2.8. Диаметр колонны

Диаметр колонны рассчитывается по наиболее нагруженному сечению по парам V, м³/с (табл.2.14). В нашем случае это сечение под 15-й тарелкой.

Расстояние между тарелками принимается в зависимости от диаметра колонны На практике указанные рекомендации не всегда выполняются. Для большинства колонн расстояния между тарелками принимаются таким образом, чтобы облегчить чистку, ремонт и инспекцию тарелок: в колоннах диаметром до 2 м – не менее 450 мм, в колоннах большего диаметра – не менее 600 мм, в местах установки люков – не менее 600 мм. Кроме этого, в колоннах с большим числом тарелок для снижения высоты колонны, её металлоёмкости и стоимости расстояние между тарелками уменьшают. Принимается предварительно расстояние между тарелками, затем проверяется соответствие этой величины и рассчитанным диаметром.

Диаметр колонны (в м) рассчитывается из уравнения расхода:

где V_П – объёмный расход паров в наиболее нагруженном сечении, м³/с;

W_max – максимальная допустимая скорость паров, м/с

где С_max – коэффициент, зависящей от типа тарелки, расстояния между тарелками, нагрузки по жидкости;

_Ж и _П – плотность жидкой и паровой фазы в данном сечении колонны, кг/м³ (табл.2.14).

С_max = K₁^.K₂^.C₁ – К₃^.( – 35)

Коэффициент К₁ определяется в зависимости от конструкции тарелок.

Значение коэффициента С₁ определяется по графику в зависимости от принятого расстояния между тарелками. Коэффициент К₃ = 5,0 для струйных тарелок, для остальных тарелок К₃ = 4,0.

Коэффициент λ находится по уравнению:

,

где L_Ж – нагрузка тарелки по жидкости, м³/ч;

n – число потоков жидкости на тарелке (принимается).

Примем к установке тарелки клапанные прямоточные, расстояние между тарелками примем 600 мм. Число потоков по жидкости на тарелке примем равным двум. Тогда К₁ = 1,15, С₁ = 1050, К₂ = 1,0, К₃ = 4,0.

C_MAX = 1,15∙1,0∙1050 – 4∙(49,15 – 35) = 1150,9

W_MAX = 8,47∙10^-5∙1150,9∙((653,94 – 4,82)/4,82)^0,5 = 1,13 м/с

Полученный диаметр далее округляют в большую сторону до ближайшего стандартного значения. В нашем случае примем диаметр 5,5 м.

Проверяем скорость паров при принятом диаметре колонны, м/с:

Она должна находиться в пределах 0,6 - 1,15 м/с.

W_П = 4∙26,55/(3,14∙5,5²) = 1,12 м/с

Расход жидкости на единицу длины слива, м³/(м ^. ч):

где  - относительная длина слива, принимается в пределах 0,65-0,75.

Полученное значение должно быть меньше максимально допустимого, которое составляет 65 м³/(м·ч). Если нагрузка получилась больше, следует увеличить число потоков n.

L_V = 391,99/(2∙0,7∙5,6) = 50,91 м³/(м·ч)

Параметры W_П и L_V находятся в допустимых пределах. Следовательно, диаметр колонны 5,5 м принят верно.

2.9. Уточнение температур вывода боковых фракций

2.9.1. Уточнение температуры вывода керосина

Для уточнения температуры флегмы на 27-ой тарелке, с которой отбирается керосин, составляется уравнение материального и теплового балансов и определяется количество флегмы g₂₈, стекающей c 28-й тарелки на 27-ю.

Уравнение материального баланса:

G₂₇ + g_хол = G₃₄ + g₂₈

G₂₇ = D₂ + g₂₈ + z_1,2,3

G₃₄ = D₂ + g_хол + z_1,2,3

Уравнение теплового баланса:

Количество флегмы, стекающей с 28-й тарелки, кг/ч:

Для расчёта парциального давления нефтяных паров под 28-й тарелкой составляем табл.2.15.

Таблица 2.15

Парциальное давление паров

Поток	Массовый расход, кг/ч	Молекуляр-ный вес, Мi	Мольный расход, кмоль/ч	Мольная доля, yi	Парциаль-ное давление потока, Рi, кПа
D2	22712,9	134,38	169,02	0,2565	36,48
g28	26242,7	124,64	210,55	0,3195	45,44
∑Z	5027,8	18	279,32	0,4239	60,28
∑	53983,4	-	658,89	1,0000	-

Молекулярный вес флегмы, стекающей с 28-й тарелки, соответствует молекулярному весу жидкости на этой тарелке. Для перевода в мольный расход делим величину массового расхода на молекулярную массу потока.

Парциальное давление потоков:

P_i = P₂₈∙y_i,

где P₂₈ – парциальное давление под 28-й тарелкой. P₂₈ = 144,2 кПа.

Парциальное давление нефтяных паров под 28-й тарелкой:

Р_НП²⁸ = P_D2 + P_g28 = 70,15 + 24,24 = 94,39 кПа

В предварительном расчете температуры вывода керосина давление было принято равным атмосферному 101,3 кПа и t₂₇ = 209ºС. Так как полученное нами фактическое давление отличается от атмосферного на 6,8 %, то корректируем прямую ОИ по рассчитанному давлению.

Производим корректировку температуры вывода керосина с 27-й тарелки. Для этого строим новую прямую ОИ по методу Пирумова при давлении 94,39 кПа.

По построенной прямой ОИ (она лежит по оси ординат на 4 единицы ниже старой и параллельно ей) определяем температуру вывода керосина в стриппинг с 27-й тарелки t'₂₇= 205ºС.

Уточняем температуру вывода керосина из стриппинга, ºС:

t'_кер = t'₂₇ – 20 = 205 – 20 = 185 ºС

При этой температуре определяем энтальпию жидкого керосина I'_кер и количество тепла, выводимое керосином из стриппинга:

I'_кер = 411,06 кДж/кг

Q'_кер = R₃∙I'_кер = 26566∙411,06 = 10920102,06 кДж/ч = 3033,36 кВт

В нашем случае Q'_кер < Q_кер (3033,36 кВт < 3109,36 кВт), значит, с керосином уходит меньше тепла чем раньше. Поэтому вторым орошением необходимо снимать больше тепла.

Определяем величину изменения этого тепла ΔQ_кер.

ΔQ_кер =3109,36 - 3033,36 = 76,00 кВт = 273601,86 кДж/ч

Q'_ц2= Q_ц2 + ΔQ_кер = 46632059,00 + 273601,86 = 46905660,86 кДж/ч

Корректируем количество второго циркуляционного орошения, кг/ч: