Проект установки ЭЛОУ-АВТ (стр. 8 из 9)

Статьи баланса	Расход, кг	420	Средняя температурная поправка на один градус (α)	1515	t, оС	Энтальпия, кДж/кг		Количество теплоты, кДж
						Пары, Н	Жидкость, h
Приход: Нефть отбензиненная, в том числе:
- пары	35,6	0,816	0,000752	0,820	370	1151,5	–	41000
- жидкость	64,4	0,951	0,000567	0,954	370	–	877	56500
Острое орошение	19,4	0,757	0,000831	0,761	30	–	58	1200
Итого	119,4	-	-	–	–	–	–	98700
Расход:
Фракция 120-180оС + острое орошение	29,1	0,757	0,000831	0,761	153	642	–	18700
Фракция 180-230оС	7,8	0,801	0,000765	0,805	185	–	413	3200
Фракция 230-280оС	7,3	0,835	0,000725	0,839	228	–	516	3800
Фракция 280-350оС	10,7	0,860	0,000686	0,863	281	–	654	7000
Мазут	64,5	0,949	0,000581	0,952	350	–	818	52800
Итого	119,4	-	-	–	–	–	–	85500

Плотность

находится по формуле

= + 5 ×a,

где a - средняя температурная поправка на один градус.

Находим дебаланс тепла:

= ((Qприх – Qрасх) / Qприх ) × 100 = ((98700– 85500/ 98700)×100 = 13,4 %

Следовательно, необходимо циркуляционное орошение.

6.4 ВЫБОР ЧИСЛА И РАСХОДА ЦИРКУЛЯЦИОННЫХ ОРОШЕНИЙ

Принимаем допущение, что количество теплоты, вошедшее в колонну с водяным паром, равно количеству теплоты, потерянному через стенки колонны в окружающую среду.

Число циркуляционных орошений равно 3.

Q = QПРИХ – QРАСХ = 98700 – 85500 = 13200 кДж

Вывод циркуляционных орошений производится на две тарелки ниже вывода боковых погонов, поэтому температура выводимых потоков орошений выше температур потоков соответствующих боковых погонов.

Первое (верхнее) циркуляционное орошение (ЦО 1) отбирается с 28 и возвращается на 29 тарелку, второе (среднее) циркуляционное орошение (ЦО 2) отбирается с 18 и возвращается на 19 тарелку, третье (нижнее) циркуляционное орошение (ЦО 3) отбирается с 8 и возвращается на 9 тарелку.

Рассчитываем температуры выхода циркуляционных орошений по следующей формуле

tвых = t + 2×Dt,

Dt = (t1 – t2)/(N2-N1) ,

где t1, t2 – температуры вывода фракции и соответствующего циркуляционного орошения;

N1, N2 – тарелки вывода фракций

Температура выхода первого циркуляционного орошения:

Dt = (228 – 185)/(30 – 20) = 4 оС

tцо1 = 185 + 2 × 4 = 193 оС

Температура выхода второго циркуляционного орошения:

Dt = (281 – 228)/(20 – 10) = 5 оС

tцо2 = 228 + 2 × 5 =238 оС

Температура выхода третьего циркуляционного орошения:

Dt = (350 – 281)/(10 – 4) =11,5 оС

tцо3 = 281 + 2 × 11,5 = 304 оС

Принимаем для циркуляционных орошений 1,2,3 следующие температуры входа и выхода

для Ц.О.1 tвх = 130оС, tвых = 193оС;

для Ц.О.2 tвх = 160оС, tвых = 238оС;

для Ц.О.3 tвх =220оС, tвых = 304оС.

Теплоту, снимаемую циркуляционным орошением, находим по формуле

DQ =S(GЦ.О. ∙ (hВЫХ – hВХ)),

где hВЫХ и hВХ – энтальпии жидкого потока циркуляционного орошения на выходе из колонны и на входе в нее соответственно.

Для Ц.О.1

1515= 0,805

tвх = 130оС hвх = 276 кДж/кг

tвых = 193оС hвых = 433 кДж/кг

для Ц.О.2

1515= 0,839

tвх = 160оС hвх = 342 кДж/кг

tвых = 238оС hвых = 544 кДж/кг

для Ц.О.3

1515= 0,863

tвх = 220оС hвх = 488 кДж/кг

tвых = 304оС hвых = 720 кДж/кг

Находим расход циркуляционного орошения.

S(hВЫХ – hВХ) = (433 – 276) + (544 – 342) + (720 – 488) = 591 кДж/кг

GЦ.О. = 13200/591 = 22,3 кг

Находим количество тепла, снимаемое каждым циркуляционным орошением.

Qцо1 = 22,3 × (433 – 276) = 3500 кДж

Qцо2 =22,3 × (544 – 342) = 4500 кДж

Qцо3 = 22,3 × (720 – 488) =5200 кДж

Проверка.

DQ = Qцо1 + Qцо2 + Qцо3 + Qцо4

3500 + 4500 + 5200 = 13200 кДж

6.5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ КОЛОННЫ

6.5.1 РАСЧЕТ НАГРУЗКИ ПО ПАРАМ И ЖИДКОСТИ В РАЗЛИЧНЫХ СЕЧЕНИЯХ

Выбираем наиболее нагруженные сечения по высоте колонны.

Сечение I – I – сечение под верхней тарелкой.

Эскиз сечения I – I

Рис. 6.6

Составляем материальный баланс.

GI-I +gО.О. = G120-180 + gО.О. +gГ.О.О.

Нагрузка по парам GI-I = G 120-180 + gГ.О.О.

Нагрузка по жидкости gI-I = gГ.О.О.,

где gГ.О.О. – горячее острое орошение, возникающее от острого орошения,

Количество горячего острого орошения

tI-I = tверх + Dt

Dt =

≈ 3оС.

TI-I = 153 + 3 = 156 оC

= 37,5 кг

GI-I = 9,7 + 37,5 = 47,2 кг

gI-I = gг.о.о. = 37,5 кг

Сечение II – II – сечение между вводом и выводом первого циркуляционного орошения.

Рис. 6.7 Эскиз сечения II – II.

Нагрузка по парам GII-II = G120-180 + G180-230 + gГ.Ц.О.I + gФЛ.180-230

Нагрузка по жидкости gII-II = gГ.Ц.О.I + gЦ.О.1 + gФЛ.180-230,

где gФЛ.180-230 – поток флегмы, стекающий с тарелки отбора фракции 180-230оС. Считаем, что его количество постоянно до тарелки отбора фракции 230-280оС.

GФЛ.180-230 =15,6 кг

Условно принимаем, что плотность ЦО1 равна плотности фракции 180 -230 оС.

GГ.Ц.О.I – горячее орошение, возникающее от циркуляционного орошения 1.

GГ.Ц.О.I =

=12,7 кг

GII-II =9,7+ 7,8+ 12,7 + 15,6 = 45,8 кг

gII-II = 12,7 + 22,3+ 15,6 = 50,6 кг

Сечение III-III – сечение между тарелками вывода и ввода второго циркуляционного орошения.

Рис. 6.8 Эскиз сечения III – III.

Нагрузка по парам:

G III-III = G120-180 + G180-230 + G230-280 + gГ.Ц.О.II + gФЛ.230-280

Нагрузка по жидкости:

gIII-III = gГ.Ц.О.II + gЦ.О.II + gФЛ.230-280

где gФЛ.230-280 – поток флегмы, стекающий с тарелки отбора фракции 230-280оС. Считаем, что его количество постоянно до тарелки отбора фракции 280-350оС.

GФЛ.230-280 = 14,6 кг/ч

gГ.Ц.О.II =

=17,4 кг

GIII-III = 9,7 + 7,8 + 7,3 + 17,4 + 14,6 = 56,8 кг

gIII-III = 17,4 + 22,3 + 14,6 = 54,3 кг

Сечение IV-IV – сечение между тарелками вывода и ввода третьего циркуляционного орошения.

Рис. 6.9 Эскиз сечения IV – IV.

Нагрузка по парам:

G IV-IV = G120-180 + G180-230 + G230-280 + G280-350 + gГ.Ц.О.III + gФЛ.280-350

Нагрузка по жидкости:

gIV-IV = gГ.Ц.О.III + gЦ.О.III + gФЛ.280-350

gФЛ.280-350 = 21,4 кг

gГ.Ц.О.III =

= 22,0 кг

G IV-IV = 9,7 + 7,8 + 7,3 + 10,7 + 22 + 21,4 = 78,9 кг

g IV-IV = 22 + 22,3+ 21,4 = 65,7 кг

Сечение V-V – сечение в зоне питания.

Рис. 6.10 Эскиз сечения V – V.

В состав парового потока входят пары, поступившие с сырьем (паровая фаза GC ) и пары, поднимающиеся от отгонной части колонны (Gниз ).

Gниз = gс+ gФЛ.280-350 – gM =L∙(1- ēр ) + gФЛ.280-350 – gM , где

L- расход сырья на входе в колонну, L=100 кг

gM- расход мазута, gM= 64,5 кг

ēр- массовая доля отгона, ēр = 0,356

Gниз = 100∙(1- 0,356)+21,4 – 64,5 = 21,3 кг

Нагрузка по парам:

GV-V = GC + Gниз = 35,6 + 21,3 = 56,9 кг

Нагрузка по жидкости:

gV-V = gC + gФЛ.280-350 = 100∙ (1-0,356) +21,4 = 85,8 кг

Сводим полученные данные в табл.6.16.

Таблица 6.16

Нагрузки по парам и жидкости в различных сечениях колонны.

Сечение	Нагрузка сечения, кг
	по парам	по жидкости
I-I	47,2	37,5
II-II	45,8	50,6
III-III	56,8	54,3
IV-IV	78,9	65,7
V-V	56,9	85,8

6.5.2 РАСЧЕТ ДИАМЕТРА ОСНОВНОЙ КОЛОННЫ

Диаметр колонны рассчитываем в трех сечениях:

-сечение I-I – сечение под верхней тарелкой;

-сечение V-V – сечение в зоне питания;

-самое нагруженное сечение из оставшихся, это сечение IV-IV – сечение между тарелками вывода и ввода ЦО3.

D =

, где

VП – объем паров в рассчитываемом сечении,

WД – допустимая скорость паров в рассчитываемом сечении колонны,

,

где GH и LВП – количество нефтяных и водяных паров,

МН и 18 – молекулярные массы нефтепродукта и воды,

t – температура в рассчитываемом сечении,

Р – давление в рассчитываемом сечении, Мпа,

k – коэффициент пересчета.

7107,84

WД = 0,85×10-4×С×

,

где С – коэффициент, величина которого зависит от конструкции тарелок, расстояния между ними и поверхностного натяжения жидкости.

Ж и П – плотности жидкости и пара,

= - ×(t – 20)

С = К×С1 – С2×(l - 35),

где К – коэффициент, определяемый в зависимости от типа тарелок, К = 1,15;