Файл: Проект установки атмосферной перегонки нефти мощностью 5,6 млн т в год.docx
Добавлен: 22.11.2023
Просмотров: 798
Скачиваний: 43
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Среднее сечение колонны
Из совместного решения материального и теплового баланса второй простой колонны при условии, что с 17-й тарелки вся флегма перетекает в стриппинг-секцию дизтоплива, можно определить количество тепла QЦ2, снимаемого вторым циркуляционным орошением. Материальный баланс второй простой колонны (по контуру на рисунке 2.8):
G16 + z2 + gЦ2 = G26 + R2 + g25(ор)
где G16 и G26– нефтяные и водяные пары, поднимающиеся с 16-й и 26-й тарелки.
G16 = D2 + R3 + R2 + z1
G26 = D2 + R3 + z1 + z2
g25(ор) – количество жидкой фазы, стекающей с 25-й тарелки в холодильник второго орошения, кг/ч.
gЦ2 – количество второго циркуляционного орошения, поступающего из холодильника на 26-ю тарелку, кг/ч.
Очевидно, что массовый расход
g25(ор) = gЦ2
Тепловой баланс второй простой колонны:
Рисунок 2.7 - Схема второй простой колонны
где
- энтальпия нефтяных паров, поднимающихся с 16-й тарелки, кДж/кг;
- энтальпия водяных паров, поднимающихся с 16-й тарелки, кДж/кг;
- энтальпия второго циркуляционного орошения, подаваемого при принятой температуре tЦ2 = 700С на 26-ю тарелку, кДж/кг;
- энтальпия жидкой флегмы, стекающей с 25-й тарелки в холодильник второго орошения, кДж/кг;
IДТ – энтальпия жидкого дизельного топлива, стекающего с низа стриппинга (из теплового баланса колонны), кДж/кг.
Из данного уравнения находится количество второго циркуляционного орошения, кг/ч:
Числитель данного уравнения – количество тепла QЦ2, снимаемого вторым циркуляционным орошением. Тогда
= (129,58 + 0,134(281.36 + 273) + 0,00059(281.36+273)2)(4 - 0,8405) –
- 308,99 = 907.99 кДж/кг
Количество флегмы, стекающей с 25-й тарелки на 24-ю, кг/ч:
= (129,58 + 0,134(223,6 + 273) + 0,00059(223,6+273)2)(4 - 0,8081) –
- 308,99 = 781.44 кДж/кг
Флегмовое число на данной тарелке:
Количество нефтяных и водяных паров, поднимающихся с 24-ой тарелки, кг/ч
G24 = D2 + R3 + Z1,2 + g25 = 86 810+82 900 + (7284,3+2621,6)+ 245 008,53 =
= 424 624.43 кг/ч
Объем паров над 24-й тарелкой, м3 /с:
где Т24 – температура на 24-й тарелке, К;
Р25 – давление под 25-й тарелкой, кПа;
МR3 – молекулярный вес керосина;
Мg25 – молекулярный вес флегмы с 25-й тарелки (табл.2.6).
Плотность паровой фазы над 24-й тарелкой:
Относительная плотность жидкой фазы на 25-й тарелке при рабочих условиях:
где t – температура на 25-й тарелке (табл.2.6),
- относительная плотность на 25-й тарелке (табл.2.6).
0.8005 – (0,001838-0,00132*0.8005)*( 216,4-20) = 0.64704
Абсолютная плотность жидкой фазы:
Нагрузка 25-й тарелки по жидкости:
Количество тепла, снимаемое первым циркуляционным орошением, кДж/ч:
QЦ1 = Qор – Qхол – QЦ2
где Qор – количество тепла, которое необходимо снять всеми орошениями (из теплового баланса колонны К-2), кДж/ч.
QЦ1 = 197608212 - 39732149.11 - 69665726.43 = 88210336,46 кДж/ч
Количество первого циркуляционного орошения, кг/ч:
где
- энтальпия жидкой фазы, стекающей с 15-й тарелки, кДж/кг;
- энтальпия первого циркуляционного орошения, подаваемого при принятой температуре tЦ1 = 1000С на 16-ю тарелку, кДж/кг.
