Тепловой баланс колонны К-1.

 

Тепловой баланс колонны устанавливает величины входящих и выходящих потоков.

Согласно закону сохранения энергии, можно написать (без учета потери тепла в окружающую среду):

 

∑Qприх. = ∑Qрасх.., где

 

∑Qприх – суммарное количество тепла, входящего в колонну, кДж/ч;

∑Qрасх. – суммарное количества тепла, выходящего из колонны, кДж/ч;

 

Для колонны К-1 приход тепла складывается из следующих статей:

Qc – тепло, вносимое с сырьем (исходная нефьт);

Qг.с. – тепло, вносимое горячей струей;

Расходные статьи:

Qб. – тепло, уносимое с верхним продуктом (бензином);

Qпон – тепло, уносимое с полуотбензиненной нефтью;

Qор. – тепло, снимаемое орошением;

 

 

Приход тепла:

1. Количество тепла, вносимое сырьем – Qc, определяется с учетом доли паровой и жидкой фаз, поступающих в колонну. Доля отгона сырья е определяется по кривой ОИ сырой нефти при температуре входа сырья в колонну К-1 (220⁰С) и давлении в секции питания Рв = 4,5 атм. и равна е=0,362.

 

Qc = Gc*[e*q_tcⁿ + (1-e)* q_tc^ж ], где

 

Gc – количество исходной нефти, поступающей в колонну, кг/ч;

q_tcⁿ - теплосодержание (энтальпия) паров, кДж/кг;

q_tc^ж – теплосодержание жидкости, кДж/кг;

 

Qc = 735294,16*[0,285*783,16 + (1-0,285)*477,77] = 415,3*10⁶ кДж/ч;

 

2. Количество тепла, вносимого горячей струей, определяется из теплового баланса как разность:

Qг.с = Qрасх - Qприх

Расход тепла:

1. С верхним продуктом Qб = Gб*q_tвⁿ , где

 

Gc- количество паров бензина, кг/ч;

q_tcⁿ – теплосодержание паров верхнего продукта при температуре верха К-1, кДж/кг;

 

Qб = 37500,0*537,27 = 20,2*10⁶ кДж/ч;

 

2.С полуотбензиненной нефтью Qпон = Gпон*q_tв^ж , где

 

Gпон – количество полуотбензиненной нефти, кг/ч;

q_tв^ж – теплосодержание полуотбензиненной нефти при температуре низа К-1, кДж/кг;

 

Qпон = 697794,16*568,48 = 396,6*10⁶ кДж/ч;

 

3. С орошением Qор = Gор.*∆ qор.= Gор*(q_tвⁿ - q_tор^ж), где

 

Gор. – количество острого орошения, кг/ч;

q_tвⁿ – теплосодержание паров орошения, отводимого из колонны вместе с верхним продуктом, при температуре верха К-1, кДж/кг;

q_tор^ж – теплосодержание орошения, подаваемого в колонну в виде жидкости при температуре 30⁰С;

 

Qор = 75000,0*(473,96-63,505) = 30,8*10⁶ кДж/ч;

 

Из теплового баланса определяется количество тепла, которое необходимо внести в колонну горячей струей:

 

Qг.с = Qрасх - Qприх = 452,4*10⁶ – 415,4*10⁶ = 37,0*10⁶ кДж/ч;

 

Тепловой баланс колонны К-1
Наименование	%масс на	G, кг/ч	ρ15	t, 0C	q,	Q,
	нефть				кДж/кг	кДж/ч
Приход:
1.нефть в т.ч.:	100,00	735294,16	0,87419		-	415298666,70
паровая фаза	28,5	209558,8	0,78095		783,16	164118098,59
е=0,285
жидкая фаза	71,5	525735,32	0,90339		477,77	251180568,11
2.горячая струя		134302,82	0,88565			37077986,88
Итого	100,00	869597,0				452376654,58
Расход:
1.головной погон	5,10	37500,00	0,67323		537,27	20147626,17
2.п/отб.нефть	94,90	697794,16	0,88565		568,48	396682026,22
3.орошение		75000,00	0,67323		473,96	35547002,18
Итого	100,00	810294,18				452376654,58

 

 

Определение основных размеров колонны К-1.

Для определения диаметра колонны необходимо установить сечение, через которое проходит максимальный объем паров.

