Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Технологический расчет нефть.pdf
Скачиваний:
92
Добавлен:
16.08.2019
Размер:
2.77 Mб
Скачать

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Кривая ИТК и линии ОИ при атмосферном давлении и парциальном давлении фракции (0,061 МПа), представлены на рис. 6.11

Строим линии ОИ фракции 280-350 оС (рис. 6.11), для чего по кривой ИТК фракции 280-350оС находим следующие температуры:

t

итк

= 287 0С, t

итк

= 316

0С, t

итк

= 329

0С

10%

50%

70%

Рассчитываем тангенс угла наклона кривой ИТК:

tgИТК =

329 287

= 0,7 °C/%

70

10

 

 

С помощью графика Обрядчикова-Смидович получаем

0 % (НОИ) 38 % (ИТК); 100 % (КОИ) 52 % (ИТК).

Затем по кривой ИТК получаем температуры отвечающие НОИ (38 % ИТК) и КОИ (52 % ИТК) и, соединяя полученные точки, получаем линию ОИ фракции 280-350 оС при атмосферном давлении :

t

ои

= 307

0

С и

t

ои

= 317

0

С.

нк

кк

 

 

 

 

 

 

 

По сетке Максвелла строим линию ОИ при парциальном давлении

0,061 МПа:

 

 

 

 

 

 

 

 

t

ои

= 276

0

С и

t

ои

=286

0

С.

нк

кк

 

 

 

 

 

 

В результате проведенных построений мы получаем следующие температуры:

-для фракции 100-180 оС

-для фракции 180-230 оС

-для фракции 230-280 оС

-для фракции 280-350 оС

t

ои

кк

 

t

ои

нк

 

t

ои

 

нк

t

ои

нк

 

=156 0С;

=189 0С;

=230 0С;

=286 0С.

6.2.9. Тепловой баланс колонны

Целью расчета теплового баланса основной колонны является определение количества теплоты, которое необходимо вывести из колонны циркуляционными орошениями и расход циркуляционных орошений. Тепловой баланс основной ректификационной колонны приведен в табл. 6.14. При его составлении следует учесть следующее.

Сырье колонны (отбензиненная нефть) поступает в нее в виде парожидкостной смеси. Распределение вещества по паровой и жидкой фазам определяется расчетной массовой долей отгона, полученной в результате расчетов в п. 6.2.6 настоящего проекта. В нашем примере эта величина равна 0,494. Следовательно, на 100 кг сырья в колонну поступает 49,4 кг паровой фазы и 50,6 кг жидкой фазы.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 6.14

 

Материальный и тепловой баланс колонны К-2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расход

 

 

Средняя

 

 

 

 

 

 

 

20

температурная

 

15

 

Температура

Статьи баланса

 

(G ),

ρ

 

 

 

4

 

 

ρ

 

 

 

 

i

 

поправка на один

 

15

 

ºС

 

 

кг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

градус ( α )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приход:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нефть отбензиненная

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в том числе:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- пары

 

50,9

0,804

0,000765

 

0,808

 

351

- жидкость

 

49,1

0,927

0,000607

 

0,930

 

351

Острое орошение

 

31,8

0,748

0,000841

 

0,752

 

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Итого

 

139,8

-

 

-

 

-

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расход:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Фракция 100-180 + острое

47,7

0,748

0,000841

 

0,752

 

156

орошение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Фракция 180-230

 

11,2

0,794

0,000778

 

0,798

 

189

Фракция 230-280

 

9,9

0,825

0,000738

 

0,829

 

230

Фракция 280-350

 

13,8

0,856

0,000699

 

0,859

 

286

Мазут

 

49,2

0,917

0,000620

 

0,920

 

336

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Итого

 

131,8

-

 

-

 

-

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Окончание таблицы 6.14

 

Энтальпия, кДж/кг

Количество теплоты

 

 

 

Статьи баланса

 

 

(Qi), 103, кДж/ч

паров

жидкости

Q = Gi ·H или

 

 

(Hi)

(hi)

Q = Gi ·h

 

 

 

 

Приход:

 

 

 

Нефть отбензиненная

 

 

 

в том числе:

 

 

 

- пары

1104

-

56,2

- жидкость

-

831

40,8

Острое орошение

-

60

1,9

 

 

 

 

Итого

-

-

98,9

 

 

 

 

Расход:

 

 

 

Фракция 100-180 + острое

651

-

31,1

орошение

 

 

 

Фракция 180-230

-

425

4,8

Фракция 230-280

-

525

5,2

Фракция 280-350

-

670

9,2

Мазут

-

791

38,9

Итого

-

-

89,2

Расчетная доля отгона равна теоретической доле отгона или несколько превышает ее. Следовательно, количество жидкой фазы, поступающей в

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

сырье основной колонны равно количеству мазута в сырье (так как теоретическая доля отгона равна доле светлых нефтепродуктов в отбензиненной нефти) или несколько ниже его. Так как испаряются в первую очередь легкие компоненты фракции, то в нашем примере плотность мазута должна быть немного ниже плотности жидкой фазы, поступающей в колонну, что и имеет место в действительности.

Тепло водяного пара при составлении баланса не учитываем, так как принято считать, что оно компенсирует тепловые потери в окружающую среду.

На основании данных, приведенных в табл.6.14 находим дисбаланс тепла, то есть относительную разность между количеством тепла, приносимым в колонну и количеством тепла, выводимого из колонны с фракциями. По величине дебаланса тепла судят о необходимости циркуляционных орошений. Дебаланс находим по следующей формуле

 

Q

прих

Q

расх

 

 

 

Q

 

 

 

 

прих

 

 

 

 

 

100,

где - дебаланс тепла, %отн.;

Qприх - количество тепла, приносимое в колонну потоками сырья и

острого орошения, кДж; в нашем примере Qприх = 98,9 103 кДж/кг;

Qрасх - количество тепла, выводимое из колонны с мазутом, верхним, нижним и боковыми погонами, кДж; Qрасх = 91,5 103 кДж/кг.

98,9 103 89, 2 103

98,9 103

100 = 9,8 %отн.

6.2.10. Выбор числа и расхода циркуляционных орошений

Применение циркуляционных орошений позволяет уменьшить поверхность конденсаторов-холодильников (меньшее количество теплоты снимается острым орошением), более равномерно распределить паровую нагрузку тарелок по высоте сложной колонны и тем самым обеспечить оптимальную величину КПД тарелок. При этом очень важным является правильное распределение потоков циркуляционных орошений для равномерного снятия избыточной теплоты в колонне.

При проектировании сложных колонн необходимо в секциях, где предусматривается циркуляционное орошение, дополнительно устанавливать 2-3 тарелки, на которых будет осуществляться подогрев циркулирующей флегмы до рабочих температур в колонне.

Определим тарелки в колонне, с которых будем забирать и на которые будем возвращать после охлаждения циркуляционные орошения.

В нашем примере первое (верхнее) циркуляционное орошение (ЦО 1) отбирается с 30 (счет снизу) и возвращается на 31 тарелку, второе

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

циркуляционное орошение (ЦО 2) - с 20 на 21, третье циркуляционное орошение (ЦО 3) - с 10 на 11 (см. рис. 6.13).

Схема расположения циркуляционных орошений и нагруженных сечений в основной ректификационной колонне К-2

Рис. 6.13.

Температура вывода циркуляционных орошений определяется суммой температуры вывода бокового погона и величиной перепада

температуры на одну тарелку (t) t цоi = ti + 2 ti,

где tцоi - температура вывода циркуляционного орошения, оС;

ti - температура вывода соответствующего бокового погона, оС; ti - перепад температуры на одну тарелку, оС.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

t1 =

t2 =

t3 =

230 189 10

286 230

10 351 286

8

 

4,1

оС,

5, 6 оС,

8,1

оС,

Температуры вывода циркуляционных орошений:

tвывцо1 = 189 + 2 4,1

≈ 197 оС,

t вывцо2 = 230 + 2 5,6

≈ 241 оС,

t вывцо3 = 286 + 2 8,1 ≈ 302 оС

Температуру ввода циркуляционных орошений в колонну примем равным:

tвв. ц.о.1 = 130 оС, tвв .ц.о.2 = 160 оС, tвв .ц.о.3 = 220 оС,

Рассчитаем расход циркуляционных орошений: Q = Q1 + Q2 +Q3 где Qi - тепло, снимаемое i-м циркуляционным орошением, кДж/ч.

Q = Qприх – Qрасх = 98,9 103 – 91,5 103 = 7,4 103 кДж/кг.

Тепло, снимаемое циркуляционным орошением, находится по формуле

Qi = gцо (ht выв. цо – ht вв. цо),

где gцо - расход циркуляционного орошения, кг;

ht выв. цо - энтальпия циркуляционного орошения, выводимого из колонны, кДж/ч;

ht вв. цо - энтальпия циркуляционного орошения, вводимого в колонну,

кДж/ч.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q1 = gцо1 (h197

– h130) = gцо1

(446– 278),

 

 

 

 

 

Q2 = gцо2 (h241

– h160) = gцо2

(555 – 344),

 

 

 

 

 

Q3 = gцо3 (h302

– h220) = gцо3

(717 – 489).

 

 

Значения

энтальпии

 

рассчитываются

по

формуле

ht

 

4,187

 

0, 403 t 0, 000405 t 2

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

 

 

 

 

 

 

 

 

15

 

 

 

 

 

 

 

 

Примем, что расход циркуляционных орошений одинаков по массе, тогда

11,8 103 = gцо (446– 278) + gцо (555 – 344) + gцо (717 – 489)=607 gцо.

Отсюда gцо = 16 кг/ч.

Q1 = 16 (446– 278) = 2,7 103 кДж/ч; Q2 =16 (555 – 344) = 3,4 103 кДж/ч; Q3 =16 (717 – 489) = 3,6 103 кДж/ч.