СОДЕРЖАНИЕ

Введение
1.	Литературный обзор
1.1	Общие сведения о перегонке и ректификации
1.2	Современные промышленные установки перегонки
1.2.1 Блок АТ установки ЭЛОУ-АВТ-6
1.2.2 Блок ВТ установки ЭЛОУ-АВТ-6
1.2.3 Блок стабилизации и вторичной перегонки бензина установки ЭЛОУ-АВТ-6
1.2.4 Вакуумная перегонка мазута в насадочных колоннах
1.3 Суть процесса ректификации
1.4 Аппаратура для ректификации 
1.5 Назначение тарелок и насадок и критерии их сравнения 
1.6 Принципиальное устройство тарельчатой колонны 
1.7 Классификация и конструкции тарелок
1.7.1 Колпачковые тарелки
1.7.2 Клапанные тарелки
1.7.3 Ситчатые тарелки
1.7.4 Решетчатые тарелки 
1.8 Способ проведения ректификации
3. Технологическая часть
2.1 Описание технологической схемы установки
2.2 Материальный баланс установки
2.3 Описание атмосферной колонны
2.4 Физические характеристики по высоте колонны
2.5 Доля отгона сырья на входе в колонну
2.6 Тепловой баланс колонны
2.7 Расчет внутренних материальных потоков
2.8 Диаметр колонны
2.9 Уточнение температур вывода боковых фракций
2.10 Расчет стриппинг-секций
2.11 Высота колонны
2.12 Диаметры штуцеров
2.12.1 Ввод сырья в колонну
2.12.2 Вывод легкого бензина
2.12.3 Ввод мазута 
2.12.4 Ввод водяного пара
2.12.5 Вывод первого циркуляционного орошения
Список использованной литературы
Приложение

Введение

Разделение смесей и очистка продуктов – типичные и широко распространенные задачи химической технологии. Для жидких и газообразных потоков (в последнем случае после ожижения путем конденсации) эти задачи во многих отраслях производства чаще всего решают методом ректификации. Широко различаются масштабы ректификационных установок – от крупнейших ректификационных колонн нефте- и газо-переработки до малых установок в производствах фармацевтических препаратов, реактивов и особо чистых веществ.
Ректификация осуществляется в простой аппаратуре без привода и движущихся частей. промышленный стабилизация бензин ректификация
Ректификация (от позднелатинского rectificatio – выпрямление, исправление), один из способов разделения жидких смесей, основанный на различном распределении компонентов смеси между жидкой и паровой фазами. При ректификации потоки пара и жидкости, перемещаются в противоположных направлениях (противотоком), многократно контактируют друг с другом в специальных аппаратах (ректификационных колоннах), причем часть выходящего из аппарата пара (или жидкости) возвращается обратно после конденсации (для пара) или испарения (для жидкости). Такое противоточное движение контактирующих потоков сопровождается процессами равновесия; при этом восходящие потоки пара непрерывно обогащаются более летучими компонентами, а стекающая жидкость – менее летучими. При затрате того же количества тепла, что и при дистилляции, ректификация позволяет достигнуть большего извлечения и обогащения по нужному компоненту или группе компонентов.
Основные области промышленного применения ректификации – получение отдельных фракций и индивидуальных углеводородов из нефтяного сырья в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, получение окиси этилена, акрилонитрила, капролактама, алкилхлорсиланов – в химической промышленности. Ректификация широко используется и в других отраслях народного хозяйства: цветной металлургии, коксохимической, лесохимической, пищевой, химико-фармацевтической промышленностях.

1. Литературный обзор

1.1 Общие сведения о перегонке и ректификации нефти и газов

Перегонка (дистилляция) – это процесс физического разделения нефти и газов на фракции (компоненты), различающиеся друг от друга и от исходной смеси по температурным пределам (или температуре) кипения. По способу проведения процесса различают простую и сложную перегонку.
Простая перегонка осуществляется постепенным, однократным или многократным испарением.
Перегонка с постепенным испарением состоит в постепенном нагревании нефти от начальной до конечной температуры с непрерывным отводом и конденсацией образующих паров. Этот способ перегонки нефти и нефтепродуктов в основном применяют в лабораторной практике при определении их фракционного состава.
При однократной перегонке жидкость (нефть) нагревается до заданной температуры, образовавшиеся и достигшие равновесия пары однократно отделяются от жидкой фазы – остатка. Этот способ, по сравнению с перегонкой с постепенным испарением, обеспечивает при одинаковых температуре и давлении большую долю отгона. Это важное его достоинство используют в практике нефтеперегонки для достижения максимального отбора паров при ограниченной температуре нагрева во избежание крекинга нефти.
Перегонка с многократным испарением заключается в последовательном повторении процесса однократной перегонки при более высоких температурах или низких давлениях по отношению к остатку предыдущего процесса.
Из процессов сложной перегонки различают перегонку с дефлегмацией и перегонку с ректификацией.
При перегонке с дефлегмацией образующиеся пары конденсирую и часть конденсата в виде флегмы подают навстречу потоку пара. В результате однократного контактирования парового и жидкого потоков уходящие из системы пары дополнительно обогащаются низкокипящими компонентами, тем самым несколько повышается четкость разделения смесей.
Перегонка с ректификацией – наиболее распространенный в химической и нефтегазовой технологии массообменный процесс, осуществляемый в аппаратах – ректификационных колоннах – путем многократного противоточного контактирования паров и жидкости. Контактирование потоков пара и жидкости может производиться либо непрерывно (в насадочных колоннах) или ступенчато (в тарельчатых ректификационных колоннах). При взаимодействии встречных потоков пара и жидкости на каждой ступени контактирования (тарелки или слое насадки) между ними происходит тепло- и массообмен, обусловленные стремлением системы к состоянию равновесия. В результате каждого контакта компоненты перераспределяются между фазами: пар несколько обогощается низкокипящими, а жидкость – высококипящими компонентами. При достаточно длительном контакте и высокой эффективности контактного устройства пар и жидкость, уходящие из тарелки или слоя насадки, могут достичь состояния равновесия, то есть температуры потоков станут одинаковыми, и при этом их составы будут связаны уравнениями равновесия. Такой контакт жидкости и пара, завершающийся достижением фазового равновесия, принято называть равновесной ступенью, или теоретической тарелкой. Подбирая число контактных ступеней и параметры процесса (температурный режим, давление, соотношение потоков, флегмовое число и др.), можно обеспечить любую требуемую четкость фракционирования нефтяных смесей.
Место ввода в ректификационную колонну нагретого перегоняемого сырья называют питательной секцией (зоной), где осуществляется однократное испарение. Часть колонны, расположенная выше питательной секции, для ректификации парового потока и называется концентрационной (укрепляющей), а другая – нижняя часть, в которой осуществляется ректификация жидкого потока – отгонной, или исчерпывающей секцией.
Различают простые и сложные колонны.
Простые колонны обеспечивают разделение исходной смеси (сырья) на два продукта: ректификат (дистиллят) - выводимый с верха колонны в парообразном состоянии, и остаток - жидкий нижний продукт ректификации.
Сложные ректификационные колонны разделяют исходную смесь более чем на два продукта. Различают сложные колонны с отбором дополнительных фракций непосредственно из колонны в виде боковых погонов и колонны, у которых дополнительные продукты отбирают из специальных отпарных колонн, именуемых стриппингами. Последний вид колонн нашел широкое применение на установках первичной перегонки нефти. Аппараты классифицируют в зависимости от давления, технологического назначения и типа контактных устройств.
В зависимости от давления выделяют:
-атмосферные колонны (избыточное давление н/б 0,05 МПа), к этой группе относятся, например, колонны, предназначенные для получения топливных фракций путем перегонки нефти;
-вакуумные колонные, работающие при давлении ниже атмосферного для снижения температуры процесса и предотвращения разложения сырья (например, колонны вакуумной перегонки мазута);
 - колонны, работающие под давлением (избыточное давление более 0,07 МПа); к этой группе можно отнести абсорберы (адсорберы), стабилизационные и газофракционирующие колонны.
В зависимости от типа внутренних контактных устройств колонны подразделяют, в основном, на тарельчатые и насадочные. В тарельчатых колоннах контакт между Ж и П (Г) фазами осуществляется на поверхности специальных контактных устройств – тарелок, а в насадочных колоннах контактирование осуществляется на поверхности специальных насадок и в пространстве между ними.
1.2 Современные промышленные установки перегонки нефти и газов

Технологические установки перегонки нефти предназначены для разделения нефти на фракции и последующей переработки или использования их как компоненты товарных нефтепродуктов. Они составляют основу всех НПЗ. На них вырабатываются практически все компоненты моторных топлив, смазочных масел, сырьё для вторичных процессов и для нефтехимических производств. От их работы зависят ассортимент и качество получаемых компонентов, и технико-экономические показатели последующих процессов переработки нефтяного сырья.
Процессы перегонки нефти осуществляют на так называемых атмосферных трубчатых (АТ) и вакуумных трубчатых (ВТ) или атмосферно-вакуумныхтрубчатых (АВТ) установках.
В зависимости от направления использования фракций установки перегонки нефти принято именовать топливными, масляными или топливно-маслеными и соответственно этому – варианты переработки нефти.
На установках АТ осуществляют неглубокую перегонку нефти с получением топливных (бензиновых, керосиновых, дизельных) фракций и мазута. Установки ВТ предназначены для перегонки мазута. Получаемые на них газойливые, масляные фракции и гудрон используют в качестве сырья процессов последующей (вторичной) переработки их с получением топлив, смазочных масел, кокса, битумов и других нефтепродуктов.
Современные процессы перегонки нефти являются комбинированными с процессами обезвоживания и обессоливания, вторичной перегонки и стабилизации бензиновой фракции: ЭЛОУ-АТ, ЭЛОУ-АВТ, ЭЛОУ-АВТ-вторичнаяперегонка и так далее.
Диапазон мощностей отечественных установок перегонки нефти широк – от 0,5 до 8 млн. т нефти в год. До 1950г. максимальная мощность наиболее распространенных установок АТ и АВТ составляла 500-600тыс. т /год нефти. В 1950-60-х гг. проектировались и строились установки мощностью 1; 1,5; 2 и 3 млн. т/год нефти. В 1967 г. ввели в эксплуатацию высокопроизводительную установку АВТ мощностью 6 млн. т/год.
Преимущества установок большой единичной мощности очевидны: высокая производительность труда и низкие капитальные и эксплуатационные затраты по сравнению с установками малой производительности.
Ещё более существенные экономические преимущества достигаются при комбинировании АТ и АВТ (или ЭЛОУ-АТ и ЭЛОУ-АВТ) с другими технологическими процессами, такими, как газофракционирование, гидроочистка топливных и газойливых фракций, каталитический риформинг, каталитический крекинг, очистка масляных фракций и т. д.
Надо отметить, что установки малой мощности подвергались модернизации с увеличением их мощности в 2-2,5 раза и более по сравнению с проектной.
Поскольку в эксплуатации находятся АТ и АВТ довоенного и последующих поколений, отечественные установки перегонки нефти характеризуются большим разнообразием схем перегонки, широким ассортиментом получаемых фракций. Даже при одинаковой производительности ректификационные колонны имеют разные размеры, неодинаковое число и типы тарелок; по разному решены схемы теплообмена, холодного, горячего и циркуляционного орошения, а также вакуумсоздающей системы.

1.2.1 Блок атмосферной перегонки нефти установки ЭЛОУ-АВТ-6
При выборе технологической схемы и режима атмосферной перегонки нефти руководствуются главным образом её фракционным составом и, прежде всего, содержанием в ней газов и бензиновых фракций.
Перегонку стабилизированных нефтей постоянного состава с небольшим количеством растворенных газов (до 1,2% по С4 включительно), относительно невысоким содержанием бензина (12-15%) и выходом фракций до 3500 С не более 45% энергетически наиболее выгодно осуществлять на установках (блоках) АТ по схеме с однократным испарением, то есть с одной сложной ректификационной колонной с боковыми отпарными секциями. Установки такого типа широко на зарубежных НПЗ. Они просты и компактны, благодаря осуществлению совместного испарения легких и тяжелых фракций требуют минимальной температуры нагрева нефти для обеспечения заданной доли отгона, характеризуются низкими энергетическими затратами и металлоёмкостью. Основной их недостаток – меньшая технологическая гибкость и пониженный (на 2,5-3,0%) отбор светлых, по сравнению с двухколонной схемой, требуют более качественной подготовки нефти.
Для перегонки легких нефтей с высоким содержанием растворимых газов(1,5-2,2%) и бензиновых фракций (до20-30%) и фракций до 3500 С (50-60%) целесообразно применять атмосферную перегонку двухкратного испарения, то есть установки с предварительной отбензиневающей колонной и сложной ректификационной колонной с боковыми отпарными секциями для разделения частично отбензиненной нефти на топливные фракции и мазут. Двухколонные установки атмосферной перегонки нефти получили в отечественной нефтепереработке наибольшее распространение. Они обладают достаточной технологической гибкостью, универсальностью и способностью перерабатывать нефти различного фракционного состава, так как первая колонна, в которой отбирается 50-60% бензина от потенциала, выполняет функции стабилизатора, сглаживает колебания в фракционном составе нефти и обеспечивает стабильную работу основной ректификационной колонны. Применение отбензиневающей колонны позволяет также снизить давление на сырьевом насосе, предохранить частично сложную колонну от коррозии, разгрузить печь от легких фракций, тем самым несколько уменьшить требуемую тепловую её мощность.
Недостатками двухколонной АТ является более высокая температура нагрева отбензиненной нефти, необходимость поддержания температуры низа первой колонны горячей струей, на что требуются затраты дополнительной энергии. Кроме того, установка оборудована дополнительной аппаратурой: колонной, насосами, конденсаторами – холодильниками и т. д.
Блок атмосферной перегонки нефти высокопроизводительной, наиболее распространенной в нашей стране установки ЭЛОУ – АВТ – 6 функционирует по схеме двухкратного испарения и двухкратной ректификации (рис. 1.1).
Принципиальная схема блока атмосферной перегонки нефти установки ЭЛОУ-АВТ-6

Рис. 1.1
1-отбензинивающая колонна; 2 - атмосферная колонна; 3—отпарные колонны; 4—атмосферная печь; I - нефть с ЭЛОУ; II -легкий бензин; III - тяжелый бензин; IV - фракция 180-220 °С; V – фракция 220-280 °С; VI - фракция 280-350 °С; VII - мазут; VIII - газ; IX - водяной пар.

Обезвоженная и обессоленная на ЭЛОУ нефть дополнительно подогревается в теплообменниках и поступает на разделение в колонну частичного отбензиневания. Уходящие с верха этой колонны углеводородный газ и легкий бензин конденсируются и охлаждаются в аппаратах воздушного и водяного охлаждения и поступают в ёмкость орошения. Часть конденсата возвращается на верх первой колонны в качестве острого орошения. Отбензиненная нефть с низа первой колонны подается в трубчатую печь, где нагревается до требуемой температуры и поступает во вторую атмосферную колонну. Часть отбензиненной нефти из трубчатой печи возвращается в низ первой колонны в качестве горячей струи. С верха второй колонны отбирается тяжелый бензин, а сбоку через отпарные колонны выводятся топливные фракции 180 – 220 (230), 220 (230) – 280 и 280 – 350 С. Атмосферная колонна, кроме острого орошения, имеет 2 циркуляционных орошения, которыми отводится тепло ниже тарелок отбора фракций 180 – 220 и 220 – 280 С. В нижние части атмосферной и отпарных колонн подается перегретый водяной пар для отпарки легко кипящих фракций. С низа атмосферной колонны выводится мазут, который направляется на блок вакуумной перегонки.
Практикой эксплуатации промышленных установок АТ и АВТ были выявлены следующие недостатки этой схемы :
-	не обеспечиваются проектные показатели по температуре подогрева нефти на входе в первую колонну (К-1), тем самым и по отбору легкого бензина в ней;
-	способ регулирования температуры низа К-1 посредством горячей струи через печь требует повышения энергозатрат на циркуляцию отбензиненной нефти.
Для интенсификации работы К-1 на ряде НПЗ были переобвязаны теплообменники по сырью и теплоносителю с целью повышения температуры подогрева нефти на входе в К-1. На одном НПЗ (ЭЛОУ – АВТ ОАО “Орскнефтеоргсинтез”) энергосберегающая технология отбензиневания нефти, которая отличается от выше описанной схемы тем что, часть поступающей в К-1 исходной обессоленной нефти нагревается в конвекционной камере печи (атмосферной или вакуумной) до 1800 С (вместо 2050 С) и подается вторым потоком в секцию питания, а в низ К-1 в качестве испаряющего агента подается водяной пар.

1.2.2 Блок вакуумной перегонки мазута установки ЭЛОУ – АВТ – 6
Основное назначение установки (блока) вакуумной перегонки мазута топливного профиля – получение вакуумного газойля широкого фракционного состава (350-500ºС), используемого как сырьё установок каталитического крекинга, гидрокрекинга или пиролиза и в некоторых случаях – термического крекинга с получением дистиллятного крекинг – остатка, направляемого далее на коксование с целью получения высококачественных нефтяных коксов.
О четкости разделения мазута обычно судят по фракционному составу и цвету вакуумного газойля. Последний показатель косвенно характеризует содержание смолисто – асфальтеновых веществ, то есть коксуемость и содержание металлов.
Металлы, особенно никель и ванадий, оказывают отрицательное влияние на активность, селективность и срок службы катализаторов процессов гидрооблагораживания и каталитической переработки газойлей. Поэтому при эксплуатации промышленных установок ВТ исключительно важно уменьшить унос жидкости (гудрона) в концентрационную секцию вакуумной колонны в виде брызг, пены, тумана и т. д. В этой связи вакуумные колонны по топливному варианту имеют при небольшом числе тарелок (или невысоком слое насадки) развитую питательную секцию: отбойники из сеток и промывные тарелки, где организуется рециркуляция затемненного продукта. Для предотвращения попадания металлоорганических соединений в вакуумный газойль иногда вводят в сырье в небольших количествах антипенную присадку типа силоксан.
В процессах вакуумной перегонки, помимо проблемы уноса жидкости, усиленное внимание уделяется обеспечению благоприятных условий для максимального отбора целевого продукта без заметного его разложения. Многолетним опытом эксплуатации промышленных установок ВТ установлено, что нагрев мазута в печи выше 420 - 425ºС вызывает интенсивное образование газов разложения, закоксовывание и прогар труб печи, осмоление вакуумного газойля. При этом чем тяжелее нефть, тем более интенсивно идет газообразование и термодеструкция высокомолекулярных соединений сырья. Вследствие этого при нагреве мазута до максимально допустимой температуры уменьшают время его пребывания в печи, устраивая многопоточные змеевики (до четырех), применяют печи двустороннего облучения, в змеевик печи подают водяной пар и уменьшают длину трансферного трубопровода (между печью и вакуумной колонной). Для снижения температуры низа колонны организуют рецикл (квенчинг) частично охлажденного гудрона. С целью снижения давления на участке испарения печи концевые змеевики выполняют из труб большого диаметра и уменьшают перепад высоты между вводом мазута в колонну и выходом его из печи. В вакуумной колонне применяют ограниченное число тарелок с низким гидравлическим сопротивлением или насадку; используют вакуумсоздающие системы, обеспечивающие достаточно глубокий вакуум.
Количество тарелок в отгонной секции также должно быть ограничено, чтобы обеспечить малое время пребывания нагретого гудрона. С этой целью одновременно уменьшают диаметр куба колонн.
В процессах вакуумной перегонку мазута по топливному варианту преимущественно используют схему однократного испарения, применяя одну сложную ректификационную колонну с выводом дистиллятных фракций через отпарные колонны или без них. При использовании отпарных колонн по высоте основной вакуумной колонны организуют несколько циркуляционных орошений.

Принципиальная схема блока вакуумной перегонки мазута установки ЭЛОУ – АВТ – 6

Рис 1.2
1 - вакуумная колонна; 2 - вакуумная печь; 3 - пароэжекторный вакуумный насос; I - мазут из AT; II - легкий вакуумный газойль; Ш – вакуумный газойль; IV - затемненная фракция; V - гудрон; VI - водяной пар; VII - газы разложения; VIII -конденсат (вода и нефтепродукт).

Мазут, отбираемый с низа атмосферной колонны блока АТ, прокачивается параллельными потоками через печь 2 в вакуумную колонну 1. Смесь нефтяных и водяных паров, газы разложения (и воздух, засасываемый через неплотности) с верха вакуумной колонны поступают в вакуумсоздающую систему. После конденсации и охлаждения в конденсаторе – холодильнике она разделяется в газосепараторе на газовую и жидкую фазы. Газы отсасываются трехступенчатым пароэжекторным вакуумным насосом, а конденсаты поступают в отстойник для отделения нефтепродукта от водного конденсата. Верхним боковым погоном вакуумной колонны отбирают фракцию легкого вакуумного газойля (соляр). Часть его после охлаждения в теплообменниках возвращается на верх колонны в качестве верхнего циркуляционного орошения.
Вторым боковым погоном отбирают широкую газойлевую (масляную) фракцию. Часть ее после охлаждения используется как среднее циркуляционное орошение вакуумной колонны. Балансовое количество целевого продукта вакуумного газойля после теплообменников и холодильников выводится с установки и направляется на дальнейшую переработку.
С нижней тарелки концентрационной части колонны выводится затемненная фракция, часть которой используется как нижнее циркуляционное орошение, часть может выводиться с установки или использоваться как рецикл вместе с загрузкой вакуумной печи.
С низа вакуумной колонны отбирается гудрон и после охлаждения направляется на дальнейшую переработку. Часть гудрона после охлаждения в теплообменнике возвращается в низ колонны в качестве квенчинга. В низ вакуумной колонны и змеевик печи подается водяной пар.

1.2.3 Блок стабилизации и вторичной перегонки бензина установки ЭЛОУ-АВТ 6
Во фракциях легкого и тяжелого бензинов, отбираемых с верха соответственно отбензиневающей и атмосферной колонн, содержатся растворенные углеводородные газы (С – С4). Поэтому прямогонные бензины должны подвергаться вначале стабилизации с выделением сухого (С1 – С2) и сжиженного (С2 – С4) газов и последующим их рациональным использованием.
Прямогонные бензины после предварительной стабилизации не могут быть использованы непосредственно как автомобильные бензины ввиду их низкой детонационной стойкости. Для регулирования пусковых свойств и упругости паров товарных автобензинов обычно используется только головная фракция бензина н. к. – 62 (85ºС), которая обладает к тому же достаточно высокой детонационной стойкостью.
Для последующей переработки стабилизированные бензины подвергаются вторичной перегонки на фракции, направляемые как сырье процессов каталитического риформинга с целью получения высокооктанового компонента автобензинов или индивидуальных ароматических углеводородов – бензола, толуола и ксилолов. При производстве ароматических углеводородов исходный бензин разделяют на следующие фракции с температурными пределами выкипания: 62 - 85ºС (бензольную), 85 - 105ºС(120ºС) (толуольную) и 105 (120) - 140ºС (ксилольную). При топливном направлении переработки прямогонные бензины достаточно разделить на 2 фракции: н. к. - 85ºС и 85 - 180ºС.
Для стабилизации и вторичной перегонки прямогонных бензинов с получением сырья каталитического риформинга топливного направления применяют в основном двухколонные схемы, включающие колонну стабилизации и колонну вторичной перегонки бензина на фракции н. к. – 85 и 85 - 180ºС. Как наиболее экономически выгодной схемой разделения стабилизированного бензина на узкие ароматикообразующие фракции признана последовательно – параллельная схема соединения колонн вторичной перегонки, как это принято в блоке стабилизации и вторичной перегонки установки ЭЛОУ – АВТ – 6. В соответствии с этой схемой прямогонный бензин после стабилизации разделяются сначала на 2 промежуточные фракции (н. к. - 105ºС и 105 - 180ºС), каждая из которых затем направляется на последующее разделение на узкие целевые фракции.
Нестабильный бензин из блока АТ после нагрева в теплообменнике поступает в колонну стабилизации (дебутанизатор) 1. С верха этой колонны отбирают сжиженные газы С2 – С4, которые проходят конденсатор – холодильник и поступают в газосепаратор. Часть конденсата возвращается в колонну 1 в качестве острого орошения, а балансовое количество выводится с установки. Подвод тепла в низ дебутанизатора осуществляется горячей струей подогретого в печи стабильного бензина. Из стабильного (дебутанизированного) бензина в колонне 2 отбирают фракцию С5 - 105ºС. Пары этой фракции конденсируют в аппарате воздушного охлаждения. Часть конденсата возвращают в колонну 2 в качестве острого орошения, а балансовую часть направляют в колонну 3. Кроме того, часть паров верха колонны 2 подают без конденсации в колонну 3. С верха колонны 3 отбирают фракцию С5 - 62ºС, с куба – 62 – 105ºС, которая может выводиться с установки как целевая либо направляется в колонну 4 для разделения на фракции 62 –85ºС (бензольную) и 85 – 105º (толуольную).
Остаток колонны 2 – фракцию 105 – 180ºС – направляется на разделение в колонну 5 на фракции 105 – 140ºС и 140 – 180ºС.
Тепло в низ колонны 4 подводится через кипятильник, остальных колонн вторичной перегонки (2,3 и 5) – с горячей струей подогретого в печи кубового остатка этих колонн.
Расходные показатели установки ЭЛОУ – АВТ – 6 на 1 т перерабатываемой нефти: топливо жидкое – 33,4 кг; электроэнергия 10,4 кВт·ч; водяной пар (1,0Мпа) со стороны – 1,1 кг, собственной выработки – 48 кг

Принципиальная схема блока стабилизации и вторичной перегонки бензина установки ЭЛОУ-АВТ-6

Рис.1.3
1 - колонна стабилизации; 2-5 - колонны вторичной перегонки;
1- нестабильный бензин; II - фракция Cs-62°C; 111 - фракция б5-105°С;
V - фракция 62-85°С; V - фракция 85-105°С; Vl-фракция 105-140°С,
VII - фракция 140-180°С; VIII - сжиженная фракция С2-С4; IX - сухой газ (Ci-C2); X - водяной пар
Особенности технологии вакуумной перегонки мазута по масляному варианту
Основное назначение процесса вакуумной перегонки мазута масляного профиля (ВТМ) – получение узких масляных фракций заданной вязкости, являющихся базовой основой для получения товарных масел путем последующей многоступенчатой очистки от нежелательных компонентов (смолистых, асфальтеновых соединений, полициклических ароматических углеводородов, твердых парафинов).
Многие показатели качества (вязкость, индекс вязкости, нагарообразующая способность, температура вспышки и др.) товарных масел, а также технико–экономические показатели процессов очистки масляного производства во многом предопределяются качеством исходных нефтей и их масляных фракций. Потому в процессах ВТМ, по сравнению с вакуумной перегонкой топливного профиля, предъявляются более строгие требования к четкости погоноразделения и выбору сырья. Наиболее массовым сырьем для производства масел в нашей стране являются смеси западно – сибирских (самотлорская, усть – балыкская, соснинская) нефтей. Для получения масел высокого качества из таких нефтей рекомендуется получать узкие 50 – градусные масляные фракции (350 – 400; 400 –450; и 450 – 500ºС) с минимальным налеганием температур кипения смежных дистиллятов (не более 30 – 60ºС). Для обеспечения требуемой четкости погоноразделения на ректификационных колоннах ВТМ устанавливают большее число тарелок (до 8 на каждый дистиллят), применяют отпарные секции; наряду с одноколонными широко применяют двухколонные схемы (двухкратного испарения по дистилляту) перегонки.
Следует отметить, что одноколонные ВТМ превосходят двухколонные по капитальным и эксплуатационным затратам, но уступают по четкости погоноразделения: обычно налегание температур кипения между смежными дистиллятами достигает 70 – 130ºС. В то же время желаемое повышение четкости ректификации путем увеличения числа тарелок не достигается из – за снижения при этом глубины вакуума в секции питания колонны. При работе установки ВТМ по схеме рис. 5.17,а давление в секции питания колонны поддерживается порядка 13 –33 кПа при давлении вверху 6 – 10 кПа и температуре нагрева мазута не выше 420ºС. В низ колонны подается 5 –10% водяного пара (на гудрон). При работе ВТМ по схеме рис.5.17,б необязательно иметь во второй колонне глубокий вакуум, больший эффект разделения в ней достигается увеличением общего числа тарелок. Температура нагрева мазута на входе в первую колонну 400 – 420ºС и широкой масляной фракции во второй ступени вакуумной перегонки – 350 – 360ºС.

1.2.4 Вакуумная (глубоковакуумная) перегонка мазута в насадочных колоннах
В последние годы в мировой нефтепереработке все более широкое распространение при вакуумной перегонке мазута получают насадочные контактные устройства регулярного типа, обладающие, по сравнению с тарельчатыми, наиболее важным преимуществом – весьма низким гидравлическим сопротивлением на единицу теоретической тарелки. Это достоинство регулярных насадок позволяет конструировать вакуумные ректификационные колонны, способные обеспечить либо более глубокий отбор газойлевых (масляных) фракций с температурой конца кипения вплоть до 600ºС, либо при заданной глубине отбора существенно повысить четкость фракционирования масляных дистиллятов.
Применяемые в настоящее время высокопроизводительные вакуумные колонны с регулярными насадками по способу организации относительного движения контактирующихся потоков жидкости и пара можно подразделить на следующие 2 типа: противоточные и перекрестноточные.
Противоточные вакуумные колонны с регулярными насадками конструктивно мало отличаются от традиционных малотоннажных насадочных колонн: только вместо насадок насыпного типа устанавливаются блоки или модули из регулярной насадки и устройства для обеспечения равномерного распределения жидкостного орошения по сечению колонны.
В сложных колоннах число таких блоков (модулей) равно числу отбираемых фракций мазута.
На рис.1.4 представлена принципиальная конструкция вакуумной насадочной колонны противоточного типа фирмы Гримма (ФРГ).

Принципиальная схема вакуумной насадочной колонны противоточного типа

Рис.1.4

Она предназначена для глубоковакуумной перегонки мазута с отбором вакуумного газойля с температурой конца кипения до 550ºС. отмечают следующие достоинства этого процесса:
-	высокая производительность – до 4 млн. т / год по мазуту;
-	возможность получения глубоковакуумного газойля с температурой конца кипения более 550ºС с низкими коксуемостью (менее 0,3% масс. по Конрадсону) и содержанием металлов (V+10Ni+Na) менее 2,5 ppm;
-	пониженная (на 10 – 15ºС) температура нагрева мазута после печи;
-	более чем в 2 раза снижение потери давления в колонне;
-	существенное снижение расхода водяного пара;
На некоторых отечественных НПЗ внедрена и успешно функционирует принципиально новая высокоэффективная технология вакуумной перегонки мазута в перекрестноточных насадочных колоннах.

1.3 Суть процесса ректификации

Ректификация – это тепломассообменный процесс, применяемый для разделения жидких смесей, компоненты которых различаются по температурам кипения. Процесс осуществляется при контактирование потоков пара и жидкости, имеющих разные составы и температуры: пар содержит больше высококипящих компонентов и имеет более высокую температуру, чем вступающая с ним в контакт жидкость.
Организация потоков пара и жидкости, а также их взаимодействие реализуются в специальных массообменных аппаратах – ректификационных колоннах. Поток пара создается за счет подвода тепла в нижнюю часть колонны и испарения находящейся там жидкой смеси. Поток жидкости (орошения, флегмы) организуется за счет отвода тепла из верхней части колонны и конденсации поступающего туда пара. Взаимодействие потоков осуществляется в специальных контактных устройствах, размещенных по высоте колонны.
Полный процесс ректификации представляет собой многократно повторяющиеся по высоте колонны циклы испарения жидкости и конденсации ее паров (достижение равновесных состояний) в соответствующих «единицах переноса».
Для проведения заданного процесса ректификации исходной смеси можно рассчитать теоретическое значение числа ступеней контакта, в каждой из которых реализуется равновесное состояние фаз. В реальных условиях равновесие исходящих из контактной зоны потоков пара и жидкости может не достигаться, потоки будут иметь разную температуру, а их составы не будут соответствовать условиям равновесия. При этом проведение заданного процесса ректификации потребуется большее число ступеней контакта, чем теоретическое.
Мерой совершенства контактного устройства с точки зрения организации тепломассообменного процесса является степень отличия состояний пара и жидкости после их взаимодействия с контактными устройствами от их возможного, теоретически достижимого, равновесного состояния при данной температуре. Эта степень отличия от теоретически достижимого состояния характеризуется коэффициентом полезного действия контактного устройства и в значительной степени определяет совершенство самой ректификационной колонны.
Средний коэффициент полезного действия контактного устройства определяется как отношение числа теоретических ступеней к фактическому числу ступеней в колонне.
Коэффициент полезного действия ступеней контакта зависит от большого числа факторов – скоростей потоков контактирующих фаз, физических свойств системы и так далее, однако, при прочих равных условиях, определенную роль играют скорости потоков относительно границы их раздела и площадь границы раздела. Чем ближе эти скорости к турбулентному течению и чем больше поверхность контакта, тем интенсивнее проходит процесс тепломассообмена и быстрее достигается равновесное состояние.
Основными рабочими параметрами процесса ректификации являются давление и температура в системе, соотношение потоков жидкости и пара (флегмовое число), число контактных устройств.
Согласно Рауля законам и закону Дальтона, в условиях термодинамического равновесия концентрация какого-либо i-го компонента в паре в Кi раз отличается от концентрации его в жидкости, причем коэффициент распределения Кi =N /р (где N – упругость насыщенного пара i-го компонента; р- общее давление). Отношение коэффициента распределения любых двух компонентов К1 и К2 называется относительной летучестью и обозначается α. Чем больше отличается от α единицы, те легче выполнить разделение этих компонентов с помощью ректификации. В ряде случаев удается увеличить α в результате введения в разделяемую смесь нового компонента (называемого разделяющим агентом), который образует с некоторыми компонентами системы азеотропную смесь. С этой же целью вводят растворитель, кипящий при значительно более высокой температуры, чем компоненты исходной смеси. Соответствующие процессы ректификации называются азеотропными или экстрактивными. Величина α зависит от давления: как правило, при понижении давления α возрастает. Ректификация при пониженных давлениях – вакуумная – особенно подходит для разделения термически нестойких веществ.
Низкотемпературная ректификация используется для разделения газов, широких по фракционному составу и содержащих легкие компоненты: метан, этан, азот, водород, этилен. Она заключается в конденсации газов и последующей ректификации полученного конденсата.
Для снижения энергозатрат конденсацию стремятся провести при возможно более высокой температуре, чему способствует повышение давления (до 3-4 МПа). Конденсацию проводят в несколько ступеней, разделяя конденсат после каждой ступени ректификацией. Несконденсировавшийся газ представляет собой азот, водород, гелий и метан.
Четкая ректификация предназначена для разделения близкокипящих углеводородов с целью получения индивидуальных компонентов, со степенью чистоты 95% и выше (до 99,99%). В зависимости от температуры и давления изменяется относительная летучесть компонентов смеси: она уменьшается при повышении общего давления и увеличении температуры. Поэтому для лучшего разделения необходимо понижать давление и температуру, но целесообразность этих мер зависит от экономических показателей процесса.
В промышленности для разделения близкокипящих компонентов газов используют аппараты с большим числом контактных устройств и высокой кратностью орошения. Такой метод и называют четкой ректификацией.
При получении компонентов высокой степени чистоты требуется большое число тарелок и увеличение кратности орошения.
Ректификация в присутствии третьего компонента. Разделение углеводородов, имеющих небольшую разность в температурах кипения (5-15оС), а также компонентов с одинаковыми температурами кипения и азеотропных смесей, у которых коэффициент относительной летучести
 близок или равен 1, не всегда экономично, а иногда просто невозможно. Для увеличения разности в давлении насыщенных паров разделяемых компонентов в них можно ввести третий компонент (растворитель или разделяющий агент). Он обладает различной растворяющей способностью по отношению к разделяемым компонентам, за счет чего изменяется их летучесть. В зависимости от летучести третьего компонента различают азеотропную и экстрактивную ректификацию.
При азеотропной ректификации летучесть третьего компонента сравнительно высока и он выводится вместе с верхним потоком колонны. В экстрактивной перегонке используют малолетучий компонент с высокой температурой кипения, который селективно поглощает определенный компонент выводится с ним с низа колонны. Извлечение поглощенного компонента и регенерацию растворителя проводят обычной ректификацией.

1.4 Аппаратура для ректификации

Выбор аппарата обусловлен условиями процесса, расходами жидкости и пара, давлением, температурой и наличием загрязнении. Высоту и диаметр колонных аппаратов определяют на основании технологических, тепловых и гидродинамических расчетов.
Аппараты, служащие для проведения ректификации – ректификационные колонны – состоят из собственно колонны, где осуществляется противоточное контактирование пара и жидкости, и устройств, в которых происходит испарение жидкости и конденсации пара, - куба и дефлегматора. В промышленности для проведения процесса ректификации используется два типа колонн:
- тарельчатые, в которых контактные устройства выполнены в виде тарелей, расположенных на определенном расстоянии друг от друга;
- насадочные, в которых контактные устройства заполняют практически весь объем колонн.
Ректификационная колонна – это противоточный колонный аппарат, в котором по всей его высоте реализуется процесс тепломассообмена между стекающей вниз флегмой (жидкостью) и поднимающимся вверх паром. Процесс тепломассообмена заключается в непрерывном «обмене» теплом и отдельными компонентами между жидкой и паровой фазами. Жидкая фаза обогащается более высококипящим компонентом, а паровая фаза – более низкокипящим. Движущей «силой» этого обмена на границе двух фаз является стремление жидкой и паровой фазы к их равновесному состоянию. Равновесным состоянием фаз называется такое их сосуществование, при котором не происходит никаких видимых качественных или количественных изменений этих фаз. Равновесие фаз считается достигнутым только в том случае, когда одновременно удовлетворяются два условия: равны температуры фаз и равны парциальные давления каждого компонента в паровой и жидкой фазах. Второе условие означает, что процесс перехода через границу раздела фаз каждого компонента из жидкой фазы в паровую фазу, и наоборот, завершен, то есть составы жидкой и паровой фазы стабилизировались, а концентрации компонентов в отдельно взятой фазе одинаковы в каждой точке ее объема.
Равновесное состояние фаз быстро наступает на самой границе их раздела, а распространение измененной температуры и концентрации компонентов вглубь объема фаз зависит от местных скоростей пара и жидкости вблизи этой границы раздела. Эффективность тепломассообмена резко возрастает при увеличении относительной скорости фаз, то есть при увеличении их турбулентного перемещения. Для интенсификации процесса тепломассообмена используют контактные устройства различных конструкций.
В качестве материалов для изготовления колонн используют углеродную или легированную сталь. Диаметр колонн составляет от 400мм до 8-12 м. Высота колонны зависит от числа контактных устройств и расстояния между ними. Расстояние между тарелками зависит от диаметра. При диаметре до 0,8 м расстояние между тарелками 0,35м., при диаметре до 2 м – 400 мм, при диаметре до 4 м – 500 мм, свыше 4 м – 600 мм и более.
Для подвода тепла в колонну в куб устанавливают кипятильник. Кипятильники выполняют в виде змеевиков, либо в виде выносных теплообменников. Нижняя часть колонны - куб выполняется высотой 1 –1,5 м. Это необходимо для того, чтобы обеспечить запас продукта для испарения.
Колонна представляет собой вертикально стоящий полый цилиндр, внутри которого установлены так называемые тарелки (контактные устройства различной конструкции) или помещен фигурный кусковой материал – насадка. Куб и дефлегматор – это обычно кожухотрубные теплообменники (находят применение также трубчатые печи и роторные испарители).
Для разделения бинарных смесей обычно используется одна простая колонна с относительно небольшим числом контактных устройств (обычно не более десяти), для разделения многокомпонентных и непрерывных смесей (нефть, широкие бензиновые фракции) требуется система колонн, каждая из которых разделяет поступающую в нее смесь на соответствующие компоненты (фракции). Число контактных устройств в каждой из таких колонн может достигать нескольких десятков.
В зависимости от конструкции различают несколько типов тарелок: колпачковые, клапанные, из S-образных элементов, сетчатые, решетчатые.

