7.5.1 Температура вывода фракции 140-2400с

Через сечение колонны в зоне вывода фракции 140-240⁰С проходят пары фракции 85 – 140⁰С( = 263,5 кмоль/ч – потенциальное содержание), пары фракции 140-240⁰С и водяной пар(кроме пара, подаваемого в стриппинг К-2/1).

Молярный расход паров фракции 140-240⁰С:

кмоль/ч

Молярный расход водяного пара: кмоль/ч

Мольная доля фракции в парах:

Парциальное давление фракции в парах: Р = 152,8·0,6 = 91,68 кПа

Фракцию 140 – 240⁰С разбиваем на составляющие:

Таблица 7.5.1.

Фракция, 0С	Массовая доля компонента,	tср.мол, 0С	М, кг/кмоль	Мольная доля компонента,	Рнi, кПа	Кi=Рнi/Р
140 – 180	0,42	160	133,6	0,47	145,4	1,59
180 – 240	0,58	210	167,1	0,53	41,0	0,45

Принимаем температуру вывода фракции 140-240⁰С Т = 175⁰С и по формуле Ашворта находим давление насыщенных паров каждой фракции при этой температуре [8]

Из [9] находим значения функций:

f(160)=4,3; f(210)=3,5.

Результаты расчета давления насыщенных паров фракций заносим в таблицу 7.5.1.

Находим константу К для каждой фракции:

Результаты расчета заносим в таблицу 7.5.1.

Проверяем, удовлетворяет ли принятая температура условию, при котором

Т.к. допускается погрешность 5%, температура подобрана верно и равна 175⁰С.

7.5.2 Температура вывода фракции 240-3600с

Через сечение колонны в зоне вывода фракции 240-360⁰С проходят пары фракции 85 – 140⁰С( = 263,5 кмоль/ч – потенциальное содержание), пары фракции 140-240⁰С( = 464,6 кмоль/ч – потенциальное содержание), пары фракции 240-360⁰С и водяной пар(кроме пара, подаваемого в стриппинги К-2/1 и К-2/2).

Молярный расход паров фракции 240-360⁰С:

кмоль/ч

Молярный расход водяного пара: кмоль/ч

Мольная доля фракции в парах:

Парциальное давление фракции в парах: Р = 157,8·0,25 = 39,5кПа

Фракцию 240 – 360⁰С разбиваем на составляющие:

Таблица 7.5.2.

Фракция, 0С	Массовая доля компонента,	tср.мол, 0С	М, кг/кмоль	Мольная доля компонента,	Рнi, кПа	Кi=Рнi/Р
240 – 300	0,58	270	213,9	0,63	53,2	1,35
300 – 360	0,42	330	267,9	0,37	14,6	0,37

Принимаем температуру вывода фракции 240-360⁰С Т = 245⁰С и по формуле Ашворта находим давление насыщенных паров каждой фракции при этой температуре [8]

Из [9] находим значения функций:

f(270)=2,8; f(330)=2,3;

Результаты расчета давления насыщенных паров фракций заносим в таблицу 7.5.2.

Находим константу К для каждой фракции:

Проверяем, удовлетворяет ли принятая температура условию, при котором

Т.к. допускается погрешность 5%, температура подобрана верно и равна 245⁰С.

7.6 Температура низа колонны

Температуру низа колонны принимаем на 20⁰С ниже температуры ввода сырья и равной 330⁰С.

7.7 Температуры выводов и вводов циркуляционных орошений

Принимаем, что циркуляционные орошения выводятся на три тарелки ниже тарелки отбора боковых фракций. На этих тарелках градиент температур максимальный. Принимаем температуры вывода циркуляционных орошений на 20 выше температур вывода дистиллятных фракций. Охлаждаем циркуляционные орошения на 90-100⁰С.

7.7.1 СЦО-1 К-2

- вывод: 175 + 20 = 195

- ввод: 100⁰С

7.7.2 НЦО К-2

- вывод: 245 + 20 = 265

- ввод: 170⁰С

7.7.3 Острое орошение

Вывод : 115⁰С.

Ввод : 40⁰С.

7.8 Тепловой баланс колонны

На основе материального баланса, приведенного в подразделе 5.2, рассчитаем тепловой баланс, а расчёты сведём в таблицы. Тепловой баланс учитывает всё количество тепла вносимого в колонну и выносимого из неё. Согласно закону сохранения энергии, тогда можно написать (без учёта потерь тепла в окружающую среду ): .

Колонну разбиваем на три контура (А,Б,В), далее составляем тепловой баланс по контурам как это описано в [11]. Схема контуров представлена на рисунке 3.

При определении температур вывода боковых погонов, а также верхнего и нижнего продуктов были определены их молярные массы. Заносим основные данные в таблицу 30.

Таблица 30 — молярные массы и относительные плотности продуктов

Продукт	Мoлярная масса Мi, кг/кмоль	Относительная плотность,
85-1400С	105,3	0,725
140-2400С	151,4	0,797
240-3600С	233,9	0,866
Отбензиненная нефть	-	0,822
Мазут(>3600С)	-	0,900

. Относительная плотность в таблице рассчитана по формуле Крэга исходя из молярной массы продукта [10]: (17)

Энтальпии продуктов рассчитывались:

—для жидких продуктов по формуле Крэга

(18), где

а = (0,0017·Т² + 0,762·Т – 334,25) – определяем по таблице

Т – среднемолярная температура кипения фракции, К

—для паров по формуле Уира и Иттона

(19), где

b = (129,58 + 0,134·Т + 0,00059·Т²) - определяем по таблице

Расчёт теплового баланса проводим по контурам.

Схема контуров колонны К-2 представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 – Схема контуров колонны К-2

Результаты расчётов заносим в таблицы 30-33.

Таблица 30 — Тепловой баланс контура «А»

Продукт	t,С	G, кг/ч	Ht, кДж/кг	Q, кДж/ч
Приход
Паровая фаза:
Отбензиненная нефть	350	191418,8	1095,9	209,8·106
Водяной пар К-2	400	5445	3264,6	17,8·106
Жидкая фаза:
Отбензиненная нефть	350	80830,9	882,7	71,4·106
Итого:	-	-	-	299·106
Расход
Паровая фаза:
85-1400С	245	27388,3	861,2	23,6·106
140-2400С	245	70158,8	835,4	58,6·106
240-3600С	245	77890,6	810,8	63,2·106
Водяной пар К-2	245	5445	3264,6	17,8·106
Жидкая фаза:
Мазут(>3600С)	330	96812,0	783,31	75,8·106
Итого:	-	-	-	239·106

Разность между теплом входящим в контур «А» и выходящим из него, составляет:

ΔQА = 295,9·10⁶- 235,9·10⁶= 60·10⁶ кДж/ч.

Определим расход нижнего циркуляционного орошения (НЦО) из уравнения

(20), где

- количество теплоты, снимаемой циркуляционным орошением, кВт;

- энтальпия циркуляционного орошения на выводе из колонны и на входе в колонну, соответственно, кДж/кг.

кг/ч

Кратность орошения:

R =

Таблица 31 — Тепловой баланс контура «Б»

Продукт	t,С	G, кг/ч	H, кДж/кг	Q, кДж/ч
Приход
Паровая фаза:	245			160,1·106
Водяной пар К-2/2	400	779,4	2698	2,1·106
Итого:	-	-	-	162,2·106
Расход
Паровая фаза:
85-1400С	175	27388,3	699,7	19,2·106
140-2400С	175	70158,8	677,5	47,5·106
Водяной пар ( К-2 + К-2/3)	175	6224,4	2939,3	18,3·106
Жидкая фаза:
240-3600С	245	77890,6	544,4	42,4·106
Итого:	-	-	-	127,4·106

Разность между теплом входящим в контур «Б» и выходящим из него, составляет:

ΔQБ = 162,2·10⁶- 127,4·10⁶= 34,8·10⁶ кДж/ч.

Определим расход среднего циркуляционного орошения (СЦО-2) из уравнения

где

- количество теплоты, снимаемой циркуляционным орошением, кВт;

- энтальпия циркуляционного орошения на выводе из колонны и на входе в колонну, соответственно, кДж/кг.

кг/ч

Кратность орошения:

R =

Таблица 32 — Тепловой баланс контура «В»

Продукт	t,С	G, кг/ч	H, кДж/кг	Q, кДж/ч
Приход
Паровая фаза:	175			85·106
Водяной пар К-2/1	400	681,1	3264,6	2,2·106
Итого:	-	-	-	87,2·106
Расход
Паровая фаза:
85-1400С	115	27388,3	576,6	15,8·106
Водяной пар ( К-2 + К-2/2 + К-2/1)	115	6905,5	2724,5	18,8·106
Жидкая фаза:
140-2400С	175	70158,8	390,0	27,4·106
Итого:	-	-	-	62,0·106

Разность между теплом входящим в контур «В» и выходящим из него, составляет:

ΔQВ = 87,2·10⁶- 62,0·10⁶= 25,2·10⁶ кДж/ч.

Определим расход среднего циркуляционного орошения (СЦО-1) из уравнения

где

- количество теплоты, снимаемой циркуляционным орошением, кВт;

- энтальпия циркуляционного орошения на выводе из колонны и на входе в колонну, соответственно, кДж/кг.

кг/ч

Кратность орошения:

R =