2.7.2. 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 Q_Ц2, снимаемого вторым циркуляционным орошением.

Материальный баланс второй простой колонны (по контуру на рис.2.6):

G₁₆ + z₂ + g_Ц2 = G₂₆ + R₂ + g_25(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

g_25(ор) – количество жидкой фазы, стекающей с 25-й тарелки в холодильник второго орошения, кг/ч.

g_Ц2 – количество второго циркуляционного орошения, поступающего из холодильника на 26-ю тарелку, кг/ч.

Рис.2.6. Схема второй простой колонны

Тогда массовый расход

g_25(ор) = g_Ц2

Тепловой баланс второй простой колонны:

где - энтальпия нефтяных паров, поднимающихся с 16-й тарелки, кДж/кг;

- энтальпия водяных паров, поднимающихся с 16-й тарелки, кДж/кг. Определяется при давлении 1 атм и температуре на 16-ой тарелке.

- энтальпия второго циркуляционного орошения, подаваемого при принятой температуре t_Ц2 = 70⁰С на 26-ю тарелку, кДж/кг;

- энтальпия жидкой флегмы, стекающей с 25-й тарелки в холодильник второго орошения, кДж/кг;

I_ДТ – 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 Q_Ц2, снимаемого вторым циркуляционным орошением. Тогда

, кг/ч

I_ДТ = 580,9 кДж/кг

_{QЦ2= 65597∙(894,52 - 764,45) + 26566∙(894,52 - 764,45) + 105263∙(894,52 – 580,9) + 7039,4∙(3029,59 – 2907,57) + 2105,3∙(3273,23 – 2907,57) = 46632059 кДж/кг}

_{gЦ2 = 46632059/(509,41 – 141,84) = 126863,96 кг/ч}

_{Количество флегмы, стекающей с 25-й тарелки на 24-ю, кг/ч:}

_{g25 = 46632059/(789,01 – 509,41) = 166785,98 кг/ч}

_{Флегмовое число на данной тарелке:}

_{Ф25 = g25/(D2 + R3)}

_{Ф25 = 166785,98/(65597 + 26566) = 1,81}

_{Количество нефтяных и водяных паров, поднимающихся с 24-ой тарелки, кг/ч:}

_{G24 = D2 + R3 + z1,2 + g25 = 65597 + 26566 + (7039,4 + 2105,3) + 166785,98 =}

_{= 268093,53 кг/ч}

_{Объем паров над 24-й тарелкой, м}³_/с:

_{где Т24 – температура на 24-й тарелке, К (499,7);}

_{Р25 – давление под 25-й тарелкой, кПа (146);}

_{МR3 – молекулярный вес керосина (168);}

_{Мg25 – молекулярный вес флегмы с 25-й тарелки (160).}

_{Плотность паровой фазы над 24-й тарелкой:}

_{ρП(24) = G24/(V24∙3600)}

_{ρП(24) = 268093,53/(19,88∙3600) = 3,75 кг/м}³

_{Относительная плотность жидкой фазы на 25-й тарелке при рабочих условиях:}

_{где t – температура на 25-й тарелке (220,8}⁰_С);

_{- относительная плотность на 25-й тарелке (0,7993).}

_{Абсолютная плотность жидкой фазы:}

ρ_Ж(25) = 0,64210∙1000 = 642,10 кг/м³

Нагрузка 25-й тарелки по жидкости:

2.7.3. 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 = 130046446,19 - 17334631,21 – 46632059 = 66079755,98 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 = 100}⁰_{С на 16-ю тарелку, кДж/кг.}

_{gЦ1 = 66079755,98/(670,04 – 202,48) = 141331,84 кг/ч}

_{Количество флегмы, стекающей с 15-й тарелки на 14-ю, кг/ч:}

g₁₅ = 66079755,98/(927,82 – 670,04) = 256340,89 кг/ч

Флегмовое число на данной тарелке:

Ф₁₅ = g₁₅/(D₂ + R₃ + R₂)

Ф₁₅ = 256340,89/(65597 + 26566 + 105263) = 1,30

Количество нефтяных и водяных паров, поднимающихся с 14-ой тарелки, кг/ч:

G₁₄ = D₂ + R₃ + R₂ + g₁₅ + z₁

G₁₄ = 65597 + 26566 + 105263 + 256340,89 + 7039,4 = 460806,41 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;

М_R3 – молекулярный вес керосина;

М_R2 – молекулярный вес дизтоплива;

М_g15 – молекулярный вес флегмы с 15-й тарелки.

Плотность паровой фазы над 14-й тарелкой, кг/м³

ρ_П(14) = G₁₄/(V₁₄∙3600) = 460806,41/(26,55∙3600) = 4,82 кг/м³

Относительная плотность жидкой фазы на 15-й тарелке при рабочих условиях:

где t – температура на 15-й тарелке (283,8ºC),

- относительная плотность на 15-й тарелке (табл.2.6).

Абсолютная плотность жидкой фазы, кг/м³:

ρ_Ж(15) = 0,65394∙1000 = 653,94 кг/м³

Нагрузка 15-й тарелки по жидкости, м³/ч:

Результаты расчётов по всем сечениям колонны сводим в таблицу 2.14.

Таблица 2.14

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	0,86	9,22	3,16	651,32	86,42
25	1,81	19,88	3,75	642,10	259,75
15	1,30	26,55	4,82	653,94	392,00