3.5.5 Составление материального баланса вакуумной перегонки

На основании проведенных расчетов составляется материальный баланс вакуумной перегонки. Суммарный выход гудрона составляется на основе таблиц 3.23 и 3.25 и 3.28.

Таблица 3.29 – Материальный баланс вакуумной перегонки

Продукты	кг/час	% масс.
Приход: Мазут В т.ч. Н₂О Водяной пар	30000 9 74.74	99.75 0.25
Итого	30074.74	100
Расход: Верхний продукт В т.ч. Н₂О ЛВГ ТВГ Гудрон	865.38 83.672 6650.585 8552.58 14006.233	2.88 22.11 28.43 46.58
Итого	30074.77	100

Примечание. Потери (0,1-0,2 % масс.) могут быть учтены из массы гудрона.

3.5.6 Определение температурного режима работы колонны

Температура потоков определяется аналитическим методом по уравнениям изотерм жидкой и паровой фаз.

Составы отбираемых дистиллятов известны по таблице 3.28.

Обычно вакуумные колонны работают без отпарных секций и поэтому дополнительно водяной пар не вводят в колонну.

Остаточное давление в верхней части колонны с учетом конкретной работы блока создания вакуума принимаем 10 мм.рт.ст. Давление в зоне питания – 75 мм.рт.ст. Давление в зоне отбора боковых фракций можно рассчитать по высоте места отбора их или по практическим данным производства. Составы отбираемых продуктов переводят в мольные доли и путем подбора уравнений паровой или жидкой фаз определяется исходная температура вывода продуктов. Для каждого отбираемого продукта составляются следующие таблицы.

Таблица 3.30 – Исходные данные для определения температуры вывода фракций

Компоненты	% масс.	Мольные доли	М.М.	Давление насыщенных паров, атм	Константы фазового равновесия

Если уравнения изотерм, применяемых в зависимости от агрегатного состояния отводимых фракций приближается к единице, то температура найдена.

Пусть для верхнего отгона она будет t₁, для ЛВГ t₂, для ТВГ t₃.

Температура куба колонны (температура вывода гудрона) обычно на 10-15°С ниже температуры вводимого в колонну мазута. В нашем примере она составляет 370°С, следовательно, температура вывода гудрона составляет 355°С.

3.5.7 Расчет числа теоретических тарелок

Вакуумная колонна является сложной и ее разбивают на простые колонны, количество которых равно количеству отбираемых фракций. В данном случае это верхний погон, ЛВГ и ТВГ. Отсюда колонна состоит из трех простых колонн – I, II, III.

В простую колонну входит мазут и сверху отбирается сумма верхнего потока, ЛВГ и ТВГ, а снизу – гудрон.

В II колонну входит сумма отбираемых фракций в I колонне и поток делится на сумму верхнего потока и ЛВГ, отдельно – ТВГ.

В колонну III входит сумма верхнего потока и ЛВГ, которая разделяется на верхний продукт и ЛВЖ.

Схема разделения вакуумной колонны на простые колонны представлена на рисунке 3.8.

Рисунок 3.8 – Схема разделения вакуумной колонны

на простые колонны

Составы фракций даны в таблице 3.28, температуры отводимых фракций по сечению вакуумной колонне найдены в разделе 3.5.6. Рассчитываются массовые и мольные доли компонентов и константы фазовых равновесий.

За ключевые компоненты в данном случае принимаются:

Простые колонны	Легкий ключевой компонент	Тяжелый ключевой компонент
I	500-520°С	>520°С
II	430-460°С	460-500°С
III	200-250°С	250-350°С

Рассчитывают относительные летучести этих компонентов по формуле:

(3.66)

Константы фазового равновесия находят по следующим температурам:

- для I колонны – температура ввода мазута в колонне.

- для II колонны – температура вывода ТВГ (т.е. t₃)

- для III колонны – температура вывода ЛВГ (т.е t₂)

Соответственно константы учитываются с учетом перепада давления в каждой простой колонне.

Исходные данные для расчета числа тарелок в каждой секции (простой колонне) записывается в виде таблицы (см. таблицу 3.20).

Минимальное число теоретических тарелок для каждой секции определяется по формуле (3.19). Оптимальное число рабочих тарелок для секции определяется по формуле (3.21) с учетом к.п.д. тарелки находят их количество по формуле (3.22). Если применяют в вакуумной колонне регулярные насадки их к.п.д. составляет 0,6-0,65. Далее находят общее число тарелок в колонне .

Так как в вакуумных колоннах сейчас используют регулярные насадки, то найденное количество тарелок с учетом к.п.д. необходимо перевести в высоту насадки. Одна теоретическая тарелка равноценна 0.5 м высоты насадки. Следовательно, общая высота насадки будет соответствовать

(3.67)

Эти насадки устанавливают в виде блоков (модулей) и число таких блоков обычно равно числу отбираемых фракций. Более подробно о работе таких модулей представлено в разделе 2.4 ( регулярные насадки).

Под каждым модулем имеется глухая по жидкой части тарелка желобчатого типа, откуда насосами забираются циркуляционные орошения колонн, а избыток с тарелки через переливные трубки сливается на нижележащие секции насадки.