2.7. Внутренние материальные потоки в колонне
2.7.1. Верхнее сечение колонны
Из совме
стного
решения материального и теплового
баланса третьей простой колонны при
условии, что с 27-ой тарелки вся флегма
перетекает в стриппинг-секцию керосина,
считаем количество холодного орошения
gхол,
подаваемого на верхнюю тарелку.
Рис.2.4. Схема третьей простой колонны
Материальный баланс третьей простой колонны (по контуру на рис.2.4):
G26 + z3 + gхол = G34 + R3,
где G26 и G34 – нефтяные и водяные пары, поднимающиеся с 26-ой и 34-ой тарелки:
G26 = D2 + R3 + z1 + z2
G34 = D2 + gхол + z3 + z1 + z2
Введем обозначения:
z1,2 = z1 + z2
z1,2,3 = z3 + z1 + z2
На основе материального баланса составим тепловой баланс:
Количество холодного орошения gхол, кг/ч:
Числитель – тепло, снимаемое холодным остроиспаряющимся орошением Qхол:
Тогда
В приведенных уравнениях:
-
энтальпия нефтяных паров с 26-ой и 34-ой
тарелок, кДж/кг. Рассчитывается в
зависимости от плотности при
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 = 35ºС и плотности бензина D2.
- энтальпия водяного
пара на входе в керосиновый стриппинг
при 400ºС
(из теплового баланса), кДж/кг;
- энтальпия водяного
пара, поднимающегося с 26-ой и 34-ой тарелок,
кДж/кг. Определяется при давлении 1 ат
и интерполяцией в зависимости от
температуры на тарелке.
;
Qхол = 65597∙(764,45 – 657,71) + 26566∙(764,45 - 421,4) + (7039,4 + 2105,3)∙ ∙(2907,57 – 657,71)+ 531,3(3273,23 – 657,71) = 17334631,21 кДж/ч = 4815,18 кВт
gхол = 17334631,21/(657,71 – 70,22) = 29506,29 кг/ч
Для определения флегмового числа Ф34 вверху колонны найдем количество флегмы g34, стекающей с 34-ой тарелки. Для этого составим материальный баланс по контуру на рис.2.5:
G33 + gхол = G34 + g34
где G33 = D2 + gхол + g34 + z3 + z1 + z2
G34 = D2 + gхол + z3 + z1 + z2
Тепловой баланс по контуру:
Преобразуем это уравнение:
Рис.2.5. Схема второй простой колонны
Так как изменение энтальпии нефтяных и водяных паров на двух соседних 33 и 34-й тарелках незначительное, этим можно пренебречь:
С учётом 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
тарелке (ρ15
= 0,7758,
T = 168,7 + 273 = 441,7 K).
- энтальпия жидкости,
стекающей с 34-й тарелки, кДж/кг.
Флегмовое число в данном сечении колонны:
Ф34 = g34/D2
Ф34 = 56290,2/65597 = 0,86
Количество всех нефтяных и водяных паров наверху колонны, кг/ч:
Gв = D2 + gхол + z1,2,3
GB = 65597 + 29506,29 + 9676,0 = 104779,47 кг/ч
Объемный расход паров наверху колонны, м3/с:
где МD2 – молекулярный вес тяжёлого бензина,
Т34 – температура на 34-й тарелке (435), К,
РВ – давление наверху колонны, кПа.
Плотность паровой фазы наверху колонны, кг/м3:
ρП(34) = GB/(VB∙3600)
ρП(34) = 104779,47/3600∙9,22 = 3,16 кг/м3
Относительная плотность жидкой фазы наверху колонны при температуре верха:
где t – температура верха, т.е. 34-й тарелки (162ºС),
- относительная
плотность на 34-й тарелке (0,7683).
Абсолютная плотность жидкой фазы, кг/м3:
ρЖ(34) = 0,65132∙1000 = 651,32 кг/м3
Нагрузка верхней тарелки по жидкости, м3/ч:
