Установки атмосферной перегонки нефти. Различные виды горючих ископаемых уголь, нефть, природный газ известны человечеству с доисторических времен. До настоящего времени их используют как энергетическое топливо, т е. как первичные энергоресурсы. В хх в
 Скачать 1.65 Mb.
|
Таблица 13 Параметры прямой ОИ полуотбензиненной нефти
Кординат находим точку, соответствующую температуре ввода сырья (3550С), проводим от неё горизонталь до пересечения с прямой ОИ. От полученной точки пересечения проводим вертикаль на ось абцисс. Получаем процент отгона сырья - 42,4%. Т.е. доля отгона полуотбензиненной нефти при 3550С и 153,8 кПа составляет е = 0,424. 2.6 ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС КОЛОННЫ Тепловой баланс колонны рассчитывается с целью определения количества тепла, которое необходимо снять орошениями. Приходные и расходные статьи теплового баланса приведены в табл.14. Потери тепла в окружающую среду не внесены в тепловой баланс, это дает некоторый запас при определении тепла, снимаемого орошениями в колонне. Энтальпию углеводородных паровых IП и жидкостных IЖ потоков рассчитываем по формулам:  , кДж/кггде Т - температура потока, К  - относительная плотность потока. , кДж/кгЭнтальпия перегретого водяного пара приведена в приложении 2. Количество паровой фазы сырья: LП = L0 · е = 136691·0,424 = 57917,52 кг/ч. Количество жидкой фазы сырья: LЖ = L0 - Lп = 136691 - 57917,52 = 78773,18 кг/ч. Энтальпию водяного пара определяем по приложению 2 на входе в колонну при температуре 4000С и давлении 6 ат, на выходе из колонны при температуре 1510С и давлении 1 ат (интерполяцией). Энтальпию по формуле для парового потока рассчитываем только для бензина и паровой фазы сырья. Остальные потоки - по формуле для жидкости. Относительную плотность паровой фазы сырья рассчитаем с учётом того, что в её составе находятся в основном светлые фракции:  Таблица 14 Тепловой баланс колонны
Энтальпия паровой фазы сырья при 3550С  Относительную плотность для жидкой фазы сырья можно принять равной плотности мазута  , тогда Количество тепла в кВт для каждого потока определяем по формуле:  Общее количество тепла, которое необходимо снять орошениями в колонне: Qор = Qприх - Qрасход = 39218,09 - 28782,19 = 10435,9 кВт = = 37569244,01кДж/кг Этот избыток тепла в колонне снимается острым холодным орошением вверху колонны и двумя промежуточными циркуляционными орошениями под тарелками отбора боковых фракций. .7 ВНУТРЕННИЕ МАТЕРИАЛЬНЫЕ ПОТОКИ В КОЛОННЕ а) Верхнее сечение колонны Схема третьей простой колонны  Рис.7.1 Из совместного решения материального и теплового баланса 3-ей простой колонны при условии, что с 27-й тарелки вся флегма перетекает в стриппинг-секцию керосина, можно определить количество холодного орошения gхол, подаваемого на верхнюю тарелку. Материальный баланс 3-ей простой колонны: G26 + z3 + gхол = G34 + R3, где G26 и G34- нефтяные и водяные пары, поднимающиеся с 26-й и 34-й тарелки. G26 = D2 + R3 + z1 + z2 G34 = D2 + gхол + z1 + z2+ z3 Введём обозначения: z1,2 = z1 + z2 z1,2,3 = z1 + z2 + z3 На основе материального баланса составляем тепловой баланс:  Количество холодного орошения gхол, кг/ч:  В данном уравнении числитель - это тепло, снимаемое холодным остроиспаряющимся орошением Qхол:   , кДж/чТогда  ,В приведённых уравнениях:  и  - энтальпия нефтяных паров с 26-й и с 34-й тарелки соответственно, кДж/кг. Рассчитывается в зависимости от плотности и температуры на соответствующих тарелках;Iкер - энтальпия жидкого керосина на выходе из стриппинга (из теплового баланса), кДж/кг; Iхол - энтальпия холодного орошения, кДж/кг. Рассчитывается при принятой температуре холодного орошения tхол = 350С и плотности бензина D2,  - энтальпия водяного пара на входе в керосиновый стриппинг при 400оС (из теплового баланса), кДж/кг; и  - энтальпия водяного пара, поднимающегося с 26-й и 34-й тарелки соответственно, кДж/кг. Определяется по приложению 2 при давлении 1 ат интерполяцией в зависимости от температуры на тарелке.  =2903,50 кДж/кг; =2809,87 кДж/кг; =3273,23 кДж/кг;   Количество флегмы стекающей с 34-й тарелки, кг/ч:  Схема потоков верхней части колонны  Рис.7.2 где  - энтальпия нефтяных паров, поднимающихся с 33-й тарелки, кДж/кг. Рассчитывается при температуре и плотности на 33-й тарелки.  - энтальпия жидкости, стекающей с 34-й тарелки, кДж/кг.   Флегмовое число в данном сечении колонны:   Количество всех нефтяных и водяных паров наверху колонны, кг/ч: Gв = D2 + gхол + z1,2,3  Объемный расход паров наверху колонны, м3/с:  МD2 - молекулярный вес тяжёлого бензина, Т34 - температура на 34-й тарелке, К, РВ - давление наверху колонны, кПа.  Плотность паровой фазы наверху колонны, кг/м3   Относительная плотность жидкой фазы наверху колонны при температуре верха:  где t - температура верха, т.е. 34-й тарелки (табл.6),  - относительная плотность на 34-й тарелке (табл.6). Абсолютная плотность жидкой фазы, кг/м3:  Нагрузка верхней тарелки по жидкости, м3/ч:  б). Среднее сечение колонны Из совместного решения материального и теплового баланса 2-й простой колонны при условии, что с 17-й тарелки вся флегма перетекает в стриппинг-секцию дизтоплива, можно определить количество тепла QЦ2, снимаемого вторым циркуляционным орошением. Материальный баланс 2-й простой колонны: G16 + z2 + gЦ2 = G26 + R2 + g25(ор) где G16 и G26- нефтяные и водяные пары, поднимающиеся с 16-й и 26-й тарелки. G16 = D2 + R3 + R2 + z1= D2 + R3 + z1 + z225(ор) - количество жидкой фазы, стекающей с 25-й тарелки в холодильник второго орошения, кг/ч. gЦ2 - количество второго циркуляционного орошения, поступающего из холодильника на 26-ю тарелку, кг/ч. Очевидно, что массовый расход g25(ор) = gЦ2 Тепловой баланс 2-ой простой колонны:  Где  - энтальпия нефтяных паров, поднимающихся с 16-й тарелки, кДж/кг; - энтальпия водяных паров, поднимающихся с 16-й тарелки, кДж/кг; - энтальпия второго циркуляционного орошения, подаваемого при принятой температуре tЦ2 = 700С на 26-ю тарелку, кДж/кг;Схема второй простой колонны  Рис.7.3  - энтальпия жидкой флегмы, стекающей с 25-й тарелки в холодильник второго орошения, кДж/кг;IДТ - энтальпия жидкого дизельного топлива, стекающего с низа стриппинга (из теплового баланса колонны), кДж/кг. Из данного уравнения находится количество второго циркуляционного орошения, кг/ч:  Числитель данного уравнения - количество тепла QЦ2, снимаемого вторым циркуляционным орошением. Тогда  , кг/ч         Количество флегмы, стекающей с 25-й тарелки на 24-ю, кг/ч:    Флегмовое число на данной тарелке:  Количество нефтяных и водяных паров, поднимающихся с 24-ой тарелки, кг/ч:  Объем паров над 24-й тарелкой, м3/с:  где Т24 - температура на 24-й тарелке, К; Р25 - давление под 25-й тарелкой, кПа; МR3 - молекулярный вес керосина; Мg25 - молекулярный вес флегмы с 25-й тарелки (табл.6).  Плотность паровой фазы над 24-й тарелкой:  Относительная плотность жидкой фазы на 25-й тарелке при рабочих условиях:  где t - температура на 25-й тарелке (табл.6),  - относительная плотность на 25-й тарелке (табл.6). Абсолютная плотность жидкой фазы:  кг/м3Нагрузка 25-й тарелки по жидкости:  в) Нижнее сечение колонны Количество тепла, снимаемое первым циркуляционным орошением, кДж/ч: QЦ1 = Qор - Qхол - QЦ2 где Qор - количество тепла, которое необходимо снять всеми орошениями (из теплового баланса колонны К-2), кДж/ч.  Количество первого циркуляционного орошения, кг/ч:  где  - энтальпия жидкой фазы, стекающей с 15-й тарелки, кДж/кг; - энтальпия первого циркуляционного орошения, подаваемого при принятой температуре tЦ1 = 1000С на 16-ю тарелку, кДж/кг.   Количество флегмы, стекающей с 15-й тарелки на 14-ю, кг/ч:    Флегмовое число на данной тарелке: Ф15 =   Количество нефтяных и водяных паров, поднимающихся с 14-ой тарелки, кг/ч: G14 = D2 + R3 + R2 + g15 + z1  Объем паров над 14-й тарелкой, м3/с:  где Т14 - температура на 14-й тарелке, К; Р15 - давление под 15-й тарелкой, кПа; МR3 - молекулярный вес керосина; МR2 - молекулярный вес дизтоплива; Мg15 - молекулярный вес флегмы с 15-й тарелки (табл.6).  Плотность паровой фазы над 14-й тарелкой, кг/м3  Относительная плотность жидкой фазы на 15-й тарелке при рабочих условиях:  где t - температура на 15-й тарелке (табл.6),  - относительная плотность на 15-й тарелке (табл.6). Абсолютная плотность жидкой фазы, кг/м3:  Нагрузка 15-й тарелки по жидкости, м3/ч:  Результаты расчётов по всем сечениям колонны сводим в таблицу. Таблица 15 Внутренние материальные потоки
.8. ДИАМЕТР КОЛОННЫ Диаметр колонны рассчитывается по наиболее нагруженному сечению по парам V, м3/с (табл.15). В нашем случае это сечение под 15-й тарелкой. Расстояние между тарелками принимается в зависимости от диаметра колонны (см. табл.16). На практике указанные рекомендации не всегда выполняются. Для большинства колонн расстояния между тарелками принимаются таким образом, чтобы облегчить чистку, ремонт и инспекцию тарелок: в колоннах диаметром до 2 м - не менее 450 мм, в колоннах большего диаметра - не менее 600 мм, в местах установки люков - не менее 600 мм. Кроме этого, в колоннах с большим числом тарелок для снижения высоты колонны, её металлоёмкости и стоимости расстояние между тарелками уменьшают. Принимаем предварительно расстояние между тарелками, затем проверяется соответствие этой величины и рассчитанным диаметром. Диаметр колонны (в м) рассчитывается из уравнения расхода:  где VП - объёмный расход паров в наиболее нагруженном сечении, м3/с; Wmax - максимальная допустимая скорость паров, м/с  где Сmax - коэффициент, зависящей от типа тарелки, расстояния между тарелками, нагрузки по жидкости; Ж и П - плотность жидкой и паровой фазы в данном сечении колонны, кг/м3 (табл.15). Сmax = K1 . K2 . C1 - К3( - 35) Коэффициент находится по уравнению:  ,где LЖ - нагрузка тарелки по жидкости, м3/ч (табл.15); n - число потоков жидкости на тарелке (принимается). Примем к установке тарелки клапанные прямоточные, расстояние между тарелками примем 600 мм, число потоков по жидкости на тарелке равным двум. Тогда К1 = 1,15, С1 = 1050, К2 = 1,0, К3 = 4,0.     Таблица 16 Стандартные значения диаметров колонн
Примем предварительно диаметр 2,8 м. Проверяем скорость паров при принятом диаметре колонны, м/с:  Она должна находиться в пределах 0,6 - 1,15 м/с.  Расход жидкости на единицу длины слива, м3/(м . ч):  где - относительная длина слива, принимается в пределах 0,65-0,75. Полученное значение должно быть меньше максимально допустимого, которое составляет  м3/(м·ч). Если нагрузка получилась больше, следует увеличить число потоков n. Параметры WП и Lv находятся в допустимых пределах. Следовательно, диаметр колонны 2,8 м принят верно. .9. УТОЧНЕНИЕ ТЕМПЕРАТУР ВЫВОДА БОКОВЫХ ФРАКЦИЙ а). Уточнение температуры вывода керосина. Для уточнения температуры флегмы на 27-й тарелке, с которой отбирается керосин, составляется уравнение материального и теплового балансов и определяется количество флегмы g28, стекающей с 28-й тарелки на 27-ю. Уравнение материального баланса: G27 + gхол = G34 + g28 где G27 = D2 + g28 + z1,2,3 G34 = D2 + gхол + z1,2,3 Уравнение теплового баланса:  Или  Правая часть уравнения - это тепло, снимаемое холодным орошением Qхол. Тогда количество флегмы, стекающей с 28-й тарелки, кг/ч:     Для расчёта парциального давления нефтяных паров под 28-й тарелкой составляем таблицу 17. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||