И температуры в верху колонны.

 

Температура в верху колонны и температуры вывода боковых погонов в данном примере определяем графическим методом. Для этого строим кривые ИТК и линии ОИ при атмосферном давлении соответствующих фракций и затем с помощью сетки Максвелла строим линии ОИ фракций при их парциальных давлениях, определенных в табл. 6.7-6.10.

Парциальное давление фракции 105-180оС составляет 0,114 МПа.

Парциальное давление фракции 180-230оС составляет 0,072 МПа.

Парциальное давление фракции 230-290оС составляет 0,067 МПа.

Парциальное давление фракции 290-350оС составляет 0,050 МПа.

Исходные данные для построения кривой ИТК фракции 105-180оС приведены в табл. 6.11. Кривые ИТК, линии ОИ, построенные при атмосферном давлении и соответствующих парциальных давлениях представлены на рис. 6.4. – 6.7.

 

Таблица 6.11.

Исходные данные для построения кривой ИТК фракции 105-1800С

Температура выкипания, 0С Выход, % масс.
на нефть на фракцию суммарный
1. 105-110 0,8 5,1 5,1
2. 110-120 1,7 10,8 15,9
3. 120-130 2,1 13,4 29,3
4. 130-140 2,3 14,6 43,9
5. 140-150 2,5 15,9 59,9
6. 150-160 2,0 12,7 72,6
7. 160-170 2,0 12,7 85,4
8. 170-180 2,3 14,6 100,0
Итого 15,7 100,0 -

 

Строим линии ОИ фракции 105-180оС (рис. 6.4), для чего по кривой ИТК фракции 105-180оС (см. рис. 6.4) находим следующие температуры:

= 1150С, = 1440С, = 1580С

Рассчитываем тангенс угла наклона кривой ИТК:

ÐИТК = = 0,72.

С помощью графика Обрядчикова-Смидович получаем

0% (НОИ) Þ 32% (ИТК);

100% (КОИ) Þ 60 % (ИТК).

Затем по кривой ИТК получаем температуры отвечающие НОИ (32 % ИТК) и КОИ (60 % ИТК) и, соединяя полученные точки, получаем линию ОИ фракции 105-180оС при атмосферном давлении (см. рис. 6.4):

= 1320С и = 1500С.

С помощью сетки Максвелла строим линию ОИ при давлении 0,114 МПа:

= 1370С и = 1570С.

 

Кривая ИТК и линии ОИ фракции 105-180оС при давлениях 0,1 МПа и 0,114 МПа.
Рис. 6.4.

 

Данные для построения кривой ИТК фракции 180-230оС приведены в табл. 6.12. Кривая ИТК и линии ОИ при атмосферном давлении и парциальном давлении фракции (0,072 МПа), построенные на основании данных табл. 6.12 представлены на рис. 6.5.

Таблица 6.12.

Исходные данные для построения кривой ИТК фракции 180-2300С

Температура выкипания, 0С Выход, % масс.
на нефть на фракцию суммарный
1. 180-185 1,1 10,9 10,9
2. 185-190 1,2 11,9 22,8
3. 190-195 1,2 11,9 34,7
4. 195-200 1,2 11,9 46,5
5. 200-205 1,0 9,9 56,4
6. 205-210 1,1 10,9 67,3
7. 210-215 0,8 7,9 75,2
8. 215-220 0,8 7,9 83,2
9. 220-225 0,8 7,9 91,1
10. 225-230 0,9 8,9 100,0
Итого 10,1 100,0 -

 

 

Кривая ИТК и линии ОИ фракции 180-230оС при давлениях 0,1 МПа и 0,072 МПа.
Рис. 6.5.

 

Исходные данные для построения кривой ИТК фракции 230-290оС приведены в табл. 6.13. Кривая ИТК и линии ОИ при атмосферном давлении и парциальном давлении фракции 230-290оС представлены на рис. 6.6.

 

 

Таблица 6.13.

Исходные данные для построения кривой ИТК фракции 230-290ºС

Температура выкипания, 0С Выход, % масс.
на нефть на фракцию суммарный
1. 230-235 1,0 8,0 8,0
2. 235-240 1,1 8,8 16,8
3. 240-245 1,3 10,4 27,2
4. 245-250 1,4 11,2 38,4
5. 250-255 1,0 8,0 46,4
6. 255-260 1,0 8,0 54,4
7. 260-265 0,8 6,4 60,8
8. 265-270 0,9 7,2 68,0
9. 270-275 1,0 8,0 76,0
10. 275-280 1,0 8,0 84,0
11. 280-285 1,0 8,0 92,0
12. 285-290 1,0 8,0 100,0
Итого 12,5 100,0 –

 

 

Кривая ИТК и линии ОИ фракции 230-290оС при давлениях 0,1 МПа и 0,067 МПа.
Рис. 6.6.

 

 

Исходные данные для построения кривой ИТК фракции 290-350оС приведена в табл. 6.14. Кривая ИТК и линии ОИ при атмосферном давлении и парциальном давлении фракции 290-350оС представлены на рис. 6.7.

Таблица 6.14.

Исходные данные для построения кривой ИТК фракции 290-3500С

Температура выкипания, 0С Выход, % масс.
на нефть на фракцию суммарный
1. 290-300 2,40 21,2 21,2
2. 300-310 2,00 17,7 38,9
3. 310-320 2,00 17,7 56,6
4. 320-330 1,80 15,9 72,6
5. 330-340 1,60 14,2 86,7
6. 340-350 1,50 13,3 100,0
Итого 11,3 100,0 –

 

 

Кривая ИТК и линии ОИ фракции 290-350оС при давлениях 0,1 МПа и 0,05 МПа.
Рис. 6.7.

 

В результате проведенных построений мы получаем следующие температуры:

- для фракции 105-180оС = 1570С;

- для фракции 180-230оС = 1820С;

- для фракции 230-290оС = 2280С;

- для фракции 290-350оС = 2780С.

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. 6.15. При его составлении следует учесть следующее.

1. 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. 12.6 настоящего проекта. В нашем примере эта величина равна 0,556. Следовательно на 100 кг сырья в колонну поступает 55,6 кг паровой фазы и 44,4 кг жидкой фазы.

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

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

Энтальпию жидких нефтепродуктов рассчитываем по формуле

где , данную величину в интервалах температур от 0 до 500ºС определяем по приложению 8 [2].

Энтальпию нефтяных паров при атмосферном давлении рассчитываем по формуле

,

 

где , данную величину в интервалах температур от 0 до 500ºС определяем по приложению 9 [2].

Таблица 6.15.

Материальный и тепловой баланс колонны К-2.

Статьи баланса Расход* Средняя температурная поправка на один градус (a) Температура, оС Энтальпия, кДж/кг Количество теплоты, Q, 103, кДж
паров (Н) жидкости (h)
Приход:                
Нефть, в том числе:                
- пары 55,6 0,8047 0,000765 0,809 – 60,44
- жидкость 44,4 0,8873 0,000660 0,891 – 36,90
Острое орошение 34,8 0,755 0,000831 0,759 – 2,09
Итого 134,8 – – – – – – 99,43
Расход:                
Фр. 105-180оС + острое орошение 52,2 0,755 0,000831 0,759 – 33,98
Фр. 180-230оС 11,5 0,795 0,000778 0,799 – 4,67
Фр. 230-290оС 14,1 0,820 0,000738 0,824 – 7,35
Фр. 290-350оС 12,6 0,843 0,000712 0,847 – 8,22
Мазут 44,4 0,898 0,000647 0,901 – 34,68
Итого 134,8 – – – – – – 88,9

* - Продолжаем вести расчет на 100 кг сырья.

 


На основании данных, приведенных в табл. 6.15 находим дебаланс 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

×100,

где D - дебаланс тепла, % отн.;

Qприх - количество тепла, приносимое в колонну потоками сырья и острого орошения, кДж; в нашем примере Qприх = 99,43 × 103 кДж;

Qрасх - количество тепла, выводимое из колонны с мазутом, верхним, нижним и боковыми погонами, кДж; Qрасх = 88,9 × 103 кДж.

×100 = 10,6% отн.

Расхождение между теплом, вносимым в колонну и выводимым из нее более 1 %, следовательно необходимо предусмотреть циркуляционное орошение.