= 0.8428+5(0,001838-0,00132*0.8428) = 0.8464
(0,0017(288,73+273)2 + 0,762(288,73+273) -
- 334,25) = 685.01 кДж/кг
= 202,71 кДж/кг
Количество флегмы, стекающей с 15-й тарелки на 14-ю, кг/ч:
= 0.8489+5(0.001838-0.00132*0.8489) = 0.8525
= (129.58 + 0.134(296.09+273) + 0.00059(296.09+273)2)(4 – 0.8525) –
– 308.99 = 940.31, кДж/кг
Флегмовое число на данной тарелке:
Количество нефтяных и водяных паров, поднимающихся с 14-ой тарелки, кг/ч:
G14 = D2 + R3 + R2 + g15 + z1
G
14 = 86810 + 82900 + 131080 + 345 516.40 + 7 284.3 = 653590.7 кг/ч
Объем паров над 14-й тарелкой, м3 /с:
где Т14 – температура на 14-й тарелке, К;
Р15 – давление под 15-й тарелкой, кПа;
МR3 – молекулярный вес керосина;
МR2 – молекулярный вес дизтоплива;
Мg15 – молекулярный вес флегмы с 15-й тарелки (табл.2.6).
Плотность паровой фазы над 14-й тарелкой, кг/м3
Относительная плотность жидкой фазы на 15-й тарелке при рабочих условиях:
где t – температура на 15-й тарелке (табл.2.6),
- относительная плотность на 15-й тарелке (табл.2.6).
Абсолютная плотность жидкой фазы, кг/м3:
Нагрузка 15-й тарелки по жидкости, м3/ч:
Результаты расчѐтов по всем сечениям колонны сводим в таблицу 2.17.
Таблица 2.17 – Внутренние материальные потоки
Диаметр колонны рассчитывается по наиболее нагруженному сечению по парам V, м3/с (табл.2.17). В нашем случае это сечение под 15-й тарелкой.
Расстояние между тарелками принимается в зависимости от диаметра колонны (табл.2.18). На практике указанные рекомендации не всегда выполняются. Для большинства колонн расстояния между тарелками принимаются таким образом, чтобы облегчить чистку, ремонт и инспекцию тарелок: в колоннах диаметром до 2 м – не менее 450 мм, в колоннах большего диаметра – не менее 600 мм, в местах установки люков – не менее 600 мм. Кроме этого, в колоннах с большим числом тарелок для снижения высоты колонны, еѐ металлоѐмкости и стоимости расстояние между тарелками уменьшают.
Таблица 2.18 – Зависимость диаметра колонны и расстояния между тарелками
Принимается предварительно расстояние между тарелками, затем проверяется соответствие этой величины и рассчитанным диаметром. Диаметр колонны (в м) рассчитывается из уравнения расхода:
где VП – объѐмный расход паров в наиболее нагруженном сечении, м3/с;
Wmax – максимальная допустимая скорость паров, м/с
где Сmax – коэффициент, зависящей от типа тарелки, расстояния между тарелками, нагрузки по жидкости;
Ж и П – плотность жидкой и паровой фазы в данном сечении колонны, кг/м3 (табл.2.17).
Сmax = K1 . K2 . C1 – К3( – 35)
Коэффициент К1 определяется в зависимости от конструкции тарелок:
Колпачковая тарелка........................................................................................... 1,0
Тарелка из S-образных элементов ..................................................................... 1,0
Клапанная тарелка.............................................................................................. 1,15
Из совместного решения материального и теплового баланса второй простой колонны при условии, что с 17-й тарелки вся флегма перетекает в стриппинг-секцию дизтоплива, можно определить количество тепла QЦ2, снимаемого вторым циркуляционным орошением. Материальный баланс второй простой колонны (по контуру на рисунке 2.8):
G16 + z2 + gЦ2 = G26 + R2 + g25(ор)
где G16 и G26– нефтяные и водяные пары, поднимающиеся с 16-й и 26-й тарелки.
