Тепловой баланс колонны К-2.

В колонну К-2 тепло подается с нагретой в печи полуотбензиненной нефтью, а также с подаваемым вниз колонны водяным паром. Отводится тепло с верхним продуктом, боковым погоном и остатком, а также острым орошением. Если при расчете теплового баланса количество тепла прихода окажется больше количества тепла расхода, то избыточное тепло необходимо снять циркуляционным орошением.

 

Q_ц.о. = ∆Q = ∑Q_прих. - ∑Q_расх.

Приход тепла:

1. С сырьем: Q_пон = G_пон*[e*q_t^п + (1-e)*q_t^ж],

 

где G_пон - количество полуотбензиненной нефти, поступающей в К-2, кг/ч;

е – массовая доля отгона полуотбензиненной нефти при температуре выхода из печи (определяется по кривой ОИ полуотбензиненной нефти при давлении в питательной секции колонны К-2);

q_t^п - теплосодержание паров полуотбензиненной нефти при температуре выхода из печи, кДж/кг;

q_t^ж -теплосодержание жидкой фазы полуотбензиненной нефти при температуре выхода из печи, кДж/кг;

В парах находится фракция 85-350⁰С, в жидкой фазе - фракция >350⁰С.

 

Q_пон = 697794,16*[0,451*1013,16 + (1-0,451)*723,565] = 594,2*10⁶ кДж/ч

 

2.С водяным паром: Q_в.п.= G_в.п.*∆q = G_в.п.*(q_tвх^п – q_tвых^п),

 

где G_в.п - количество водяного пара, кг/ч;

q_tвх^п - теплосодержание водяного пара на входе в колонну К-2, кДж/кг;

q_tвых^п -теплосодержание водяного пара на выходе в колонну К-2, кДж/кг;

 

Q_в.п.= 6976,97*(3173,3 – 2819,04) = 2,4*10⁶ кДж/ч

 

Расход тепла:

1. С верхним продуктом: Q_б = G_б*q_tв^п ,

 

где G_б - количество паров бензина, кг/ч;

q_tв^п -теплосодержание паров бензина при температуре верха К-2, кДж/кг;

 

Q_б = 94852,47*690,43 = 65488666,4*10⁶ кДж/ч

 

2. С боковым погоном – дизельной фракцией:

Q_дт = G_дт*q_tд^ж ,

 

где G_дт - количество дизельного фракции, кг/ч;

q_tдт^ж -теплосодержание дизельной фракции при температуре вывода ее из, колонны К-2, кДж/кг;

 

Q_дт = 182352,48*595,32 = 108,5*10⁶ кДж/ч

 

3. С остатком: Q_ост = G_ост*q_tн^ж ,

 

где G_ост - количество остатка (мазута), кг/ч;

q_tост^ж-теплосодержание мазута при температуре низа колонны К-2, кДж/кг;

Q_ост = 420588,13*667,605 = 280,8*10⁶ кДж/ч

 

4. С острым (испаряющимся) орошением:

Q_ор = G_ор*∆q_ор = G*(q_tв^п – q_tор^ж),

 

где G_ор - количество орошения, кг/ч;

q_tв^п - теплосодержание паров орошения при температуре верха колонны, кДж/кг;

q_tор^ж - теплосодержание орошения при температуре ввода его в колонну, кДж/кг;

 

Q_ор = 189704,95*(630,36 – 59,81) = 117,6*10⁶ кДж/ч

 

 

Тепловой баланс колонны К-2
Наименование	%масс на	G, кг/ч	ρ15	t, 0C	q,	Q,
	пон				кДж/кг	кДж/кг
Приход:
1.Полуотбенз.н.	100,00	697794,16	0,8856			594212471,6
в т.ч.:
с паровой ф.	39,20	273535,66	0,8031		1013,16
с жидкой ф.	59,80	417280,46	0,9546		723,565	301929861,8
2.Водяной пар	1,00	6976,97			354,26	2472005,6
Итого	100,00	697794,16				596684477,2
Расход:
1.Бензиновая фр.	13,6	94852,47	0,7631		690,43	65489320,6
(85 – 200°С)
2.Дизельная фр.	26,13	182352,48	0,8335		595,32	108558816,1
(200 – 3500С)
3.Мазут>3500С	60,27	420588,13	0,9546		667,605	280786827,6
4.Орошение		3794,95	0,7631		630,36
Итого	100,00	887500,03				574417972,3
Циркуляц. орош.		7798,168	0,7983		285,54

 

Так как приход тепла больше, чем его расход, избыточное количество снимается циркуляционным орошением:

 

Q_ц.о. = ∆Q = ∑Q_прих. - ∑Q_расх. = 22,2*10⁶ кДж/кг

 

Q_ц.о

G_ц.о = ———— = 7798,168 кг/ч

q_tвых^ж - q_tвх^ж

 

Определение основных размеров колонны К-2.

Основные размеры колонны К-2 определяются так же, как и размеры К-1.

При определении диаметра К-2 для установления сечения, через которое проходит максимальный объем паров, проверяются объемы паров в испарительном пространстве (питательная секция) колонны, под тарелкой вывода головной фракции и под тарелкой, с которой выводится боковой погон.

 

1.Объем паров под верхней тарелкой:

Gб Gор Gн₂о 273 + t 1 1

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

Мб Мор Мн₂о 273 P 3600

 

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

 

94852,47 189704,95 6976,97 273 + 163 1 1

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

123,06 123,06 18 273 1,58 3600

 

= 9,80 м³/с

 

2.Объем паров в питательной секции:

 

Gб Gдф Gн₂о 273 + t 1 1

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

Мб Мдф Мн₂о 273 P 3600

 

94852,47 182352,48 6976,97 273 + 350 1 1

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

123,06 196,6 18 273 2 3600

 

= 7,23 м³/с

 

 

3. Объем паров под тарелкой, с которой выводится дизельная фракция:

Gдф Gн₂о 273 + t 1 1

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

Мдф Мн₂о 273 P 3600

182352,48 6976,97 273 + 260 1 1

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

196,6 18 273 1,56 3600

 

= 5,93 м³/с

Максимальный объем паров в питательной секции, поэтому расчет диаметра ведем в этом сечении.

Поперечное сечение колонны К-2:

 

Vпар 9,8

F = ————— = ————— = 12,25 м²

W 0,8

По практическим данным принимаем линейную скорость паров W = 0,8 м/с.

Диаметр колонны равен:

 

D = (4*F/π)^1/2 = (4*12,25/3,14)^1/2 = 3,95 м

 

По ГОСТ 9617-76 принимаем D = 6000 мм = 6,0 м.

Рассчитаем высоту колонны К-2:

высота колонны К-2 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 = 1,5 (м) – высота верхней части колонны К-2;

h2 – высота концентрационной части:

h2 = (n – 1)*0,6 = (32 – 1)*0,6= 18,6 м;

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

h4 – высота отгонной части:

h4 = (n – 1)*0,6 = (6 – 1)*0,6 = 3 (м);

h5 – высота, занимаемая жидким остатком;

 

Объем остатка, следовательно, и высота, им занимаемая, определяется при температуре низа колонны и подсчитывается исходя из 5 - 10 минутного запаса остатка в ней:

G_{ост. *} 3 140060,38*3

Vост. = ————— = ——————— = 13,25 м³

ρ _ост.²⁹⁷*60 764,16*60

 

 

ρ_ост.²⁹⁷ = 0,9303 – 0,000564*(330 – 20) = 0,74616

 

Vост 13,25

h5 = Hост. = ————— = ————— = 1,08 м

F 12,25

h6 = 5 (м) – опорная часть колонны;

 

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

 

H_{колонны} = h₁ + h₂ + h₃ + h₄ + h₅ + h6 = 1,5 + 18,6 + 1,8 + 3 + 1,08 + 5 = 31,0 м

 

 

Расчет трубчатой печи.

Трубчатая печь предназначена для нагрева и частичного испарения нефти. В качестве топлива в трубчатых печах может использоваться газ или мазут.

 

Температурный режим печи.

 

Температура сырья на входе в печь соответствует температуре низа отбензинивающей ко­лонны К-1 установки АТ с двукратным испарением и двукратной ректификацией, т.е. Т_вх.=350⁰C.

Температура сырья на выходе из печи соответствует температуре его на входе в колонну К-2, Т_вых.= 350⁰C.

Исходя из практических данных давление в печи принимают 0,2-0,3 МПа. Принимаем Р = 0,3МПа.

Температура насыщенного водяного пара на входе в пароперегреватель печи соответствует температуре насыщения его при выбранном давлении. Следовательно, Тнас.вп=133⁰C при давлении Р = 0,3МПа [4].

Температура перегретого водяного пара на выходе из пароперегревателя соответствует температуре поступления его в колонну, т.е. 400⁰С.

Температура дымовых газов на входе в конвекционную секцию составляет 800-850⁰С (по заводским данным). Примем 850⁰С.

Температура уходящих из печи дымовых газов на 120-150⁰С выше температура сырья, подаваемого в печь, т.е. Т=350 + 120 = 470⁰С.

 

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: