Технологический расчет основной атмосферной колонны
Таблица 2.2
Материальный баланс колонны
Статьи баланса
|
Расход,
|
Плотность, 
|
Температура (средняя) кипения фракции, оС
|
Молярная масса
|
% мас.
|
кг/ч
|
Взято:
Нефть отбензиненная
|
100,0
|
710784
|
-
|
-
|
-
|
Итого
|
100,0
|
710784
|
-
|
-
|
-
|
Получено:
1.Фракция 120-180оС
|
9,7
|
68946
|
0,757
|
149
|
134
|
2.Фракция 180-230оС
|
7,8
|
55441
|
0,801
|
207
|
170
|
3.Фракция 230-280оС
|
7,3
|
51887
|
0,835
|
256
|
203
|
4.Фракция 280-350оС
|
10,7
|
76054
|
0,860
|
314
|
253
|
5. Мазут
|
64,5
|
458456
|
0,949
|
516
|
440
|
Итого
|
100,0
|
710784
|
-
|
-
|
-
|
Выбор конструкции основной колонны, числа и типа тарелок
Количество тарелок по высоте колонны принимаем из практических данных.
В нижней отгонной части монтируем 4 тарелки (n1 = 4).
|
|
лист
|
21
|
В укрепляющей части колонны - от зоны питания до тарелки вывода фракции 280-350оС принимаем 6 тарелок (с 5 по 10 тарелку, считая снизу), n2= 6.
От тарелки вывода фракции 280-350оС до тарелки вывода фракции 230-280оС принимаем 10 тарелок (с 11 по 20), n3= 10.
От тарелки вывода фракции 230-280оС до тарелки вывода фракции 180-230оС принимаем 10 тарелок (с 21 по 30), n4 = 10.
От тарелки вывода фракции 180-230оС до верха тарелки принимаем 12 тарелок (с 31 по 42), n5 = 12.
Итого в колонне принято 42 тарелки, из которых в укрепляющей части 38 шт., а в отгонной – 4 шт.
Выбираем клапанные тарелки. Перепад давления на одну тарелку составляет 5 мм рт. ст. ( Рт = 0,00066 МПа).
Расчет давления по высоте колонны
Расчет давления по высоте колонны ведем сверху вниз исходя из перепада давления на тарелках. Давление в емкости орошения Р= 0,1 Мпа. Принимаем ∆Р=0,04 Мпа.
Давление в верху колонны:
Рверха = РЕ-2 +∆Р= 0,1+0,04=0,140 Мпа
Давление на тарелке вывода фракции 180-230 оС:
Р180-240 = Рверха +∆РТ ∙ n6=0,140+0,00066 ∙ 12 =0,148Мпа
|
|
лист
|
22
|
Давление на тарелке вывода фракции 230-280 оС:
Р240-280 = Рверха +∆РТ ∙ (n4+ n5) =0,140+0,00066 ∙ (10+12) =0,155 Мпа
Давление на тарелке вывода фракции 280-350oС:
Р280-350 = Рверха+∆РТ ∙ (n3+n5 + n4 ) =0,140+ 0,00066 ∙ (10+12+10) = 0,161 Мпа
Давление на входе в колонну:
Рвхода = Рверха +∆РТ ∙ (n5 +n4+n3+n2 ) =0,140+ 0,00066 ∙ (12+10+10 +6) = 0,165Мпа
Давление по высоте колонны распределяется следующим образом:
Рверха = 0,140 Мпа;
Р180-230=0,148Мпа;
Р230-280 = 0,155 Мпа;
Р280-350 = 0,161 Мпа;
Рвхода = 0,165 Мпа.
Расчет расхода водяного пара
По заводским данным колебания расхода водяного пара составляют 1,6 – 2,3% масс. в расчете на сырье основной атмосферной колонны, что в среднем составляет 2% масс. на отводимый продукт. Для удобства проведения расчетов количество водяного пара и флегмы определяем на 100 кг сырья.
Расход водяного пара, подаваемого в нижнюю часть колонны, найдем из выражения:
Zниза = gМ ∙ 0,02,
где Zниза - расход водяного пара, подаваемого в нижнюю часть колонны, кг;
gМ – расход мазута. Для нашего расчета gМ = 64,5 кг (см табл. 6.4);
0,02 – расход водяного пара, в долях от единицы.
Zниза = gМ ∙ 0,02 = 64,5∙0,02 =1,29 кг.
|
|
лист
|
23
|
Расход водяного пара, подаваемого в стриппинг-колонну К-2/3, служащую для вывода фракции 280-350 оС:
ZК-2/3 = g280-350 ∙ 0,02 =10,7 ∙0,02 = 0,214 кг.
Расход водяного пара, подаваемого в стриппинг-колонну К-2/2 (вывод фракции 230-280оС):
ZК-2/2 = g230-280 ∙ 0,02 = 7,3 ∙0,02 = 0,146 кг.
Расход водяного пара, подаваемого в стриппинг-колонну К-2/1 (вывод фракции 180-230оС):
ZК-2/1 = g180-230 ∙ 0,02 = 7,8 ∙0,02 = 0,156 кг.
Определим количество водяного пара по высоте колонны.
Количество водяного пара на тарелке отбора фракции 280-350оС:
Z280-350 = Zниза = 1,29 кг.
Количество водяного пара на тарелке отбора фракции 230-280оС:
Z230-280 = Zниза + ZК-2/3 = 1,29 + 0,214 = 1,504 кг.
Количество водяного пара на тарелке отбора фракции 180-230оС:
Z180-230 = Zниза + ZК-2/3 +ZК-2/2 = 1,29 + 0,214 + 0,146 = 1,65 кг.
Количество водяного пара в верху колонны:
Zверха = Zниза + ZК-2/3+ZК-2/2+ZК-2/1=1,29 + 0,214 + 0,146 +0,156 =1,806 кг
|
|
лист
|
24
|
Расчет расхода флегмы по высоте колонны
Задаемся флегмовым числом и принимаем условно, что оно по колонне не меняется. Примем флегмовое число равным 2.
Количество флегмы, стекающей с тарелки вывода фракции 280-350оС
gфл 280-350 = g280-350 ∙ 2 = 10,7 ∙ 2 = 21,4 кг.
Количество флегмы, стекающей с тарелки вывода фракции 230-280оС:
gфл 230-280 = g230-280 ∙ 2 = 7,3 ∙ 2 = 14,6 кг.
Количество флегмы, стекающей с тарелки вывода фракции 180-230оС:
gфл180-230 = g180-230 ∙ 2 = 7,8 ∙ 2 = 15,6 кг.
Количество флегмы в верху колонны:
gфл120-180 = g120-180 ∙ 2 = 9,7 ∙ 2 = 19,4 кг.
Расчет парциальных давлений фракций
Расчеты парциальных давлений фракций 120-180oС, 180-230oС, 230-280oС, 280-350oС представлены в табл. 2.2-2.5
|
|
Лист
|
25
|
Таблица 2.3
Расчет парциального давления фракции 120-180oС (Робщ = 0,140 Мпа)
Компонент
|
Расход, (Gi) кг
|
Мi
|
Ni= , кмоль
|
yi=
|
Pобщ ∙ yi
|
Водяной пар
Фр.120-1800С+ острое орошение
|
1,806
9,7+19,4=29,1
|
18
134
|
0,100
0,217
|
0,315
0,685
|
0,044
0,096
|
Итого
|
30,906
|
-
|
0,317
|
1,000
|
0,140
|
Таблица 2.4
Расчет парциального давления фракции 180-230oС (Робщ = 0,148 Мпа)
Компонент
|
Расход, (Gi) кг
|
Мi
|
Ni= , кмоль
|
yi=
|
Pобщ ∙ yi
|
Водяной пар
Фр.120-1800С
Фр.180-2400С +флегма
|
1,65
9,7
7,8+15,6=23,4
|
18
134
170
|
0,092
0,072
0,138
|
0,305
0,238
0,457
|
0,045
0,035
0,068
|
Итого
|
34,75
|
-
|
0,302
|
1,000
|
0,148
|
Таблица 2.5
Расчет парциального давления фракции 230-280oС (Робщ = 0,155 Мпа)
Компонент
|
Расход, (Gi) кг
|
Мi
|
Ni= , кмоль
|
yi=
|
Pобщ ∙ yi
|
|
|
лист
|
26
|
Водяной пар
Фр.120-1800С
Фр.180-2300С
Фр.230-2800С +флегма
|
1,504
9,7
7,8
7,3+14,6=21,9
|
18
134
170
203
|
0,084
0,072
0,046
0,108
|
0,271
0,233
0,148
0,348
|
0,042
0,036
0,023
0,054
|
Итого
|
40,904
|
-
|
0,310
|
1,000
|
0,155
|
Таблица 2.6
Расчет парциального давления фракции 280-350oС (Робщ = 0,161 Мпа)
Компонент
|
Расход, (Gi) кг
|
Мi
|
Ni= , кмоль
|
yi=
|
Pобщ ∙ yi
|
Водяной пар
Фр.120-1800С
Фр.180-2300С
Фр.230-2800С
Фр.280-3500С+флегма
|
1,29
9,7
7,8
7,3
10,7+21,4=32,1
|
18
134
170
203
253
|
0,072
0,073
0,046
0,036
0,127
|
0,203
0,206
0,130
0,102
0,359
|
0,033
0,033
0,021
0,016
0,058
|
Итого
|
58,19
|
-
|
0,354
|
1,000
|
0,161
|
|
|
Лист
|
27
|
2.2 Определение основных размеров колонны
Расчет нагрузки по парам и жидкости в различных сечениях
Выбираем наиболее нагруженные сечения по высоте колонны.
Сечение I – I – сечение под верхней тарелкой.
Рис.2 Сечение над верхней тарелкой
Составляем материальный баланс.
GI-I +gО.О. = G120-180 + gО.О. +gГ.О.О.
Нагрузка по парам
GI-I = G120-180 + gГ.О.О.
Нагрузка по жидкости gI-I = gГ.О.О.,
где gГ.О.О. – горячее острое орошение, возникающее от острого орошения,
Количество горячего острого орошения
tI-I = tверх + t
t =  ≈ 3оС
|
|
лист
|
28
|
TI-I = 153 + 3 = 156 оC
 = 37,5 кг
GI-I = 9,7 + 37,5 = 47,2 кг
gI-I = gг.о.о. = 37,5 кг
Сечение II – II – сечение между вводом и выводом первого циркуляционного орошения.
Рис. 3 Эскиз сечения II – II.
Нагрузка по парам GII-II = G120-180 + G180-230 + gГ.Ц.О.I + gФЛ.180-230
Нагрузка по жидкости gII-II = gГ.Ц.О.I + gЦ.О.1 + gФЛ.180-230,
где gФЛ.180-230 – поток флегмы, стекающий с тарелки отбора фракции 180-230oС. Считаем, что его количество постоянно до тарелки отбора фракции 230-280oС.
GФЛ.180-230 =15,6 кг
Условно принимаем, что плотность ЦО1 равна плотности фракции 180 -230 oС.
GГ.Ц.О.I – горячее орошение, возникающее от циркуляционного орошения 1.
GГ.Ц.О.I =  =12,7 кг
GII-II =9,7+ 7,8+ 12,7 + 15,6 = 45,8 кг
gII-II = 12,7 + 22,3+ 15,6 = 50,6 кг
|
|
лист
|
29
|
Сечение III-III – сечение между тарелками вывода и ввода второго циркуляционного орошения.
Рис. 4 Эскиз сечения III – III.
Нагрузка по парам:
G III-III = G120-180 + G180-230 + G230-280 + gГ.Ц.О.II + gФЛ.230-280
Нагрузка по жидкости:
gIII-III = gГ.Ц.О.II + gЦ.О.II + gФЛ.230-280
где gФЛ.230-280 – поток флегмы, стекающий с тарелки отбора фракции 230-280оС. Считаем, что его количество постоянно до тарелки отбора фракции 280-350оС.
GФЛ.230-280 = 14,6 кг/ч
gГ.Ц.О.II = =17,4 кг
GIII-III = 9,7 + 7,8 + 7,3 + 17,4 + 14,6 = 56,8 кг
gIII-III = 17,4 + 22,3 + 14,6 = 54,3 кг
Сечение IV-IV – сечение между тарелками вывода и ввода третьего циркуляционного орошения.
|
|
лист
|
30
|
Рис. 5 Эскиз сечения IV – IV.
Нагрузка по парам:
G IV-IV = G120-180 + G180-230 + G230-280 + G280-350 + gГ.Ц.О.III + gФЛ.280-350
Нагрузка по жидкости:
gIV-IV = gГ.Ц.О.III + gЦ.О.III + gФЛ.280-350
gФЛ.280-350 = 21,4 кг
gГ.Ц.О.III =  = 22,0 кг
GIV-IV = 9,7 + 7,8 + 7,3 + 10,7 + 22 + 21,4 = 78,9 кг
gIV-IV = 22 + 22,3+ 21,4 = 65,7 кг
Сечение V-V – сечение в зоне питания.
Рис. 6 Эскиз сечения V – V.
|
|
лист
|
31
|
В состав парового потока входят пары, поступившие с сырьем (паровая фаза GC ) и пары, поднимающиеся от отгонной части колонны (Gниз ).
Gниз = gс+ gФЛ.280-350 – gM =L∙(1- ēр ) + gФЛ.280-350 – gM , где
L- расход сырья на входе в колонну, L=100 кг
gM- расход мазута, gM= 64,5 кг
ēр- массовая доля отгона, ēр = 0,356
Gниз = 100∙(1- 0,356)+21,4 – 64,5 = 21,3 кг
Нагрузка по парам:
GV-V = GC + Gниз = 35,6 + 21,3 = 56,9 кг
Нагрузка по жидкости:
gV-V = gC + gФЛ.280-350 = 100∙ (1-0,356) +21,4 = 85,8 кг
Сводим полученные данные в табл.2.6
Таблица 2.7
Нагрузки по парам и жидкости в различных сечениях колонны.
Сечение
|
Нагрузка сечения, кг
|
по парам
|
по жидкости
|
I-I
|
47,2
|
37,5
|
II-II
|
45,8
|
50,6
|
III-III
|
56,8
|
54,3
|
IV-IV
|
78,9
|
65,7
|
V-V
|
56,9
|
85,8
|
|
|
лист
|
32
|
| |
Скачать 0.61 Mb.