G16 = D2 + R3 + R2 + z1
G26 = D2 + R3 + z1 + z2
g25(ор) – количество жидкой фазы, стекающей с 25-й тарелки в холодильник второго орошения, кг/ч.
gЦ2 – количество второго циркуляционного орошения, поступающего из холодильника на 26-ю тарелку, кг/ч.
Очевидно, что массовый расход
g25(ор) = gЦ2
Тепловой баланс второй простой колонны:
Рисунок 2.7 - Схема второй простой колонны
где
- энтальпия нефтяных паров, поднимающихся с 16-й тарелки, кДж/кг; - энтальпия водяных паров, поднимающихся с 16-й тарелки, кДж/кг; - энтальпия второго циркуляционного орошения, подаваемого при принятой температуре tЦ2 = 700С на 26-ю тарелку, кДж/кг; - энтальпия жидкой флегмы, стекающей с 25-й тарелки в холодильник второго орошения, кДж/кг; IДТ – энтальпия жидкого дизельного топлива, стекающего с низа стриппинга (из теплового баланса колонны), кДж/кг.
Из данного уравнения находится количество второго циркуляционного орошения, кг/ч:
Числитель данного уравнения – количество тепла QЦ2, снимаемого вторым циркуляционным орошением. Тогда
= (129,58 + 0,134(281.36 + 273) + 0,00059(281.36+273)2)(4 - 0,8405) – - 308,99 = 907.99 кДж/кг
Количество флегмы, стекающей с 25-й тарелки на 24-ю, кг/ч:
= (129,58 + 0,134(223,6 + 273) + 0,00059(223,6+273)2)(4 - 0,8081) – - 308,99 = 781.44 кДж/кг
Флегмовое число на данной тарелке:
Количество нефтяных и водяных паров, поднимающихся с 24-ой тарелки, кг/ч
G24 = D2 + R3 + Z1,2 + g25 = 86 810+82 900 + (7284,3+2621,6)+ 245 008,53 =
= 424 624.43 кг/ч
Объем паров над 24-й тарелкой, м3 /с:
где Т24 – температура на 24-й тарелке, К;
Р25 – давление под 25-й тарелкой, кПа;
МR3 – молекулярный вес керосина;
Мg25 – молекулярный вес флегмы с 25-й тарелки (табл.2.6).
Плотность паровой фазы над 24-й тарелкой:
Относительная плотность жидкой фазы на 25-й тарелке при рабочих условиях:
где t – температура на 25-й тарелке (табл.2.6),
- относительная плотность на 25-й тарелке (табл.2.6).
0.8005 – (0,001838-0,00132*0.8005)*( 216,4-20) = 0.64704Абсолютная плотность жидкой фазы:
Нагрузка 25-й тарелки по жидкости:
-
Нижнее сечение колонны
Количество тепла, снимаемое первым циркуляционным орошением, кДж/ч:
QЦ1 = Qор – Qхол – QЦ2
где Qор – количество тепла, которое необходимо снять всеми орошениями (из теплового баланса колонны К-2), кДж/ч.
