Мета та завдання проведення практичних занять

Суми

Видавництво Сумського державного університету

 

 

Методичні вказівки до вивчення дисципліни "Технологічні лінії та комплекси нафто- і газопереробних виробництв" зі спеціальності 7.090220 "Обладнання хімічних виробництв і підприємств будівельних матеріалів" для студентів денної і заочної форм навчання / Укладачі: О.О.Ляпощенко, В.І. Склабінський. - Суми: Вид-во СумДУ, 2007. – 36 с.

 

 

Кафедра "Процеси та обладнання хімічних і нафтопереробних виробництв" (ПОХНВ)

 

ЗМІСТ

Вступ................................................................................................. 1 Мета і завдання вивчення дисципліни „Технологічні лінії та комплекси нафто- і газопереробних виробництв”............... 1.1 Мета вивчення дисципліни................................................... 1.2 Завдання вивчення дисципліни............................................. 1.3 Перелік дисциплін і розділів, засвоєння яких необхідне для вивчення курсу....................................................................... 2 Види навчальної роботи та їх роль у процесі вивчення курсу............................................................................. 2.1 Мета та завдання викладення лекцій.................................... 2.2 Мета та завдання проведення практичних занять............... 2.3 Індивідуальна робота студентів............................................ 2.4 Підсумковий контроль знань................................................ 3 Загальні рекомендації щодо вивчення курсу............................. 4 Програма дисципліни “Технологічні лінії та комплекси нафто- і газопереробних виробництв”....................................... 5 Зміст навчального матеріалу курсу............................................ 5.1 Лекційний матеріал (аудиторні заняття).............................. 5.2 Теми практичних занять і самостійної роботи.................... 5.3 Лабораторні заняття............................................................... 5.4 Тематика розрахункових робіт............................................. 5.5 Карта модульно-рейтингового контролю знань студентів.................................................................................. 6 Питання для самопідготовки (екзаменаційні)........................... 6.1 Питання рейтингового контролю знань студентів денної форми навчання з дисципліни.............................................. 7 Варіанти завдань розрахункових робіт...................................... 7.1 Розрахунок та вибір вертикального газосепаратора-водовіддільника...................................................................... 7.2 Розрахунок і вибір теплообмінника з плаваючою голівкою.................................................................................. Список літератури...........................................................................

С.

 

ВСТУП

 

Навчальна дисципліна "Технологічні лінії та комплекси нафто- і газопереробних виробництв" належить до спеціальних дисциплін і вивчається студентами денної та заочної форм навчання за фахом 7.090220 "Обладнання хімічних виробництв і підприємств будівельних матеріалів" за спеціалізацією 7.090220.01/б „Машини та апарати нафтогазопереробних виробництв”.

Вивчаючи курс, студенти послідовно опановують технологічні лінії і комплекси первинної й вторинної переробки нафти, термічні і термокаталітичні методи переробки нафти й одержання різних нафтопродуктів, а також основні методи переробки природних і нафтових газів.

Студенти вчаться оцінювати ефективність використання обладнання нафто- та газопереробних виробництв, технологічні лінії та конструкції машин і апаратів, що використовуються у нафто- і газопереробній промисловості, чинники, що впливають на продуктивність машин і апаратів, та методи їх визначення, режими роботи та способи раціонального застосування обладнання газо- та нафтопромислового комплексу.

Вивчення дисципліни складається з таких видів навчальної роботи:

- лекцій і консультацій з найбільш складних розділів курсу;

- самостійного вивчення матеріалу з навчальних посібників і методичної літератури;

- виконання практичних робіт;

- виконання лабораторних робіт;

- виконання розрахункових робіт;

- контролю обсягу і ступеня засвоєння матеріалу курсу, що

реалізується на заняттях, консультаціях, заліках та іспитах.

Дані методичні вказівки призначені для допомоги студентам 5–го курсу денної і 6-го курсу заочної форм навчання під час самостійного вивчення дисципліни.

1 МЕТА І ЗАВДАННЯ ВИВЧЕННЯ ДИСЦИПЛІНИ

“Технологічні лінії та комплекси

нафто- і газопереробних виробництв”

 

1.1 Мета вивчення дисципліни

 

Дисципліна "Технологічні лінії та комплекси нафто- і газопереробних виробництв" є основною дисципліною, що завершує навчальний процес підготовки фахівців зі спеціальності 7.090220 "Обладнання хімічних виробництв і підприємств будівельних матеріалів" за спеціалізацією 7.090220.01/б „Машини та апарати нафтогазопереробних виробництв”.

У навчальному процесі щодо даної дисципліни передбачені теоретичні заняття (лекції), практичні, лабораторні й індивідуальні заняття. На основі знань, які отримані студентами з цього курсу, виконуються курсовий і дипломний проекти.

Ця дисципліна є спеціальною інженерною дисципліною, при вивченні якої студенти опановують технологічні лінії і комплекси первинної й вторинної переробки нафти, термічні і термокаталітичні методи переробки нафти й одержання різних нафтопродуктів, а також основні методи переробки природних і нафтових газів.

 

1.2 Завдання вивчення дисципліни

 

Завданням навчальної дисципліни "Технологічні лінії та комплекси нафто- і газопереробних виробництв" є набуття студентами навичок щодо основних технологічних ліній і комплексів первинної і вторинної переробки нафти, різних термічних і термокаталітичних методів переробки нафти, методів одержання нафтопродуктів широкого вжитку, а також основних методів переробки природних і нафтових газів.

 

У результаті вивчення дисципліни студент повинен ЗНАТИ:

- основні технологічні схеми первинної і вторинної переробки нафти, попутних і природних газів;

- технологічні режими роботи установок для первинної та вторинної переробки нафти, попутних і природних газів;

- технічну характеристику основних технологічних комплексів і обладнання для переробки нафти, попутних і природних газів.

У результаті вивчення дисципліни "Обладнання нафтопереробних виробництв" студент повинен набути НАВИЧОК та повинен УМІТИ:

- застосовувати отримані знання при виборі і розробленні технологічних схем і режимів роботи установок для переробки нафти, попутних і природних газів;

- розраховувати на основі рівнянь матеріальні і теплові потоки для установок переробки нафти й газів;

- робити вибір основного технологічного обладнання для проведення процесів переробки нафти і газів;

- обґрунтовувати ухвалені технічні рішення і привселюдно їх захищати.

 

1.3 Перелік дисциплін і розділів, засвоєння яких

необхідно для вивчення курсу

 

Дисципліна «Технологічні лінії і комплекси нафто- і газопереробних виробництв» має інженерну спрямованість і базується на знаннях, отриманих при вивченні таких дисциплін:

1 Фізика. Фізичні властивості ідеальних і реальних газів. Кінетична теорія газів. Фізичні властивості рідин. Енергетичні властивості речовин. Властивості газів і рідин залежно від температури й тиску.

2 Загальна і фізична хімія. Атомно-молекулярне вчення і хімічні елементи. Розрахунок атомних і молекулярних мас. Закономірності проходження хімічних реакцій неорганічних і органічних речовин. Хімія рідких розчинів, хімічна рівновага. Термохімія. Хімія нафти і газу.

3 Загальна хімічна технологія. Хімічні системи, хімічна рівновага в хіміко-технологічних процесах. Сировина, матеріальні й енергетичні потоки. Конкретне використання сировини. Основні принципи і способи переробки нафти.

4 Гідравліка і гідропневмопривід. Гідростатика, рух рідини і газу. Гідравлічні розрахунки трубопроводів. Витікання рідини і переміщення рідин насосами. Конструкції, основні параметри і характеристики насосів.

5 Процеси та апарати хімічних виробництв. Моделювання процесів і апаратів. Основні критерії подібності. Гідромеханічні, теплові і масообміні процеси й устаткування, теоретичні основи процесів теплообміну, перегонки, ректифікації, абсорбції, адсорбції, екстракції. Конструкції теплообмінників, ректифікаційних і абсорбційних колон, екстракторів.

6 Технологічні основи нафто- і газопереробки. Фізико-хімічні властивості нафти і нафтопродуктів. Технологічні основи первинної і вторинної переробки нафти, природних і попутних газів. Блок-схеми основних стадій переробки. Загальнозаводське господарство газо- і нафтопереробних заводів. Технологічне устаткування нафто- і газопереробних виробництв. Алгоритм для проведення гідромеханічних, теплових і масообмінних процесів, їх конструкції, технічні характеристики й особливості експлуатації.

 

2 ВИДИ НАВЧАЛЬНОЇ РОБОТИ ТА ЇХ РОЛЬ

У ПРОЦЕСІ ВИВЧЕННЯ КУРСУ

2.1 Мета та завдання викладання лекцій

 

Лекція є однією з найважливіших форм викладання навчальної дисципліни i подається провідними викладачами кафедри, які досконало знають дисципліну, займаються науковою роботою, вміють підсумовувати інформацію наукового характеру, яка публікується у технічній літературі, та використовувати отримані знання у практичній роботі зі студентами.

Метою проведення лекції є системе та послідовне викладення навчальної дисципліни у доступній для сприйняття студентами формі, яка у той самий час повинна бути подана у стислому вигляді.

Завданням лектора є зрозуміле та чітке викладання студентам суті питання за короткий проміжок часу, а саме: теоретичних основ розрахунків та методів аналізу роботи машин і обладнання хімічних виробництв.

Змістовна лекція повинна розвивати технічне мислення студента, навички творчості, стимулювати до більш глибокого вивчення та оволодіння дисципліною, набуття навичок використання знань у практичній діяльності для своєї успішної роботи.

У результаті засвоєння поданого на лекції матеріалу студент повинен ЗНАТИ:

- основні технологічні схеми первинної і вторинної переробки нафти, попутних і природних газів;

- технологічні режими роботи установок для первинної і вторинної переробки нафти, попутних і природних газів;

- технічну характеристику основних технологічних комплексів і устаткування для переробки нафти, попутних і природних газів;

- будову, принципи роботи та закономірності процесів, що проходять в обладнанні;

- застосування машин і обладнання у різних технологічних лініях та комплексах нафто- і газопереробного комплексу.

 

Мета та завдання проведення практичних занять

Практичні заняття мають на меті закріплення теоретичних знань, набуття навичок у використанні отриманих знань для розв'язання конкретних навчальних i практичних задач.

У результаті роботи на практичних заняттях студент повинен ЗНАТИ:

- методи вибору й застосовування технологічних схем і режимів роботи установок для переробки нафти, попутних і природних газів;

- методи розрахунків матеріальних і теплових потоків установок переробки нафти й газів;

- основні підходи до вибору технологічного обладнання виробництв проведення процесів переробки нафти і газів.

УМІТИ:

- застосовувати отримані знання при виборі й розробленні технологічних схем і режимів роботи установок для переробки нафти, попутних і природних газів;

- розраховувати на основі рівнянь матеріальні і теплові потоки для установок переробки нафти й газів;

- робити вибір основного технологічного обладнання для проведення процесів переробки нафти і газів;

- обґрунтовувати ухвалені технічні рішення;

- вибирати обладнання нафтогазопереробного комплексу, виходячи з потреб виробництва.

 

2.3 Індивідуальна робота студентів

 

Під час вивчення дисципліни студенти денної та заочної форм навчання самостійно розв'язують задачі з окремих тем курсу і виконують курсовий проект із розрахунками апаратів, установок та допоміжного обладнання. Індивідуальна робота зі студентами проводиться під керівництвом викладача, і його завданням є надання методичної допомоги у вигляді консультацій під час вирішення питань, що викликають труднощі. В кінцевому підсумку метою індивідуальної роботи є поглиблення теоретичних знань, набуття практичних навичок, розвиток уміння самостійно вирішувати порівняно нескладні інженерні завдання та використовувати методичні вказівки і спеціальну літературу (державні стандарти, довідники).

Відповідно до навчального робочого плану студенти виконують курсовий проект з розрахунку геометричних розмірів, а також із визначення технологічних чинників обладнання та підбору машин і апаратів нафтогазопереробних виробництв.

Рекомендації щодо змісту, виконання та оформлення курсового проекту подані в окремих методичних вказівках.

2.4 Підсумковий контроль знань

 

Підсумковий контроль знань проводиться в період зимової (9-й семестр та 11-й семестр для денного та заочного відділень) екзаменаційної сесії та під час складання державного іспиту на ступінь спеціаліста за фахом 7.090220.

Перелік питань, що виносяться на екзамен, наведено у розділі 6 методичних вказівок.

 

 

3 ЗАГАЛЬНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ

ЩОДО ВИВЧЕННЯ КУРСУ

Під час вивчення курсу "Технологічні лінії та комплекси нафто- і газопереробних виробництв" студентам денної та заочної форм навчання необхідно керуватися наведеними нижче рекомендаціями.

1 Спеціальна інженерна дисципліна "Технологічні лінії та комплекси нафто- і газопереробних виробництв" містить велику кількість спеціальних тем і розділів, що послідовно розвиваються, і оволодіння навчальним матеріалом буде успішним за умови систематичної самостійної поетапної роботи відповідно до поданої нижче програми курсу.

2 Вивчення курсу складається з таких навчальних елементів:

а) оглядового лекційного матеріалу, що викладається висококваліфікованими викладачами випускової кафедри;

б) практичних занять, проведених під керівництвом викладача кафедри або філії кафедри;

в) лабораторних занять, проведених під керівництвом викладача кафедри або філії кафедри;

г) самостійного вивчення матеріалу курсу з підручників, навчальних посібників і методичних вказівок;

ґ) самостійного розв'язання задач і прикладів із кожної теми курсу;

д) самостійного виконання розрахункових робіт з розрахунками експлуатаційних показників обладнання (для студентів заочної форми навчання);

е) індивідуальних консультацій викладачів з окремих складних тем;

є) складання іспиту.

 

Графік вивчення дисципліни за семестрами й обсяг аудиторних занять подані в табл. 1.

 

3 Самостійне вивчення курсу з підручників і навчальних посібників повинно супроводжуватися стислим вибірковим конспектуванням матеріалу, кресленням ескізів і розрахункових схем установок, а також розбиранням прикладів і розв'язанням контрольних завдань. Для контролю самопідготовки в даних методичних вказівках наведені контрольні запитання, що є одночасно запитаннями, які виносяться на іспит.

 

Таблиця 1

Форма навчання	Курс	Семестр	Аудиторні заняття	Самостійна робота студ.	Курсова робота	Іспит, залік
лекцiї	практ.	лаб.роб.	всього
Денна									Іспит
Заочна									Іспит

 

4 Студент повинен знати та уміти пояснити обґрунтованість вибору технологічної лінії, фізичну суть процесів та роботу обладнання, основні теоретичні положення й закони, застосовувані до конкретних апаратів, будову й принцип роботи типових апаратів, машин, агрегатів і обладнання. Знання та уміння скористатися ними перевіряються на іспитах.

5 Поточний контроль самостійної роботи студентів із вивчення тем і розділів курсу перевіряється за допомогою модульного контролю (перелік питань, що виноситься на модульний контроль знань, для студентів денної форми навчання наведено наприкінці методичних вказівок) та курсового проекту, що є обов'язковим домашнім завданням для студентів денної та заочної форм навчання.

6 Допуском до екзамену студентів денної та заочної форм навчання є успішно виконаний та привселюдно захищений курсовий проект.

7 Студенти, що не мають навчальної заборгованості з усіх дисциплін навчального плану, допускаються до складання іспиту. Перелік екзаменаційних питань охоплює всі основні розділи курсу.

 

Рекомендації для виконання розрахункових робіт

 

Розрахункові роботи виконуються в окремому зошиті або на зброшурованих аркушах формату А4.

Титульний аркуш розрахункових робіт повинен мати напис такого змісту:

- розрахункова робота № з дисципліни "Технологічні лінії та комплекси нафто- і газопереробних виробництв";

- студента денної (заочної) форми навчання 5-го (6-го) курсу групи ХМ(З) - номер групи, прізвище, ім'я, по батькові, залікова книжка №;

- домашня адреса.

Вихідні дані для виконання розрахункових робіт вибираються відповідно до варіантів, які складаються із трьох останніх цифр залікової книжки (кожній з цифр варіанта в таблиці вихідних даних до розрахункових робіт цих методичних вказівок відповідає певний параметр).

Методика й основні розрахункові рівняння для виконання розрахункових робіт викладені в [7] і даних методичних вказівках у розд.7.

Розрахункові роботи складаються з описової й розрахункової частин, висновків з роботи й списку літератури.

Розпочинаючи виконання розрахункових робіт, студент вибирає номер завдання на розрахункову роботу відповідно до номера своєї залікової книжки й переписує в зошит умову завдання з вихідними даними для розрахунку. Потім необхідно вивчити відповідні розділи теоретичної частини курсу за рекомендаціями з літератури і відповісти на контрольні питання. Після цього варто розібрати приклади й самостійно вирішити кілька завдань з даного розділу з підручника.

Тільки після цього можна розпочати виконання розрахунків за варіантом завдання.

На першому етапі виконання роботи необхідно нарисувати ескіз установки або апарата й нанести на нього вихідні дані: напрямок потоків, масові (об'ємні) витрати, температури, концентрації, швидкості руху середовища й ін.

Після цього необхідно коротко описати фізичну сутність процесів, що відбуваються, і по можливості представити послідовність етапів (алгоритм) розрахунку апарата. Потім виконуються розрахунки відповідно складеного алгоритму.

За кожним з етапів розрахунку необхідно пояснити, що розраховується й на базі яких розрахункових рівнянь і залежностей.

На всі розрахункові рівняння, що трапляються вперше, необхідно давати посилання, з якого джерела взяті рівняння й що означають вхідні в нього величини.

Після підстановки величин у розрахункове рівняння в єдиній системі одиниць виміру (обов'язково в системі СІ) роблять розрахунки й дають результат обчислення із вказівкою розмірності отриманої величини.

Всі рисунки, що наводяться в тексті, графіки, таблиці повинні бути виконані акуратно, мати номер і назву.

Наприкінці роботи наводяться відповіді на питання, робота підписується студентом і ставиться дата її завершення.

Розрахункові роботи повинні виконуватися студентом самостійно й здаватися вчасно, вони рецензуються викладачем і зараховуються у випадку їх правильного рішення. Зарахована робота разом з рецензією повертається студентові. До іспитів допускаються студенти, що виконали всі розрахункові роботи та відпрацювали лабораторні заняття.

4 ПРОГРАМА ДИСЦИПЛІНИ

“ТЕХНОЛОГІЧНІ ЛІНІЇ ТА КОМПЛЕКСИ

НАФТО- І ГАЗОПЕРЕРОБНИХ ВИРОБНИЦТВ”

 

Розділ 1

Первинна переробка нафти (10 год. – денне навчання; 2 год. – заочне навчання). Вступ. Зміст дисципліни. Література, що рекомендується. Первинна переробка нафти, призначення процесу і типи установок. Теоретичні основи первинної перегонки нафти. Принципові схеми установок простої перегонки нафти. Схеми установок первинної перегонки нафти: атмосферна трубчаста, вакуумна трубчаста паливна і масляна, атмосферно-вакуумна трубчаста паливно-масляна. Вибір технологічної схеми і режиму. Технологічна схема і технічна характеристика обладнання. Режим роботи комбінованої установки ЭЛОУ-АВТ дворазового випарювання нафти. Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання комбінованої установки ЭЛОУ-АВТ триразового випарювання нафти.

Розділ 2

Вторинна переробка нафти (6 год. - денне навчання; 1,5 год. - заочне навчання). Вторинна переробка нафти. Технічні процеси. Теоретичні основи термічних процесів. Термічний крекінг. Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання двопічної крекінг-установки з виносною реакційною камерою. Коксування. Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання модернізованої установки сповільненого коксування.

Розділ 3

Термокаталітичні процеси (18 год. - денне навчання; 4,5 - год. - заочне навчання). Термокаталітичні процеси. Теоретичні основи термокаталітичних процесів. Каталітичний крекінг. Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання секції каталітичного крекінгу Г-43-107. Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання ректифікаційної установки Г-43-107. Каталітичний риформінг. Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання установки риформінгу зі стаціонарним шаром каталізатора. Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання установки риформінгу з безперервною регенерацією каталізатора. Гідроочищення дистилятних фракцій. Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика установки гідроочищення дизельного палива з циркуляцією газу, що містить водень. Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика установки гідроочищення бензинової фракції. Гідрокрекінг. Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання одноступінчастої установки одностадійного і двостадійного гідрокрекінгу. Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання одноступінчастої установки двостадійного гідрокрекінгу.

Розділ 4

Переробка природних і нафтових газів (8 год. - денне навчання; 1,5 год. - заочне навчання). Переробка природних і нафтових газів. Теоретичні основи процесу переробки. Осушування газів у барботажних абсорберах. Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання установки осушування газів у барботажних абсорберах. Осушування газів у розпилювальних абсорберах. Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання установки осушування газів у розпилювальному абсорбері.

Розділ 5

Низькотемпературне осушування газів (8 год. - денне навчання; 1,0 год. - заочне навчання). Осушування газів низькотемпературною сепарацією. Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика устаткування установки низькотемпературної сепарації. Осушування газів низькотемпературною конденсацією. Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання установки низькотемпературної конденсації.

Розділ 6

Переробка газів (8 год. - денне навчання; 1,5 год. - заочне навчання). Осушування газів і витягування газоконденсату. Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання установки осушування газу й витягування з нього висококиплячих вуглеводнів соляровим маслом. Газофракціонування граничних газів. Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання газофракціонувальної установки конденсаційно-компресійного типу. Газофракціонування неграничних газів. Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання газофракціонувальної установки абсорбційно-ректифікаційного типу.

5 ЗМІСТ НАВЧАЛЬНОГО МАТЕРІАЛУ КУРСУ

5.1 Лекційний матеріал (аудиторні заняття)

 

Таблиця 2

Номер лекції	Номер модуля	Розділи та перелік питань, які вивчаються на лекції, обсяг у годинах	Кільк. годин	Питання для самостійної роботи
д/в	з/в
		Первинна переробка нафти
		Вступ. Зміст дисципліни. Література, що рекомендується. Первинна переробка нафти, призначення процесу і типи установок		0,5	4, 5, 6
		Теоретичні основи первинної перегонки нафти. Принципові схеми установок простої перегонки нафти		0,5	4, 5, 6
		Схеми установок первинної перегонки нафти: атмосферна трубчаста, вакуумна трубчаста паливна і масляна, атмосферно-вакуумна трубчаста паливно-масляна. Вибір технологічної схеми і режиму		0,5	4, 5, 6

 

 

Продовження табл. 2

		Технологічна схема і технічна характеристика обладнання. Режим роботи комбінованої установки ЭЛОУ-АВТ дворазового випарювання нафти		0,5	4, 5, 6
		Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання комбінованої установки ЭЛОУ-АВТ триразового випарювання нафти		-	4, 5, 6
		Вторинна переробка нафти
		Вторинна переробка нафти. Технічні процеси. Теоретичні основи термічних процесів		0,5	4, 5, 6
		Термічний крекінг. Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання двопічної крекінг-установки з виносною реакційною камерою		0,5	4, 5, 6
		Коксування. Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання модернізованої установки уповільненого коксування		0,5	4, 5, 6

Продовження табл. 2

		Термокаталітичні процеси
		Термокаталітичні процеси, теоретичні основи термокаталітичних процесів		0,5	4, 5, 6
		Каталітичний крекінг. Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання секції каталітичного крекінгу установки Г-43-107		0,5	4, 5, 6
		Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання ректифікаційної установки Г-43-107		0,5	4, 5, 6
		Каталітичний риформінг. Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання установки риформінгу зі стаціонарним шаром каталізатора		0,5	4, 5, 6
		Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання установки риформінгу з безперервною регенерацією каталізатора		0,5	4, 5, 6

 

 

Продовження табл. 2

		Гідроочищення дистилятних фракцій. Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика установки гідроочищення дизельного палива з циркуляцією газу, що містить водень		0,5	4, 5, 6
		Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика установки гідроочищення бензинової фракції		0,5	4, 5, 6
		Гідрокрекінг. Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання одноступінчастої установки одностадійного і двостадійного гідрокрекінгу		0,5	4, 5, 6
		Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання одноступінчастої установки двостадійного гідрокрекінгу		0,5	4, 5, 6
		Переробка природних і нафтових газів
		Переробка природних і нафтових газів, теоре-		0,5	1, 2, 3

Продовження табл. 2

		тичні основи процесу переробки
		Осушування газів у барботажних абсорберах. Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання установки осушування газів у барботажних абсорберах		0,5	1, 2, 3
		Осушування газів у розпилювальних абсорберах. Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання установки осушування газів у розпилювальному абсорбері		0,5	1, 2, 3
		Низькотемтературне осушування газів
		Осушування газів низькотемпературною сепарацією. Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання установки низькотемпературної сепарації		0,5	1, 2, 3
		Осушування газів низькотемпературною конденсацією. Технологічна		0,5	1, 2, 3

 

 

Продовження табл. 2

		схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання установки низькотемпературної конденсації
		Переробка газів
		Осушування газів і витягування газоконденсату. Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання установки осушування газу і витягування з нього висококиплячих вуглеводнів соляровим маслом		0,5	1, 2, 3
		Газофракціонування граничних газів. Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання газофракціонувальної установки конденсаційно-компресійного типу		0,5	1, 2, 3
		Газофракціонування неграничних газів. Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання газофракціонувальної установки абсорбційно-ректифікаційного типу		0,5	1, 2, 3
	Усього

5.2 Теми практичних занять і самостійної роботи

Таблиця 3

Номер заняття	Номер розділу	Тема заняття	Обсяг, години	Література
д/в.	з/в.
		Розрахунок гідравлічного підйомника для подачі реагенту в мішалку			[7, 8,9]
		Розрахунок конденсатора змішування			[7, 8,9]
		Розрахунок двоступінчастої циклонної газоочищувальньої системи ЦН-15 для реактора установки каталітичного крекінгу			[7, 8,9]
		Розрахунок вертикального комбінованого газосепаратора-водовіддільника			[7, 8,9]
		Розрахунок системи горизонтальних дегідраторів безперервної дії для відстою нафти			[7, 8,9]
		Розрахунок і вибір групи теплообмінників з плаваючою голівкою для підігріву нафти			[7, 8,9]
		Розрахунок ректифікаційних колон установки АВТ первинної переробки нафти			[7, 8,9]
		Розрахунок реакторів і регенератора установки каталітичного крекінгу			[7, 8,9]
		Усього

 

5.3 Лабораторні заняття

Таблиця 4

Назва і зміст лабораторної роботи	Обсяг в годинах	Літера-тура
денне	заочне
1 Дослідження роботи кожухотрубчастого теплообмінника			[4, 6, 7, 8, ]9
2 Дослідження обертових зрошувачів для насадкових апаратів			[4, 6, 8, 9]
3 Дослідження віялового розпилювача для масообмінних апаратів			[4, 6, 7, 8, 9]
4 Ознайомлення з макетами і моделями технологічного обладнання			[4, 7, 8, 9]
Разом

 

 

5.4 Тематика розрахункових робіт

 

Таблиця 5

Найменування завдання і його зміст	Термін здачі	Література
денне	заочне
1 Розрахунок і вибір вертикального газосепаратора-водовіддільника	1-5 грудня	5-10 грудня	[7]
2 Розрахунок і вибір теплообмінника з плаваючою голівкою	1-5 грудня	5-10 грудня	[7]
3 Розрахунок реактора і регенератора установки каталітичного крекінгу	1-5 грудня		[7]

 

5.5 Карта модульно-рейтингового контролю знань студентів

 

Таблиця 6

Номер модуля	Теоретичний матеріал, що виноситься на контроль	Вид контролю	Лаб. зан.	Практ. зан.	Терміни
	Розділи 1-2	Письм.		1-3	На 4 тижні
	Розділи 3-4	Письм.		4-6	На 10 тижні
	Розділи 5-6	Письм.	3-4	7-8	На 16 тижні

 

6 Питання для самопідготовки

(екзаменаційні)

 

6.1 Питання рейтингового контролю знань студентів денної форми навчання з дисципліни

 

Модуль 1

1 Первинна переробка нафти, призначення процесу і типи установок.

2 Теоретичні основи первинної перегонки нафти.

3 Принципові схеми установок простої перегонки нафти.

4 Схеми установок первинної перегонки нафти: атмосферна трубчаста. Вибір технологічної схеми і режиму.

5 Схеми установок первинної перегонки нафти: вакуумна трубчаста паливна і масляна. Вибір технологічної схеми і режиму.

6 Схеми установок первинної перегонки нафти: атмосферно-вакуумна трубчаста паливно-масляна.

7 Технологічна схема і технічна характеристика обладнання. Режим роботи комбінованої установки ЭЛОУ-АВТ дворазового випарювання нафти.

8 Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання комбінованої установки ЭЛОУ-АВТ триразового випарювання нафти.

9 Вторинна переробка нафти. Технічні процеси. Теоретичні основи термічних процесів.

10 Термічний крекінг. Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання двопічної крекінг-установки з виносною реакційною камерою.

11 Коксування. Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання модернізованої установки уповільненого коксування.

 

Модуль 2

1 Термокаталітичні процеси. Теоретичні основи термокаталітичних процесів.

2 Каталітичний крекінг.

3 Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання секції каталітичного крекінгу установки Г-43-107.

4 Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання ректифікаційної установки Г-43-107.

5 Каталітичний риформінг.

6 Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання установки риформінгу зі стаціонарним шаром каталізатора.

7 Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання установки риформінгу з безперервною регенерацією каталізатора.

8 Гідроочищення дистилятних фракцій.

9 Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика установки гідроочищення дизельного палива з циркуляцією газу, що містить водень.

10 Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика установки гідроочищення бензинової фракції.

11 Гідрокрекінг. Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання одноступінчастої установки одностадійного і двостадійного гідрокрекінгу.

12 Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання одноступінчастої установки двостадійного гідрокрекінгу.

 

Модуль 3

1 Переробка природних і нафтових газів. Теоретичні основи процесу переробки.

2 Осушування газів у барботажних абсорберах.

3 Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання установки осушування газів у барботажних абсорберах.

4 Осушування газів у розпилювальних абсорберах.

5 Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання установки осушування газів у розпилювальному абсорбері.

6 Осушування газів низькотемпературною сепарацією.

7 Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання установки низькотемпературної сепарації.

8 Осушування газів низькотемпературною конденсацією.

9 Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання установки низькотемпературної конденсації.

10 Осушування газів і витягування газоконденсату.

11 Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання установки осушування газу і витягування з нього висококиплячих вуглеводнів соляровим маслом.

12 Газофракціонування граничних газів.

13 Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання газофракціонувальної установки конденсаційно-компресійного типу.

14 Газофракціонування неграничних газів.

15 Технологічна схема, режим роботи і технічна характеристика обладнання газофракціонувальної установки абсорбційно-ректифікаційного типу.

7 ВАРІАНТИ ЗАВДАНЬ розрахункових робіт

7.1 Розрахунок та вибір вертикального газосепаратора-водовіддільника

Завдання 1 Визначити діаметр та висоту комбінованого газосепаратора водовіддільника, у який з десорбера після конденсації й охолодження надходять сирий газовий бензин g_б, кг/с, газ, що не сконденсувався, g_г, кг/с, та вода g_в, кг/с. Частина бензину у кількості g_q=0,45g_б, кг/с, як зрошення повертається на верх ректифікаційної секції десорбера.

Тиск у сепараторі р=305 кПа. температура t=35 ⁰С. Середня молекулярна маса газу М_г=40. При t=35 ⁰С густина бензину r_б=650 кг/м³, води — r_в=994 кг/м³.

 

Таблиця — Варіанти завдання 1

Варіант
gб, кг/с	1,700	1,850	2,000	2,150	2,300	2,450	2,600	2,750	2,900	3,050
gг, кг/с	0,531	0,578	0,625	0,672	0,719	0,766	0,813	0,860	0,907	0,953
gв, кг/с	0,639	0,695	0,751	0,835	0,864	0,920	0,977	1,033	1,089	1,146

 

Методика розв’язання завдання 1

7.1.1 Визначення діаметра корпусу апарата.

Об'ємні витрати рідкої суміші V_см, м³/с, і газу V_г, м³/с, в умовах сепаратора

,

.

Розшарування суміші бензину та води у стані спокою починається відразу, але практично повне розділення відбувається впродовж 15-20 хвилин.

При розрахунку безперервно діючих вертикальних відстійників для розділення системи бензин-вода найчастіше беруть середню швидкість потоку w₁ в зоні відстоювання, розраховуючи за витратою суміші, яка дорівнює 0,002-0,005 м/с, а час перебування t₁ суміші в цій зоні складе 15-30 хвилин [7].

Потрібний вільний перетин зони відстоювання рідкої суміші S₁, м², який визначається за формулою

S₁=V_см/w₁.

З іншого боку, вільний перетин S₁, м², зони відстоювання в найбільш вузькому місці відповідає різниці повного поперечного перерізу корпусу сепаратора S=pR² та площі S₂ сегмента, утвореного вертикальною перегородкою

S₁=S-S₂=pR²-S₂,

де R - радіус корпусу сепаратора, м.

Вертикальна перегородка забезпечує плавний вхід рідкої суміші в зону розділення. Площа сегмента S₂=0,61418R².

Тоді S₁=S-S₂=(p-0,61418)R².

Діаметр корпусу сепаратора D, м, при розрахунку його на процес розділення суміші бензину та води

.

Розглядається комбінований газосепаратор-водовіддільник, тому необхідно перевірити перетин апарата й за газовою фазою. Для запобігання винесення крапельок бензину припустима швидкість w₂, м/с, газового потоку в сепараторі, наприклад, за формулою Обрядчикова та Хохрякова [7]:

,

де r_ж і r_г - густина рідини (бензину) і газу відповідно, кг/м³.

Густина газу r_г, кг/м³, в умовах сепаратора

r_г=g_г/V_г.

Необхідне значення діаметра корпусу сепаратора D’, м, при розрахунку за газовим потоком

.

