Савченков А.Л. Технологический расчет атмосферной колонны. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию для студентов специальностей 250100 Химическая технология
 Скачать 1.99 Mb.
|
|
3. ОПИСАНИЕ АТМОСФЕРНОЙ КОЛОННЫ Атмосферная колонна колонна является сложной колонной, состоящей из четырех простых колонн (рис.3). Избыточное тепло в колонне снимается сверху колонны с помощью острого испаряющегося орошения и по высоте колонны тремя промежуточными циркуляционными орошениями. Количество циркуляционных орошений рекомендуется принимать равным количеству боковых фракций. На основании литературных данных примем следующее число тарелок в концентрационной части колонны: в секции бензина 7, в секции керосина 8, в секции зимнего дизтоплива 8 и в секции летнего дизтоплива 6. В секциях циркуляционных орошений примем по 2 тарелки. Таким образом, при наличии трех циркуляционных орошений в колонне общее число тарелок в концентрационной части колонны будет 35. В отгонной части колонны и в стриппинг-секциях примем по 6 тарелок. 4. ДАВЛЕНИЕ И ТЕМПЕРАТУРА В КОЛОННЕ Примем абсолютное давление наверху колонны 133,3 кПа (1000 мм рт. ст.), перепад давления на одну клапанную тарелку в концентрационной части колонны примем 666,5 Па (5 мм рт. ст.), в отгонной части и в стриппинг-секциях 400 Па (3 мм рт. ст.). Рассчитаем давление в некоторых секциях колонны (табл.6). Схема атмосферной колонны  Рис.3 Таблица 6 Абсолютное давление в различных секциях колонны
Температура сырья на входе в атмосферную колонну составляет как правило, 340–360С, что соответствует температуре отгона светлых фракций. Примем температуру сырья на входе в колонну 340С. Температура мазута на выходе из колонны принимается по литературным данным на 15-25С ниже температуры ввода сырья [6]. Примем 325С. Температуры потоков при ректификации сложных смесей определяем при помощи прямых однократного испарения (ОИ). Температуру верха колонны принимаем равной температуре конца однократного испарения бензина при его парциальном давлении паров наверху колонны. Температуры на тарелках вывода боковых фракций предварительно принимаем равным температурам начала однократного испарения отбираемых фракций при атмосферном давлении. Затем, из совместного решения уравнений материальных и тепловых балансов по сечениям над тарелками вывода боковых фракций находим парциальное давление нефтяных паров и уточняем температуры на тарелках вывода боковых фракций. Прямые ОИ фракций при атмосферном давлении строим по методу Обрядчикова и Смидович [3]. Для этого строим кривые ИТК фракций (рис.4), затем определяем температуры отгона и наклон кривых ИТК (табл.7). Таблица 7 Характеристики кривых ИТК фракций
Температуры начала и конца однократного испарения находим по графику Обрядчикова и Смидович (приложение 1) и по результатам строим прямые ОИ фракций (рис.4). Таблица 8 Температуры начала и конца прямых ОИ фракций
Кривые ИТК и ОИ отдельных фракций  Рис.4 Для определения парциального давления паров бензина наверху колонны задаемся расходом водяного пара в низ колонны 3% масс. от мазута и в стриппинг-секции 2% масс. от бокового погона. Тогда расход водяного пара в низ колонны:  кг/чв стриппинг-секции K-3/1, K-3/2, K-3/3, соответственно:  кг/ч кг/ч кг/чОбщий расход водяного пара:  кг/чПарциальное давление бензиновых паров наверху колонны:  , кПагде – абсолютное давление наверху колонны, кПа МD2 – молекулярный вес бензина по формуле Воинова: M = (7K – 21,5) + (0,76 – 0,04K)t + (0,0003K – 0,00245)t2, где t – средняя температура кипения фракции, оС K – характеризующий фактор, находится по формуле:  ,где Тср – среднемольная температура кипения фракции, K  ,где – средняя температурная поправка относительной плотности на 1К, определяется по эмпирической формуле Кусакова:  Относительную плотность бензиновой фракции находим по формуле:  ,где хi – массовая доля i-го компонента бензина по разгонке нефти,  – плотность i-го компонента. = 0,7421;  = 0,7463; K = 12,09; MD2 = 122;Тср = t + 273 = t50% + 273, т.к. можно принять t50% = t gx – количество острого холодного орошения. Принимаем предварительно кратность орошения 3:1, в этом случае gx = 416028 кг/ч.   = 114,4 кПаПостроение прямой ОИ при парциальном давлении бензина проводим по методу Пирумова, т.е. находим точку пересечения ИТК и ОИ при атмосферном давлении и по графику Кокса [3] корректируем эту точку на парциальное давление бензиновых паров. Точка пересечения ИТК и ОИ бензина при атмосферном давлении 101,3 кПа составляет 127С (рис.4). При парциальном давлении 114,4 кПа эта температура повышается до 131С. Через полученную точку проводим прямую, параллельную прямой ОИ, построенной при атмосферном давлении. Получаем прямую ОИ при расчетном давлении. Находим температуру конца ОИ, это и будет температура верха колонны TD2 =  = 152C.Предварительные температуры на тарелках вывода боковых фракций:
В таблице 9 приведен температурный режим колонны, исходя из которого составляем тепловой баланс, определяем количество избыточного тепла в колонне, которое должно быть снято орошениями. Перепад температур в стриппинг-секциях зависит от расхода водяного пара и примерно оценивается величиной, равной (7 10)Z; для стриппинг-секций тяжелых фракций эта величена ниже, чем для легких. Таблица 9 Температурный режим колонны
Температуру флегмы с тарелок вывода промежуточных циркуляционных орошений принимаем из принципа равномерного перепада температур по жидкой фазе для отдельных секций. Разность температур между встречными потоками паров и флегмы примем равной 10С, исходя из литературных данных. Плотность флегмы и паров в отдельных сечениях колонны примем из расчета равномерного перепада плотности по тарелкам в отдельных секциях колонны. Молекулярный вес продуктов определяем по формуле Воинова, а для боковых погонов по формуле Крэга [3]. Физические характеристики потоков приведены в таблице 10. Таблица 10 Физические характеристики потоков
Плотность мазута находим по формуле:  где D2, R4, R3, R2, R1 – выходы отдельных продуктов в %масс. на полуотбензиненную нефть  ,  ,  ,  ,  – относительные плотности продуктов; = 0,8529 = 0,9309 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
керосина = 202С