1.5 Назначение тарелок и насадок

Процессы ректификации осуществляются в специальных колонных аппаратах, внутри этих аппаратов для обеспечения хорошего контакта между жидкостью и паром применят различные контактные устройства (тарелки, насадки). Эти устройства заставляют пар многократно барбатировать через жидкость, при этом увеличивается эффективность массоо и теплообмена. В соответствии со способом обеспечения контакта различают барботажные, тарельчатые, насадочные и распылительные колонна. Конструкции тарелок весьма разнообразны, часть из них стандартизирована. Выбор типа тарелки определяется видом смеси, производительностью колонны, требованиями по степени ректификации, качеству разделяемых компонентов (фракций) и т.д.
Схема взаимодействия потоков до достижения «одноразового» равновесного состояния известна как «Теоретическая тарелка» (историческое название, связанное с конструкцией контактного устройства в виде тарелки), однако точнее суть процесса определяется терминами «теоретическая ступень контакта» или «единица переноса».
Назначение тарелок и насадок – развитие межфазной поверхности и улучшение контакта между жидкостью и паром. Тарелки, как правило, снабжаются устройством для перелива жидкости. Конструкции переливных тарелок бывают различные. В качестве насадки ректификационных колонн обычно используют кольца, наружный диаметр которых равен их высоте. Наиболее распространены кольца Рашига и их различные модификации.
В тарельчатых контактных устройствах интенсификация процесса тепломассообмена между взаимодействующими жидкой и паровой фазами обеспечивается, в основном, за счет максимально возможного увеличения относительной скорости движения фаз. Предельная интенсивность процесса достигается при турбулизации двухфазной системы, однако, в традиционных конструкциях тарелок достичь турбулентного течения не удается из-за ограничений по скорости паровой фазы, обусловленных «захлебыванием» колонны и недопустимо высокими потерями давления в контактных устройствах.
Средний уровень КПД тарелок, применяемых в настоящее время, составляет 50-70%
Насадочные колонны приобретают все более широкое распространение в последние годы. Используемые в них насадки весьма разнообразны по конструкции и применяемому материалу. Насадочные контактные устройства имеют высокую эффективность, хорошие массовые характеристики, однако, как правил, с ростом диаметра колонны их эффективность резко падает, а некоторые типы насадков, например, спирально-призматические, теряют работоспособность уже при диаметре колонны 100 мм. Кроме того, они, как правило, дороже тарельчатых.
Поэтому насадочные колонны обычно используются в малотоннажном производстве, (исключение составляют насадки Зульцера, Спрейпак, складчатые сетчатые кубики, сохраняющие конкурентоспособность с тарелками и при больших диаметрах колонн).
В насадочных контактных устройствах, в отличие от тарельчатых контактных устройств, процесс тепломассообмена осуществляется не за счет организации интенсивного перемешивания взаимодействующих фаз, а за счет увеличения поверхности границы раздела фаз. Для этого используются пористые, сетчатые и тому подобные материалы с большой удельной поверхностью. Например, у насадки Зульцер в 1 м3 объема площадь контакта (общая площадь насадки) достигает порядка 400…500 м2.
Как в насадочных, так и в тарельчатых колонных кинетическая энергия пара используется для преодоления гидравлического сопротивления контактных устройств и для создания динамической дисперсной системы пар - жидкость с большой межфазной поверхностью. Существуют также ректификационные колонны с подводом механической энергии, в которых дисперсная система создается при вращении ротора, установленного по оси колонны. Роторные аппараты имею меньший перепад давления по высоте, что особенно важно для вакуумных колонн.

1.6 Принципиальное устройство тарельчатой колонны. Основные элементы аппарата

Колонна для осуществления массообменных процессов (ректификация, абсорбция) – это вертикальный аппарат, высота которого значительно больше его диаметра (рис.1.5).

Общий вид тарельчатой колонны

Рис. 1.5
1 - опорная обечайка; 2,4 - днища; 3 – корпус; 5 – отбойное устройство; 6 – тарелки; 7 – устройство ввода сырья; 8 – люки для обслуживания; Ж – орошение; П – пары; КО – кубовый остаток.

Корпус колонны выполняют цельносварным, или в царговом исполнении (для колонн малого диаметра, работающих под давлением до 1,6 МПа). Корпус колонны закрыт эллиптическими или полусферическими (при диаметре колонны более 4м) днищами и жестко соединен с опорной обечайкой цилиндрической или конической (для колонн малого диаметра и большой высоты) формы. Опора снабжена фундаментным кольцом, которое необходимо для фиксации или крепления колонны к фундаменту.
Колонна снабжена штуцерами:
- для ввода сырья, для вывода получаемых продуктов (с верха колонны отводят паровой или газовый поток, из нижней части – жидкий продукт),
- для подачи орошения (при ректификации) или абсорбента (при абсорбции),
- для подачи потоков, необходимых для поддержания температуры куба колонны,
- вспомогательными штуцерами для установки предохранительных клапанов, приборов контроля за температурой, давлением, уровнем и т.п.,
- люками для монтажа внутренних устройств и их обслуживания.
Внутри колонного массообменного аппарата смонтированы устройства для ввода сырья, орошения (абсорбента), устройства для сепарции паро-(газо)-жидкостных потоков , контактные массообменные устройства (тарелки) различных конструкций; расстояние между тарелками зависит от типа тарелки и изменяется от 200 до 900 мм, а в месте установки люка для обслуживания это расстояние должно быть н/м 600 мм.

1.7 Классификация и конструкции тарелок

Тарелки классифицируют по различным признакам:
- по способу передачи жидкости с тарелки на тарелку выделяют тарелки, работающие с переливными устройствами и тарелки без переточных устройств (провального типа); в первую группу можно отнести колпачковые, клананные, ситчатые тарелки и их разновидности, а во вторую – решетчатые, ситчатые волнистые, решетчатые с отогнутыми кромками щелей и др.;
-по характеру взаимодействия потоков П (Г) и Ж различают тарелки барботажного и струйного типов. В тарелках барботажного тапа сплошной фазой на тарелке является жидкость, а пар или газ барботирует через слой жидкости, двигаясь в вертикальном направлении перпендикулярно направлению движения жидкости; барботажный режим имеет место при относительно небольших скоростях движения П или Г. В тарелках струйного типа сплошной фазой на терелке становится П или Г, а дисперсной фазой является Ж; струйный режим реализуется при больших скоростя П (Г), когда направление парового (газового) потока совпадает с направлением движения жидкости на тарелке;
-в зависимости от конструкции устройства ввода П (Г) различают тарелки колпачковые, клапанные, ситчатые, язычковые, решетчатые и др. С использованием 1-го и 2-го классификационных признаков можно отметь, что первые 4 типа относятся к тарелкам, работающим с переливными устройствами, а 5 тип – к тарелкам провального типа; причем, колпачковые тарелки работают только в барботажном режиме, язычковые – только в струйном, а клапанные могут работать и в том и в другом режиме.
Рассмотрим конструкции тарелок, используя 3-й классификационный признак.

1.7.1 Колпачковые тарелки
В эту группу можно отнести тарелки с капсульными колпачками, с туннельными колпачками и тарелки, выполненные из S-образных элементов. Колпачковые тарелки используют в колоннах, работающих при любом давлении при небольших нагрузках по жидкости (до 40 м3 / м2 . ч).
Тарелки с капсульными колпачками представляют собой диск с отверстиями, к которым приварены паровые патрубки; над патрубками установлены колпачки (диаметром от 60 до 150 мм), имеющие прорези для прохода П (Г) высотой от 15 до 30 мм. Уровень жидкости на тарелке данного типа (также как и для других тарелок, работающих с переливными устройствами) устанавливают при помощи регулируемой сливной перегородки. Преимущество тарелок данного типа – универсальность в работе, простота эксплуатации; недостатки – трудоемкость установки и регулировки колпачков.
Тарелки с туннельными колпачками собирают из штампованных желобов, уложенных по ходу движения жидкости и закрытых колпачками желобообразной формы с прорезями для прохода паров. Преимущество данного типа – легкость очистки колпачков при малом их количестве на тарелке; недостаток – невысокая эффективность.
Тарелки из S- образных элементов устанавливают перпендикулярно направлению движения жидкости, а сам элемент состоит из двух частей – желобчатой и колпачковой, имеющей прорези для прохода паров; элементы собирают так, что колпачковая часть предыдущего элемента закрывает желобчатую часть последующего элемента. Тарелки данного типа широко распространены благодаря низкой металлоемкости, высокой производительности и эффективности в работе (к.п.д. = 0,6-0,8).

1.7.2 Клапанные тарелки
В эту группу можно отнести тарелки с дисковыми и прямоугольными клапанами, клапаны с индивидуальным и групповым балластом. Клапанные тарелки используют в колоннах, работающих при атмосферном или повышенном давлении при нагрузках по жидкости до 100 м3/ м2 . ч. Тарелки широко распространены благодаря своим преимуществам: малой металлоемкости, относительно простой конструкции, невысокой стоимости, высокой эффективности (к.п.д. равен 0,7-0,85). Основное достоинство этих тарелок по сравнению с контактными устройствами других типов – динамичный режим их работы и способность обеспечить эффективный массообмен в широком диапазоне рабочих нагрузок; это достигается за счет изменения положения клапана в отверстиях тарелки (для дисковых клапанов) при изменении нагрузки колонны по паровой фазе, или путем утяжеления клапана (для балластных). Диапазон устойчивой работы клапанных тарелок составляет 3,5.
Наибольшее распространение получили тарелки с дисковыми клапанами. Клапаны диаметром 50 мм снабжены тремя направляющими разной высоты и установлены в отверстиях тарелки в шахматном порядке. Для предотвращения прилипания клапана к тарелке он снабжен упором. Важнейшим эксплуатационным показателем для клапанных тарелок является вес клапана, который должен обеспечить динамический режим работы тарелок при изменении нагрузки колонны по паровой фазе.

1.7.3 Ситчатые тарелки
В эту группу входят простые ситчатые тарелки, представляющие собой перфорированный диск с отверстиями диаметром от 2 до 6 мм, расположенными на полотне тарелки в шахматном порядке, а также разновидности этих тарелок, например, ситчатая тарелка с S- образной перегородкой, ситчато-клапанная тарелка, ситчатая тарелка с просечно-вытяжными устройствами и др. Их используют в колоннах, работающих с чистыми жидкостями при любых давлениях и при соблюдении стабильного режима работы. Нагрузка по жидкости в зависимости от разновидности тарелки может изменяться от 40 до 180 м3/ м2 . ч.
Преимущества тарелок – простота конструкции, малая металлоемкость, большое свободное сечение тарелки, высокая производительность по П (Г), а для последней разновидности – малое гидравлическое сопротивление и возможность использования в вакуумных колоннах . Недостатки тарелок – высокая чувствительность к точности установки и возможность забивки отверстий.

1.7.4 Решетчатые тарелки
Тарелки данного типа работают без переливных устройств и являются тарелками провального типа. По конструкции – это плоский диск с выштампованными щелями прямоугольной формы (4х60 мм), диаметр которого примерно равен внутреннему диаметру колонны. Прорези тарелки работают периодически, пропуская то жидкий, то паровой поток. Тарелки данного типа используют при больших нагрузках по жидкой фазе. Преимущества тарелок – простота конструкции, малая металлоемкость, возможность работы с загрязненными средами, достаточно высокая эффективность. Недостатки – узкий диапазон устойчивой работы.

1.8 Способ проведения ректификации

По способу проведения различают непрерывную и периодическую ректификацию. В первом случае разделяемая смесь непрерывно подается в ректификационную колонну и из колонны, непрерывно отводятся две и большее число фракций, обогащенных одними компонентами и обедненных другими. Схема потоков для непрерывной ректификации: – полной колоны, которая состоит из двух секций – укрепляющей и исчерпывающей. Исходная смесь (обычно при температуре кипения) подается в колонну, где смешивается с так называемой извлеченной жидкости и стекает по контактным устройствам (тарелкам или насадке) исчерпывающей секции противотоком к поднимающемуся потоку пара. Достигнув низа колонны, жидкостной поток, обогащенный тяжелолетучими компонентами, подается в куб колонны. Там жидкость частично испаряется в результате нагрева подходящим теплоносителем, и пар снова поступает в исчерпывающую секцию. Выходящий из этой секции пар (так называемый отгонный) поступает в укрепляющую секцию. Пройдя ее, обогащенный легколетучими компонентами пар, поступает в дефлегматор, где обычно полностью конденсирует подходящим хладагентом. Полученная жидкость делится на два потока: дистиллят и флегму. Дистиллят является продуктовым потоком, а флегма поступает на орошение укрепляющей секции, по контактным устройствам которой стекает. Часть жидкости выводится из куба колонны в виде так называемого кубового остатка (также продуктовый поток).
Отношение количества флегмы к количеству дистиллята обозначается через R и носит название флегмового числа. Это число – важная характеристика ректификации: чем больше R, тем больше эксплутационные расходы на проведение процесса. Минимально необходимые расходы тепла и холода, связанные с выполнением какой-либо конкретной задачи разделения, могут быть найдены с использованием понятия минимального флегмового числа, которое находится расчетным путем а предположении, что число контактных устройств, или общая высота насадки, стремится к бесконечности.
Если исходную смесь нужно разделить непрерывным способом на число фракций больше двух, то применяется последовательное либо параллельно-последовательное соединение колонн.
При периодической ректификации, исходная жидкая смесь единовременно загружается в куб колонны, емкость которого соответствует желаемой производительности. Пары из куба поступают в колонну и поднимаются к дефлегматору, где происходит их конденсация. В начальный период весь конденсат возвращается в колонну, что отвечает так называемому режиму полного орошения. Затем конденсат делится на флегму и дистиллят. По мере отбора дистиллята (либо при постоянном флегмовом числе, либо с его изменением) из колонны выводятся сначала легколетучие компоненты, затем среднелетучие и т.д. Нужную фракцию (или фракции) отбираются в соответствующий сборник. Операция продолжается до полной переработки первоначально загруженной смеси.

2. Технологическая часть

2.1 Описание технологической схемы установки

Рассмотрим схему установки с двухкратным испарением нефти (рис1.1). Эта схема технологически гибкая и работоспособная при значительном изменении содержания бензиновых фракций и растворенных газов. Коррозионно-активные вещества удаляются в первой (отбензинивающей) колонне К-1 и основная сложная колонна (атмосферная) К-2 защищена от их воздействия. Колонна К-2 работает совместно с двумя отпарными колоннами (стриппингами К-3/1 и К-3/2) в виде дополнительных боковых погонов. Благодаря предварительному удалению в отбензинивающей колонне растворенных газов и легкого бензина в змеевиках печи, в теплообменниках не создается большого давления и основная колонна не перегружается по парам.

Потоки: 1 - сырая нефть; 2 - попутный газ; 3 - пластовая вода; 4 - товарная нефть; Оборудование: С - 1,2,3 - сепараторы; О - 1 - отстойник; П - 1 - печь; ЭГ - 1 - электродегидратор

2.2 Материальный баланс установки

Составим материальный баланс установки мощностью 1,3 млн тонн в год по нефти, разгонка (ИТК) которой приведена в таблице. В отбензини-вающей колонне К-1 предусмотрим отбор фракций легкого бензина 28-1400С. В атмосферной колонне К-2 следующих фракций: тяжелого бензина 140-2000С, керосина 200-2500С, дизтоплива 250-3600С, и мазута 360-К.К.
По данным таблицы находим потенциальное содержание Хн.к.-к.к. отбираемых фракций в нефти.
Х110-140 = = 2,41 %масс.
х28-140 = х28-60 + х60-93 + х93-110 + х110-140 = 2,16 + 2,55 + 2,47 + 2,41 = 9,59 %масс.
Х140-142 = х110-142 – х110-140 = 0,16 %масс.
х195-200 ==0,54 %масс.
Х140-200 = х140-142 + х142-163 + х163-178 + х178-195 + х195-200 = 0,16 + 2,70 + 2,66 + 2,78 + 0,54 = 8,84 %масс.
Х200-221 = х195-221 – х195-200 = 2,78 – 0,54 = 2,25 %масс.
Х236-250 == 1,95 %масс.
X200-250 = х200-221 + х221-236 + х236-250 =2,25 + 2,70 + 1,95 = 6,89 %масс.
Х250-256 = х236-256 – х236-250 = 0,83 %масс.
Х344-360 ==2,65 %масс.
Х250-360 = х250-256 + х256-275 + х275-294 + х294-308 + х308-326 + х326-344 + х344-360 = 0,83 + 2,90 + 2,82 + 2,78 + 2,70 + 2,82 + 2,65 = 17,50 %масс.
Х360-362 = х344-362 – х344-360 = 2,98 – 2,65 = 0,33 %масс.
X360-К.К. = х360-362 + х362-380 + х380-400 + х400-425 + х425-448 + х448-465 + х465-486 + х486-500 + остаток = 0,33 + 2,98 + 3,06 + 2,94 + 3,02 + 2,94 + 3,02 + 1,99 + 36,30 =
= 56,58 %масс.
Результаты расчетов заносим в табл.2.2. Принимаем на основании литературных данных долю отбора Д всех фракций (кроме мазута) от потенциала и находим их фактический отбор Ф, %масс.:

Ф=Х ∙ Д

Весь недобор фракций приплюсовываем к остатку – мазуту. Фактические потери примем в количестве 1%масс.
Фактический отбор мазута:
Ф350-К.К.=100 – 0,60- 9,49 - 8,75 - 6,75 – 16,28 - 1,0 = 57,13 %масс.
Доля отбора мазута от потенциала:
Д350-К.К.=57,13/56,57 = 1,01
Результаты расчетов приведены в табл.2.1.

Таблица 2.1
Отбор фракций из нефти
Фракции	Потенциальное содержание фракции в нефти Х, %масс.	Доля отгона от потенциала Д	Фактический отбор фракций
Ф, %масс.	
Газ до С4
28-1400С
140-2000С
200-2500С
250-3600С
360-К.К.
Потери	0,60
9,59
8,84
6,89
17,50
56,58
-	1,00
0,99
0,99
0,98
0,93
1,01
-	0,60
9,49
8,75
6,75
16,28
57,13
1,00	
Итого	100,00	-	100,00	

Относительную плотность фракций определяем по правилу аддитивности:

где Хi и i- потенциальное содержание и относительная плотность узких фракций в широкой фракции (из табл.2.1).
Примем число рабочих дней в году 340 и составим материальный баланс всей установки (табл.2.2).

Таблица 2.2
Материальный баланс установки
Показатели		Мол.
вес
М	Выход	
			% масс	т/ч	т/сутки	т/год	
ПРИХОД:
Нефть	
0,8752	
-	
100	
159,31	
3823,53	
1300000	
РАСХОД:
Газ до С4
28-1400С
140-2000С
200-2500С
250-3600С
360-К.К Потери	
-
0,7084
0,7736
0,8080
0,8494
0,9513
-	
-
95
143
182
252
439
-	
0,60
9,49
8,75
6,75
16,28
57,13
1,00	
0,96
15,13
13,94
10,76
25,93
91,59
1,59	
22,94
363,01
334,62
258,17
622,28
2184,27
38,24	
7800
123423
113771
87779
211575
742652
13000	
ИТОГО	-	-	100,00	159,31	3823,53	1300000	

Отсюда относительная плотность мазута 
Молекулярный вес фракций определяем по формуле Воинова:

М=(7К – 21,5) + (0,76-0,04К)t + (0,0003 – 0,00245)t2,

где t – средняя температура кипения фракции, 0С. Определяется как среднее арифметическое между температурами начала и конца кипения фракций.
К – характеризующий фактор:

К=,

где Тср – средняя температура кипения фракции, К

,

где  - температура поправки относительной плотности на 1К.
Определяется по эмпирической формуле Кусакова:

Рассчитаем молекулярный вес фракции 28-1400С.

К
M28-140=(7=95
Для фракции 140-2000С:
; К=11,92; М=143
Для фракции 200-2500С
; К=11,87; М=182
Для фракции 250-3600С
; К=11,88; М=252
Для фракции 360-К.К.
; К=11,59; М=438,75
При расчете молекулярного веса мазута температуру конца кипения можно принять 6000С.
Результаты расчетов приведены в таблице 2.3.
На основании данных таблицы 2.2 составляем материальный баланс отбензинивающей колонны К-1(табл.2.3).
Далее составляем материальный баланс атмосферной колонны К-2 (табл.2.4)

Таблица 2.3
Материальный баланс колонны К-1
Показатели	Условное обозначение потока	Выход на нефть,
% масс	Массовый расход, кг/ч	
ПРИХОД: нефть	L	100	159314	
РАСХОД
Газ до C4
Бензин 28-1400С
Полуотбензиненная нефть
Потери	
-
D1
L0
-	
0,60
9,49
88,91
1,0	
956
15125
141639
1593	
ИТОГО	-	100	159314	

Таблица 2.4
Материальный баланс колонны К-2
Показатели	Условное обозначе-ние потока		Выход, % масс	Массовый расход, кг/ч	
			На нефть	На
полуотбензи-
ненную нефть		
ПРИХОД:
Полуотбензиненная нефть	
L0	
0,8974	
88,91	
100	
141639	
РАСХОД:
Бензин 140-2000С
Керосин 200-2500С
Дизтопливо 250-3600С
Мазут 360-К.К.	
D2
R3
R2
R1	
0,7736
0,8080
0,8494
0,9513	
8,75
6,75
16,28
57,13	
9,84
7,59
18,31
64,26	
13943
10757
25928
91011	
ИТОГО	-	-	88,91	100	141639	

При составлении материальных балансов колонн К-1 и К-2 все потери по установке отнесем на полуотбензиненную нефть.
Относительную плотность полуотбензиненной нефти также опреде-ляем по правилу аддитивности (пренебрегая содержанием газов):

Отсюда 
Выход отдельных фракций в % масс. На полуотбензиненную нефть (табл.2.4) находим по пропорции. Например для бензина D2:
масс.
Для керосина R3:
%масс.
2.3 Описание атмосферной колонны

Атмосферная колонна К-2 является сложной колонной состоящей из трех простых колонн (рис.2.2). Избыточное тепло в колонне снимается сверху колонны с помощью острого испаряющегося орошения и по высоте колонны двумя промежуточными циркуляционными орошениями.
Количество циркуляционных орошений примем равным количеству боковых фракций.
На основании литературных данных примем следующее число тарелок в концентрационной части колонны: в секциях бензина, керосина и дизтоплива – по 8 тарелок. На каждое циркуляционное орошение примем по 2 тарелки. В отгонной части колонны и в стриппинг-секциях примем по 6 тарелок. Таким образом, при наличии двух циркуляционных орошений в колонне общее число тарелок в атмосферной колонне будет 34.

Принципиальная схема атмосферной колонны

тяжелый бензин (D2)
НК 140-200С

gхол

34

33

32

31

30

29

28

27

6

5

4

3

2

1

Z3

керосин (R3)
НК 200-250С

26

25

II ЦО 

24

23

22

21

20

19

18

17

6

5

4

3

2

1

Z2

диз. топливо (R2)
НК 250-360С

16

15

I ЦО 

14

13

12

11

10

9

8

7

L0

6

5

4

3

2

1

Z1

мазут (R1)
360С-КК

К-3/2

К-3/1

К-2

Рис.2.

2.4 Физические характеристики по высоте колонны

2.4.1 Давление
Примем давление вверху колонны (над верхней, 34-ой тарелкой) 140 кПа. Это немного выше атмосферного и необходимо для преодоления гидравлических сопротивлений при прохождении паров дистиллята через конденсатор-холодильник.
Примем к установке в колонне клапанные тарелки. По справочным данным гидравлическое сопротивление одной клапанной тарелки составляет =0,6 кПа. Рассчитаем абсолютное давление под каждой тарелкой по высоте колонны, начиная сверху (табл.2.5).

Таблица 2.5
Физические характеристики по высоте колонны
Сек-
ция	Номер тарелки	Давление под тарелкой,
кПа	Плотность
жидкости на
тарелке, 	Молекулярный вес жидкости на тарелке	Температура на тарелке,
0С	
Секция бензина	34	140,6	0,7736	143	173	
	33	141,2	0,7763	146	180,14	
	32	141,8	0,7789	149	187,29	
	31	142,4	0,7815	152	194,43	
	30	143,0	0,7842	155	201,57	
	29	143,6	0,7868	158	208,71	
	28	144,2	0,7895	161	215,86	
	27	144,8	0,7921	164	223	
2-ое
ЦО	26	145,4	0,7957	169	229,50	
	25	146,0	0,7993	175	236,00	
Секция керосина	24	146,6	0,8029	180	242,50	
	23	147,2	0,8064	186	249,00	
	22	147,8	0,8100	191	255,50	
	21	148,4	0,8136	197	262,00	
	20	149,0	0,8172	202	268,50	
	19	149,6	0,8208	208	275,00	
	18	150,2	0,8243	213	281,50	
	17	150,8	0,8279	219	288	
1-ое
ЦО	16	151,4	0,8356	233	294,09	
	15	152,0	0,8433	246	300,18	
Секция дизтоплива	14	152,6	0,8510	260	306,27	
	13	153,2	0,8588	274	312,36	
	12	153,8	0,8665	288	318,45	
	11	154,4	0,8742	301	324,55	
Секция дизтоплива	10	155,0	0,8819	315	330,64	
	9	155,6	0,8896	329	336,73	
	8	156,2	0,8973	343	342,82	
	7	156,8	0,9050	356	348,91	
Отгонная часть	6	157,4	0,9127	370	355	
	5	158,0	0,9204	384	350	
	4	158,6	0,9281	398	345	
	3	159,2	0,9358	411	340	
	2	159,8	0,9436	425	335	
	1	160,4	0,9513	439	330	

2.4.2 Плотность и молекулярный вес
Плотность жидкости в отдельных сечениях колонны принимается из расчёта равномерного перепада её по тарелкам. Поэтому, зная плотность в конечных данного сечения колонны, рассчитываем её по отдельным тарелкам.
Так, относительная плотность бензина D2 составляет 0,7736. Это соответствует плотности жидкости на верхней, 34-ой тарелке. Плотность керосина 0,8080 – это плотность жидкости, стекающей с нижней 1-ой тарелки стриппинга К-3/2.
Бензиновую секцию колонны (8 тарелок) и керосиновай стриппинг К-3/2 (6 тарелок) можно представить как простую колонну из 14 тарелок, дистиллят которой бензин D2 , а остаток – керосин. Зная плотности на верхней и нижней тарелках этой простой колонны, рассчитаем плотности по оставшимся тарелкам. Перепад плотности на один межтарельчатый интервал:

Плотность на 33-ей тарелке 0,7736+0,0026=0,7763
Плотность на 32-ой тарелке 0,7762+0,0026=0,7789
И так далее. После 27-ой тарелки колонны переходим на 6-ю тарелку керосинового стриппинга. Плотности на тарелка керосинового стриппинга приводятся в табл.2.4.2.2.
Следующее сечение – между 27-ой тарелкой основной колонны и первой тарелкой стриппинга К-3/1, с которой стекает дизтопливо с плотностью 0,8494. Перепад плотности на один межтарельчатый интервал в данном сечении составляет:

Плотность на 26-ой тарелке 0,7921+0,0036=0,7957
Плотность на 25-ой тарелке 0,7957+0,0036=0,7993
После 17-ой тарелки переходим на 6-ю тарелку дизельного стриппинга.
С 1-ой тарелки основной колонны стекает мазут с плотностью 0,9513. Перепад плотности на один межтарельчатый интервал в сечении между 17-ой и 1-ой тарелками составляет:

Плотность на 16-ой тарелке 0,8279+0,0077=0,8356
Плотность на 15-ой тарелке 0,8356+0,0077=0,8433
И так далее.
Аналогично плотности рассчитывается молекулярный вес.

Таблица 2.6
Физические характеристики в стриппинг-секциях
Стриппинг	Номер тарелки	Плотность жидкости на тарелке, 	Молекулярный
вес жидкости
на тарелке	Температура на тарелке,0С	
Стриппинг керосина
К-3/2	6	0,7948	167	219,67	
	5	0,7974	170	216,33	
	4	0,8001	173	213,00	
	3	0,8027	176	209,67	
	2	0,8053	179	206,33	
	1	0,8080	182	203	
Стриппинг дизтоплива
К-3/1	6	0,8315	224	285,50	
	5	0,8351	230	283,00	
	4	0,8387	236	280,50	
	3	0,8422	241	278,00	
	2	0,8458	247	275,50	
	1	0,8494	252	273	

2.4.3 Температура
Температуры верха колонны и вывода боковых фракций определяются графическим методом. Сначала строятся кривые ИТК фракций бензина, керосина и дизтоплива.
Для построения ИТК фракции бензина 140-2000С составляется таблица 2.7.
В табл.2.7 выход узких фракций на бензин рассчитывается по пропорции, принимая потенциальное содержание 8,84%масс. За 100%.
Например, для узкой фракции 140-1420С:
%масс.
Суммарный выход для узкой фракции 142-1630С:
1,81+30,6=32,4

Таблица 2.7
Выход узких фракций бензина 140-2000С
Пределы
кипения узких фракций,0С	Выход узких фракций на
нефть, % масс.	Выход узких
фракций на
бензин, % масс.	Суммарный
выход узких
фракций, % масс.	
140-142	0,16	1,8	1,8	
142-163	2,70	30,6	32,4	
163-178	2,66	30,1	62,5	
178-195	2,78	31,5	93,9	
195-200	0,53	6,1	100,0	
Сумма	8,84	100,0	-	

Далее по точкам 1400 – 0%; 1420 – 1,8%; 1630 – 32,4%; 1780 – 62,5%; 1950 – 93,9%; 2000 – 100% строятся кривые ИТК бензина (рис.2.3).

По той же методике строятся кривые ИТК для керосина и дизтоплива.

Таблица 2.8
Выход узких фракций керосина 200-2500С
Пределы
кипения узких фракций,0С	Выход узких
фракций на
нефть, % масс.	Выход узких
фракций на
бензин, % масс.	Суммарный
выход узких
фракций, % масс.	
200-221	2,25	32,58	32,58	
221-236	2,70	39,18	71,76	
236-250	1,95	28,24	100,00	
Сумма	6,89	100,00	-	

Таблица 2.9
Выход узких фракций дизтоплива 250-3600С
Пределы
кипения узких фракций,0С	Выход узких фракций на
нефть, % масс.	Выход узких
фракций на
бензин, % масс.	Суммарный
выход узких
фракций, % масс.	
250-256	0,834	4,82	4,82	
256-275	2,70	15,60	20,42	
275-294	2,82	16,30	36,72	
294-308	2,78	16,07	52,79	
308-326	2,70	15,60	68,39	
326-344	2,82	16,30	84,69	
344-360	2,65	15,31	100,00	
Сумма	17,303	100,00	-	

Таблица 2.10
Характеристика кривых ИТК фракций
Фракция	Температура отгона по кривой ИТК,0С	Тангенс угла
наклона
(t70-t10)/60	
	10%	50%	70%		
Бензин	148	172	182	0,57	
Керосин	206	228	238	0,53	
Дизтопливо	262	308	328	1,10	

Температуры начала и конца прямых однократного испарения (табл. 2.11) находим по графику Обрядчикова и Смидович, по результатам строим прямые ОИ фракций.

Таблица 2.11
Параметры прямых ОИ фракций
Фракция	Процент МТК,
соответствуюший началу ОИ –0% масс.	Процент ИТК,
соответствующий концу ОИ – 100% масс.	
Бензин	35	58	
Керосин	37	57	
Дизтопливо	32	60	

Для построения прямой ОИ, например, для бензина находим на рис.2.3 на оси абцисс точку 35% проводим вертикаль до пересечения с кривой ИТК и далее горизонталь влево до пересечения с осью ординат. Получаем первую точку прямой ОИ, соответствующей 0 % отгона. Затем проводим вертикаль от точки на оси абцисс 58% до пересечения с кривой ИТК и далее горизонталь вправо. Получаем вторую точку прямой ОИ, соответствующей 100% отгона. Соединив эти две точки, получаем прямую ОИ бензина.
Аналогично по данным табл.2.11 строятся прямые ОИ для керосина и дизтоплива.
Далее корректируем прямую ОИ бензина на его парциальное давление вверху колонны. Задаёмся расходом водяного пара в низ колонны (Z1) 3% масс. от мазута и в стриппинг-секции (Z2 и Z3) 2% масс. от бокового погона:
 кг/ч
 кг/ч
 кг/ч
Общий расход водяного пара:

 кг/ч

Парциальное давление бензиновых паров наверху колонны:

, кПа

где  – абсолютное давление наверху колонны, кПа ( = 140 кПа)
МD2 – молекулярный вес тяжелого бензина (МD2 = 143)
gx – количество острого холодного орошения.
 – молекулярный вес воды (= 18)
Принимаем предварительно кратность орошения 3:1, тогда количество острого холодного орошения:

gxол = 3 ∙D2 = 41827,50 кг/ч.

РБ=703,84 мм.рт.ст.

Далее корректируем прямую ОИ бензина на давление 93,82кПа. Новая прямая ОИ будет параллельна старой и располагаться выше, так как давление выше атмосферного (101,3 кПа).
Поэтому для построения новой ОИ достаточно найти одну точку, через которую и проводим прямую, параллельную старой ОИ. Для этого по методу Пирумова находим температуру, соответствующую точке пересечения ИТК и ОИ бензина при атмосферном давлении и по графику Кокса, корректируем эту точку на парциальное давление бензиновых паров. Точка пересечения ИТК и ОИ бензина при атмосферном давлении 101,3 кПа составляет 170С. При парциальном давлении 93,82 кПа эта температура понизится до 166С. Через полученную точку проводим прямую, параллельную прямой ОИ, построенной при атмосферном давлении. Получаем прямую ОИ при рассчитаном давлении.
Температура верха колонны соответствует температуре конца прямой ОИ бензина при давлении 93,82 кПа.
По графику tверха=1730С. Эта температура соответствует температуре верхней, 34-ой тарелки, т.е. t34=1730С.
Температура вывода керосина с 27-ой тарелки соответствует температуре начала ОИ керосина. По графику t27=2230С.
Температура вывода дизтоплива с 17-ой тарелки соответствует температуре начала ОИ дизтоплива. По графику t17=2880С.
Примем температуру сырья на входе в колонну 3550С, т.е. =3550С.
 Перепад температур в стриппинг-секциях зависит от расхода водяного пара и примерно оценивается величиной, равной (710)∙Z; для стриппинг-секций тяжелых фракций эта величина ниже, чем для легких. Например, для керосинового стриппинга К-3/2 этот перепад составит 20С, и тогда температура вывода керосина из стриппинга:
tкер= 223–20=203С
Эта температура соответствует температуре нижней 1-й тарелки керосинового стриппинга.
Для дизельного стриппинга К-3/1 перепад равен 15С, и температура вывода дизтоплива из стриппинга:
tдт= 288–15=273С.
Эта температура соответствует температуре нижней 1-й тарелки дизельного стриппинга:
tмаз=355-25=330С
Так как сырьё колонны поступает на 6-ю тарелку, то температура на этой тарелке t6=3550С.
Полученные таким образом температуры на соответствующих тарелках вносим в таблицы 2.5 и 2.6. Остальные температуры на тарелках определяем аналогично плотности из расчёта равномерного перепада по каждому сечению.
Примем температуру холодного орошения вверху колонны tхол=35С, температуру ввода второго циркуляционного орошения tЦ2=70С (орошение поступает на 26-ю тарелку), температуру первого циркуляционного орошения tЦ1=100С (орошение поступает на 16 тарелку).

2.5 Доля отгона сырья на входе в колонну

Долю отгона сырья определяем графическим способом. Для этого строим кривую ИТК полуотбензиненной нефти по данным таблицы 2.12 (аналогично строим кривые ИТК светлых фракций).

Таблица 2.12
Выход узких фракций полуотбензиненной нефти
Пределы кипения узких фракций,С	Выход узких фракций на нефть, % масс.	Выход узких фракций на
полуотбензиненную нефть, % масс.	Суммарный выход узких фракций,
% масс.	
140-142
142-163
163-178
178-195
195-221
221-236
236-256
256-275
275-294
294-308
308-326
326-344
344-362
362-380
380-400
400-425
425-448
448-465
465-486
486-500	0,16
2,70
2,66
2,78
2,78
2,70
2,78
2,90
2,82
2,78
2,70
2,82
2,98
2,98
3,06
2,94
3,02
2,94
3,02
1,99	0,18
3,01
2,96
3,10
3,10
3,01
3,10
3,23
3,14
3,10
3,01
3,14
3,32
3,32
3,41
3,27
3,36
3,27
3,36
2,22	0,2
3,2
6,2
9,3
12,4
15,4
18,5
21,7
24,8
27,9
30,9
34,1
37,4
40,7
44,1
47,4
50,8
54,0
57,4
59,6	
Остаток	36,30	40,42	100	
Сумма	89,81	100	-	

Далее по данным кривой ИТК сырья, по графику Обрядчикова и Смиридович составляем таблицы 5.13 и 5.14 и строим прямую ОИ полуотбензиненной нефти.
Полученная новая прямая ОИ сырья соответствует атмосферному давлению 101,3 кПа. Но в зоне питания, под 7-ой тарелкой, давление составляет 156,8 кПа (табл.2.5). Поэтому корректируем прямую ОИ сырья по графику Кокса на давление 156,8 кПа (рис.2.3).
По полученной новой ОИ определяем долю отгона. Доля отгона полуотбензиненной нефти при 3550С и 156,8 кПа е=0,3875.

Таблица 2.13
Характеристика кривой ИТК полуотбензиненной нефти
Фракция	Температура отгона по кривой ИТК, 0С	Тангенс угла наклона
(t70-t10)/60	
	10 %	50 %	70 %		
140-К.К.	202	442	525	5,38	

Таблица 2.14
Параметры прямой ОИ полуотбензиненной нефти
Фракция	Процент ИТК,
соответству-ющий началу
ОИ-0%масс.	Процент ИТК,
соответству-ющий концу
ОИ-100%масс.	Температура, соответству-
ющая началу ОИ	Температура, соответству-
ющая концу ОИ	
140-К.К.	7	77	182	544	

2.6 Тепловой баланс колонны

Приходные и расходные статьи теплового баланса без тепла, снимаемого орошениями, приводятся в таблице 2.15. 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.

Таблица 2.15
Тепловой баланс атмосферной колонны К-2
Наименование
потока	Обоз-наче-ние	Массовый расход, кг/ч	t, С	Энтальпия, кДж/кг	Количество тепла, кВт	
ПРИХОД:						
Паровая фаза	LП	54885,23	355	1109,22	16911,08	
Жидкая фаза	LЖ	86754,07	355	834,07	20099,77	
Водяной пар	Z	3464,05	400	3273,23	3149,62	
Итого	-	145103,35	-	-	40160,46	
РАСХОД:						
Бензин	D2	13942,50	173	679,30	2630,89	
Керосин	R3	10757,18	203	459,08	1371,77	
Дизтопливо	R2	25928,31	273	637,31	4590,11	
Мазут	R1	91011,31	330	761,01	19239,06	
Водяной пар	Z	3464,05	173	2824,10	2717,45	
Итого	-	145103,35	-	-	30549,28	

Количество паровой фазы сырья:

 кг/ч
 141639 – 54885,23 = 86754,07 кг/ч

Относительную плотность паровой фазы сырья рассчитываем с учётом того, что в её составе находятся в основном светлые фракции.

Энтальпия паровой фазы сырья при 3550С

I
I 
I
Количество тепла в кВт для каждого потока определяем по формуле:

Общее количество тепла, которое необходимо снять орошениями в колонне:

Qор = Qприх – Qрасх. = 40160,46 – 30549,28= 9611,18кВт =34600247,82 кДж/ч

Этот избыток тепла в колонне снимается острым орошением вверху колонны и двумя промежуточными циркуляционными орошениями под тарелками отбора боковых фракций.

2.7 Расчет внутренних материальных потоков в атмосферной колонне

2.7.1 Верхнее сечение колонны

Схема третьей простой колонны

Рис.2.4

gхол – количество холодного орошения, подаваемого на верхнюю тарелку G34 – количество всех нефтяных и водяных паров, поднимающихся с 34-й тарелки G26 – количество всех нефтяных и водяных паров, поднимающихся с 26-й тарелки
Найдем количество тепла, снимаемого острым холодным орошением наверху колонны:

Z12 = Z1 + Z2 = 2730,34+518,57 = 3248,91 кг/ч

 – энтальпия парового потока на 26-й тарелке:

T26 = 229,5С = 502,5 К – температура парового потока на 26-й тарелке;
– относительная плотность тяжелого бензина на 26-й тарелке

7996

,

0

)

26

(

ρ

15

15

=

– энтальпия парового потока на 34-й тарелке;
– энтальпия керосина;
– энтальпия водяного пара на 26-й тарелке (при 229,5С).
– энтальпия водяного пара на 34-й тарелке (при 173С)
– энтальпия водяного пара при 400С.
Энтальпия холодного орошения наверху колонны:

Tхол. = 35С = 308 К – температура холодного орошения.

Количество холодного орошения сверху колонны:

Количество флегмы стекающей с 34-й тарелки:

 – энтальпия нефтяных паров, поднимающихся с 33-й тарелки:

 – энтальпия жидкости, стекающей с 34-й тарелки:

Флегмовое число:

Количество паров (нефтяных Gв и водяных Z1,2,3) наверху колонны, кг/ч:

Gв = gхол + D2+Z123 = 9452,10+13942,50+3464,05=26858,65 кг/ч

Объем паров наверху колонны, м3/с:

МD2- молекулярный вес тяжёлого бензина (143),
Т34 – температура на 34-й тарелке (446 К),
Pв – давление наверху колонны (140 кПа)
Плотность паровой (1) и жидкой (2) фазы:

Относительная плотность жидкой фазы наверху колонны при температуре верха:

Абсолютная плотность жидкой фазы, кг/м3:

Нагрузка верхней тарелки по жидкости, м3/ч:

2.7.2 Среднее сечение колонны

Схема второй простой колонны

Рис.2.5
– количество второго циркуляционного орошения 
G26 – количество всех нефтяных и водяных паров, поднимающихся с 26-й тарелки
G16 – количество всех нефтяных и водяных паров, поднимающихся с 16-й тарелки

Найдем количество второго циркуляционного орошения, кг/ч:

gЦ2=

Числитель данного уравнения - количества тепла QЦ2, снимаемого вторым циркуляционным орошением. Тогда

gЦ2= 

I
I
I

Количество второго циркуляционного орошения:

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-й тарелки, кг/ч:

G24 = g25 + D2 + R3 + Z1,2= 43332,47+13942,5 + 10757,18 + 3248,91=
=71281,06 кг/ч

Объем паров над 24-й тарелкой, м3/с:

Плотность паровой фазы над 24-й тарелкой:

Относительная плотность жидкой фазы на 25-й тарелке при рабочих условиях:

Абсолютная плотность жидкой фазы:

Нагрузка 25-й тарелки по жидкости:

2.7.3 Нижнее сечение колонны
Количество тепла, снимаемое первым циркуляционным орошением:

QЦ1=34600247,82 – 5759371,21 – 11906478,88 = 16934397,73 кДж/ч.
Количество первого циркуляционного орошения:

– энтальпия первого циркуляционного орошения, подаваемого при принятой температуре tЦ1=1000С на 16-ю тарелку, кДж/кг:

 – энтальпия жидкостного потока на 15-й тарелке:

Количество флегмы стекающей с 15-й тарелки на 14-ю:

 – энтальпия парового потока на 14-й тарелке:

Флегмовое число на данной тарелке:

Количество нефтяных и водяных паров, поднимающихся с 14-й тарелки:

G14 = g15 + D2 + R3 + Z1 +R2

G14=68508,20+13942,5+10757,18+2730,34+25928,31=121866,52
кг/ч
Объем паров над 14-й тарелкой:

Плотность паровой фазы над 14-й тарелкой:

Относительная плотность жидкой фазы на 15-й тарелке при рабочих условиях:

Абсолютная плотность жидкой фазы:

Нагрузка 15-й тарелки по жидкости:

Результаты расчётов по всем сечениям колонны сводим в таблицу 2.15.

Таблица 2.15
Внутренние материальные потоки
Сечение под тарелкой	Флегмовое число	Объемный расход паров V,м3/с	Плотоность паров , кг/м3	Абсолютная плотность жидкости ,кг/м3	Нагрузка тарелки по жидкости Lж, м3/ч 	
34	1,36	2,48	3,01	648,64	29,21	
25	1,75	4,77	4,15	630,17	68,76	
15	1,35	6,07	5,58	640,26	107,00	

По данным таблицы видно, максимальную нагрузку как по жидкой, так и по паровой фазе.

2.8 Диаметр колонны

При определении диаметра колонны проводим расчеты по сечению, имеющему максимальную нагрузку по парам.
Диаметр колонны рассчитывается из уравнения расхода:

Максимальная допустимая скорость паров:

, м/с

где Сmax – коэффициент, зависящей от типа тарелки, расстояния между тарелками, нагрузки по жидкости;
и- плотность жидкой и паровой фазы в данном сечении колонны, кг/м3.

Сmax = K1 ∙ K2  C1 – К3( – 35).

Коэффициент  находим из следующего выражения:

,

где LЖ – нагрузка тарелки по жидкости, м3/ч(табл.2.15); Vi – объемный расход паров в данном сечении, м3/ч; n – число потоков жидкости на тарелке.
Примем к установке тарелки клапаные прямоточные, расстояние между тарелками 600 мм. Число потоков по жидкости на тарелке равным двум. Тогда К1=1,15; C1 = 1050, K2= 1,0, К3 = 4,0.

Сmax = 1,15 ∙ 1050 ∙ 1,0 – 4∙(26,91 – 35) = 1239,86
 = 1,12 м/с
Диаметр колонны:

Полученный диаметр округляем в большую сторону. Примем диаметр колонны DK = 2,8 м [1,с.46].
Проверяем скорость паров при принятом диаметре колонны, м/с:

Она находится в допустимых пределах (0,6-1,15 м/с) для атмосферных колонн и расстоянии между тарелками 600 мм.
Расход жидкости на единицу длины слива, м3/(м∙ч):

,

где  - относительная длина слива, обычно находится в пределах 0,65-0,75.
Полученное значение меньше максимально допустимого, которое составляет LVдоп=65 м3/(м∙ч), значит число потоков равно 2.
Параметры Wn и Lv находятся в допустимых пределах. Следовательно диаметр колонны 2,8 м принят верно.

2.9 Уточнение температур вывода боковых фракций

2.9.1 Уточнение температуры вывода керосина
Уравнение материального баланса:

,
где ;

Уравнение теплового баланса:

Или

,

Правая часть уравнения – это тепло, снимаемое холодным орошением QХОЛ.
Тогда количество флегмы, стекающей с 28-й тарелки, кг/ч:

, кг/ч

Для расчета парциального давления нефтяных паров под 28-й тарелкой составляем таблицу 2.16.

Таблица 2.16
Парциальное давление паров
Поток	Массовый
расход, кг/ч	Молекулярный вес, Mi	Мольный расход, кмоль/ч	Мольная
Доля, yi	Парци-альное давление потока, кПа	
D2	13942,50	143	97,76	0,2597	37,44	
g28	13874,84	161	86,28	0,2292	33,05	
Z1,2,3	3464,05	18	192,45	0,5112	73,71	
∑	31281,39	-	376,49	1,0000	-	

Молекулярный вес флегмы, стекающей с 28-й тарелки, соответствует молекулярному весу жидкости на этой тарелке.
Мольный расход определяется по выражению:

Парциальное давление потоков:

где Р28 – абсолютное давление под 28-й тарелкой. Р28=144,2 кПа.
Парциальное давление нефтяных паров под 28-й тарелкой:

P28НП =РD2+Рg28= 37,44 + 33,05 = 70,49 кПа

В предварительном расчете температуры вывода керосина с 27-й тарелке парциальное давление нефтяных паров было принято 101,3 кПа и
t27 = 223С.
Производим корректировку температуры вывода керосина с 27-й тарелки. Для этого строим новую прямую ОИ керосина по методу Пирумова при давлении 70,49 кПа и находим температуру начала ОИ.
При этом давлении прямая сместится вниз по оси температуры. Получаем t’27 = 204С.
Уточняем температуру керосина на выходе из стриппинга, 0С:
t’кер = t’27 – 20C = 204 – 20 = 184C
При этой температуре определяем энтальпию жидкого керосина I’кер и количества тепла, выводимое керосином из стриппинга:

Определяем величину изменения этого тепла :

Так как , то с керосином уходит меньше тепла, чем ранее. Поэтому вторым циркуляционным орошением необходимо снимать уже больше тепла, кДж/кг:

Корректируем количество второго циркуляционного орошения:

2.9.2 Уточнение температуры вывода дизтоплива
Уравнение материального баланса:

,
где ;

Уравнение теплового баланса:

Или

Так как Qхол=gхол(), то количество флегмы, стекающей с 28-й тарелки, кг/ч:

Для расчета парциального давления нефтяных паров под 28-й тарелкой составляем таблицу 2.17

Таблица 2.17
Парциальное давление паров
Поток
паров	Массовый
расход, кг/ч	Молеку-
лярный вес Mi	Мольный расход, кмоль/ч	Мольная
Доля, yi	Парциальное давление потока Рi,кПа	
D2	13942,50	143	97,76	0,1960	29,44	
R3	10757,18	182	59,09	0,1185	17,79	
g18	34470,24	213	161,49	0,3237	48,62	
z1,2	3248,91	18	180,49	0,3618	54,35	
∑	-	-	498,83	1	-	

Молекулярный вес флегмы, стекающей с 18-й тарелки, соответствует молекулярному весу жидкости на этой тарелке.
Мольный расход определяется по выражению:

Парциальное давление потоков:

где Р18 – абсолютное давление под 18-й тарелкой. Р18=150,2 кПа.
Парциальное давление нефтяных паров под 18-й тарелкой, кПа:

=РD2+РR3+Pg18= 29,44+17,79+48,62= 95,85 кПа

Переносим прямую ОИ дизтоплива вверх по графику Кокса на рассчитанное парциальное давление.
Определяем температуру начала ОИ – это будет новая температура вывода дизтоплива в стриппинг с 17-й тарелки .
Уточняем температуру вывода дизтоплива из стриппинга, 0С:
t’ДТ = t’17 – 15C = 282 – 15 = 267C
При этой температуре корректируем количество тепла, выводимое дизтопливом из стриппинга, кДж/ч

Определяем величину изменения этого тепла :

Так как , то с дизтопливом уходит больше тепла, чем ранее. Поэтому вторым циркуляционным орошением необходимо снимать уже меньше тепла, кДж/кг:

Корректируем количество второго циркуляционного орошения, кг/ч:

В нашем случае произошла корректировка температуры вывода керосина и дизтоплива, составляем новый, скорректированный тепловой баланс колонны К-2.В новом балансе должно выполняться условие:

Таблица 2.18
Уточненный тепловой баланс колонны
Наименование
потока	Обозначение	Массовый расход, кг/ч	t, С	Энтальпия, кДж/кг	Количество тепла, кВт	
ПРИХОД:						
Паровая фаза	LП	54885,23	355	1109,22	16911,08	
Жидкая фаза	LЖ	86754,07	355	834,07	20099,77	
Водяной пар	Z	3464,05	400	3273,23	3149,62	
Итого	-	145103,35	-	-	40160,46	
РАСХОД:						
Бензин	D2	13942,50	173	679,30	2630,89	
Керосин	R3	 10757,18	184	409,56	1223,82	
Дизтопливо	R2	25928,31	252	578,59	4167,15	
Мазут	R1	91011,31	330	761,01	19239,06	
Водяной пар	Z	3464,05	173	2824,10	2717,45	
Итого	-	145103,35	-	-	29978,37	

Qприх – Qрасх. = 40160,46– 2978,37 = 10182,09кВт
Qхол+QЦ1+Q’Ц2= 5759371,21+18457044,70+12439115,88 =10182,09кВт

Условие выполняется.

2.10 Расчет стриппинг-секций

Из совместного решения уравнения материального и теплового балансов находится нагрузка верхней тарелки каждого стриппинг-секции по паровой и жидкой фазе. Затем по максимальной паровой нагрузке определяется единый диаметр стриппинг-секций (колонны К-3)

2.10.1 Расчет стриппинг-секции керосина

Схема керосинового стриппинга

Рис.2.6
g27 - количество флегмы, стекающей с 27-й тарелки в стриппинг, кг/ч;
G6 – количество паров, уходящих с верхней, 6-й тарелки стриппинга под 27-ю тарелку атмосферной колонны, кг/ч.

Уравнение теплого баланса с учетом водяного пара:

Отсюда с учетом уравнения материального баланса находится количество нефтяных паров G6, кг/ч :

где IЖ27- энтальпия жидкости при уточнённой температуре и плотности на 27-й тарелке, кДж/кг,
IП6-энтальпия нефтяных паров при температуре и плотности на верхней, 6-й тарелке стриппинга (с учётом изменения температуры на 27-й тарелке), кДж/кг.
IВП6- энтальпия водяного пара при температуре 6-й тарелки стриппинга, кДж/кг. Определяется по [1,c93].

I

Определяем количество флегмы, стекающей в керосиновый стриппинг:

g27=G6+R3

g27=5770,15+10757,18=16527,33 кг/ч
Объемный расход паров, уходящих с 6-й тарелки стриппинга,м3/с:

uде T6-температура на 6-й тарелке, К; Р27-давление под 27-й тарелкой атмосферной колонны, кПа; М6 – молекулярный вес нефтяных паров с 6-й тарелки стриппинга(табл.2.5).
Плотность паровой фазы:

Относительная плотность флегмы, стекающей на верхнюю тарелку стриппинга:

,

где t – температура на 27-й тарелке; - относительная плотность на 27-й тарелке.
 или 
Нагрузка верхней, 6-й тарелки стриппинга по жидкости:

2.10.2 Расчет стриппинг-секции дизтоплива
Составим уравнение материального баланса потоков без учёта водяного пара (рис.2.7)

g17=G6+R2

Схема дизельного стриппинга

Рис.2.7
g17 - количество флегмы, стекающей с 17-й тарелки в стриппинг, кг/ч;
G6 – количество паров, уходящих с верхней, 6-й тарелки стриппинга под 17-ю тарелку атмосферной колонны, кг/ч.

Определяем количество флегмы, стекающей в керосиновый стриппинг:

g17=G6+R2

g17=5941,07+25928,31= 31869,37кг/ч
Объемный расход паров:

Плотность паров:

Относительная плотность флегмы, стекающей с 17-й тарелки атмосферной колонны на верхнюю тарелку стриппинга при рабочих условиях:

где t – температура на 17-й тарелке; - относительная плотность на 17-й тарелке.

Нагрузка верхней, 6-й тарелки стриппинга по жидкой фазе:

Результаты расчета сводим в таблицу 2.19

Таблица 2.19
Параметры стриппинг-секций
Стриппинг-секция	Объемный расход паров V,м3/с	Плотность паров ,кг/м3	Абсолютная плотность жид.,кг/м3	Нагрузка тарелки по жид.Lж,м3/ч	
Керосина	0,351	4,56	646,3	25,57	
Дизтоплива	0,455	3,63	643,9	49,50	

Находим диаметр колонны по наибольшим нагрузкам по парам и по жидкости. Примем к установке клапанные однопоточные тарелки, расстояние между тарелками 450 мм. Тогда К1 = 1,15; К2 = 1,0; К3 = 4,0;С1 = =765.
;
Сmax = 1,15765– 4(86,61– 35) = 673,31

Диаметр стриппинг-секции:

Принимаем к установке диаметр стриппинг-секций 0,9м.

2.11 Высота колонны

Высота атмосферной колонны рассчитывается по уравнению:

,м

где Н1 – высота от верхнего днища до верхней тарелке, м;
Нк – высота конценрацоинной тарельчатой части колонны, м;
Ни – высота отгонной, исчерпывающей тарельчатой части колонны, м;
Нп – высота секции питания, м;
Н2 – высота от уровня жидкости в кубе колонны до нижней тарелки, м;
Нн – высота низа колонны, от уровня жидкости до нижнего днища, м;
Н0 – высота опоры, м.
Высота Н1 принимается равной 0,5 диаметра колонны, если днище полукруглое, и 0,25диаметра, если днище эллиптическое. Полушаровые днища применяют для колонн диаметром более 4 метров. Поэтому Н1= .
Высота Нк и Ни зависят от числа тарелок в соответствующих частях колонны и расстояния между ними:

Нк=(Nконц-1)h=(28-1)0,6=16,2м.
Ни=(Nотг-1)h=(6-1)0,6=3,0м.
где h=0,6м – расстояние между тарелками.
Высота секции питания Нп берется из расчета расстояния между тремя-четырьмя тарелками:
Нп=(3-1)h=(3-1)0,6=1,2м
Высота Н2 принимается равной от 1 до 2м. чтобы разместить глухую тарелку и иметь равномерное распределение по сечению колонны паров. Примем Н2=1,5м.
Высота низа (куба) колонны Нн рассчитывается, исходя из 5-10 минутного запаса мазута, необходимого для нормальной работы насоса в случае прекращения подачи сырья в колонну:

Нп=,м

где  - абсолютная плотность мазута при температуре низа колонны.
Относительная плотность мазута при температуре низа колонны 325 0С:

Fk=.
Нн=
Штуцера отбора нижнего продукта должен находится на отметке не ниже 4-5м от земли, для того, чтобы обеспечить нормальную работу горячего насоса. Поэтому высота опоры Н0 конструируется с учетом обеспечения необходимого подпора жидкости и принимается высотой не менее 4-5м. Примем Н0= 4,0м.
Полная высота колонны: Нк=0,7+16,2+3+1,2+1,5+1,6+4,0=28,20м.

2.12 Диаметры штуцеров

Диаметры штуцеров определяют из уравнения расхода по допустимой скорости потока:

Dш=,м

где V – объемный расход потока через штуцер,м3/с;
Величина допустимой скорости Wдоп принимается в зависимости от назначения штуцера и фазового состояния потока, м/с [1,c65].
Рассчитанный диаметр штуцера далее округляем в большую сторону до ближайшего стандартного значения[1,с.65].

2.12.1 Ввод сырья в колонну
Массовый расход потока через штуцер L0=141639кг/ч.
Относительная плотность полуотбензиненной нефти 
Относительная плотность при температуре ввода сырья:

Абсолютная плотность полуотбензиненной нефти при этой температуре

Примем скорость парожидкостного потока в штуцер Wдоп=1,0м/с.
Объемный расход потока:

Диаметр щтуцера:
= м
Примем к установке стандартный диаметр  мм.

2.12.2 Вывод бензина
Объемный расход паров через штуцер  
Примем скорость паров  м/с
Диаметр штуцера:
 м
Примем к установке стандартный диаметр  мм

2.12.3 Ввод мазута
Массовый расход поток через штуцер R=91011,31кг/ч
Относительная плотность мазута 
Относительная плотность мазута при температуре низа колонны:

7707

,

0

)

20

330

(

)

9513

,

0

00132

,

0

001838

,

0

(

9513

,

0

325

)

(

4

1

=

-

×

×

-

-

=

R

p

Абсолютная плотность мазута при этой температуре 
7

,

770

1

=

R

p

 кг/м
Примем скорость потока в штуцере  м/с
Объемный расход потока:

 м/с

Диаметр щтуцера:
= м
Примем к установке стандартный диаметр  мм.

2.12.4 Ввод водяного пара
Массовый расход водяного пара через штуцер Z=2730,34кг/ч
Примем скорость потока в штуцере  м/с
Температура пара составляет , давление  ат
Объемный расход потока:

 м/с

Диаметр щтуцера:
= м
Примем к установке стандартный диаметр 125 мм.

2.12.5 Вывод первого циркуляционного орошения:
Первое циркулирующее орошение выводиться с 15-ой тарелки в количестве  кг/ч
Абсолютная плотность орошения при температуре на 15-ой тарелке  кг/
Примем скорость потока в штуцере  м/с
Объемный расход потока:

 м/с

Диаметр щтуцера:
= м
Примем к установке стандартный диаметр  мм.

2.12.6 Ввод первого циркуляционного орошения
Первое орошение подается при температуре 
Относительная плотность флегмы с 15-ой тарелки 
Относительная плотность орошения при температуре 100:

Абсолютная плотность орошения при этой температуре
 кг/м
Примем скорость потока в штуцере  м/с
Объемный расход потока:

 м/с

Диаметр щтуцера:
= м
Примем к установке стандартный диаметр  мм.

2.12.7 Вывод второго циркуляционного орошения
Второе циркуляционное орошение выводиться с 25-ой тарелки в количестве  кг/ч
Абсолютная плотность этого потока при температуре на 25-ой тарелке
 кг/м
Примем скорость потока в штуцере  м/с
Объемный расход потока:

 м/с

Диаметр щтуцера:
= м
Примем к установке стандартный диаметр  мм

2.12.8 Ввод второго циркуляционного орошения
Первое циркуляционное орошение подается при температуре 
Относительная плотность флегмы с 25-ой тарелки 
Относительная плотность орошения при температуре 70:

Абсолютная плотность орошения при этой температуре  кг/м
Примем скорость потока в штуцере  м/с
Объемный расход потока:

 м/с

Диаметр щтуцера:
= м
Примем к установке стандартный диаметр 100 мм.
2.12.9 Вывод дизтоплива в стриппинг
Дизтопливо в стриппинг выводиться с 17-ой тарелки в количестве кг/ч
Абсолютная плотность жидкости при температуре на 17-ой тарелке  кг/м
Примем скорость потока в штуцере  м/с
Объемный расход потока:

 м/с

Диаметр щтуцера:
= м
 Примем к установке стандартный диаметр  мм

2.12.10 Ввод паров из стриппинга дизтоплива
Объемный расход паров через щтуцер  м/с
Примем скорость потока в штуцере  м/с
Диаметр щтуцера:
= м
Примем к установке стандартный диаметр  мм

2.12.11 Вывод керосина в стриппинг
Керосин в стриппинг выводиться с 27-ой тарелки в количестве кг/ч
Абсолютная плотность жидкости при температуре на 27-ой тарелке  кг/м
Примем скорость потока в штуцере  м/с
Объемный расход потока:

 м/с

Диаметр щтуцера:
= м
Примем к установке стандартный диаметр  мм.

2.12.12 Ввод паров из стриппинга керосина
Объемный расход паров через штуцер  м/с
Примем скорость потока в штуцере  м/с
Диаметр щтуцера:
= м
Примем к установке стандартный диаметр  мм.

2.12.13 Ввод водяного пара в стриппинг керосина
Массовый расход водяного пара через штуцер Z3= 215,14 кг/ч.
Примем скорость потока в штуцер Wдоп = 40 м/с.
Температура пара составляет tп = 4000 C, давление Рраб =6 ат.
Объемный расход потока:

Где 
Диаметр штуцера:
=0,031 м
Примем к установке стандартный диаметр  32 мм.

2.12.14 Вывод керосина
Массовый расход потока через штуцер R3= 10757,18 кг/ч.
Относительная плотность керосина 
Относительная плотность керосина при температуре 1840С:

Абсолютная плотность керосина при этой температуре 
Примем скорость потока в штуцер Wдоп=0,6 м/с.
Объемный расход потока:

Диаметр штуцера:
=0,097 м
Примем к установке стандартный диаметр  мм.

2.12.15 Ввод керосина в стриппинг
Диаметр штуцера для ввода керосина в стриппинг равен диаметру штуцера для вывода керосина в стриппинг (п. 2.12.11).
Примем к установке стандартный диаметр  мм.

2.12.16 Вывод паров из стриппинга керасина
Диаметр штуцера для вывода паров из стриппинга равен диаметру штуцера для ввода паров из стриппинга керосина (п. 2.12.12).
Примем к установке стандартный диаметр  мм.

2.12.17 Ввод водяного пара в стриппинг дизтоплива
Массовый расход водяного пара через штуцер Z2= 518,57 кг/ч.
Примем скорость потока в штуцер Wдоп = 40 м/с.
Температура пара составляет tп = 4000 C, давление Рраб =6 ат.
Объемный расход потока:

Где 
Диаметр штуцера:
=0,048 м
Примем к установке стандартный диаметр  мм.

2.12.18 Вывод дизтоплива
Массовый расход потока через штуцер R2= 25928,31 кг/ч.
Относительная плотность дизтоплива 
Относительная плотность дизтоплива при температуре 2520С:

Абсолютная плотность дизтоплива при этой температуре 
Примем скорость потока в штуцер Wдоп=0,6 м/с.
Объемный расход потока:

Диаметр штуцера:
=0,150 м
Примем к установке стандартный диаметр  мм.

2.12.19 Вывод паров из стриипинга дизтоплива
Диаметр штуцера для вывода паров из стриппинга равен диаметру штуцера для ввода паров из стриппинга дизтоплива (п. 2.12.10).
Примем к установке стандартный диаметр  мм.

2.12.20 Ввод дизтоплива в стриппинг
Диаметр штуцера для ввода дизтоплива в стриппинг равен диаметру штуцера для вывода дизтоплива в стриппинг (п. 2.12.9).
Примем к установке стандартный диаметр  мм.

Список использованной литературы

1.	Савченков А.Л. Технологический расчет установки атмосферной
перегонки нефти: Учебное пособие. - Тюмень: ТюмГНГУ, 2006.
2.	Ахметов С.А. Физико-химическая технология глубокой переработки
нефти и газа: Учебное пособие. Ч.1. – Уфа: Изд-во «Гилем», 2002.
3.	Александров И.А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. – М.: химия, 1979.
4.	Багатуров С.А. Основы теории и расчета перегонки и ректификации. – М.: Химия, 1974.
5.	Скобло А.И., Молоканов Ю.К., Владимиров А.И., Щелкунов В.А. Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии. – М.: ООО «Недро-Бизнесцентр», 2000.
6.	Мановян А.К. Технология первичной переработки нефти и природного газа – М. «Химия»,2001.
7.	Александров И.А. Перегонка и ректификация в нефтепереработке.-М.:Химия,1981.
Размещено на Allbest.ru