входе в трубчатую печь за счет более полного использования тепла фракций, выводимых с установки, и применения эффективных теплообменников.

Для пропарки аппаратов следует иметь специальную схему для обеспечения охлаждения и конденсации паров, выходящих сверху аппарата, и конденсата, выводимого снизу аппарата при его пропарке. Для конденсата (смесь воды и углеводородов) необходимо устанавливать специальную емкость с насосом для разделения воды и нефтепродукта. Почти на всех установках топливно-химического блока НПЗ получается газ. В связи с этим в период пуска и остановки установки необходимо предусмотреть сброс газа в факельное хозяйство и на ГФУ, не допуская выброс газа в атмосферу.

Неутилизированные отходы на установках топливнохимического блока представляют собой песок, пропитанный нефтепродуктами, полученный при уборке разливов нефтепродуктов, промасленная ветошь, изношенная одежда и обувь, изношенный прокладочный материал, шланги и т.п. Для неутилизированных отходов на установке устанавливается специальная бетонная емкость, из которой периодически отходы вывозятся на специальную свалку. Отработанные алюмо-силикатные катализаторы и адсорбенты отво-зятся на кирпичные заводы или дорожно-строительный предприятия.

Катализаторы, содержащие благородные металлы (платину, рений, кобальт, молибден и т.п.), собираются в герметические емкости и отправляются на специальные заводы для извлечения этих металлов.

Количество потребляемой воды на установке можно понизить за счет повторного использования воды, применяя ее сначала для охлаждения легких фракций, потом – для тяжелых, т.к. тяжелые фракции могут выводиться с установки с более высокой температурой по сравнению с легкими. Более полное использование тепла выводимых фракций для нагрева сырья и производ-ства водяного пара, так же способствует уменьшению расхода воды в холо-дильниках.

Для исключения попадания дождевых и талых вод на площадку уста-новки и разлитых нефтепродуктов за пределы установки территорию уста-новки ограждают бордюром.

Потери нефтепродуктов на установках топливно-химического блока НПЗ в основном связаны с потерями легких углеводородов (С1-С5), при под-готовке аппаратов к ремонту, пуску и остановке установки. В связи с этим необходимо обеспечить работу установки АГФУ при пуске или остановке данной установки, иметь линию сброса газа с подогревом в топливную сеть НПЗ и на факельное хозяйство. Сброс газа в атмосферу проводится только за 1-2 часа до окончания пропарки аппарата или остановки установки при обя-зательном его охлаждении. Для избежания пропусков нефтепродуктов через неплотности во фланцевых соединениях трубопроводов и через уплотнения насосов и компрессоров перед пуском установки производится проверка их герметичности с применением воды или инертного газа, для подачи которых необходимо иметь специальные линии. Сброс жидких нефтепродуктов из ап-паратов и трубопроводов при отборе проб и опорожнении проводится в спе-циальную заглубленную емкость (нулевая емкость).

Разлитый нефтепродукт смывается с площадки установки водой в про-мливневую канализацию, из которой эта вода поступает на очистные соору-жения НПЗ. Для снижения содержания нефтепродуктов в этой воды на выходе канализации с установки устанавливается локальная нефтеловушка с гидрозатвором и насосом для откачки нефтепродукта в специальную емкость и далее на установку АВТ.

В итоге в этом разделе должны быть указаны конкретные мероприятия по охране окружающей среды, которые должны найти отражение в техноло-гической схеме установки.

Заключение

В заключении дается краткая характеристика курсового проекта. На-пример, разработана поточная схема НПЗ мощностью 7 млн. т/год двинской нефти, позволяющая иметь выход суммы светлых 75% (при плане 72%) и нефтехимических продуктов 5% (при плане 4%), приведен расчет основных аппаратов (печи, реакционной камеры, теплообменников) установки каталитического крекинга мощностью 0,8 млн. т/год и материальный баланс уста-новок НПЗ в целом. Глубина переработки нефти обеспечена за счет приме-нения установок гидрокрекинга, каталитического крекинга и АRT.