2.7. Внутренние материальные потоки в колонне
2.7.1. Верхнее сечение колонны
Из совместного решения материального и теплового баланса третьей простой колонны при условии, что с 27-й тарелки вся флегма перетекает в стриппинг-секцию керосина, можно определить количество холодного орошения gхол, подаваемого на верхнюю тарелку.
Материальный баланс третьей простой колонны (по контуру на рис. 7.1):
Схема третьей простой колонны
Рис. 7.1
G26 + z3 + gхол = G34 + R3,
где G26 и G34– нефтяные и водяные пары, поднимающиеся с 26-й и 34-й тарелки.
G26 = D2 + R3 + z1 + z2
G34 = D2 + gхол + z1 + z2+ z3
Введём обозначения:
z1,2 = z1 + z2
z1,2,3 = z1 + z2 + z3
На основе материального баланса составляем тепловой баланс:
Количество холодного орошения gхол, кг/ч:
В данном уравнении числитель – это тепло, снимаемое холодным остроиспаряющимся орошением Qхол:
,
кДж/ч
Тогда
,
В приведённых уравнениях:
и
- энтальпия нефтяных паров с 26-й и с 34-й
тарелки соответственно, кДж/кг.
Рассчитывается в зависимости от плотности
и температуры на соответствующих
тарелках;
Iкер – энтальпия жидкого керосина на выходе из стриппинга (из теплового баланса), кДж/кг;
Iхол – энтальпия холодного орошения, кДж/кг. Рассчитывается при принятой температуре холодного орошения tхол = 350С и плотности бензина D2,
-
энтальпия водяного пара на входе в
керосиновый стриппинг при 400оС
(из теплового баланса), кДж/кг;
и
- энтальпия водяного пара, поднимающегося
с 26-й и 34-й тарелки соответственно,
кДж/кг. Определяется по приложению 2 при
давлении 1 ат интерполяцией в зависимости
от температуры на тарелке.
Для определения флегмового числа Ф34 вверху колонны найдем количество флегмы, стекающей с 34-й тарелки, кг/ч.
Для этого составим материальный баланс по контуру на рисунке. 7.2:
Схема потоков верхней части колонны
Рис. 7.2
G33 + gхол = G34 + g34, где
G33 = D2 + gхол + g34 + z1 + z2 + z3
G34 = D2 + gхол + z1 + z2 + z3
Тепловой баланс по этому контуру:
D2
+ gхол
+ g34
+ z1,2,3
+
gхолIхол
= D2
+
gхол
+
z1,2,3
+
g34
Преобразуем это уравнение:
g34(
-
)=gхол
(
- Iхол)
+ D2
(
-
)
+ z1,2,3
(
-
)
Так как изменение энтальпии нефтяных и водяных паров на двух соседних 33 и 34-й тарелках незначительное, этим можно пренебречь:
С учетом этих допущений находим количество флегмы, кг/ч:
где
- энтальпия нефтяных паров, поднимающихся
с 33-й тарелки, кДж/кг. Рассчитывается
при температуре и плотности на 33-й
тарелки.
-
энтальпия жидкости, стекающей с 34-й
тарелки, кДж/кг.
Флегмовое число в данном сечении колонны:
Количество всех нефтяных и водяных паров наверху колонны, кг/ч:
Gв = D2 + gхол + z1,2,3
Объемный расход паров наверху колонны, м3/с:
МD2 – молекулярный вес тяжёлого бензина,
Т34 – температура на 34-й тарелке, К,
РВ – давление наверху колонны, кПа.
Плотность паровой фазы наверху колонны, кг/м3:
Относительная плотность жидкой фазы наверху колонны при температуре верха:
где t – температура верха, т.е. 34-й тарелки (табл.4.1),
-
относительная плотность на 34-й тарелке
(табл.4.1).
Абсолютная плотность жидкой фазы, кг/м3:
Нагрузка верхней тарелки по жидкости, м3/ч:
