КУРСАЧ ФАСХУД. Установка авт для переработки высокосернистой
 Скачать 406.93 Kb.
|
|
(Х принятое): Б=0,0032 РТ=0,0410 ДТ=1-0,0032-0,0410=0,9558 2 Рассчитывается количество компонентов во флегме: Бg=18∙0,0032=0,0576 кг РТg= 18∙0,0410=0,738 кг ДТg= 18∙0,9558=17,2044 кг Составим уравнение материального баланса по обозначенному на рисунке 1.2 контуру: F + g + в.п. = G + Мф Подставим в это выражение величину F = Бф + РТф + ДТф + Мф, где Бф, РТф, ДТф, Мф— соответственно фактические выходы бензина, реактивного топлива, дизтоплива и мазута (эти данные берутся из таблицы 1.5). После подстановки и сокращения Мф получим: G = (Бф + Бg) + (РТф + РТg) + (ДТф + ДТg) + в.п. 3 Рассчитывается количество компонентов в парах: БG = 10,51 + 0,0576 =10,563 кг РТG = 16,02 + 0,738 = 16,762 кг ДТG = 20,03 + 17,2044 = 37,230 кг в.п. = 100 ∙ 0,01 = 1,000 кг (1 % на сырьё). 4 Рассчитывается давление в зоне вывода бокового погона: РДТ = Рн - (No + NДТ) ∙ ∆Р, РДТ = 0,17 - (6 + 10) ∙ 0,0008 = 0,1572 МПа Температура паров рассчитывается методом подбора из условия конца ОИ: ∑Yi/Ki = 1. Расчет сводится в таблицу 1.11 Таблица 1.11– Расчет температуры паров G
Продолжение таблицы 1.11
Константа фазового равновесия в.п. принимается "∞" из условия, что конденсация в.п. недопустима (в случае конденсации создается аварийная ситуация) и, следовательно, Хв.п.=Yв.п./Кв.п.=0, а так как Yв.п. не = 0, поэтому Хв.п.= 0 только при Кв.п. = ∞. По данным расчета делается вывод: принятый состав флегмы равен c расчетным, поэтому можно переходить к составлению теплового баланса по контуру, обозначенному на рисунке 1.4. Уравнение теплового баланса по обозначенному контуру: QF + Qg = QG + QM + Qпцо1, где Qf, Qg - тепло, вносимое сырьем и флегмой, кДж; QG, Qm- тепло, выносимое парами и мазутом, кДж; QПЦО1 - тепло, снимаемое промежуточным циркуляционным орошением под тарелкой вывода бокового погона, кДж. Водяной пар в тепловом балансе не учитывается. Приход тепла 1 С сырьем: QF= F ∙ JF, где F – количество сырья, кг; JF – энтальпия парожидкостной смеси. Энтальпия парожидкостной смеси рассчитывается по формуле: JF = j ∙ eмасс. + i ∙ (1 ˗ eмасс.), где i, j – соответственно энтальпии жидкой и паровой фаз сырья, рассчитываемые по формулам: i = 4,187 ∙  , кДж/кг, (1.2)где t, ρх – соответственно температура и плотность жидкости. J = 4,187 ∙ [(50,2 + 0,109 ∙ t + 0,00014∙ t2 ∙ (4 ˗ ρу) ˗ 73,8], кДж/кг, (1.3) где t, ρy – соответственно температура и плотность пара. ρх и ρy определяются после расчета доли отгона сырья. i = 4,187 ∙  = 818 кДж/кгj = 4,187 ∙ [(50,2 + 0,109 ∙ 350 + 0,00014 ∙ 3502 ∙ (4 ˗ 0,786) ˗73,8] = = 1111 кДж/кг JF = 1111 · 0,540 + (1 - 0,540) · 818 = 976,27 кДж/кг QF = 100 ∙ 976 = 97627 кДж 2 С флегмой Qg = g ∙ ig. Температура флегмы (а это и есть температура вывода бокового погона) рассчитывается по уравнению: tg = tG ˗ (tF ˗ tG)/ NДТ; tg = 266 ˗ (350 ˗ 266) /10 = 258 °С Плотность флегмы: ρg =  , (1.4)ρg =  = 0,8382Энтальпия флегмы ig рассчитывается по формуле (1.2) с использованием значений tg и ρg: ig=4,187∙  = 598 кДж/кгQg = g·ig Qg= 18∙598 = 10758 кДж Итого приход тепла: Qприх = QF+Qg= 97627+10758 = 108385 кДж Расход тепла 1 С мазутом: tм = tF ˗ 20 = 350 ˗ 20 = 330 °С Qм = Мф ∙ iм iм рассчитывается по формуле (1.2): iм= 4,187∙  = 762 кДж/кг.Qм = 53,44∙762= 40701 кДж. 2 С парами G: QG= G ∙ jG. Количество углеводородных паров: G = БG + РТG + ДТG, G = 10,563+16,762+37,230= 64,56 кг. Плотность углеводородных паров: ρG =  , (1.5)ρG=  = 0,792jG рассчитывается по формуле (1.3) jG=4,187∙[(50,2+0,109∙266+0,00014∙2662)∙(4˗0,792)˗73,8]=888 кДж/кг QG = 64,56 ∙ 888 = 57323 кДж Расход тепла: Qрасх = QМ + QG = 40701 + 57323 = 98024 кДж Из теплового баланса рассчитывается тепло, снимаемое промежуточным циркуляционным орошением: QПЦО1 = Qприх ˗ Qрасх = 108385 – 98024 = 10361 кДж 1.7.4 Расчет отпарной колонны дизтоплива. Расчет отпарной колонны заключается в итерационном подборе количества флегмы "gст", поступающей в аппарат из основной колонны, и определении температуры дизтоплива, уходящего с низа отпарной колонны.  G – пары; g – флегма; в.п. – водяной пар; ДТф – дизтопливо фактическое Рисунок 1.5 – К расчету отпарной колонны дизтоплива Рассчитывается количество водяного пара, подаваемого в низ колонны Gв.п. = ДТф ∙ 0,01 = 20,03 ∙ 0,01 = 0,2003 кг. Температура верха отпарной колонны принимается на 5 °С ниже температуры флегмы tGCT = tgCT - 5 = 258- 5 = 253 °С. 1 Принимаем gCT = 22,50 кг (gст ˃ ДТф). Принимаем, что с верха отпарной колонны уходят полностью бензин, реактивное топливо, водяной пар и часть дизельного топлива. 2 Рассчитывается количество углеводородных компонентов в парах Gст: Б = 22,50 ∙ 0,0032 = 0,0720 кг РТ = 22,50 ∙ 0,0410 = 0,9225 кг ДТ = 22,50 ∙ 0,9558 – 20,03 = 1,4799 кг где 20,03- количество ДТф, уходящего с низа отпарной колонны. GCT = 0,0720 + 0,9225 + 1,4799 = 2,47 кг 3 Определяем, находятся ли пары данного состава в состоянии насыщения. Расчет сводится в таблицу 1.12. Таблица 1.12 – Проверка насыщенности паров Gст
При выполнении условия для последнего столбца таблицы можно сделать вывод, что пар Gct насыщенный и, следовательно, количество gCT принято правильно. 4 Расчет температуры вывода ДТф Уравнение теплового баланса отпарной колонны: Qgст = Qgct+ QДТ или gcт ∙ i = Gct∙ j + ДТф ∙ iДТ , где iДТ= (gcт ∙ i - Gct∙ j) / ДТф Для определения энтальпии паров Gct необходимо предварительно рассчитать плотность паров по формуле 1.5, а затем использовать формулу 1.3. Энтальпия i = ig и берется из расчета теплового баланса нижнего контура основной колонны. ρG =  = 0,809jG = 4,187 ∙ [(50,2 + 0,109 ∙ 253 + 0,00014 ∙ 2532) ∙ (4 - 0,809) - 73,8] = = 849 кДж/кг Qgct = 849 · 2,47 = 2097 кДж iДТ = (22,5 · 598 - 2,47 · 8492 ) / 20,03 = 567 кДж/кг QДТ = 20,03 · 567 = 11347 кДж Qgст = 11347 + 2097 = 13444 кДж Зная плотность ДТ и энтальпию iДТ, можно рассчитать его температуру из квадратного уравнения, полученного после преобразования уравнения (1.3): 0,000405 ∙t2 + 0,403∙t ˗ [i ∙ (ρдт)0,5/4,187] = 0, где t – температура продукта; i – энтальпия продукта; ρ – относительная плотность продукта. tДТ =  (1.6)tДТ =  = 247 °С1.7.5 Расчет температуры верха основной атмосферной колонны. Температура верха рассчитывается из условия конца ОИ паров, уходящих с верха колонны ∑Yi/Xi = 1. Для повышения точности расчета бензиновая фракция разбивается на 2 более узкие фракции. Рассчитывается количество водяного пара, кг уходящего с верха колонны: Gв.п .= GH + GРТ1 + GДТ, где GH, GДТ1, GДТ2– соответственно количество водяного пара, подаваемого в низ К-1, отпарную колонну РТ и отпарную колонну ДТ. Gв.п. = 1 + 16,02 ∙ 0,01 + 0,2003 = 1,3605 кг. Рассчитывается давление верха колонны: Рв = Рн ˗ ∆р ∙ (Nо + NДТ + NРТ + NБ), МПа, где Nо , NДТ , NРТ , NБ – соответственно число тарелок в отпарной части колонны, между подачей сырья и выводом дизтоплива, между выводом дизтоплива и выводом РТ, между выводом РТ и выводом бензина. Рв = 0,17 ˗ 0,0008 ∙ (6 + 10 + 12 + 15) = 0,1356 МПа. Таблица 1.13 – К расчету температуры верха при циркуляционном орошении
Рассчитывается парциальное давление водяного пара: Р В.П. = Р В∙YВ.П. ∙ 7600, мм.рт.ст. Р В.П. = 0,1356 ∙ 0,3763 ∙ 7600 = 388 мм.рт.ст. Рассчитывается температура конденсации водяного пара tк: tК = [1 / (0,00397 – 0,0004455 ∙ lg(Рв.п))] –273, °С tК = [1 / (0,00397 – 0,0004455 ∙ lg(388))] –273 = 82,0 °С 73,5 – 82,0 = – 8,5 °С (tВ – tК) < 10 °С, возникает опасность конденсации водяного пара, следовательно, нельзя использовать циркуляционное орошение, поэтому применяем острое орошение. Задаемся количеством орошения в пределах 25-30 кг, которое разбивается пропорционально содержанию в нашем случае двух узких фракций бензина. Примем кратность орошения 3. Все дальнейшие расчеты сведем в таблицу 1.14. Таблица 1.14 – К расчету температуры верха при остром орошении
Продолжение таблицы 1.14
Рассчитывается парциальное давление водяного пара:  РВ.П. = РВ∙YВ.П. ∙ 7600, мм.рт.ст. РВ.П. = 0,1356 ∙ 0,1311 ∙ 7600 = 135 мм.рт.ст. Рассчитывается температура конденсации водяного пара tк: tК = [1 / (0,00397 – 0,0004455 ∙ lg(Рв.п))] – 273, °С tК = [1 / (0,00397 – 0,0004455 ∙ lg(135))] – 273 = 58 °С 83,3 – 58 = 29,5 °С Применяем острое орошение, так как не создается опасность конденсации водяного пара, поскольку (tВ – tК) ˃ 10 °С Уравнение теплового баланса колонны при остром орошении: QF = QБ + QМ + QДТ + QРТ + QПЦО1 + QПЦО2 + d, кДж Приход тепла 1 С сырьем QF = 97627 кДж [П.з., с 34] Расход тепла 1 С парами бензина QБ = Бф ∙ j, кДж где j – энтальпия паров бензина, рассчитывается по формуле 1.3 с использованием плотности Б и температуры верха колонны. jtв = 4,187 ∙[(50,2 + 0,109 ∙ 83 + 0,00014 ∙832) ∙ (4 – 0,677) –73,8] = = 529 кДж/кг QБ = 10,51 ∙ 529 = 5555 кДж 2 С мазутом QM = 40701 кДж [П.з., с 35] З С ДТ QДТ = 11347 кДж [П.з., с 38] 4 С ПЦО1 QПЦО1 = 10361 кДж [П.з., с 36] 5 Тепло, снимаемое острым орошением (d): d = gор · (  – i40),где i40 – энтальпия жидкого бензина при 40 °С (рассчитывается по формуле 1.2). i40 = 4,187·[(0,403 · 40 + 0,000405 · 402)]/0,6770,5 = 85,33 кДж/кг d = 32,16 · (529 - 85,33) = 14260 кДж 6 Тепло, выводимое потоком РТ из отпарной колонны QРТ = РТф · iРТ Приближенный расчет температуры бокового погона в зоне вывода РТ из основной колонны выполняется по формуле : tGРТ =( tGДТ - ( tGДТ -tB)) ∙ NРТ /(NРТ + NБ), где tGДТ – температура паров в зоне отбора ДТ из основной колонны; NРТ , NБ – число тарелок от вывода ДТ до выводы РТ, а также от вывода РТ до вывода бензина соответственно. tGРТ = (266 – (266-83))·12/(12+15) = 185 °С Температура вывода РТ из отпарной колонны РТ принимается ниже температуры вывода из основной колонны на 15-20 °С tОКРТ= tРТ- 20 = 185 – 20 =165 °С iРТ = 4,187 ∙ (0,403 ∙ 185 + 0,000405 ∙ 1852) / (0,771)0,5 = 369 кДж/кг QРТ = 16,02 ∙ 369 = 5916 кДж Qрасх = 5555 + 40701 + 11347 + 10361+ 14260 + 5915 = 88140 кДж Из теплового баланса определяется тепло, снимаемое ПЦО2 под тарелкой вывода потока реактивного топлива из основной колонны в отпарную колонну. QПЦО2 = QF - Qрасх = 97627 – 88157 = 9488 кДж 1.7.6 Расчет диаметра колонны.  Рисунок 1.6 – К расчету диаметра колонны 1 Рассчитывается количество горячего орошения (флегмы), кг: gг.ор. = d / (  ˗  ) где – энтальпия жидкого бензина при температуре верха, рассчитывается по плотности бензина и температуре верха (формула 1.3); определено ранее при расчете теплового баланса колонны. = 4,187∙  = 185 кДж/кг.gг.ор. = 14278 / (529 ˗ 185) = 41,49 кг. 2 Рассчитывается количество углеводородных паров, поступающих под верхнюю тарелку: G = ТБф + gг.ор., G = 10,51 + 41,50= 52,01 кг. 3 Рассчитывается секундный объем паров, м3/с: Vc =  ,где МБ – молярная масса тяжелого бензина; КП – коэффициент производительности. КП равен производительности установки по нефти в кг/ч, деленной на 100 (т.к. все расчеты были выполнены на 100 кг исходной нефти). Кп = 4600,0  1000000 /(350 24 100)= 5476 кг/(ч∙100)Vc =  = 22,54 м3/с.4 Рассчитывается плотность бензина при температуре верха, кг/м3: ρж = [  ˗ (0,001828 ˗ 0,00132 ∙ ) ∙ (tв ˗ 20)] ∙ 1000ρж = [0,677˗ (0,001828 ˗ 0,00132 ∙0,677) ∙ (83 ˗ 20)] ∙ 1000 = 618,14 кг/м3 5 Рассчитывается плотность паров при температуре и давлении верха колонны, кг/м3: ρП =  ,ρП =  = 3,60 кг/м3.6 Рассчитывается допустимая скорость паров, м/с, по формуле: Wдоп =  ,где С – коэффициент, зависящий от типа тарелок, расстояния между тарелками и нагрузки тарелок по жидкости. Для колпачковых тарелок при средней нагрузке по жидкости и расстоянии между тарелками 600 мм С=765 [4]. Wдоп =  = 0,847 м/с.7 Рассчитывается диаметр колонны, м: D =  ,D =  = 5,82 м.Принимаем диаметр колонны равным 6 м. 2 Расчет и подбор основных аппаратов | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
