Установка первичной переработки нефти (стр. 7 из 8)
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 = ЅD=Ѕ∙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 | 1,0000 |
Найденные доли отгона:
Поток в К-1
Peзультaты pacчeтa:
Мaccoвaя дoля oтгoнa пapoв e1= .1237363666296005
Мoльнaя дoля oтгoнa пapoв e= .2630500495433807
Мoлeкуляpнaя мacca иcxoднoй cмecи Mi= 326.7590942382812
Мoлeкуляpнaя мacca жидкoй фaзы Ml= 388.5292358398438
Мoлeкуляpнaя мacca пapoвoй фaзы Mp= 153.7045288085938
- энтальпия паровой фазы отбензиненной нефти на выходе из печи в колонну К-1 (3300С):
r1515=1,03∙М/(44,29+М)=1,03∙154/(44,29+154)=0,7999;
Нп=b∙(4 - r1515) – 308,99=425,15∙(4 – 0,7999) – 308,99=1051,52 кДж/кг;
- энтальпия жидкой фазы отбензиненной нефти на выходе из печи в колонну К-2 (3300С):
r1515=1,03∙М/(44,29+М)=1,03∙339/(44,29+339)=0,9110;
Нж =а/(r1515)0,5=742,00/0,91100,5=777,40 кДж/кг
- энтальпия жидкой фазы отбензиненной нефти на входе в печь при температуре 2600С (температура куба колонны К-1):
=0,9752+0,00270=0,9779Нж =а/(r1515)0,5=533,75/0,97790,5=539,75 кДж/кг
Qпол. К-1= 98850∙(0,124∙1051,52+(1-0,124)∙777,40-539,75)=26,852∙106 кДж
Поток в К-2
Peзультaты pacчeтa:
Maccoвaя дoля oтгoнa пapoв e1= .3821409940719604
Moльнaя дoля oтгoнa пapoв e= .6407902240753174
Moлeкуляpнaя мacca иcxoднoй cмecи Mi= 326.7590637207031
Moлeкуляpнaя мacca жидкoй фaзы Ml= 562.0350952148438
Moлeкуляpнaя мacca пapoвoй фaзы Mp= 194.8656921386719
- энтальпия паровой фазы отбензиненной нефти на выходе из печи в колонну К-2 (3600С):
r1515=1,03∙М/(44,29+М)=1,03∙195/(44,29+195)=0,8394;
Нп=b∙(4 - r1515) – 308,99=450,76∙(4 – 0,8394) – 308,99=1115,70 кДж/кг
- энтальпия жидкой фазы отбензиненной нефти на выходе из печи в колонну К-2 (3600С):
r1515=1,03∙М/(44,29+М)=1,03∙562/(44,29+562)=0,9548;
Нж =а/(r1515)0,5=827,81/0,95480,5=847,20 кДж/кг
- энтальпия жидкой фазы отбензиненной нефти на входе в печь при температуре 2600С (температура куба колонны К-1):
=0,9752+0,00270=0,9779Нж =а/(r1515)0,5=533,75/0,97790,5=539,75 кДж/кг
Qпол.К-2= 329500∙(0,382∙1115,70+(1-0,382)∙847,20-539,75)=135,101∙106 кДж
Теплопроизводительность трубчатой печи (Qп, МВт) определяется по уравнению [12]:
Qп= (Qпол.К-1+ Qпол.К-2)/η,
где η – КПД печи, равное 0,85 [12].
Qп=(26,852+135,101)∙106/(3600∙0,85)=52926 кВт
9 РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ (ЭВМ)
В ТЕПЛООБМЕННИКЕ «НЕФТЬ-ДТ»
Произведём расчёт коэффициента теплопередачи теплообменника Т-204 с помощью программы “Ktepper”. Для этого на основании количества и свойств нефти и ДТ подготовим исходные данные для расчёта.
Расход теплоносителей:
Gн=357143∙0,5=178571,5 кг/ч — расход нефти, теплоноситель 1.
Gдт=357143∙0,1613=57607 кг/ч — расход ДТ через теплообменник по одному потоку, теплоноситель 2;
Средние температуры теплоносителей:
Физические свойства теплоносителей:
– относительные плотности нефти:
- относительные плотности ДТ:
определим кинематические вязкости:
и 
— для нефти, тогда можно составить систему уравнений из формулы 
и определить A и B. 
отсюда
.