2.2.Материальный баланс аппаратов
Таблица 12 – Материальный баланс колонны К-2
|
Наименование продукта |
Выход, % мас |
Производительность, G |
||||
|
На нефть |
На загрузку колонны |
т/год |
т/сут |
кг/ч |
кг/с |
|
|
Приход: 1 Полуотбензиненая нефть |
33,48 |
100,00 |
4151 914 |
11375,2 |
473962,7 |
131,66 |
|
Итого |
93,48 |
100,00 |
4151 914 |
11375,2 |
473962,7 |
131,66 |
|
Расход: 1 БФ (85 - 180)0С 2 КФ (180-240) 0С 3 ЗДТ (240 - 280)0С 4 ЛДТ (280 - 350)0С 5 Мазут (свыше 350) 0С |
12,15 9,23 7,09 12,97 52,04
|
13,18 9,87 7,59 13,87 55,67
|
539 642 409 950 314 902 576 063 2311 357
|
1478,5 1123,2 862,7 1578,3 6332,5
|
61603,0 46798,0 35947,7 65760,5 263853,5
|
17,11 13,00 9,99 18,27 73,29
|
|
Итого |
93,48 |
100,00 |
4151 914 |
11375,2 |
473962,7 |
131,66 |
Определение температурного режима основной атмосферной колонны К-2.
Таблица 13– ИТК бензиновой фракции (85 - 180)0С
|
Пределы отбора фракции, 0С |
Выход каждой фракции на нефть, % мас |
% мас, на фракцию |
Сумм, % мас |
|
85 -105 105-130 130-160 160-180 |
2,70 2,78 3,87 2,80 |
22,22 22,88 31,85 23,05 |
33,3 67,65 119,9 100,00 |
|
Итого |
12,15 |
100,00 |
100,00 |
Таблица 14 - ИТК керосиновой фракции (180 - 240)0С
|
Пределы отбора фракции, 0С |
Выход каждой фракции на нефть, % мас |
% мас, на фракцию |
Сумм, % мас |
|
180 – 190 190 – 200 200 – 210 210 – 220 220 – 230 230 - 240 |
1,59 1,50 1,57 1,55 1,41 1,61 |
17,23 16,25 17,01 16,79 15,28 17,44 |
25,85 50,22 75,74 100,92 123,84 100,00 |
|
Итого |
9,23 |
100,00 |
|
Таблица 15 - ИТК зимнего дизельного топлива (240 - 280)0С
|
Пределы отбора фракции, 0С |
Выход каждой фракции на нефть, % мас |
% мас, на фракцию |
Сумм, % мас |
|
240 – 250 250 – 260 260 – 270 270 – 280
|
1,60 1,68 1,89 1,92
|
22,57 23,70 26,66 27,07 |
22,57 46,27 72,93 100,00 |
|
Итого |
7,09 |
100,00 |
|
Таблица
16 - ИТК летнего дизельного топлива (280
- 350)0С
|
Пределы отбора фракции, 0С |
Выход каждой фракции на нефть, % мас |
% мас, на фракцию |
Сумм, % мас |
|
280 – 290 290 – 300 300 – 310 310 – 320 320 – 330 330 – 340 340 – 350 |
1,81 1,93 1,96 1,81 1,92 1,77 1,77 |
13,96 14,88 15,11 13,96 14,80 13,65 13,65
|
13,96 28,84 43,95 57,91 72,71 86,35 100,00 |
|
Итого |
12,97 |
100,00 |
|
Таблица 17 - ИТК полуотбензиненной нефти
|
Пределы отбора фракции, 0С |
Выход каждой фракции на нефть, % мас |
% мас, на фракцию |
Сумм, % мас |
|
85 – 105 |
2,70 |
2,89 |
4,34 |
|
105-130 |
2,78 |
2,97 |
8,79 |
|
130-160 |
3,87 |
4,14 |
15 |
|
160-180 |
2,80 |
3,00 |
19,5 |
|
180-240 |
9,23 |
9,87 |
34,31 |
|
240-280 |
7,09 |
7,58 |
45,68 |
|
280-300 |
3,74 |
4,00 |
51,68 |
|
300-330 |
5,69 |
6,09 |
60,81 |
|
330-360 |
5,07 |
5,42 |
68,94 |
|
360-380 |
3,08 |
3,29 |
73,88 |
|
380-400 |
3,24 |
3,47 |
79,08 |
|
400-420 |
2,74 |
2,94 |
83,49 |
|
420-450 |
3,00 |
3,21 |
88,31 |
|
450-500 |
7,13 |
7,63 |
99,75 |
|
500-КК |
31,32 |
33,50 |
100,00 |
|
Итого |
93,48 |
100,00 |
|
Таблица
- Данные для построения графиков ОИ
отбензиненой нефти и фракций при
атмосферном и парциальных давлениях .
|
Фракция, 0С
|
Температура отгонки |
Угол наклона ИТК и ОИ |
Температура точки пересечения ИТК и ОИ , 0С
|
Температура вывода потоков, 0С |
|||
|
t
|
t |
t |
При 0,1Мпа
|
При расчётном давлении.
|
|||
|
85 – 180 |
93 |
153 |
104 |
1,0 |
124 |
98 |
118
|
|
180 – 240
|
182
|
221,5
|
210
|
0,66 |
207,5 |
174 |
165 |
|
240 – 280
|
243
|
268
|
262
|
0,42 |
260 |
822 |
215 |
|
280 - 350 |
287 |
326 |
315 |
0,65 |
311 |
274 |
270 |
%
%
%
Рассчитываем парциальное давление фракций выводимых из колонны К-2.
Задаемся давлением на входе в колонну Pвх=0,18 МПа
Гидравлическое
сопротивление тарелок
0,0008
МПа.
В К-2 50 тарелок S – образного типа.
Сырье вводится на 6 тарелку (отсчет снизу).
Фракция (85 - 180)0С выводится с 44 тарелки
Фракция (180 - 240)0С выводится с 29 тарелки.
Фракция (240 - 290)0С выводится с 17 тарелки.
Фракция (290 - 350)0С выводится с 11 тарелки.
Определяем давление в сечении колонны П, МПа, по формуле
где
-
давление на входе в колонну, МПа;
-
гидравлическое сопротивление тарелки,
МПа;
-
число тарелок.
Давление вывода фракции (85 - 180)0С
=
0,18 – 0,0008 · 38 = 0,150 МПа
Давление вывода фракции (180 - 240)0С
=
0,18 – 0,0008 · 29 = 0,157 Мпа
Давление вывода фракции (240 - 290)0С
=
0,18 – 0,0008 · 17 = 0,166 МПа
Давление вывода фракции (290 - 350)0С
=
0,18 – 0,0008 · 11 = 0,171 МПа
Температура низа колонны К-2 принимается на 20 0С ниже температуры ввода сырья.
350
– 20 = 330 0С
Определяем
парциальное давление вывода фракций
,
МПа, по формулам
где
-
массовый расход острого орошения, кг/с;
-
массовый расход фракции (85 – 180)0С,
кг/с;
-
массовый расход фракции (180 – 240)0С,
кг/с;
-
массовый расход фракции (240 – 280)0С,
кг/с;
-
массовый расход фракции (280 – 350)0С,
кг/с;
-
общее количество водяного пара, кг/с;
-
количество водяного пара на фракцию
(180 – 240)0С,
кг/с;
-
количество водяного пара на фракцию
(240 – 280)0С,
кг/с;
-
количество водяного пара на фракцию
(280 – 350)0С,
кг/с;
Gzн- количество водяного пара подаваемого вниз колонны, кг/с
-
молекулярная масса фракции (85 – 180)0С;
-
молекулярная масса фракции (180 – 240)0С;
-
молекулярная масса фракции (240 – 280)0С;
-
молекулярная масса фракции (280 – 350)0С.
