2.4.3. Температура

Температуры верха колонны и вывода боковых фракций определяются графическим методом. Сначала строятся кривые ИТК фракций бензина, керосина и дизтоплива.

Рассмотрим пример для фракции бензина 85-140⁰С. Для построения составляется таблица 4.3.

В таблице 4.3 выход узких фракций на бензин рассчитывается по пропорции, принимая потенциальное содержание 10,339 % масс. за 100 %.

Например, для узкой фракции 85-89⁰С:

% масс.

Для узкой фракции 89-111⁰С:

% масс.

Для узкой фракции 111-131⁰С:

% масс.

Для узкой фракции 131-140⁰С:

% масс.

Суммарный выход для узкой фракции 89-111⁰С:

4,4 + 40,2 = 44,6 % масс.

Для узкой фракции 111-131⁰С:

44,6 + 39,5 = 84,1 % масс.

Таблица 4.3

Выход узких фракций бензина 85-140⁰С

Пределы кипения узких фракций, 0С	Выход узких фракций на нефть, % масс.	Выход узких фракций на бензин, % масс.	Суммарный выход узких фракций, % масс.
85-89	0,268	4,4	4,4
89-111	2,420	40,2	44,6
111-131	2,380	39,5	84,1
131-140	0,956	15,9	100,0
Сумма	6,024	100	-

Далее по точкам 85⁰ – 0 % ; 89⁰ – 4,4 %; 111⁰ – 44,6 % , 131^о -84,1 %, 140^о – 100% строится кривая ИТК бензина (рис.4.1).

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

Таблица 4.4

Выход узких фракций керосина 140-230^о С

Пределы кипения узких фракций,о С	Выход узких фракций на нефть, % масс.	Выход узких фракций на керосин, % масс.	Суммарный выход узких фракций, % масс.
140-155	1,594	12,7	12,7
155-174	2,620	21,0	33,7
174-190	2,620	21,0	54,7
190-210	2,210	17,7	72,4
210-223	2,650	21,2	93,6
223-230	0,805	6,4	100,0
Сумма	12,499	100	-

Таблица 4.5

Выход узких фракций дизельного топлива 230-340^оС

Пределы кипения узких фракций ,о С	Выход узких фракций на нефть, % масс.	Выход узких фракций на дизельное топливо, % масс.	Суммарный выход узких фракций, % масс.
230-247	1,955	11,1	11,1
247-265	2,720	15,4	26,5
265-285	2,730	15,5	42,0
285-300	2,720	15,4	57,4
300-317	2,860	16,2	73,6
317-333	3,310	18,8	92,4
333-340	1,335	7,6	100,0
Сумма:	17,630	100	-

Затем на основе кривых ИТК строятся прямые однократного испарения (ОИ) при атмосферном давлении по методу Обрядчикова и Смидович. Для этого сначала определяются температуры отгона фракций по кривым ИТК и тангенс угла наклона ИТК (таблица 4.6).

Таблица 4.6

Характеристика кривых ИТК фракций

Фракция	Температура отгона по кривой ИТК, 0С			Тангенс угла наклона (t70-t10)/60
	10%	50%	70%
Бензин	92	114	124	0,53
Керосин	152	186	207	0,92
Дизтопливо	245	292	312	1,12

Прямая ОИ каждой фракции строится по двум точкам (начало – 0% и конец – 100%), которые определяются по графику Обрядчикова и Смидович в зависимости от тангенса угла наклона ИТК и температуры отгона t₅₀ . Результаты приведены в таблице 4.7.

Таблица 4.7

Параметры прямых ОИ фракций

Фракция	Процент ИТК, соответствующий началу ОИ – 0% масс.	Процент ИТК, соответствующий концу ОИ – 100% масс.
Бензин	38	56
Керосин	30	60
Дизтопливо	31	60

Для построения прямой ОИ, например, для бензина, находим на рис.4.1 на оси абцисс точку 38%, 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 56% 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 таблицы 4.7 строятся прямые ОИ для керосина и дизтоплива (рис. 4.1).

Далее корректируем прямую ОИ бензина на его парциальное давление наверху 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:

Z₁ = 0,03 · R₁ = 0,03 · 72660=2179,8 кг/ч

Z₂ = 0,02 · R₂ = 0,02 · 20090=401,8 кг/ч

Z₃ = 0,02 · R₃ = 0,02 · 50380 = 300,2 кг/ч

Общий расход водяного пара:

Принимаем предварительно кратность холодного орошения вверху колонны 3:1. Тогда количество острого холодного орошения:

g_xол = 3 · D₂ = 3 · 7310 = 21930 кг/ч

Парциальное давление бензиновых паров наверху колонны:

где  – абсолютное давление наверху колонны, кПа

и - молекулярный вес бензина D₂ и воды.

= 87,67 кПа

Далее корректируем прямую ОИ бензина на давление 87,67 кПа. Новая прямая ОИ будет параллельна старой и располагаться выше, если давление выше атмосферного (101,3 кПа) или ниже, если давление ниже атмосферного.

Поэтому для построения новой ОИ достаточно найти одну точку, через которую и проводят прямую, параллельную старой ОИ. Для этого по методу Пирумова находим температуру, соответствующую точке пересечения ИТК и ОИ бензина.

Далее по графику Кокса находим точку пересечения данной температуры (на оси ординат) и атмосферного давления (на оси абцисс). Переносим эту точку строго параллельно находящимся на графике наклонным прямым до пересечения с вертикальной линией, соответствующей парциальному давлению бензина. Полученная точка соответствует новой температуре, на которую и переносится точка пересечения ИТК и ОИ. Через эту точку проводим прямую, параллельную старой ОИ. Это и будет прямая ОИ бензина для давления 87,67 кПа.

Температура верха колонны соответствует температуре конца прямой ОИ бензина при давлении 87,67 кПа.

По графику t_верха = 110⁰С. Эта температура соответствует температуре верхней, 34-ой тарелки, т.е. t₃₄ = 110⁰С.

Температура вывода керосина с 27-ой тарелки соответствует температуре начала ОИ керосина. По графику t₂₇ = 170⁰С.

Температура вывода дизтоплива с 17-ой тарелки соответствует температуре начала ОИ дизтоплива. По графику t₁₇ = 271⁰С.

Температура сырья на входе в колонну составляет, как правило, 340-360°С, что соответствует температуре отгона светлых фракций. Примем температуру сырья на входе в колонну 355°С, т.е. t_Lо = 355⁰С.

Температуры вывода керосина и дизтоплива из стриппинг-секций будут ниже температур вывода этих фракций с 27 и 17 тарелок за счёт эффекта водяного пара, который приводит к активному испарению лёгких фракций и поглощению тепла. Перепад температур в стриппингах зависит от расхода водяного пара и примерно оценивается величиной, равной (7 - 10)С_п, где С_п – расход водяного пара в % масс. Для тяжелых фракций перепад ниже, чем для лёгких. Примем перепад температур в керосиновом стриппинге 20⁰, в дизельном стриппинге 15⁰.

Тогда температура вывода керосина из стриппинга:

t_кер = 170 – 20 = 150⁰С

Эта температура соответствует температуре нижней 1-й тарелки керосинового стриппинга.

Температура вывода дизтоплива из стриппинга:

t_дт = 271 – 15 = 256⁰С

Эта температура соответствует температуре нижней 1-й тарелки дизельного стриппинга.

Температура вывода мазута с низа колонны принимается на 15-25⁰ ниже температуры ввода сырья (также за счёт эффекта испарения лёгких фракций в присутствии водяного пара). Примем температуру вывода мазута:

t_маз = 355 – 25 = 330⁰С

Эта температура соответствует температуре нижней 1-й тарелки основной колонны.

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 4.1 и 4.2. Остальные температуры на тарелках определяем аналогично плотности из расчёта равномерного перепада по каждому сечению.

Примем также температуру холодного орошения вверху колонны t_хол = 35°С, температуру ввода второго циркуляционного орошения (на 26-ю тарелку) t_Ц2 = 70°С, температуру первого циркуляционного орошения (на 16-ю тарелку) t_Ц1 = 100°С.