Технологический расчет и подбор оборудования установки газоразделения шфлу

РЕФЕРАТ

Бакалаврская работа содержит 77 с., 14 рисунков, 16 таблиц, 31 источник.

В работе выполнен технологический расчет и подбор оборудования установки газоразделения шфлу, опираясь на отечественный и зарубежный опыт конструи- рования и эксплуатации установок для проведения данных технологических про- цессов. Изучен процесс низкотемпературной ректификации природного газа.

Выполнен технологический расчёт установки низкотемпературной ректи- фикации, основного и вспомогательного оборудования. Для расчётов было ис- пользовано программное обеспечение Aspen HYSYS 11.0. Выполнен механиче- ский расчёт колонн деметанизации и деэтанизации.

Охарактеризованы основные опасности производства и методы их профи- лактики, опираясь на принятые в промышленной сфере требования к безопасной организации труда и организации рабочего места, санитарные нормы и правила.

В графической части работы выполнен чертеж технологической схемы уста- новки.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Разраб.

технологический расчет и подбор оборудования установки газоразделения шфлу

Лит.

Лист

Листов

Провер.

У

3

77

Н. контр.

Зав. каф.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение        6

1. Литературный обзор        8

1. Характеристика процессов разделения углеводородных

газовых смесей        8

1. Компрессионный метод        8

1.1.1 Сорбционные методы разделения при обычных температурах        9

1.1.1 Низкотемпературные методы разделения        10

1.1.1 Мембранные методы разделения и концентрирования газов        12

1. Низкотемпературная ректификация        14

1. Физико-технологические основы процесса        15
2. Конструктивное оформление установок НТР        18

1. Технологическая часть        22

1. Характеристика сырья и продукции установки        22
2. Описание технологической схемы        23
3. Обоснование выбора технологической схемы        25
4. Расчет установки низкотемпературной ректификации ПГ        27

1. Расчет установки        27
2. Материальный баланс установки        30
3. Расчет оборудования        30

1. Расчет низкотемпературного сепаратора С-1        31
2. Расчет низкотемпературного сепаратора С-2        33

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Разраб.

технологический расчет и подбор оборудования установки газоразделения шфлу

Лит.

Лист

Листов

Провер.

У

4

77

Н. контр.

Зав. каф.

1. Расчет деметанизатора        34
2. Расчет деэтанизатора        39

1. Механическая часть        44

1. Механический расчет деметанизатора        44
2. Механический расчет деэтанизатора        59

1. Безопасность и экологичность производства        69

1. Общая характеристика опасностей производства        69
2. Средства и системы защиты при осуществлении технологического

процесса        71

Заключение        74

Список литературы        75

Лист

5

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

ВВЕДЕНИЕ

Широкая фракция легких углеводородов – это полезное ископаемое, представляющее собой смесь га-зообразных углеводородов природного происхождения. Иногда в составе ШФЛУ также присутствует некоторое количество углекислого газа, азота, сероводорода и гелия.

Вследствие своего состава ШФЛУ представляет собой чрезвычайно ценное сырье, из которого выделяют отдельные компоненты или более простые смеси, используемых как конечные продукты или вовлекаемых в дальнейшем в переработку, без которых трудно представить современную жизнь. Поэтому во- просы наиболее эффективных методов выделения индивидуальных компонентов или более узких фракций актуальны в нефтегазохимической промышленной и по сей день.

Целью бакалаврской работы являются закрепление теоретических знаний, полученных во время аудиторных и практических занятий в период обучения, раз- витие профессиональных компетенций путем применения навыков поиска и ана- лиза научно-технической литературы и документации, а также обзор наиболее применяемых методов разделения природного газа на индивидуальные компо- ненты или их группы. Изучить процесс установки низкотемпературной ректифи- кации для проектирования технологической схемы установки данного процесса.

Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:

1) Произвести подбор и анализ научно-технической документации и литера- туры для рассмотрения широко применяемых способов разделения ШФЛУ на индивидуальные углеводороды.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Разраб.

технологический расчет и подбор оборудования установки газоразделения шфлу

Лит.

Лист

Листов

Провер.

У

6

77

Н. контр.

Зав. каф.

1. Спроектировать технологическую схему установки низкотемпературной ректификации, включая аппараты и оборудование, технологические параметры, особенности ведения процесса и обосновать свой выбор.
2. Произвести технологический расчёт основного и вспомогательного обо- рудования узлов установки с применением специализированного программного обеспечения Aspen HYSYS 11.0, основываясь на данных отечественного и зару- бежного опыта эксплуатации установок подобного типа.
3. Выполнить механический расчёт основных технологических единиц обо- рудования спроектированной установки низкотемпературной ректификации.
4. Рассмотреть основные опасности производства и методы их профилак- тики, опираясь на принятые в промышленной сфере требования к безопасной ор- ганизации труда и организации рабочего места, санитарные нормы и правила.
5. Выполнить графическое изображение спроектированной установки в виде чертежа технологической схемы.

Лист

7

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1. Характеристика процессов разделения углеводородных газовых смесей

Попутные нефтяные газы являются ценным углеводородным сырьем в нефтегазохимической промышленности. Основным компонентом угле- водородных газов считается метан, физические свойства метана значительно от- личаются от других компонентов газовых смесей [1].

Газоразделение проводят на газоперерабатывающих заводах, где газ пред- варительно компримируют, очищают от различных примесей, осушают и охла- ждают (если это необходимо).

В настоящее время в нефтегазовой промышленности ШФЛУ разделяют следующими методами:

• компрессионным методом;
• сорбционными методами при обычной температуре;
• высокотемпературная ректификация;
• низкотемпературными методами;
• методами с использованием мембранных технологий [2].

1.1.1 Компрессионный метод

Компрессионный метод разделения углеводородных газов основывается на его сжатии в компрессорах и последующем охлаждении. Давление сжатия выби- рается исходя из компонентного состава природного газа, заданной степени из- влечения целевых компонентов, а также исходя от энергетических затрат на про- ведение процесса. Обычно давление выбирают оптимальным в пределе от 2,0 МПа до 4,0 МПа. Наибольшая эффективность процесса достигается при межсту- пенчатом охлаждении газа. В зависимости от области давления используют поршневые или турбокомпрессоры различной конструкции: в области высоких

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Разраб.

технологический расчет и подбор оборудования установки газоразделения шфлу

Лит.

Лист

Листов

Провер.

У

8

77

Н. контр.

Зав. каф.

давлений наиболее эффективными являются поршневые компрессоры, турбо- компрессоры применят только для давлений не выше 4,5 МПа [3].

Компрессионный метод предназначен для отбензинивания тяжелых угле- водородных газов. Но у этого процесса есть один недостаток – это увлечение газообразных углеводородов с конденсатом и унос тяжелых углеводородов с га- зовой фазой. Лучшим решением этой проблемы является использование ком- прессионного метода совместно с другими способами извлечения из природного газа индивидуальных компонентов [4].

1.1.2 Сорбционные методы разделения при обычных температурах

К сорбционные методам разделения природного газа при обычных темпе- ратурах относят абсорбцию и адсорбцию. Сорбционные процессы относятся к селективным процессам [5].

Абсорбционный метод применяют для грубого отбензинивания и излече- ния тяжелых компонентов из природного газа. Метод заключается в орошении природного газа абсорбентом, который поглощает тяжелые углеводороды. Смесь абсорбента и тяжелых углеводородов разделяют методом ректификации. Абсорбент часто называют «поглотительное масло». «Поглотительное масло» представляет собой смесь гексанов. Подаваемый в абсорбер газ встречается с не- насыщенным поглотителем, при этом поднимаясь выше по аппарату, абсорбент постепенно насыщается. Поглотитель подается сверху абсорбера, а газ снизу и проходя по высоте аппарата отдает практически полностью все углеводороды, которые необходимо извлечь из газа. Процесс поглощения проводят обычно при температуре        и давлении, не превышающем [pic 1]. Десорбцию поглощенных углеводородов из абсорбента проводят при повышенной темпера- туре и пониженном давлении с применением острого водяного пара. Для повы- шения растворимости газа в жидкости увеличивают давление, а температуру уменьшают [6, 7].

Адсорбционный метод основан на избирательном поглощении тяжелых уг- леводородов твердыми сорбентами – адсорбентами. Эффективность поглощения завистит от удельной площади поглотителя. Для удаления поглощенных

Лист

9

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата