Савченков А.Л. Технологический расчет атмосферной колонны. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию для студентов специальностей 250100 Химическая технология
 Скачать 1.99 Mb.
|
|
5. ДОЛЯ ОТГОНА СЫРЬЯ НА ВХОДЕ В КОЛОННУ Расчет доли отгона производим по методу А. М. Трегубова. Для этого путем последовательного приближения подбираем такое значение мольной доли отгона сырья е`, при котором выполняется тождество:  Все расчеты сведены в табл.11, где e` – мольная доля отгона; сi – массовая доля отдельных фракций в полуотбензиненной нефти; сi`, xi`, yi` – мольные доли отдельных фракций в сырье, в жидкой и паровой фазах сырья Мi – молекулярный вес отдельных фракций; вх – абсолютное давление в зоне питания, кПа; Рi – давление насыщенных паров отдельных фракций при температуре ввода сырья в колонну, кПа. Определяем по формуле Ашворта [1,3]. Т – температура, при которой определяется давление паров, К; Тср – средняя температура кипения фракции, К. Расчет доли отгона проводим при температуре входа сырья в колонну tвх = 340С и давлении = вх, которое определяем по формуле: вх = 7 + pМ, кПа где 7 = 156,6 кПа (см.табл.6); pМ – перепад давления на расширение потока сырья при входе в колонну, примем pМ = 12,7 кПа, тогда: вх = 156,6 + 12,7 = 169,3 кПа Молекулярные веса компонентов Mi вычисляем по формуле Воинова. По данным таблицы 11 молекулярный вес полуотбензиненной нефти:  Молекулярный вес паровой фазы Му = 168 Массовая доля отгона:  Плотность паровой фазы сырья:  =0,7700;  =0,7740.Плотность жидкой фазы сырья определяем из уравнения:    = 0,9949;  = 0,9975Приближенно долю отгона можно также определить графическим способом. Для этого строится кривая ИТК и прямая ОИ сырья (полуотбензиненной нефти) при атмосферном давлении. Корректируется прямая ОИ на рабочее давление в зоне питания. Откладывается на графике принятая температура ввода сырья и по прямой ОИ находится массовая доля отгона. Таблица 11 Определение доли отгона на входе сырья в колонну вх = 169,3 кПа; tвх = 340С; задаемся е`=0,735
 , Па     6. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС КОЛОННЫ Приходные и расходные статьи теплового баланса без тепла, снимаемого орошениями, приводятся в таблице 12. Потери тепла в окружающую среду не внесены в тепловой баланс колонны, это дает некоторый запас при определении тепла, снимаемого орошениями в колонне. Энтальпию углеводородных паровых IП и жидкостных IЖ потоков рассчитываем по формулам:  где Т – температура потока, К – относительная плотность потока. Энтальпия перегретого водяного пара приведена в приложении 2. Тепло, вносимое в колонну с водяным паром: Qв.п. = 12275 – 10435 = 1840 кВт Таблица 12 Тепловой баланс колонны
Общее количество тепла, которое необходимо снять орошениями: Qор = Qприх – Qрасход = 58166 кВт Этот избыток тепла в колонне снимем острым орошением вверху колонны и тремя промежуточными циркуляционными орошениями под тарелками отбора боковых погонов (рис.3). Количество тепла, снимаемого отдельными орошениями, равно минимальному теплу, необходимому для охлаждения и конденсации продуктов в данной секции колонны. Тепло циркуляционных орошений обычно используется для нагрева сырой нефти. 7. ВНУТРЕННИЕ МАТЕРИАЛЬНЫЕ ПОТОКИ В КОЛОННЕ Из совместного решения материального и теплового баланса 4-ой простой колонны (рис.5) при условии, что с 35-й тарелки вся флегма перетекает в стриппинг-секцию керосина, находим количество холодного орошения gхол, подаваемого на верхнюю тарелкую.
Тепловой баланс 4-й простой колонны:  Отсюда  ,  где t34 = 212C; tD2 = 152C; tR4 = 182C; (R4) = 0,8185; (D2) = 0,7463 i34 = 2900,9 кДж/кгQхол = 138676(775,64 – 644,67) + 96912(751,57 – 402,78) + 11562(2900,9 –2782,58) + 1938(3273,23 – 2782,58) = 54283343,36 кДж/ч = 15079 кВт  кг/чКоличество флегмы стекающей с 41-й тарелки:  кг/чt40 = 160C (40) = 0,7529Флегмовое число: Ф41 = g41 / D2 = 171804 / 138676 = 1,24 Количество нефтяных Gв и водяных zi паров наверху колонны: Gв = (gхол + D2) = 100270 + 138676 = 238946 кг/ч  кг/чОбъем паров наверху колонны:  м3/сПлотность паровой и жидкой фазы:  кг/м3;  = 0,7421;  =629 кг/м3Нагрузка тарелки по жидкости:  м3/чИз совместного решения материального и теплового баланса 3-й простой колонны (рис.6) находим количество III-го циркуляционного орошения.
Уравнение теплового баланса 3-й простой колонны:  Отсюда находим количество циркуляционного орошения  :  где T24 = 270C; (R3) = 0,8530;  = 553,91 кДж/кг;z24 = z1 + z2 = 10044 кг/ч  =138676(915,39–775,64)+96912(888,22–751,57)+75882(875,24–553,91)+ 10044(3016,38–2900,9)+1518(3273,23–2900,9)=58731236,92 кДж/ч=16314 кВтКоличество III-го циркуляционного орошения:  Количество флегмы, стекающей с 33-й тарелки на 32-ю:  Флегмовое число: Ф33 =  =0,85Количество нефтяных G32 и водяных Z32 паров под 33-й тарелкой: G32 = 200202 + 138676 + 96912 = 435790 кг/ч Z32 = 11562 кг/ч Объем паров:  м3/сПлотность паровой и жидкой фазы:  кг/м3; = 0,7900; =636 кг/м3Нагрузка тарелки по жидкости:  м3/чНаходим количество второго циркуляционного орошения. Составляем тепловой баланс по контуру 2-й простой колонны (рис.7):
Уравнение теплового баланса 2-й простой колонны:  Находим из теплового баланса  :  где T14 = 323C; (R2) = 0,8793; =138676(1054,38–915,39)+96912(1024,13–888,22)+75882(1009,67–875,24)+ +8415(3123,04–3016,38)+1629(3273,23–3016,38)=43962656,97 кДж/ч=12212 кВтКоличество II-го циркуляционного орошения  Количество флегмы, стекающей с 23-й тарелки на 22-ю:  Флегмовое число: Ф23 =  =0,52Количество нефтяных G23 и водяных Z23 паров под 23-й тарелкой: G23 = 162350 + 138676 + 96912 + 75882 = 473820 кг/ч Z23 = 10044 кг/ч Объем паров:  м3/сПлотность паровой и жидкой фазы:  кг/м3; = 0,8354; =643 кг/м3Нагрузка тарелки по жидкости:  м3/чКоличество тепла, снимаемое первым циркуляционным орошением:  - Qхол = 58166–12212 –16314–15079= 14561 кВт = 52419600 кДж/чКоличество первого циркуляционного орошения:  Количество флегмы, стекающей с 13-й тарелки на 12-ю:  Флегмовое число: Ф13 =  = 0,52Количество нефтяных и водяных паров под 13-й тарелкой: G13 = 205317 + 392941 = 598258 кг/ч Z13 = 8415 кг/ч Таблица 13 Нагрузка в отдельных сечениях колонны
Объем паров:  м3/сПлотность паровой и жидкой фазы:  кг/м3; = 0,8711; =667 кг/м3Нагрузка тарелки по жидкости:  м3/чРезультаты расчета по нагрузке колонны в сечениях под тарелками отбора минимального орошения приведены в таблице 13. По данным таблицы видно, что максимальную нагрузку по жидкой фазе имеет 33-я тарелка, по паровой фазе 33-я и 23-я тарелки. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