QЦ1 = 197608212 - 39732149.11 - 69665726.43 = 88210336,46 кДж/ч
Количество первого циркуляционного орошения, кг/ч:
где
- энтальпия жидкой фазы, стекающей с 15-й тарелки, кДж/кг; - энтальпия первого циркуляционного орошения, подаваемого при принятой температуре tЦ1 = 1000С на 16-ю тарелку, кДж/кг. = 0.8428+5(0,001838-0,00132*0.8428) = 0.8464 (0,0017(288,73+273)2 + 0,762(288,73+273) -- 334,25) = 685.01 кДж/кг
= 202,71 кДж/кг
Количество флегмы, стекающей с 15-й тарелки на 14-ю, кг/ч:
= 0.8489+5(0.001838-0.00132*0.8489) = 0.8525 = (129.58 + 0.134(296.09+273) + 0.00059(296.09+273)2)(4 – 0.8525) – – 308.99 = 940.31, кДж/кг
Флегмовое число на данной тарелке:
Количество нефтяных и водяных паров, поднимающихся с 14-ой тарелки, кг/ч:
G14 = D2 + R3 + R2 + g15 + z1
G
14 = 86810 + 82900 + 131080 + 345 516.40 + 7 284.3 = 653590.7 кг/ч
Объем паров над 14-й тарелкой, м3 /с:
где Т14 – температура на 14-й тарелке, К;
Р15 – давление под 15-й тарелкой, кПа;
МR3 – молекулярный вес керосина;
МR2 – молекулярный вес дизтоплива;
Мg15 – молекулярный вес флегмы с 15-й тарелки (табл.2.6).
Плотность паровой фазы над 14-й тарелкой, кг/м3
Относительная плотность жидкой фазы на 15-й тарелке при рабочих условиях:
где t – температура на 15-й тарелке (табл.2.6),
- относительная плотность на 15-й тарелке (табл.2.6). Абсолютная плотность жидкой фазы, кг/м3:
Нагрузка 15-й тарелки по жидкости, м3/ч:
Результаты расчѐтов по всем сечениям колонны сводим в таблицу 2.17.
Таблица 2.17 – Внутренние материальные потоки
| Сечение под тарелкой | Флегмовое число | Объёмный расход паров V, м3/с | Плотность паров П, кг/м3 | Абсолютная плотность жидкости Ж, кг/м3 | Нагрузка тарелки по жидкости LЖ, м3/ч |
| 34 | 1,48 | 13.07 | 3.55 | 656.03 | 195.39 |
| 25 | 1,44 | 25.43 | 4.64 | 647.04 | 378.66 |
| 15 | 1,14 | 30.96 | 5,86 | 647.84 | 533.34 |
-
Расчёт диаметра колонны
Диаметр колонны рассчитывается по наиболее нагруженному сечению по парам V, м3/с (табл.2.17). В нашем случае это сечение под 15-й тарелкой.
Расстояние между тарелками принимается в зависимости от диаметра колонны (табл.2.18). На практике указанные рекомендации не всегда выполняются. Для большинства колонн расстояния между тарелками принимаются таким образом, чтобы облегчить чистку, ремонт и инспекцию тарелок: в колоннах диаметром до 2 м – не менее 450 мм, в колоннах большего диаметра – не менее 600 мм, в местах установки люков – не менее 600 мм. Кроме этого, в колоннах с большим числом тарелок для снижения высоты колонны, еѐ металлоѐмкости и стоимости расстояние между тарелками уменьшают.
Таблица 2.18 – Зависимость диаметра колонны и расстояния между тарелками
| Диаметр колонны, м | Расстояние между тарелками, мм |
| Диаметр колонны, м | 200-300 |
| до 1.0 | 300-450 |
| 1.0-1.6 | 450-500 |
| 1.8-2.0 | 500-600 |
| 2.2-2.6 | 600 |
| 2.8-5.0 | 800 |
| Более 6.4 | 800-900 |
Принимается предварительно расстояние между тарелками, затем проверяется соответствие этой величины и рассчитанным диаметром. Диаметр колонны (в м) рассчитывается из уравнения расхода:
где VП – объѐмный расход паров в наиболее нагруженном сечении, м3/с;
Wmax – максимальная допустимая скорость паров, м/с
где Сmax – коэффициент, зависящей от типа тарелки, расстояния между тарелками, нагрузки по жидкости;
Ж и П – плотность жидкой и паровой фазы в данном сечении колонны, кг/м3 (табл.2.17).
Сmax = K1 . K2 . C1 – К3( – 35)
Коэффициент К1 определяется в зависимости от конструкции тарелок:
Колпачковая тарелка........................................................................................... 1,0
Тарелка из S-образных элементов ..................................................................... 1,0
Клапанная тарелка.............................................................................................. 1,15