Объем паров определяется по уравнению Клапейрона:

273 + t 1 1

Vпар = 22,4*∑N*—————*——*——— м³/с,

273 P 3600

где t (⁰С) и Р (атм) – температура и давление в выбранном сечении;

N – число молей в выбранном сечении; N=G/M;

Для колонны К-1, работающей с подачей холодного орошения, таким сечением является сечение под верхней тарелкой. Количество тепла, уносимого орошением (Qор.) было определено в ходе расчета теплового баланса.

В результате отвода тепла орошение конденсирует на верхней тарелке часть паров, поднимающихся ему на встречу. Конденсат или горячее орошение стекает на расположенную ниже тарелку, где, встречая более горячие пары, испаряется и образует под тарелкой, с которой отводится верхнее орошение, количество паров Gпар, равное количеству горячего орошения Gгор.ор. В этом случае:

Qор. 35547002,18

Gгор.ор = ————— = —————— = 75000,0кг/ч,

qⁿ_t - q^ж_t 537,27-194,4

где t – температура под верхней тарелкой, которая может быть принята равной температуре верха колонны;

В этом случае, объем паров под верхней тарелкой будет равен суммарному объему паров горячего орошения и паров балансового бензина, находящихся в этом сечении, и определяется по формуле:

 

Gб Gгор.ор 273 + t 1 1

Vпар = 22,4*(—— + ———) *—————*——*——— м³/с,

Мб Мб 273 P 3600

где t(⁰С) и Р(атм) – температура и давление в выбранном сечении;

 

37500 75000,0 273+87 1 1

Vпар = 22,4*(————— + ——————)*—————*——*——— =

86 86 273 4,375 3600

= 1,674516 м³/с

Поперечное сечение колонны рассчитываем по формуле:

Vпар 1,67

F = ————— = ————— = 2,09 м²

W 0,8

где W – линейная скорость паров, для К-1 равна 0,8-1,1 м/с [5].

 

 

Вычислив поперечное сечение, определяют диаметр колонны:

 

D = (4*F/π)^1/2 = (4*2,09/3,14)^1/2 = 1,6 м

 

Рассчитанная величина диаметра принимается в соответствии с принятыми по стандарту диаметрами (ГОСТ 9617-76) D=2400 мм.

Высота колонны К-1 и отдельных ее частей устанавливается на основании данных заводской практики о количестве тарелок в колонне и отдельных ее секциях. Высота между тарелками в атмосферной колонне принимаем равным 0,6 м.

h1 = 1,2 (м) – высота верхней части колонны К-1;

h2 – высота концентрационной части:

h2 = (n – 1)*0,6 = (19 – 1)*0,6= 10,8 м;

h3 = 1,8 (м) – высота питательной части;

h4 – высота отгонной части:

h4 = (n – 1)*0.6 = (7 – 1)*0.6 = 3,6 (м);

h5 – высота, занимаемая жидким остатком;

Объем остатка, следовательно, и высота, им занимаемая, определяется при температуре низа колонны и подсчитывается исходя из 3-х минутного запаса остатка в ней:

G_{ост. *} 3 655603,9*3

Vост. = ————— = ——————— = 47,79 м³

ρ _ост.²⁵⁰*60 704*60

 

ρ_ост.²⁵⁰ = 0,8557 – 0,00066*(250 – 20) = 0,704

 

Vост 47,79

h5 = Hост. = ————— = ————— = 22,8 м

F 2,09

 

h6 = 4 (м) - высота постамента;

Общую высоту колонны получают, суммируя высоты свободных пространств и высоты, занятые остатком и тарелками.

 

H_{колонны} = h₁ + h₂ + h₃ + h₄ + h₅ + h6 = 1,2 + 10,8 + 1,8 + 3,6 + 22,8 + 4 = 44,23 м

 

 

Расчет ректификационной колонны К-2.

Основная атмосферная колонна К-2 предназначена для ректификации частично отбензиненной нефти с получением фракции бензина, дизельного топлива и мазута в остатке.

К-2 является сложной колонной. Верхний дистиллят выводится в виде паров, остальные – жидкими боковыми погонами через отпарные секции. В верхнюю часть К-2 подается орошение (для поддержания температуры верха).

Число тарелок в секциях атмосферной колонны:

- в концентрационной части 32;

- в отгонной части 6;

 

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: