
- •6. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
- •Материальный баланс блока АВТ
- •6.2 Технологический расчёт колонны К-2
- •6.2.1. Материальный баланс колонны К-2
- •Материальный баланс колонны и необходимые для расчета колонны данные представлены в табл.6.5
- •Материальный баланс колонны К-2
- •6.2.2. Выбор конструкции основной колонны, числа и типа тарелок
- •6.2.3. Расчет давления по высоте колонны
- •6.2.4. Расход водяного пара
- •6.2.5. Расход флегмы по высоте колонны
- •6.2.6. Определение температуры нагрева сырья на входе в колонну
- •6.2.7. Определение температуры мазута в низу колонны
- •6.2.8. Расчет температуры вывода фракций
- •6.2.8.1. Расчет парциальных давлений фракций
- •6.2.8.2. Определение температуры вывода боковых погонов и температуры вверху колонны
- •6.2.9. Тепловой баланс колонны
- •6.2.10. Выбор числа и расхода циркуляционных орошений
- •6.2.11. Расчет диаметра и высоты колонны
- •Диаметр колонны рассчитываем с учетом максимальной нагрузки по парам и жидкости. Для определения нагрузки рассматриваем несколько сечений колонны (рис. 6.10-6.14)
- •где GIII-III - поток паров, проходящий через сечение III-III, кг;
- •G230-280 - расход паров фракции 230-280 оС, G230-280 = 9,9 кг (см. табл. 6.5);
- •GIII-III = 15,9+11,2+9,9+19,8+13,1 = 69,9 кг.
- •где G IV-IV - поток паров, проходящий через сечение IV-IV, кг;
- •Составим материальный баланс по парам и жидкости в сечении V-V.
- •Определение диаметра основной колонны.
- •PобщI-I=Pверха+∆Pт.
- •PобщI-I=0,14 +0,00066=0,14066.
- •PобщIV-IV = P280-350 + ∆Pт.
- •PобщIV-IV = 0,161 +0,00066 = 0,16166.
- •СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Массовая доля отгона (
eр
) сырья основной колонны, полученная в
результате расчета, должна быть несколько больше или равна теоретической
|
|
|
|
|
|
|
e |
|
|
|
доле отгона eт . В нашем примере eт =0,508, а |
р =0,509. |
|
|
|||||||
|
|
|
||||||||
Массовая доля отгона ( |
eр |
) сырья основной колонны, полученная в |
||||||||
|
||||||||||
результате расчета, несколько |
больше теоретической доли отгона |
e |
т |
|||||||
|
Следовательно, температуру нагрева сырья на входе в колонну определили верно.
Проверку правильности расчета проводим, определяя плотность сырья колонны из соотношения
1
ρс = ер + 1-ер , ρу ρх
где
ρ |
|
= |
1 |
= |
1 |
= 0,927; |
|
x |
υ |
|
1,079 |
||||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
x |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
11
ρy = υy = 1,244 =0,804;
ρ |
|
= |
|
1 |
=0,859. |
|
с |
0,508 |
|
1-0,508 |
|||
|
|
|
|
|||
|
|
|
+ |
|
||
|
|
|
0,804 |
0,927 |
|
|
|
|
|
|
|
Определим плотность сырья по данным табл. 6.7 (колонка 24):
ρ |
= |
1 |
|
|
|
||
с |
|
υ |
|
|
|
с |
|
|
|
|
|
1 |
|
1,164 |
||
|
0,859
.
Полученное значение плотности сырья колонны и определенное ранее значение должны совпадать. В нашем примере они совпадают.
6.2.7. Определение температуры мазута в низу колонны
Колонна работает с вводом водяного пара в нижнюю часть колонны, где происходит испарение наиболее легкой части углеводородов, на что тратится теплота и температура мазута снижается на 10-25 °С по отношению к температуре входа сырья в зону питания. Принимаем температуру в низу колонны в нашем примере следующей
tниза = 351 - 15 = 336 ºС

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
6.2.8.Расчет температуры вывода фракций
6.2.8.1.Расчет парциальных давлений фракций
Расчеты парциальных давлений фракций представлены табл. 6.7-
6.10
Таблица 6.7
Расчет парциального давления фракции 100-180 0С (Робщ.=0,140 МПа)
|
|
|
|
G i |
|
|
|
N |
Компонент |
Расход (Gi), кг |
Мi |
Ni= |
, |
y |
|
i |
|
|
M i |
|
i |
|
N |
|||
|
|
|
кмоль |
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Водяной пар |
1,682 |
18 |
0,093 |
|
|
0,181 |
||
Фракция 100-180 оС + острое |
15,9 + 29,8 = 44,7 |
113 |
0,422 |
|
|
0,819 |
||
орошение |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Робщ. yi
0,03
0,11
Итого |
49,382 |
– |
0,516 |
1 |
0,14 |
Таблица 6.8
Расчет парциального давления фракции 180-230 0С в сечении ее вывода (Робщ.=0,148 МПа)
|
|
Расход (Gi), |
|
Ni= |
G i |
, |
|
Компонент |
Мi |
M i |
|||||
кг |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
кмоль |
|
||
Водяной пар |
|
1,458 |
18 |
0,081 |
|
||
Фракция 100-180 |
оС |
15,9 |
113 |
0,141 |
|
||
Фракция 180-230 |
оС + флегма |
11,2 + 22,4 = 33,6 |
160 |
0,210 |
|
||
Итого |
|
50,958 |
– |
0,432 |
|
y |
|
N |
i |
|
|||
i |
|
Ni |
|
|
|
0,188
0,326
0,486
1
Робщ. yi
0,028
0,048
0,072
0,148
Расчет парциального давления фракции 230-280 0С в сечении ее вывода (Робщ.=0,155 МПа)
|
|
|
|
|
|
G |
i |
|
|
|
N |
i |
|
|
|
Расход (Gi), |
|
Ni= |
|
, |
|
|
|||
Компонент |
Мi |
|
|
y |
||||||||
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
кг |
|
M |
i |
|
i |
|
N |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
кмоль |
|
|
|
|
i |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Водяной пар |
|
|
1,26 |
18 |
0,070 |
|
|
0,192 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Фракция 100-180 оС |
15,9 |
113 |
0,141 |
|
|
0,386 |
|
|||||
Фракция 180-230 |
о |
С |
1,458 |
160 |
0,009 |
|
|
0,025 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Фракция 230-350 оС+флегма |
9,9+19,8 = 29,7 |
205 |
0,145 |
|
|
0,397 |
|
|||||
Итого |
|
|
48,318 |
– |
0,365 |
|
|
|
1 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 6.9
Робщ. yi
0,030
0,060
0,004
0,062
0,155

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Таблица 6.10
Расчет парциального давления фракции 280-350 0С в сечении ее вывода (Робщ.=0,161 МПа)
Компонент |
Расход (Gi), |
Мi |
||
кг |
||||
|
|
|
||
Водяной пар |
|
0,984 |
18 |
|
Фракция 100-180 оС |
15,9 |
113 |
||
Фракция 180-230 оС |
11,2 |
160 |
||
Фракция 230-280 |
оС |
9,9 |
205 |
|
Фракция 280-350 |
оС + флегма |
13,8+27,6=41,4 |
262 |
|
Итого |
|
79,384 |
– |
|
G |
i |
Ni= |
|
|
M |
|
|
|
i |
|
|
|
кмоль
0,055
0,141
0,070
0,048
0,158
0,472
,
y |
|
N |
i |
|
|||
i |
|
Ni |
|
|
|
0,116
0,298
0,148
0,102
0,335
1
Робщ. yi
0,019
0,048
0,024
0,016
0,054
0,161
6.2.8.2. Определение температуры вывода боковых погонов и температуры вверху колонны
Температура вверху колонны и температуры вывода боковых погонов в данном примере определяем графическим методом. Для этого строим кривые ИТК и линии ОИ при атмосферном давлении соответствующих фракций и затем с помощью сетки Максвелла строим линии ОИ фракций при их парциальных давлениях, определенных в табл. 6.7-6.10.
Парциальное давление фракции 100-180 оС составляет 0,110 МПа. Парциальное давление фракции 180-230 оС составляет 0,072 МПа. Парциальное давление фракции 230-280 оС составляет 0,062 МПа. Парциальное давление фракции 280-350 оС составляет 0,054 МПа.
Исходные данные для построения кривой ИТК фракций приведены в табл. 6.11-6.14. Кривые ИТК, линии ОИ, построенные при атмосферном давлении и соответствующих парциальных давлениях представлены на рис.
6.6-6.8.
|
|
|
|
Таблица 6.11 |
|
Исходные данные для построения кривой ИТК фракции 100-180 0С |
|||
|
|
|
|
|
|
Температура |
|
Выход, % мас. |
|
|
выкипания, 0С |
на нефть |
на фракцию |
Суммарный |
1. |
100-110 |
1,7 |
11,4 |
11,4 |
|
|
|
|
|
2. |
110-120 |
1,8 |
12,1 |
23,5 |
|
|
|
|
|
3. |
120-130 |
1,8 |
12,1 |
35,6 |
|
|
|
|
|
4. |
130-140 |
1,7 |
11,4 |
47 |
|
|
|
|
|
5. |
140-150 |
1,7 |
11,4 |
58,4 |
|
|
|
|
|
6. |
150-160 |
2,1 |
14,1 |
72,5 |
|
|
|
|
|
7. |
160-170 |
2,1 |
14,1 |
86,6 |
|
|
|
|
|
8. |
170-180 |
2 |
13,4 |
100 |
|
|
|
|
|
|
Итого |
14,9 |
100 |
- |
|
|
|
|
|

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Строим линии ОИ фракции 100-180 °С, для чего по кривой ИТК фракции 100-180 °С (см. рис. 6.6) находим следующие температуры:
t 10итк% = 109 0С, t итк50% = 143 0С, t итк70% = 158 0С
Рассчитываем тангенс угла наклона кривой ИТК:
tgИТК = |
158 |
109 |
= 0,82 °C/%. |
|
70 |
10 |
|||
|
|
С помощью графика Обрядчикова-Смидович получаем
0 % (НОИ) 32 % (ИТК); 100 % (КОИ) 63 % (ИТК).
Затем по кривой ИТК получаем температуры отвечающие НОИ (32 % ИТК) и КОИ (63 % ИТК) и, соединяя полученные точки, получаем линию ОИ фракции 100-180 оС при атмосферном давлении (см. рис. 6.5):
t |
ои |
= 127 0С и t оикк = 153 0С. |
нк |
||
По |
сетке Максвелла (рис.6.6) строим линию ОИ при парциальном |
давлении 0,11 МПа:
t |
ои |
|
нк |
||
|
= 130 0С и
t |
ои |
|
кк |
||
|
= 156 0С.
Построение кривой ИТК и линий ОИ фракции 100-180 °С
Рис.6.5.

Определение температур начала и конца кипения фракции 100-180 °С при парциальном давлении 0,11 МПа
com/id446425943.vk | com/club152685050.vk
Рис. 6.6.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Данные для построения кривой ИТК фракции 180-230 оС приведены в табл. 6.12.
|
|
|
|
Таблица 6.12 |
|
Исходные данные для построения кривой ИТК фракции 180-230 0С |
|||
|
|
|
|
|
|
Температура выкипания, 0С |
|
Выход, % мас. |
|
|
|
на нефть |
на фракцию |
суммарный |
1. |
180-186 |
1,4 |
13,7 |
13,7 |
2. |
186-192 |
1,5 |
14,7 |
28,4 |
|
|
|
|
|
3. |
192-198 |
1 |
9,8 |
38,2 |
4. |
198-204 |
1,1 |
10,8 |
49 |
5. |
204-210 |
1 |
9,8 |
58,8 |
6. |
210-216 |
1,4 |
13,7 |
72,5 |
7. |
216-223 |
1,7 |
16,7 |
89,2 |
8. |
223-230 |
1,1 |
10,8 |
100 |
|
Итого |
10,2 |
100 |
- |
Кривая ИТК и линии ОИ при атмосферном давлении и парциальном давлении фракции (0,077 МПа), представлены на рис. 6.7.
Построение кривой ИТК и линий ОИ фракции 180-230 °С
Рис.6.7.

Определение температур начала и конца кипения фракции 180-240 °С при парциальном давлении 0,077 МПа
com/id446425943.vk | com/club152685050.vk
Рис. 6.8.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Строим линии ОИ фракции 180-230 оС (рис. 6.7), для чего по кривой ИТК фракции 180-230 оС находим следующие температуры:
t 10итк% = 184 0С, t итк50% = 205 0С, t итк70% = 215 0С
Рассчитываем тангенс угла наклона кривой ИТК:
tgИТК = |
215 |
184 |
= 0,52 °С/% |
|
70 |
10 |
|||
|
|
С помощью графика Обрядчикова-Смидович получаем
0 % (НОИ) 40 % (ИТК); 100 % (КОИ) 54 % (ИТК).
Затем по кривой ИТК получаем температуры отвечающие НОИ (40 % ИТК) и КОИ (54 % ИТК) и, соединяя полученные точки, получаем линию ОИ фракции 180-230 оС при атмосферном давлении (см. рис. 6.7):
t |
ои |
= 199 0С и t оикк = 207 0С. |
нк |
||
По |
сетке Максвелла (рис.6.5) строим линию ОИ при парциальном |
давлении 0,072 МПа:
t |
ои |
|
нк |
||
|
= 182 0С и
t |
ои |
|
кк |
||
|
=189 0С.
Данные для построения кривой ИТК фракции 230-280 оС приведены в табл. 6.13. Кривая ИТК и линии ОИ при атмосферном давлении и парциальном давлении фракции (0,046 МПа), представлены на рис. 6.9.
|
|
|
|
Таблица 6.13 |
|
Исходные данные для построения кривой ИТК фракции 230-280 0С |
|||
|
Температура |
|
Выход, % мас. |
|
|
выкипания, 0С |
на нефть |
на фракцию |
Суммарный |
1. |
230-236 |
1 |
10,4 |
10,4 |
2. |
236-242 |
1,1 |
11,5 |
21,9 |
3. |
242-248 |
1,3 |
13,5 |
35,4 |
4. |
248-254 |
1,3 |
13,5 |
48,9 |
5. |
254-260 |
1,1 |
11,5 |
60,4 |
6. |
260-266 |
1,2 |
12,5 |
72,9 |
7. |
266-273 |
1,3 |
13,6 |
86,5 |
8. |
273-280 |
1,3 |
13,5 |
100 |
|
Итого |
9,6 |
100 |
- |
Строим линии ОИ фракции 230-280 оС |
(рис. 6.9), для чего по кривой |
||
ИТК фракции 230-280 оС находим следующие температуры: |
|||
итк |
итк |
итк |
|
t 10% |
= 234 0С, t 50% = 255 0С, t |
70% = 265 |
0С |
Рассчитываем тангенс угла наклона кривой ИТК:
tgИТК = 265 234 = 0,52 °С/%
70 10
С помощью графика Обрядчикова-Смидович получаем
0 % (НОИ) 41% (ИТК); 100 % (КОИ) 52 % (ИТК).

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Затем по кривой ИТК получаем температуры отвечающие НОИ (40 % ИТК) и КОИ (52 % ИТК) и, соединяя полученные точки, получаем линию ОИ фракции 230-280 оС при атмосферном давлении :
t оинк = 250 0С и t оикк = 256 0С.
По сетке Максвелла строим линию ОИ при парциальном давлении
0,046 МПа:
t |
ои |
|
нк |
||
|
=226 0С и
t |
ои |
|
кк |
||
|
=230 0С.
Построение кривой ИТК и линий ОИ фракции 230-280 °С
Рис.6.9.

Определение температур начала и конца кипения фракции 230-280 °С при парциальном давлении 0,046 МПа
com/id446425943.vk | com/club152685050.vk
Рис. 6.10.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Данные для построения кривой ИТК фракции 280-350 оС приведены в табл. 6.13.
|
|
|
|
Таблица 6.13 |
|
Исходные данные для построения кривой ИТК фракции 280-350 0С |
|||
|
Температура |
|
Выход, %мас. |
|
|
выкипания, 0С |
на нефть |
на фракцию |
суммарный |
1. |
280-290 |
1,9 |
14,5 |
14,5 |
2. |
290-300 |
1,8 |
13,7 |
28,2 |
3. |
300-310 |
1,8 |
13,7 |
41,9 |
4. |
310-320 |
1,9 |
14,5 |
56,4 |
5. |
320-330 |
2 |
15,3 |
71,7 |
6. |
330-340 |
2 |
15,3 |
87 |
7. |
340-350 |
1,7 |
13 |
100 |
|
Итого |
13,1 |
100 |
- |
Построение кривой ИТК и линий ОИ фракции 280-350 °С
Рис.6.11.

Определение температур начала и конца кипения фракции 280-350 °С при парциальном давлении 0,061 МПа
com/id446425943.vk | com/club152685050.vk
Рис. 6.12.