Технологический расчет атмосферной колонны установок перегонки нефти

Уравнение теплового  баланса 3-й простой колонны:

Отсюда находим количество циркуляционного орошения :

где T₂₄ = 270°C; (R₃) = 0,8530; = 553,91 кДж/кг;

z₂₄ = z₁ + z₂ = 10044 кг/ч

=138676(915,39–775,64)+96912(888,22–751,57)+75882(875,24–553,91)+ 10044(3016,38–2900,9)+1518(3273,23–2900,9)=58731236,92 кДж/ч=16314 кВт

Количество III-го циркуляционного орошения:

 

 

 

Количество флегмы, стекающей  с 33-й тарелки на 32-ю:

Флегмовое число:

Ф₃₃ =

=0,85

Количество нефтяных G₃₂ и водяных Z₃₂ паров под 33-й тарелкой:

G₃₂ = 200202 + 138676 + 96912 = 435790 кг/ч

Z₃₂ = 11562 кг/ч

Объем паров:

 м³/с

Плотность паровой и  жидкой фазы:

 кг/м³; = 0,7900; =636 кг/м³

Нагрузка тарелки по жидкости:

 м³/ч

Находим количество второго циркуляционного орошения. Составляем тепловой баланс по контуру 2-й простой колонны (рис.25):

Рис.25

G14 = D2 + R4 + R3 + R2 + z14 G24 = D2 + R4 + R3 + z24 z14 = z1 z24 = z14 + z2

Уравнение теплового  баланса 2-й простой колонны:

Находим из теплового  баланса  :

где T₁₄ = 323°C; (R₂) = 0,8793;

=138676(1054,38–915,39)+96912(1024,13–888,22)+75882(1009,67–875,24)+ +8415(3123,04–3016,38)+1629(3273,23–3016,38)=43962656,97 кДж/ч=12212 кВт

Количество II-го циркуляционного орошения

Количество флегмы, стекающей  с 23-й тарелки на 22-ю:

Флегмовое число:

Ф₂₃ =

=0,52

Количество нефтяных G₂₃ и водяных Z₂₃ паров под 23-й тарелкой:

G₂₃ = 162350 + 138676 + 96912 + 75882 = 473820 кг/ч

Z₂₃ = 10044 кг/ч

Объем паров:

 м³/с

Плотность паровой и  жидкой фазы:

кг/м³; = 0,8354; =643 кг/м³

Нагрузка тарелки по жидкости:

 м³/ч

Количество тепла, снимаемое  первым циркуляционным орошением:

- Q_хол

= 58166–12212 –16314–15079= 14561 кВт = 52419600 кДж/ч

Количество первого  циркуляционного орошения:

Количество флегмы, стекающей  с 13-й тарелки на 12-ю:

Флегмовое число:

Ф₁₃ =

= 0,52

Количество нефтяных и водяных паров под 13-й тарелкой:

G₁₃ = 205317 + 392941 = 598258 кг/ч

Z₁₃ = 8415 кг/ч

 

 

 

 

 

 

 

Нагрузка в отдельных сечениях колонны                       Таблица 13

Сечение под тарелкой	Ф	gi + gцо, кг/ч	rЖ, кг/м3	LЖ, м3/ч	V, м3/с	rП, кг/м3	wmax, м/с	При DK = 7,0 м
								wП, м/с	LV, м3/(м ´ ч)
41	1,24	171804	629	273,1	19,9	3,52	0,98	0,52	29,23
33	0,85	200202	636	314,8	29,39	4,23	0,91	0,76	32,12
23	0,52	162350	643	252,5	26,75	5,02	0,87	0,70	25,77
13	0,52	205317	667	307,7	26,55	6,35	0,77	0,69	31,42

 

Объем паров:

 м³/с

Плотность паровой и  жидкой фазы:

кг/м³; = 0,8711; =667 кг/м³

Нагрузка тарелки по жидкости:

 м³/ч

Результаты расчета  по нагрузке колонны в сечениях под тарелками отбора минимального орошения приведены в таблице 13.

По данным таблицы  видно, что максимальную нагрузку по жидкой фазе имеет 33-я тарелка, по паровой  фазе 33-я и 23-я тарелки.

5.6. Диаметр колонны

 

При определении диаметра колонны проводим расчеты по сечению, имеющему максимальную нагрузку по парам (33-я тарелка). Далее, при выбранном диаметре колонны, проверяем для других сечений нагрузку тарелок по жидкой фазе на единицу длины слива.

Максимальная допустимая скорость паров:

м/с,

где С_max – коэффициент, зависящей от типа тарелки, расстояния между тарелками, нагрузки по жидкости;

С_max = K₁ ´ K₂ ´ C₁ – К₃(l – 35).

Коэффициент l находим из следующего выражения:

,

где  L_Ж – нагрузка тарелки по жидкости, м³/ч;

Vi – объемный расход паров в данном сечении м³/ч;

n – число потоков жидкости на тарелке.

Примем к установке  тарелки клапанные прямоточные, расстояние между тарелками 600 мм, число потоков по жидкости на тарелке равным двум.   Тогда К₁ = 1,15 (для клапанных тарелок),  C₁ = 765 (приложение 3), K₂ = 1,0 (для атмосферных колонн при расстоянии между тарелками более 350 мм), К₃ = 4,0 (для любых тарелок, кроме струйных).

;

С_max = 1,15 ´ 765 ´ 1,0 – 4(32,86 – 35) = 888,31;

= 0,91 м/с;

Диаметр колонны:

Согласно нормалям примем диаметр колонны D_K = 7,0 м [13]. Проверяем скорость паров под 33-й тарелкой при принятом диаметре колонны:

Она находится в допустимых пределах (0,6-1,15 м/с) [5] для атмосферных колонн и расстоянии между тарелками 600 мм.

Проверяем нагрузку 33-й  тарелки по жидкости:

м³/(м ´ ч),

где W - относительная длина слива, обычно находится в пределах 0,65-0,75.

Полученное значение расхода жидкости на единицу длины  слива меньше максимально допустимого, которое составляет для данного  типа тарелок  м³/(м ´ ч) [5].

 

5.7. Уточнение температур вывода боковых фракций

&#16