2.3 Тепловой баланс аппаратов

Таблица 19 – Тепловой баланс колонны К-2

Наименование	кг/с	Т, К		кДж/кг	, кВт
Приход: с сырьем 1.1 с паровой частью сырья в жидкой частью сырья 2. с водяным паром	61,99 69,07 2,585	623 623 653	0,886 0,886	1 064,11 848,30 3 270,00	65964,2 58592,1 8452,9
Итого					133009,2
Расход: 1. с фракцией (85 – 180)0С 2. с фракцией (180 – 240)0С 3. с фракцией (240 – 280)0С 4. с фракцией (280 - 350)0С 5. с фракцией свыше 3500С 6. с водяным паром 7. с острым орошением 8. с циркуляционным орошением	17,62 13,00 9,99 18,27 72,18 2,585	391 438 488 543 603 375	0,748 0,814 0,850 0,879 0,953 0,748	575,27 359,84 478,46 618,00 759,55 2 780,00 575,27 102,47	10136,3 4677,9 4779,8 11290,9 54824,3 7186,3 14160,4 30 290,31 25953,3
Итого					133009,2

2.4 Расчет основных конструктивных размеров аппаратов

Расчет основных размеров колонны

Определение диаметра питательной секции колонны

Определяем объем паров, проходящих через поперечное сечение аппарата в единицу времени , м³/с, по формуле

,

где - количество паровой части сырья, кг/с;

- количество паров поступающих в питательную секцию с верхней тарелки отгонной части, кг/с;

- количество водяного пара, подаваемого вниз колонны, кг/с;

- температура ввода сырья, ⁰С;

- давление питательной секции, Па;

- атмосферное давление, Па;

- молекулярная масса нефти.

Молекулярную массу нефти определяем по формуле Крэга

,

где - относительная плотность нефти.

Принимаем количество флегмы по высоте колонны постоянным

,

где - количество жидкости, стекающей с верхней тарелки концентрационной части, кг/с;

- количество тепла, снимаемее дистиллятом, кВт;

- энтальпия паров дистиллята при температуре вывода, кДж/кг;

- энтальпия жидкого дистиллята при Т=359К, кДж/кг.

кг/с

кг/с

Определяем энтальпию жидкой фазы дистиллята (), кДж/кг, по формуле

кДж/кг

Определяем количество паров , поступающих в питательную секцию из отгонной части

колонны

,

где - количество жидкой фазы сырья, кг/с;

- количество жидкости, стекающей с нижней тарелки концентрационной части, кг/с;

- количество остатка, кг/с.

кг/с

м³/с

Определяем плотность нефти при температуре ввода , кг/м³, по формуле

,

где - температура ввода сырья, ⁰С.

,

где ;

.

кг/м³

Определяем плотность паров ,по формуле

кг/ м³

Определяем скорость паров , м/с, по формуле

,

где - коэффициент, зависящий от расстояния между тарелками и условий ректификации. Принимаем ;

- плотность нефти при температуре ввода, кг/м³;

- плотность паров, кг/м³.

м/с

Определяем диаметр питательной секции колонны К-2, ,м, по формуле

м

Ближайший больший диаметр по ГОСТ- 5,5м

Исполнительный диаметр питательной секции- 7,0м

Определение диаметра верха колонны

Определяем объем паров концентрационной части , м³/с, по формуле

,

где - количество острого орошения, кг/с;

- количество БФ (85-180)˚С, кг/с;

- количество водяного пара, кг/с;

- температура верха колонны, ⁰С.

м³/с

Определяем плотность дистиллята в жидкой фазе при температуре верха , кг/м³, по формуле

,

где - температура верха, ⁰С.

,

где ;

.

кг/м³

Определяем плотность паров. Уходящих с верха колонны К-2 , кг/м³, по формуле

кг/м³

Определяем скорость паров , м/с, по формуле

м/с

Определяем диаметр верха колонны К-2, , по формуле

м

Принимаем диаметр верха колонны по ГОСТ 5,0 м

Определяем высоту колонны

Определяем высоту колонны , м, по формуле

,

где - расстояние от верхнего днища до верхней тарелки концентрационной части, м;

- высота, занимаемая тарелками концентрационной части, м;

- высота питательной секции, м;

- высота, занимаемая тарелками отгонной части, м;

- расстояние между нижним днищем и нижней тарелкой отгонной части;

- высота опорной обечайки, м.

,

где - диаметр верха колонны, м.

м

,

где - расстояние между тарелками в концентрационной части, м;

- число тарелок в концентрационной части.

м

м

,

где - расстояние между тарелками в отгонной части, м;

- число тарелок в отгонной части.

м

,

где - запас жидкости, м; n = 5 мин;

- количество остатка, кг/с;

- внутренний диаметр,м;

- плотность жидкости при температуре остатка,, кг/м³.

Плотность жидкости при температуре остатка

кг/м³

м

Принимаем высоту опорной обечайки h=2,5м

м

Расчет гидравлического сопротивления тарелок

Определяем потерю напора на тарелке , Па, по формуле

,

где - сопротивление сухой тарелки, Па;

- сопротивление столба жидкости на тарелке, Па.

,

где - коэффициент сопротивления сухой тарелки. Принимаем ;

- плотность паров, кг/м³;

- скорость паров, м/с.

,

где - линейная скорость паров в питательной секции;

- свободное сечение тарелки. Принимаем .

м/с

Па

,

где - глубина погружения. Принимаем мм;

- высота напора жидкости под водосливом, мм;

- ускорение свободного падения, мм ( м³/с).

Определяем высоту подпора жидкости под водосливом , мм, по формуле

Определяем объемный расход жидкости на единицу длины сливной планки , м³/с, по формуле

,

где - объёмный расход жидкости в произвольном сечении колонны, м³/с; - в расчёте – в питательной секции.?????

- длинна слива, мм ( мм);

Объёмный расход жидкости в рассматриваемом сечении.

;

где - количество жидкой фазы сырья, кг/с;

- количество жидкости стекающей, с нижней тарелки концентрационной части, кг/с;

- плотность жидкости, кг/ м³;

м³/ч

м³/ч

мм

Па

Па

Предварительно выбранное гидравлическое сопротивление тарелки 800 Па. Следовательно , сопротивление тарелок принятое расчётное близко по величине и приемлемо.