Проект установки первичной переработки Дмитриевской нефти

Принимаем диаметр основной атмосферной колонны по наибольшему значению из полученных диаметров различных сечений: d = 4,74 м. По стандартному ряду диаметров принимаем d = 5 м.

Расчет высоты колонны Общая высота колонны складывается из высот отдельных ее частей, на

которые она условно разбивается. Высоту ее верхней части (над верхней тарелкой) определяем по формуле

Н1 = 0,5 ∙ d = 0,5 ∙ 5 = 2,5 м

где d - диаметр колонны, м.

Расчет высоты ведем, зная число тарелок по высоте колонны и расстояния между ними. Расстояние между тарелками (Δh) принимаем равным 0,6 м.

Высоту части колонны, расположенной над зоной питания можно рассчитать:

Н2 = (n - 1) Δh

где n = 32 шт.

Н2 = (32 - 1) ∙ 0,6 = 18,6 м Высота зоны питания колонны (Н3) составляет 2-3 расстояния между

тарелками:

H3 = 3 ∙ 0,6 = 1,8 м

H4 = (n1 - 1) ∙ Δh = (4 - 1) ∙ 0,6 = 1,8 м

где n1 - число тарелок в отгонной части колонны; n1 = 4 шт.

Н5 = 1,5-2,0 м - расстояние от нижней тарелки до уровня жидкости в низу колонны (принимаем равной 2 м).

Н6 - высота нижней части колонны определяется в зависимости от объема жидкости в низу колонны.

Высоту столба жидкости h' находим по формуле:

,

где VH - общий объем нефти, находящийся внизу колонны, м3. Этот объем должен обеспечивать работу насоса, откачивающего

жидкость из колонны в течение 10 мин после прекращения подачи нефти на установку, а время пребывания обеспечить максимальную отпарку легких фракций от мазута. Величину объема нефти, находящейся в низу колонны, рассчитываем по формуле.

где -плотность мазута, кг/м3; = 931 кг/м3.

Vполусф - объем нефти, находящейся в полусферическом днище колонны, м3.

м3

м3 Объем полусферического днища больше, чем объем мазута,

необходимого для поддержания нормальной работы колонны, то есть величина h'=0.

м

Высота юбки Н7 = 4 м. Общая высота колонны равна:

Н = 2,5 + 18,6 + 1,8 + 1,8 + 2 + 2,5 + 4 = 33,2 м.

Расчет трубчатой печи

Для нагрева потока отбензиненной нефти, поступающего в основную атмосферную колонну с температурой входа в нее 350°C, принимаем

трубчатую печь типа ГН-2.

Топливо - газ состава (в масс. долях): С2Н6 - 4,8 %, С3Н8 - 21,6 %, изоС4Н10 - 12 %, н-С4Н10 - 61,6 %. Массовый расход отбензиненной нефти Gон = 280625 кг/ч. Начальная и конечная температура отбензиненной нефти t1 = 176 оC (определяем по началу прямой ОИ для давления Р = 189,2 + 40 = 229,2 кПа = 1719 мм рт. ст.) и t2 = 355 оC. Доля отгона еон = 0,756. Относительная

плотность отбензиненной нефти . Плотность газа при нормальных условиях 2,34 кг/м3.

Определяем низшую объемную теплоту сгорания топлива (в кДж/м3) по формуле:

Таблица 4.2.1 Состав топлива в массовых процентах

Определим элементарный состав топлива в массовых процентах. Содержание углерода в любом компоненте топлива находим по соотношению:

Содержание углерода:

Содержание водорода

Проверка

%

Определим теоретическое количество воздуха, необходимое для сжигания 1 кг газа, по формуле

Коэффициент избытка воздуха изменяется в пределах 1,05÷1,2.

Принимаем коэффициент избытка воздуха a = 1,1. Тогда действительное количество воздуха, необходимое для сжигания 1 кг газа, равно:

,

где =1,293 кг/м3 - плотность воздуха при нормальных условиях. Определим количество продуктов, образующихся при сгорании 1 кг

топлива:

Суммарное количество продуктов сгорания:

Проверка:

Содержанием влаги в воздухе пренебрегаем.

Найдем объемное количество продуктов сгорания на 1 кг топлива (при нормальных условиях):

Суммарный объем продуктов сгорания:

Плотность продуктов сгорания при 0 оС и 1 атм:

Определим энтальпию продуктов сгорания на 1 кг топлива при различных температурах по уравнению:

Таблица 4.2.2 Зависимость теплоемкостей дымовых газов от температуры

КПД печи найдем по формуле:

где - потери тепла в окружающую среду, в долях от низшей теплоты сгорания топлива (составляют 6%);

- потери тепла с уходящими дымовыми газами, в долях от низшей теплоты сгорания топлива.

Принимаем температуру дымовых газов, покидающих конвекционную камеру печи, на 130 К выше температуры Т1 сырья, поступающего в печь:

При найдем по графику J-T потерю тепла с уходящими

дымовыми газами: или в долях от низшей теплоты сгорания топлива:

КПД печи равен:

Полная тепловая нагрузка печи

где - полезное тепло печи, кДж/ч. Полезное тепло печи рассчитываем по формуле:

где , , - энтальпии отбензиненной нефти при температурах входа в атмосферную колонну (355 оС) и выхода из отбензинивающей

колонны (176 оС).

кДж/ч

Часовой расход топлива:

или Поверхность нагрева радиантных труб определяется по формуле

где - количество тепла, переданного сырью в камере радиации, кВт;

- теплонапряжение радиантных труб, кВт/м2.

Количество тепла, переданного сырью в камере радиации (прямая отдача топки), найдем из уравнения теплового баланса топки:

где - коэффициент эффективности (кпд) топки; - энтальпия дымовых газов на выходе из камеры радиации при температуре Тп, кДж/кг топлива.

Принимаем Тп = 1023 К и определим по графику J-T:

Потери тепла в окружающую среду равны 6 %. Пусть 4 % из этого количества составляют потери тепла в топке. Тогда:

Примем теплонапряжение поверхности радиантных труб для печи ГН

равным = 40,7 кВт/м2.

Таким образом, поверхность нагрева радиантных труб будет равна:

Полагая на основе опытных и расчетных данных, что нефть в конвекционных трубах не испаряется, найдем ее энтальпию на входе в радиантные трубы из уравнения:

Тогда температура отбензиненной нефти на входе в радиантные трубы будет Тк = 237 оC.

Выбираем в соответствии с ГОСТ 8734-75 трубы диаметром 127×8 мм с полезной длиной lтр = 9,5 м (полная длина трубы с учетом заделки концов в трубные двойники равна 10 м).

Число радиантных труб: