4. 5. 3. Определение основных размеров колонны к-2

Основные размеры основной ректификационной колонны К-1 определяются так же, как и размеры колонны предварительного испарения К-1.

При определении диаметра колонны К-2 для установления сечения, наиболее нагруженного по парам, проверяются объемы паров в испарительном пространстве (питательной секции) колонны и под тарелками, с которых выводится орошение.

1. Сечение под 1-ой тарелкой, на которую стекает холодное орошение (пары бензина, холодное орошение и водяной пар, подаваемый в низ К-2 и стриппинг-секции):

G_пар = G_б + G_хол.ор. + G_{вод.пар} = 79982 + 121320 + 14058 = 215360 кг/ч

2. Сечение под 6-ой тарелкой (циркуляционное орошение, пары, поступающие из отпарной колонны, и то же суммарное количество водяных паров):

G_пар = G_ц.о. + G_стрип. + G_{вод.пар} = 429770 + 0,208  175133 + 14058 = 480839,9 кг/ч, где G_стрип. = е_ДТ  G_ДТ – количество паров отпариваемых в стриппинг-секции от фракции дизельного топлива (доля отгона е_ДТ = 0,208 определяется графически в соотвествии с температурой входа фракции ДТ в отпарную колонну, равной 220 ⁰С).

3. Сечение под 21-ой тарелкой (пары отбензиненной нефти и водяной пар, подаваемый в низ К-2):

G_пар = G_{неф.пар.} + G_{вод.пар} = 269400 кг/ч

Как видно из предлагаемых расчетов, наиболее нагруженным является сечение под 6-ой тарелкой, где нагрузка по парам составляет G_пар = 480839,9 кг/ч. Исходя из этого рассчитаем объем паров по уравнению Менделеева-Клапейрона:

= = 26 м³,

На основании практических данных линейная скорость паров в свободном сечении для колонны К-2 составляет w = 0,6  1,15 м/с [5]. Примем w = 1,0 м/с, тогда площадь поперечного сечения колонны составит:

= 26 м²

Диаметр колонны рассчитывается по уравнению:

D = = 8 м

Расчет высоты ректификационной колонны подробно описан в пункте 4.4.4. По аналогичной схеме найдем высоту колонны К-2.

Расстояние между верхней тарелкой и верхним днищем колонны принимаем равным половине диаметра колонны, то есть h₁ = 4 м.

Высота концентрационной части колонны К-2 (n = 21):

h₂ = (n – 1)  H_т = (21 – 1)  0,600 = 12,0 м

Высота питательной секции колонны:

h₃ = (2  3)  H_т = 2  0,600 = 1,2 м

Высота отгонной части колонны К-2 (n = 6):

h₄ = (n – 1)  H_т = (6 – 1)  0,600 = 3,0 м

Расстояние от уровня жидкости внизу колонны до нижней тарелки принимают равным h₅ = 1  2 м, чтобы пар равномерно распределялся по сечению колонны.

Высота, занимаемая жидким остатком в колонне, подсчитывается исходя из 5–10 минутного запаса жидкости при температуре низа колонны (340 ⁰С):

V_ост = 94 м³/ч, где

– абсолютная плотность остатка при температуре низа колонны (340 ⁰С), кг/ м³:

= 953 – 0,567  (340 – 20) = 771,56  772

 = 10 мин = 0,167 ч – запас времени, ч.

Отсюда высота, занимаемая жидким остатком:

h₆ = м

Высоту постамента принимаем h₇ = 4,0 м.

При расчете высоты концентрационной секции колонны учтем, что через 3 тарелки по высоте колонны установлено 7 люков для обеспечения монтажа и ремонта тарелок. В этих сечениях принимаем расстояние между тарелками Н_т = 800 мм. Тогда:

h₂ = 12,0 + 7 0,2 = 13,4 м

Полезная высота колонны Н_пол (без учета высоты опорной обечайки h₇):

Н_пол = = 4 + 13,4 + 1,2 + 3,0 + 2,0 + 5,9 = 29,5 м.

Полная высота колонны:

Н_К-2 = Н_пол + h₇ = 29,5 + 4,0 =33,5 м.