40
15000
86,91
362,125
Горячая струя
200
10756
758,41
2265,961
2. Итого
57542
6945,016
Расход
Жидкая фаза:
Фр. 70-180 оС
154
35042
355,14
3456,893
Паровая фаза:
Фр. Нк-70 оС
94
22500
558,1
3488,125
3. Итого
57542
6945,018
ΔQ=Qп-Qр=6945,016-6945,018=0,002 кВт.
Дисбаланс тепла компенсируется изменением расхода орошения в процессе эксплуатации колонны
7.4 Расчет диаметра колонны
Диаметр колонны можно определить по уравнению [15]:
D=,
Где Gп – объемный расход паров, м3/с
Vл - допустимая линейная скорость паров, м/с.
Для расчета диаметра ректификационной колонны необходимо определить объемный расход паров (м3/с) в тех сечениях колонны где они образуются.
Объемный расход паров [15]:
Gп = 22,4∙Т∙0,101∙∑ (Gi/Мi)/(273∙Р)/3600,
где Т – температура системы, К;
Р – давление в системе, МПа;
Gi – расход компонента, кг/ч;
Мi – молекулярная масса компонента кг/кмоль.
Определение объемного расхода паров в точке ввода сырья:
Температура в точке ввода сырья 1400С
Давление в точке ввода сырья 350 кПа
Расход паров 16890 кг/ч
Молекулярная масса паров 88,99 кг/кмоль
Тогда объёмный расход паров:
Gп=22,4∙(140+273)∙0,101∙(16890/(3600∙88,99))/(273∙0,350)=0,516 м3/с,
Определение объемного расхода паров в точке ввода горячей струи:
Температура в точке ввода горячей струи 2000С
Давление в точке ввода горячей струи 356 кПа
Расход паров 10756 кг/ч (табл. 7.3)
Молекулярная масса паров 100,6 кг/кмоль
Тогда объёмный расход паров:
Gп=22,4∙(200+273)∙0,101∙(10756/(3600∙100,6))/(273∙0,356)=0,327 м3/с,
Определение объемного расхода паров в точке вывода паров дистиллята:
Температура в точке вывода паров дистиллята 93,50С
Давление в точке вывода паров дистиллята 341 кПа
Расход паров: фр нк-70оС+орошение 7500+15000=22500 кг/ч (табл. 7.3).
Молекулярная масса паров 76,5 кг/кмоль
Тогда объёмный расход паров:
Gп=22,4∙(93,5+273)∙0,101∙(22500/(3600∙76,5))/(273∙0,341)=0,73 м3/с,
Дальнейшее определение диаметра производим по максимальному расходу паров т.е. Gп=0,73 м3/с.
Допустимая линейная скорость паров [15]:
Vл= (0,305*С*Ö(ρж – ρп)/ ρп )/3600,
где С – коэффициент, зависящий от расстояния между тарелками и условий ректификации; С=300 [15];
ρж , ρп – абсолютная плотность соответственно жидкости и паров, кг/м3.
а) Плотность жидкой фазы
r1515 = 1,03∙М/(44,29+М),
где М – молярная масса паровой фазы, кг/кмоль.
r1515 = 1,03∙76,6/(44,29+76,6)=0,6526
r493,5=r1515-(93,5-15)∙a=0,6526-93∙0,000962= 0,5771
rж(93,5°С)= 577,1 кг/м3
б) Плотность паровой фазы
rп=rо∙Т0∙Р/(Т∙Р0) [15],
где rо – плотность пара при нормальных условиях, кг/м3
rп=76,6∙273∙0,341/(22,4∙381∙0,101)=0,86 кг/м3
Получаем,
Vл= 0,305∙300∙Ö((577,1-0,86) / 0,86) /3600=0,66 м/с
Соответственно диаметр колонны равен:
D =
По ГОСТ 21944-76 принимаем диаметр 1,3 м.
7.7 Расчет высоты колонны
Рис. 6. К расчету высоты колонны четкой ректификации.
h1 = ½D=½∙1,3=0,65 м
h2=(nв-1)∙hт=(36-1)∙0,25=8,75 м
h3= hт∙3=0,25∙3=0,75 м
h4=(nн-1)∙ hт=(24-1)∙0,25=5,75 м
h5=1,5 м
Высоту слоя жидкости в нижней части колонны рассчитывают по её запасу на 10 минуты, необходимому для обеспечения нормальной работы насоса. Принимая запас на 600 с, объем кубового остатка с учётом расхода горячей струи составит:
V=(Gк+Gгс)∙600/3600r
Где r - плотность кубового остатка при температуре внизу колонны, кг/м3:
r=(0,7151-0,000884∙(154-15))∙1000=679,7 кг/м3
тогда
V=(24286+5621)∙600/(3600∙679,7)=7,33 м3
Площадь поперечного сечения колонны:
S=pD2/4=0,785∙1,32=1,33 м2
тогда
h6=V/S=7,33/1,33=5,6 м.
Высоту юбки h7 принимают, исходя из практических данных, равной 4 м.
Общая высота колонны составляет:
H=h1+ h2+ h3+ h4+ h5+ h6+ h7 =0,65+8,75+0,75+5,75+1,5+5,6+4=27,00 м
8 Расчет полезной тепловой нагрузки печи атмосферного блока
Печь атмосферного блока для нагрева и частичного испарения отбензиненной нефти подаваемой в колонну К-2 и «горячей струи» для подогрева низа колонны К-1. В расчете используем доли отгона, найденные с помощью ПЭВМ. Количество теплоты Qпол.(кВт), затрачиваемой на нагрев и частичное испарение отбензиненной нефти, определяется по формуле [12]:
Qпол.=Gc∙(е∙Нt2п+(1-е)∙ Нt2ж- Нt1ж)/3600,
где Gс – расход сырья, кг/ч;
е – массовая доля отгона отбензиненной нефти на выходе из печи;
Нt1ж, Нt2ж, Нt2п – энтальпия жидкой и паровой фаз отбензиненной нефти при температурах на входе (t1) и выходе (t2) из печи, кДж/кг.
Зададимся следующими данными для расчета:
- температура нефти на входе в печь- 260 оС;
- температура выхода «горячей струи» в К-1 – 330 оС;
- температура выхода нефти в К-2 – 360 оС;
- давление в колонне К-1 – 350 кПа;
- давление в колонне К-2 – 150 кПа;
- расход «горячей струи» в К-1 (30% на сырье) – 329500∙0,3=98850 кг/ч;
Таблица 8.1. - Для нахождения доли отгона в печи атмосферного блока
Номер компонента
Компоненты, фракции
Массовая доля компонента в нефти, xi
Массовая доля компонента в смеси, xi
11
105-140°С
0,0216
0,0233
12
140-180°С
0,046
0,0499
13
180-210°С
0,039
0,0423
14
210-310°С
0,138
0,1496
15
310-360°С
0,072
0,078
16
360-400°С
0,061
0,0661
17
400-450°С
0,064
0,0694
18
450-500°С
0,062
0,0672
19
>500°С
0,419
0,4542
Итого:
0,9226
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11
