Проект установки первичной переработки Дмитриевской нефти

,

где - расход паров, проходящих через сечение П-П, кг;

- расход паров фракции 120-180°С;

= 10,8 кг.

- расход флегмы, стекающей с тарелки вывода фракции 180240°С, кг.

=: 21,6 кг;

- горячее орошение, возникающее от первого циркуляционного орошения, кг.

где ΔQ1 - теплота, снимаемая первым циркуляционным орошением (ЦО 1), кДж/ч;

ΔQ1 = 7,35·103 кДж/ч;

Ht и ht - энтальпии паров и жидкости ЦО 1 при температуре 206,8°С. Условно принимаем, что плотность ЦО 1 равна плотности фракции

180-240°С ( = 0,8107, = 0,8150). Определим энтальпии паров и жидкости ЦО 1:

Н206,8 = 741,09 кДж/кг; h206,8 = 466,9 кДж/кг;

-II = 15,9 + 10,8 + 21,6 + 26,8 = 75,1 кг Нагрузка по жидкости:

где - поток жидкости, проходящий через сечение II-II, кг;

- расход ЦО 1, кг; =57,6 кг.

= 21,6 + 57,6 + 26,8 = 106 кг Рассчитывать нагрузку в сечении под тарелкой вывода ЦО 1 нет

смысла, поскольку это сечение имеет нагрузку по парам такую же, а по

жидкости меньше на , чем рассмотренное сечение II-II.

Сечение III-III, сечение между тарелкой ввода и вывода второго циркуляционного орошения

Нагрузка по парам:

,

где - количество паров, проходящих через сечение III-III, кг;

- количество паров фракции 240-350°С; = 18,6 кг;

- количество флегмы, стекающей с тарелки вывода фракции 240-350°С, кг; = 37,2 кг;

- горячее орошение, возникающее от второго циркуляционного орошения, кг.

,

где ΔQ2 - тепло, снимаемое вторым циркуляционным орошением (ЦО 2), кДж/ч;

ΔQ2 = 8,09·103 кДж/ч;

Ht и ht - энтальпия паров и жидкости ЦО 2 при температуре 289,2°С, кДж/кг.

Условно принимаем, что плотность ЦО 2 равна плотности фракции

240-350°С ( = 0,8416, = 0,8458). Определим энтальпии паров и жидкости ЦО 2:

Н289,2 = 925,55 кДж/кг; h289,2 = 684,82 кДж/кг.

-III = 15,9 + 10,8 + 18,6 + 37,2 + 33,61 = 116,11 кг

Нагрузка по жидкости:

где - поток жидкости, проходящий через сечение III-III, кг.

= 37,2 + 57,6 + 33,61 = 128,41 кг Сечение IV-IV, сечение в зоне питания

Сечение проходит по питательной секции ниже ввода сырья. Принимаем условно, что количество флегмы, стекающей с тарелки вывода фракции 240-350°С, до сечения IV-IV не меняется.

В состав парового потока входят пары, поступившие с сырьем (паровая фаза - Gc) и пары, поднимающиеся из отгонной части колонны (Gниз). Количество последних можно определить из материального баланса части колонны, лежащей ниже сечения IV-IV:

,

где L - расход сырья на входе в колонну, кг; L= 100 кг; gм - расход мазута, кг; gм = 54,7 кг;

- массовая доля отгона.

Gниз = 100 ∙ (1 - 0,756) + 37,2 - 54,7 = 6,9 кг Нагрузка по парам:

Giv-iv = Gc + Gниз, где Gc - количество паров, поступивших в колонну с сырьем;

Gc = L ∙ = 100 ∙ 0,756 = 75,6 кг

Giv-iv = 100 + 37,2 - 54,7 = 82,5 кг Нагрузка по жидкости:

gIV-IV = Gc + gфл.240-350 = 75,6 + 37,2 = 112,8 кг

В табл. 4.1.7. представлены нагрузки по парам и жидкостям в различных сечениях колонны.

Таблица 4.1.7

Нагрузка по парам и жидкостям в различных сечениях колонны

Расчет диаметра колонны Диаметр колонны рассчитываем в трех сечениях:

сечение I-I - сечение под верхней тарелкой;

сечение IV-IV - сечение в зоне питания;

самое нагруженное сечение из оставшихся (выбираем сечение III-III). Сечение колонны определяем по формуле:

где Vn - объемный расход паров в рассчитываемом сечении колонны,

м3/с;

Wдоп - допустимая скорость паров в рассчитываемом сечении колонны, м/с.

Объем паров в рассчитываемом сечении определяем по уравнению:

где GHi - количество нефтяных паров в рассчитываемом сечении, кг; Мhi - молярные массы нефтяных фракций;

Z - количество водяных паров в рассчитываемом сечении, кг; - молярная масса воды;

t - температура в рассчитываемом сечении, °С;

Робщ - общее давление в рассчитываемом сечении, МПа;

k - коэффициент пересчета со 100 кг сырья на реальную загрузку колонны. Коэффициент пересчета k определяем из соотношения:

где Gc - массовый расход сырья, кг/ч. Gc = 280625 кг/ч.

Допустимую скорость паров определяем по формуле:

где С - коэффициент, величина которого зависит, от конструкции тарелок и расстояния между ними. Его величину определяем по формуле:

C = K · C1 - C2 · (λ - 35)

где К - коэффициент, который зависит от типа тарелок. Так для клапанных тарелок К=1,15;

С1 - коэффициент, зависящий от расстояния между тарелками. Примем расстояние между тарелками равным 600 мм, тогда С1 = 750. С2 - коэффициент, равный 4 для клапанных тарелок; λ - коэффициент, учитывающий влияние жидкостной нагрузки на

допустимую скорость паров. Определим величину этого коэффициента по формуле:

где Wc - объемная нагрузка колонны по жидкой фазе в рассчитываемом сечении, м3/ч.

n - число сливных устройств на тарелке;

Если расчетное значение λ<10, то принимаем значение λ=10. В случае, если λ>65, следует принять тарелки с большим числом сливных устройств.

Допустимая скорость паров в любой атмосферной колонне составляет 0,8-1,0 м/с. Однако это не означает, что любая меньшая линейная скорость может обеспечить нормальные условия работы колонны. Фактическая линейная скорость паров в колонне должна быть не менее 60% от допустимой, т.е. необходимо обеспечить минимальную скорость паров в колонне не менее 0,5-0,6 м/с, а еще лучше на уровне 0,7-0,8 м/с.

Нагрузку колонны по жидкой фазе находим из соотношения

где g - массовая нагрузка по жидкости в рассчитываемом сечении, кг/ч; рж - плотность жидкой фазы при температуре в рассматриваем

сечении, г/см3.

рп - плотности паров, кг/м3.

Плотность жидкости находим из выражения

где t - температура в рассматриваемом сечении, °С; α = 0,000903 - 0,00132 ∙ (ρ420 - 0,7).

Плотность паров определяем из соотношения:

где Gn - расход паров в рассматриваемом сечении, кг. Gn = ΣGHi + Z

Диаметр колонны определяем по формуле:

Высоту подпора жидкости над сливной перегородкой рассчитываем по формуле:

где Δh - высота подпора жидкости над сливной перегородкой, м. Высота подпора жидкости не должна превышать 50 мм.

l - периметр слива (длина сливной перегородки), м.

Длина сливной перегородки может быть рассчитана по формуле:

l= (0,75-0,8)·d

где d - диаметр колонны в рассматриваемом сечении, м. Расчет диаметра колонны в сечении I-I

Принимаем число сливных устройств n=4.

Расчет диаметра колонны в сечении III-III GIII-III =116,11 кг

gIII-III = 128,41 кг

,

где Nkколичество вещества компонентов, находящихся в паровой фазе в рассматриваемом сечении, кмоль.

,

кмоль

м3/с

г/см3 = 648,9 кг/м3 кг/м3

м3/ч Принимаем число сливных устройств n=4.

Расчет диаметра колонны в сечении IV-IV GIV-IV = 82,5 кг

gIV-IV = 112,8 кг

,

где Nkколичество вещества компонентов, находящихся в паровой фазе в рассматриваемом сечении, кмоль.

кмоль

м3/с

г/см3 = 605,3 кг/м3

кг/м3

м3/ч Принимаем число сливных устройств n=4.