4. 5. 2. Тепловой баланс колонны к-2

В колонну К-2 тепло подается с нагретой в печи полуотбензиненной нефтью, а также с подаваемым в низ колонны водяным паром.

Отводится тепло с верхним продуктом – бензиновой фракцией, боковым погоном – ДТ и остатком, а также отводится острым (испаряющимся) орошением.

Расчет теплового баланса основной ректификационной колонны К-2 производится аналогично расчету теплового баланса колонны предварительного испарения К-1.

Приход тепла:

1. Количество тепла, вносимое сырьем (полуотбензиненной нефтью) – Q_пон, определяется с учетом доли паровой и жидкой фаз. Доля отгона е определяется по кривой ОИ полуотбензиненной нефти при температуре входа сырья в колонну К-2, или, что то же, нагрева в печи (365 ⁰С) и давлении, равном давлению в питательной секции колонны (0,2 МПа = 1 520 мм рт. ст.). Графически получаем е = 0,37.

Q_пон = G_пон [ e  + (1-e) ], где

G_пон – количество исходной нефти, поступающей в колонну, кг/ч;

е – доля отгона полуотбензиненной нефти при температуре нагрева в печи;

– теплосодержание паров полуотбензиненной нефти при температуре выхода из печи, кДж/кг;

– теплосодержание жидкой фазы полуотбензиненной нефти при температуре выхода из печи, кДж/кг.

2. Количество тепла, вносимого водяным паром:

Q_{вод.пар} = G_{вод.пар}  q = G_{вод.пар} ( – ), где

G_{вод.пар} – количество водяного пара, кг/ч;

= 2516,68 – теплосодержание водяного пара на входе в колонну К-2, кДж/кг;

= 853,97 – теплосодержание водяного пара на выходе из колонны К-2, кДж/кг;

Расход тепла:

1. с верхним продуктом: Q_б = G_б  , где

G_б – количество паров бензина, кг/ч;

– теплосодержание паров бензина (фракции 85–180 ⁰С) при температуре верха колонны К-2 t_в2 = 158 ⁰С.

2. с боковым продуктом: Q_ДТ = G_ДТ  , где

G_пон – количество дизельной фракции, кг/ч;

– теплосодержание дизельной фракции при температуре вывода ее из колонны = 220 ⁰С.

3. с остатком: Q_ост = G_ост  , где

G_пон – количество остатка (мазута), кг/ч;

– теплосодержание остатка при температуре низа колонны t_н2 = 220 ⁰С.

4. с острым (испаряющимся) орошением: Q_ор = G_ор  q_ор = G_ор  ( - ), где

G_ор – количество острого орошения (по составу острое орошение идентично верхнему продукту), кг/ч; при кратности орошения 1,5 получим G_ор = 1,5  G_б;

= 653,37 кДж/кг – теплосодержание паров орошения при температуре верха колонны t_в2 = 158 ⁰С;

= 58,28 кДж/кг – теплосодержание орошения, подаваемого в колонну в виде жидкости при температуре 30 ⁰С.

Результаты расчета теплового баланса колонны К-2 сводятся в таблицу 37.

Таблица 41

Тепловой баланс колонны К-2

Наименова-ние потоков	% на сырую нефть	% на полуотб. нефть	G, кг/час		t, 0С	qt, кДж/кг	Q, кДж/ч
Приход:
отбен. нефть:
пар. фаза	35,2	37,0	255115,0	0,755	365	1161,67	296359442
жид. фаза	60,0	63,0	434385,0	0,910	365	880,30	382389116
водяной пар	–	–	(14058,0)	0,113	350	1662,71	23374377
Итого:	95,2	100,0	689500,0	–	–	–	702122935
Расход:
голов. погон	11,0	11,6	79982,0	0,755	158	653,37	52257839
диз. фракция	24,2	25,4	175133,0	0,829	220	497,94	87205726
мазут	60,0	63,0	434385,0	0,953	340	788,51	342516916
орошение (острое)	–	–	(1,579982)	0,755	30	595,09	71394733
Итого:	95,2	100,0	689500,0	–	–	–	553375214

Поскольку при расчете теплового баланса колонны К-2 приход тепла оказался больше расхода, то избыточное тепло необходимо снять циркуляционным орошением:

Q_ц.о. = Q_прих– Q_расх =702122935 – 553375214= 148747720 кДж/ч

Рассчитаем количество циркуляционного орошения G_ц.о., необходимого для обеспечения нормальной работы колонны (кг/ч):

G_ц.о. = , где

– теплосодержание жидкости (флегмы), стекающей с тарелки вывода циркуляционного орошения (при температуре t₁ на 9-ой тарелке);

– теплосодержание жидкости, поступающей на тарелку ввода циркуляционного орошения.

Температуру t₁ принимаем исходя из равномерного перепада температур между соседними тарелками в 5-10 ⁰С. Поскольку температура вывода дизельной фракции с 7-ой тарелки равняется 220 ⁰С, то получим t₁ = 220 + 2  10 = 240 ⁰С. Температуру входа в колонну К-2 циркуляционного орошения принимаем равной t₂ = 100 ⁰С [15]. Плотность циркулирующей жидкости принимаем, основываясь на предположении о равномерном перепаде данного показателя на каждую тарелку. Тогда, учитывая плотность дизельной фракции, получим: = 0,829 + 2  0,005 = 0,839.

Расход циркулирующей жидкости составит:

G_ц.о. = = 429770,1 кг/ч