Определяем
массовый расход орошения
,
кг/с, по формуле
где
-
кратность орошения, принимаем из
практических данных
.
кг/с
Задаемся расходом водяного пара в колонну 1,5% на сырье и каждую фракцию.
Определяем
расход водяного пара
,
кг/с, по формуле
кг/с
кг/с
кг/с
кг/с
Определяем
общее количество водяного пара
,
кг/с, по формуле
кг/с
Определяем
молекулярную массу
,
по формуле Войнова
,
где
-
средняя температура кипения фракции,
0С.
0С.
0С.
0С.
0С.
044
МПа = 330,1 мм.рт.ст.
МПа
= 262,6 мм.рт.ст
МПа
= 150 мм.рт.ст.
МПа
= 195,0 мм.рт.ст.
Таблица 18 – Температура вывода фракций
|
Предел отбора фракции |
(85 – 180)0С |
(180 – 240)0С |
(240 – 280)0С |
(290 – 350)0С |
|
Температура вывода, 0С |
118 |
165 |
215 |
270 |
|
Температура вывода, К |
391 |
438 |
488 |
543 |
Составляем тепловой баланс основной атмосферной колонны К-2.
На
основании практических данных задаемся
температурой ввода сырья в колонну
=
350 0С
(623К). Определяем долю отгона
=
0,473
Определяем
количество тепла приходящее с паровой
частью сырья
,
кВт, по формуле
где
-
количество паровой части сырья, кг/с;
-
энтальпия паров сырья при температуре
ввода, кДж/кг.
Определяем
количество паровой части сырья
,
кг/с, по формуле
где
-
количество сырья, кг/с;
-
доля отгона.
кг/с
Задаемся
плотностью сырья
Определяем
по формуле
где
-
температурная поправка.
Определяем
энтальпию паров сырья
,
кДж/кг, по формуле
где
-
максимальное значение энтальпии, кДж/кг;
-
минимальное значение энтальпии, кДж/кг;
-
разность плотностей.
кДж/кг
кВт
Определяем
количество тепла приходящее с жидкой
частью сырья
,
кВт, по формуле
где
-
количество жидкой части сырья, кг/с;
-
энтальпия жидкой части сырья, кДж/кг.
Определяем количество жидкой части сырья, кг/с, по формуле
кг/с
Определяем
энтальпию жидкости
,
кДж/кг, по формуле
кДж/кг
кВт
Определяем
количество тепла приходящее с водяным
паром,
,
кВт, по формуле
где
-
количество водяных паров, кг/с;
-
энтальпия водяных паров при
653
К, кДж/кг,
=1,2
МПа
Энтальпия
водяных паров
,
кДж/кг,
кДж/кг
кВт
Определяем
приход тепла
,
кВт, по формуле
кВт
Определяем
расход тепла с бензиновой фракцией (85
- 180)0С
,
кВт, по формуле
Определяем
плотность бензина
из формулы Крега
=
=
кДж/кг
кВт
Определяем
расход тепла с керосиновой фракцией
(180 – 240)0С
,
кВт, по формуле
=
кДж/кг
кВт
Определяем
расход тепла с зимней дизельной фракцией
(240 – 280)0С
,
кВт, по формуле
=
кДж/кг
кВт
Определяем
расход тепла с летней дизельной фракцией
(290 – 350)0С
,
кВт, по формуле
=
кДж/кг
кВт
Определяем
расход тепла с мазутом фракцией (свыше
350 0С)
,
кВт, по формуле
Задаемся
температурой низа колонны 330 0С
(на 20 0С
ниже температуры ввода сырья ) и плотностью
кДж/кг
кВт
Определяем
расход тепла с водяным паром
,
кВт, по формуле
кДж/кг,
=0,144
МПа
кВт
Определим
общее количество тепла, снимаемое острым
орошением
,
кВт, по формуле
кДж/кг
кВт
Определяем
общий расход тепла
,
кВт, по формуле
кВт
Определим
общее количество тепла, снимаемое
циркуляционным орошением
,
кВт, по формуле
кВт