Для того щоб запобігти винесенню крапельок бензину газовим потоком і в той самий час забезпечити розділення суміші бензину та води, обирається більше з двох обчислених значень (D, м, та D', м) та округлюється до найближчого за стандартом.

7.1.2 Визначення висоти апарата

Спочатку визначається необхідна висота зони відстоювання суміші Н_см, м. Для цього задають відстань h₁, м, від нижнього зрізу вертикальної перегородки до рівня чистої води («водяної подушки»). Можна h₁ взяти таким, що дорівнює 0,7H_см.

Повний перетин корпуса S, м², при стандартному значенні D, м, становить

S=pD²/4, м².

При цьому вільний перетин S₁, м², зони відстоювання в найбільш вузькому місці

S₁=S-0,16418R², м².

При прийнятому розрахунковому часі відстоювання суміші води та бензину (t₁, с) для цієї зони характерне співвідношення

0,7Н_смS+0,3Н_смS₁=t₁V_см,

звідки , м.

Висота шару чистої води Н_в, м, (так звана «водяна подушка») має велике значення для запобігання винесенню крапель бензину з потоком води, що випускається.

Випускання води з апарата незалежно від того, працює він під підвищеним чи атмосферним тиском, варто робити за допомогою автоматичного регулятора рівня води. У цьому випадку достатньо мати висоту шару «водяної подушки» Н_в=0,5-0,6 м [7]. У водовіддільниках атмосферних нафтоперегінних установок іноді спуск води здійснюється без автоматичного регулятора за допомогою спеціального водоспускного коліна. Однак невеликі коливання тиску в апараті (0,7-1,4 кПа) можуть викликати різке зниження рівня «водяної подушки» та винесення бензину з водою, що відходить. Тому за відсутності автоматичного регулятора висота шару чистої води повинна бути не менше Н_в≥1 м [7].

Для запобігання можливості потрапляння водяних крапель разом із зрошенням у ректифікаційну частину десорбера в сепараторі необхідно мати шар чистого бензину Н_б≥0,5 м [7]. З іншого боку, варто мати на увазі, що вода може потрапити до зрошення при піднятті рівня води за рахунок виходу з ладу клапана, що регулює стікання води. Тому висота Н_б, м, шару чистого бензину повинна гарантувати відсутність води в потоці зрошення протягом деякого часу t₂, с, достатнього для виявлення несправності клапана та вживання необхідних заходів. Таким чином, умовою для вибору Н_б, м, є вираз

,

де Н_б – висота шару бензину, м; t₂ – час для виявлення несправності клапана та вживання необхідних заходів (достатньо t₂=20-40 хвилин [7]), с.

Для задоволення можливості регулювати кількість зрошення, що подається в ректифікаційну частину десорбера, висоту h₃, м, між штуцером бензинового зрошення та штуцером, що відводить бензин у приймальну ємність, обчислюють, виходячи, наприклад, з десятихвилинної кількості зрошення (t₃=10 хвилин) [7]:

,

де t₃ – час зрошення, с.

Висоту h₄, м, шару бензину над штуцером для забезпечення роботи регулятора рівня бензину в апараті можна взяти такою, що дорівнює 0,5 м [7].

Штуцер, через який надходить вихідна суміш, для кращого відділення від рідкої фази газів, що не сконденсувалися, доцільно встановити трохи вище рівня рідини в апараті (h₅=0,4 м [7]).

Для того щоб уникнути перекидання рідини через вертикальну перегородку, верхній зріз її повинен бути трохи вище штуцера, через який надходить вихідна суміш (h₆=0,6 м [7]).

Висота h₇, м, вільного простору під відбійником для нормальної роботи сепаратора повинна бути не менше 0,5 м [7].

Однак при тимчасовому виході з ладу регулювальних клапанів на лініях, що відводять рідкі потоки, незважаючи на підйом рівня рідини, апарат повинен забезпечити нормальну роботу протягом деякого часу, тобто при цьому під відбійником повинний залишатися простір висотою не менше 0,5 м [7].

Таким чином, на підставі раніше прийнятого гарантійного часу t₂, с, роботи апарата при виході з ладу регулювального клапана необхідно дотриматися умови

.

Використовуючи останнє співвідношення, знаходиться мінімально необхідне значення для h₇, м:

.

Висота відбійника h₈, м, залежить від його конструкції. Іноді як відбійник використовується одна або дві ректифікаційні тарілки. У випадку двох тарілок висота відбійної зони буде дорівнювати відстані між тарілками, тобто h₈»0,6 м [7]. Це саме значення h₈, м, можна взяти також для інших конструкцій відбійника.

Висота вільного об'єму циліндричної частини апарата над відбійником h₉»0,5 м [7].

Висота h₂, м, розміщення штуцера для відведення води залежить від конструкції нижньої частини сепаратора (h₂»0,3 м [7]).

Загальна висота H, м, циліндричної частини апарата

.

7.1.3 Визначення габаритних розмірів апарата (ескіз та висновки).

 

7.2 Розрахунок і вибір теплообмінника з плаваючою голівкою

Завдання 2 Підібрати кожухотрубні теплообмінні апарати з плаваючою голівкою для підігріву нафти за рахунок керосинового дистиляту (фракція 180-240 ⁰С).

Витрата нафти g, т/год, густина , початкова температура t_н=30 ⁰С. Витрата гарячого потоку G, т/год, густина , початкова температура Т_н, ⁰С, кінцева температура Т_к=110 ⁰С.

Таблиця — Варіанти завдання 2

Варіант
g, т/год
G, т/год
Тн, 0С

 

Методика розв’язання завдання 2

7.2.1 Обидва потоки знаходяться у рідкому стані, тому питомі ентальпії гарячого потоку Н, кДж/кг, та холодного потоку h, кДж/кг, можна розрахувати за емпіричною залежністю Крега [7]:

,

,

,

де - відносна густина нафтопродуктів [7],

,

де g - середня температурна поправка відносної густини на 1К [7].

Значення g для нафти та рідких нафтопродуктів можна розрахувати за емпіричною залежністю М.Кусакова [7]

.

Кількість тепла Q_г, кДж/с, що віддає гарячий потік, складає

Q_г=G(H_н-H_к), кДж/год.

З урахуванням втрат тепла (близько 5%) кількість тепла Q_х, кДж/с, що отримує холодний потік, можна знайти з теплового балансу

Q_х»0,95Q_г.

З іншого боку, враховуючи:

Q_х=g(h_к-h_н),

звідки визначається кінцева ентальпія холодного потоку (нафти)

.

За відомими значеннями h_к, кДж/кг, та відносної густини знаходиться кінцева температура нафти t_к , ⁰С.

7.2.2 Склавши теплову схему апарата, обчислюється середня різниця температур між теплоносіями (рушійна сила процесу теплообміну) Dt, К:

,

де Dt_б та Dt_м – більший та менший температурні напори на кінцях теплообмінного апарата відповідно, К.

7.2.3 Розрахункове значення необхідної поверхні теплопередачі F_р, м²:

,

де К – коефіцієнт теплопередачі (для рідинних трубних теплообмінників коефіцієнт теплопередачі звичайно лежить у межах К=70-250 Вт/(м²×К)).

7.2.4 Обирається стандартний кожухотрубний теплообмінник з плаваючою голівкою та наводяться його основні характеристики [7, 8] (ескіз).

Необхідна кількість N таких теплообмінників знаходиться за умови

,

тоді коефіцієнт запасу b поверхні нагрівання дорівнює

.

7.2.5 Потоки теплоносіїв можна прокачувати крізь теплообмінники як послідовно, так і паралельно. Вибір варіанта обумовлюється необхідністю забезпечення швидкості потоку теплоносія у відповідності до значень, що рекомендуються. Ця швидкість суттєво залежить від в’язкості. Для холодної нафти оптимальною є швидкість 0,8-0,9 м/с, для нагрітої нафти та світлих нафтопродуктів - 1,0-1,2 м/с, для найлегших нафтопродуктів -до 1,5 м/с, для води - 1,5-2,0 м/с [7].

Початкова густина холодного r_х, кг/м³, та гарячого r_г, кг/м³, потоків:

,

.

Об’ємні витрати потоків на вході в систему теплообмінників V_х, м³/с, та V_г, м³/с:

,

.

Холодний потік (нафта) як більш забруднений продукт слід подавати по трубному простору, а гарячий потік (дистилят) - по міжтрубному простору.

Потрібно розглянути обидва варіанти подачі холодного потоку в систему теплообмінників.

При прокачуванні нафти одним потоком (n_х=1) послідовно крізь усі теплообмінники або подачі в теплообмінники паралельними потоками швидкість холодного потоку в трубному просторі w_х, м/с, становитиме

,

де n_х – кількість паралельних потоків холодного теплоносія (кількість паралельно включених теплообмінників).

При послідовному перекачуванні гарячого теплоносія крізь теплообмінники одним потоком (n_г=1) або паралельними потоками швидкість гарячого потоку в міжтрубному просторі (у вирізі поперечної перегородки) w_г, м/с, становить

,

де n_г – кількість паралельних потоків гарячого теплоносія.

7.2.6 Висновки

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Бекиров Т.М. Промысловая и заводская обработка природных и нефтяных газов. - М.: Недра, 1980. - 283с.

2. Бекиров Т.М. Первичная переработка природных газов. - М.: Химия, 1987. - 256с.

3. Жданова Н.В., Халиф А.Л. Осушка углеводородных газов. - М.: Химия, 1984. - 189с.

4. Рудин М.Г., Драбкин А.Е. Краткий справочник нефтепереработчика. - Л.: Химия, 1980. - 328с.

5. Справочник нефтехимика / Под ред. С.К.Огородникова. - Л.: Химия, 1978. - Т.1. - 496с.

6. Справочник нефтепереработчика / Под ред. Г.А.Ластовкина, Е.Д.Радченко и М.Г.Рудина. - Л.: Химия, 1986. - 698с.

7. Эмирджанов Р.Т., Лемберанский Р.А. Основы технологических расчетов в нефтепереработке и нефтехимии. – М.: Химия, 1989. – 192с.

8. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: Учебн.пособие для вузов. - 10-е изд., перераб. и доп. - Л.: Химия, 1987. - 576с.

9. Рабинович Г.Г. и др. Расчеты основных процессов и аппаратов нефтепереработки: Справочник / Под ред. Е.Н.Судакова. - 3-е изд. - М.: Химия, 1979. - 568с.

 

 

Навчальне видання

 

 

 

 

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до вивчення дисципліни

"ТЕХНОЛОГІЧНІ ЛІНІЇ ТА КОМПЛЕКСИ

НАФТО- І ГАЗОПЕРЕРОБНИХ ВИРОБНИЦТВ"

зі спеціальності 7.090220 "Обладнання хімічних

виробництв і підприємств будівельних матеріалів"

для студентів денної та заочної форм навчання

 

 

Укладачі: О.О. Ляпощенко,

В.І.Склабінський

 

 

Відповідальний за випуск В.Я. Стороженко

 

Редактор Н.В. Лисогуб

 

Підп. до друку

Формат 60´84/16. Папір офс. Друк офс.

Ум. друк. арк. Обл.-вид. арк.

Тираж 150 пр. Собівартість вид.

Зам. №

 

Видавництво СумДУ при Сумському державному університеті

40007, Суми, вул. Р.-Корсакова, 2

Свідоцтво про внесення суб’єкта видавничої справи до Державного реєстру

ДК № 2365 від 08.12.2005.

Надруковано у друкарні СумДУ

40007, Суми, вул. Р.-Корсакова, 2.

Мiнiстерство освiти i науки України