7.5.1 Температура вывода фракции 140-2400с
Через сечение колонны в зоне вывода фракции 140-2400С проходят пары фракции 85 – 1400С( = 263,5 кмоль/ч – потенциальное содержание), пары фракции 140-2400С и водяной пар(кроме пара, подаваемого в стриппинг К-2/1).
Молярный расход паров фракции 140-2400С:
кмоль/ч
Молярный расход водяного пара: кмоль/ч
Мольная доля фракции в парах:
Парциальное давление фракции в парах: Р = 152,8·0,6 = 91,68 кПа
Фракцию 140 – 2400С разбиваем на составляющие:
Таблица 7.5.1.
Фракция, 0С |
Массовая доля компонента,
|
tср.мол, 0С |
М, кг/кмоль |
Мольная доля компонента,
|
Рнi, кПа |
Кi=Рнi/Р |
140 – 180 |
0,42 |
160 |
133,6 |
0,47 |
145,4 |
1,59 |
180 – 240 |
0,58 |
210 |
167,1 |
0,53 |
41,0 |
0,45 |
Принимаем температуру вывода фракции 140-2400С Т = 1750С и по формуле Ашворта находим давление насыщенных паров каждой фракции при этой температуре [8]
Из [9] находим значения функций:
f(160)=4,3; f(210)=3,5.
Результаты расчета давления насыщенных паров фракций заносим в таблицу 7.5.1.
Находим константу К для каждой фракции:
Результаты расчета заносим в таблицу 7.5.1.
Проверяем, удовлетворяет ли принятая температура условию, при котором
Т.к. допускается погрешность 5%, температура подобрана верно и равна 1750С.
7.5.2 Температура вывода фракции 240-3600с
Через сечение колонны в зоне вывода фракции 240-3600С проходят пары фракции 85 – 1400С( = 263,5 кмоль/ч – потенциальное содержание), пары фракции 140-2400С( = 464,6 кмоль/ч – потенциальное содержание), пары фракции 240-3600С и водяной пар(кроме пара, подаваемого в стриппинги К-2/1 и К-2/2).
Молярный расход паров фракции 240-3600С:
кмоль/ч
Молярный расход водяного пара: кмоль/ч
Мольная доля фракции в парах:
Парциальное давление фракции в парах: Р = 157,8·0,25 = 39,5кПа
Фракцию 240 – 3600С разбиваем на составляющие:
Таблица 7.5.2.
Фракция, 0С |
Массовая доля компонента,
|
tср.мол, 0С |
М, кг/кмоль |
Мольная доля компонента,
|
Рнi, кПа |
Кi=Рнi/Р |
240 – 300 |
0,58 |
270 |
213,9 |
0,63 |
53,2 |
1,35 |
300 – 360 |
0,42 |
330 |
267,9 |
0,37 |
14,6 |
0,37 |
Принимаем температуру вывода фракции 240-3600С Т = 2450С и по формуле Ашворта находим давление насыщенных паров каждой фракции при этой температуре [8]
Из [9] находим значения функций:
f(270)=2,8; f(330)=2,3;
Результаты расчета давления насыщенных паров фракций заносим в таблицу 7.5.2.
Находим константу К для каждой фракции:
Проверяем, удовлетворяет ли принятая температура условию, при котором
Т.к. допускается погрешность 5%, температура подобрана верно и равна 2450С.
7.6 Температура низа колонны
Температуру низа колонны принимаем на 200С ниже температуры ввода сырья и равной 3300С.
7.7 Температуры выводов и вводов циркуляционных орошений
Принимаем, что циркуляционные орошения выводятся на три тарелки ниже тарелки отбора боковых фракций. На этих тарелках градиент температур максимальный. Принимаем температуры вывода циркуляционных орошений на 20 выше температур вывода дистиллятных фракций. Охлаждаем циркуляционные орошения на 90-1000С.
7.7.1 СЦО-1 К-2
- вывод: 175 + 20 = 195
- ввод: 1000С
7.7.2 НЦО К-2
- вывод: 245 + 20 = 265
- ввод: 1700С
7.7.3 Острое орошение
Вывод : 1150С.
Ввод : 400С.
7.8 Тепловой баланс колонны
На основе материального баланса, приведенного в подразделе 5.2, рассчитаем тепловой баланс, а расчёты сведём в таблицы. Тепловой баланс учитывает всё количество тепла вносимого в колонну и выносимого из неё. Согласно закону сохранения энергии, тогда можно написать (без учёта потерь тепла в окружающую среду ): .
Колонну разбиваем на три контура (А,Б,В), далее составляем тепловой баланс по контурам как это описано в [11]. Схема контуров представлена на рисунке 3.
При определении температур вывода боковых погонов, а также верхнего и нижнего продуктов были определены их молярные массы. Заносим основные данные в таблицу 30.
Таблица 30 — молярные массы и относительные плотности продуктов
Продукт |
Мoлярная масса Мi, кг/кмоль |
Относительная плотность,
|
85-1400С |
105,3 |
0,725 |
140-2400С |
151,4 |
0,797 |
240-3600С |
233,9 |
0,866 |
Отбензиненная нефть |
- |
0,822 |
Мазут(>3600С) |
- |
0,900 |
. Относительная плотность в таблице рассчитана по формуле Крэга исходя из молярной массы продукта [10]: (17)
Энтальпии продуктов рассчитывались:
—для жидких продуктов по формуле Крэга
(18), где
а = (0,0017·Т² + 0,762·Т – 334,25) – определяем по таблице
Т – среднемолярная температура кипения фракции, К
—для паров по формуле Уира и Иттона
(19), где
b = (129,58 + 0,134·Т + 0,00059·Т²) - определяем по таблице
Расчёт теплового баланса проводим по контурам.
Схема контуров колонны К-2 представлена на рисунке 3.
Рисунок 3 – Схема контуров колонны К-2
Результаты расчётов заносим в таблицы 30-33.
Таблица 30 — Тепловой баланс контура «А»
Продукт |
t,С |
G, кг/ч |
Ht, кДж/кг |
Q, кДж/ч |
Приход |
||||
Паровая фаза: |
|
|
|
|
Отбензиненная нефть |
350 |
191418,8 |
1095,9 |
209,8·106 |
Водяной пар К-2 |
400 |
5445 |
3264,6 |
17,8·106 |
Жидкая фаза: |
|
|
|
|
Отбензиненная нефть |
350 |
80830,9 |
882,7 |
71,4·106 |
Итого: |
- |
- |
- |
299·106 |
Расход |
||||
Паровая фаза: |
|
|
|
|
85-1400С |
245 |
27388,3 |
861,2 |
23,6·106 |
140-2400С |
245 |
70158,8 |
835,4 |
58,6·106 |
240-3600С |
245 |
77890,6 |
810,8 |
63,2·106 |
Водяной пар К-2 |
245 |
5445 |
3264,6 |
17,8·106 |
Жидкая фаза: |
|
|
|
|
Мазут(>3600С) |
330 |
96812,0 |
783,31 |
75,8·106 |
Итого: |
- |
- |
- |
239·106 |
Разность между теплом входящим в контур «А» и выходящим из него, составляет:
ΔQА = 295,9·106- 235,9·106= 60·106 кДж/ч.
Определим расход нижнего циркуляционного орошения (НЦО) из уравнения
(20), где
- количество теплоты, снимаемой циркуляционным орошением, кВт;
- энтальпия циркуляционного орошения на выводе из колонны и на входе в колонну, соответственно, кДж/кг.
кг/ч
Кратность орошения:
R =
Таблица 31 — Тепловой баланс контура «Б»
Продукт |
t,С |
G, кг/ч |
H, кДж/кг |
Q, кДж/ч |
Приход |
||||
Паровая фаза: |
245 |
|
|
160,1·106 |
Водяной пар К-2/2 |
400 |
779,4 |
2698 |
2,1·106 |
Итого: |
- |
- |
- |
162,2·106 |
Расход |
||||
Паровая фаза: |
|
|
|
|
85-1400С |
175 |
27388,3 |
699,7 |
19,2·106 |
140-2400С |
175 |
70158,8 |
677,5 |
47,5·106 |
Водяной пар ( К-2 + К-2/3) |
175 |
6224,4 |
2939,3 |
18,3·106 |
Жидкая фаза: |
|
|
|
|
240-3600С |
245 |
77890,6 |
544,4 |
42,4·106 |
Итого: |
- |
- |
- |
127,4·106 |
Разность между теплом входящим в контур «Б» и выходящим из него, составляет:
ΔQБ = 162,2·106- 127,4·106= 34,8·106 кДж/ч.
Определим расход среднего циркуляционного орошения (СЦО-2) из уравнения
где
- количество теплоты, снимаемой циркуляционным орошением, кВт;
- энтальпия циркуляционного орошения на выводе из колонны и на входе в колонну, соответственно, кДж/кг.
кг/ч
Кратность орошения:
R =
Таблица 32 — Тепловой баланс контура «В»
Продукт |
t,С |
G, кг/ч |
H, кДж/кг |
Q, кДж/ч |
Приход |
||||
Паровая фаза: |
175 |
|
|
85·106 |
Водяной пар К-2/1 |
400 |
681,1 |
3264,6 |
2,2·106 |
Итого: |
- |
- |
- |
87,2·106 |
Расход |
||||
Паровая фаза: |
|
|
|
|
85-1400С |
115 |
27388,3 |
576,6 |
15,8·106 |
Водяной пар ( К-2 + К-2/2 + К-2/1) |
115 |
6905,5 |
2724,5 |
18,8·106 |
Жидкая фаза: |
|
|
|
|
140-2400С |
175 |
70158,8 |
390,0 |
27,4·106 |
Итого: |
- |
- |
- |
62,0·106 |
Разность между теплом входящим в контур «В» и выходящим из него, составляет:
ΔQВ = 87,2·106- 62,0·106= 25,2·106 кДж/ч.
Определим расход среднего циркуляционного орошения (СЦО-1) из уравнения
где
- количество теплоты, снимаемой циркуляционным орошением, кВт;
- энтальпия циркуляционного орошения на выводе из колонны и на входе в колонну, соответственно, кДж/кг.
кг/ч
Кратность орошения:
R =