Установка АВТ мощностью 5,7 млн.т. Елховской нефти в год

Принимаем температуру верха колонны Т = 176 0С и по формуле Ашворта находим давление насыщенных паров каждой фракции при этой температуре

, 

где: f(T) – функция температуры, при которой определяется давление насыщенных паров;

f(T0) – функция средней температуры кипения фракции;

- давление насыщенных паров, Па

Находим значения функций:

f0(95)=5,73; f0(122,5)=5,05; f0(160)=4,30; f(156)=4,02

Находим константу К для каждой фракции:

Результаты расчета заносим в таблицу 7.2. Фракцию 85 – 1800С, которая выходит вверху колонны, разбиваем на составляющие.

 

Таблица 7.2 – Результаты расчета давления насыщенных паров фракции 85-1800С

Фракция	Массовая доля компонента,	tср.мол, 0С	М, кг/кмоль	Мольная доля компонента,	Рнi, кПа	Кi=Рнi/Р
85 – 105	0,14249	95,00	97,53	0,1786	462,96	3,09
105 – 140	0,28498	122,5	111,76	0,3117	250,11	1,67
140-180	0,57253	160	133,60	0,5097	101,62	0,68

 

Проверяем, удовлетворяет ли принятая температура условию, при котором

 

Температура подобрана верно и равна 1760С.

Температура вывода боковых продуктов

Принимаем, что массовое соотношение между жидкостью, отбираемой с тарелки, и жидкостью, стекающей с тарелки, равно 1:1, т.е. кратность внутреннего орошения равна 1. Поэтому можно принять, что расход паров в этом сечении будет вдвое больше потенциального содержания в нефти данной фракции.

Определяем температуры вывода боковых продуктов по уравнению изотермы жидкой фазы [1]:

                                          , где

- мольная доля i-го компонента в смеси;

- константа фазового равновесия  i-го компонента.

 

7.4.2 Температура вывода фракции 180-2600С

Через сечение колонны в зоне вывода фракции 180-2600С проходят пары фракции 85 – 1800С, пары фракции 180-2600С и водяной пар (кроме пара, подаваемого в стриппинг К-2/1).

Молярный расход паров фракции 180-2600С:

 кмоль/ч

Молярный расход водяного пара:

 кмоль/ч

Мольная доля фракции в парах:

Парциальное давление фракции в парах:

Р = 204,5·0,508 = 103,94 кПа

Принимаем температуру вывода фракции 180-2600С Т = 1890С и по формуле Ашворта находим давление насыщенных паров каждой фракции при этой температуре

Находим значения функций:

f0(195)=3,73; f0(235)=3,2; f(229)=3,82.

Результаты расчета давления насыщенных паров фракций заносим в таблицу 7.3. Фракцию 180 – 2600С разбиваем на составляющие:

Таблица 7.3 – Результаты расчета давления насыщенных паров фракции 180-2600С

Фракция, 0С	Массовая доля компонента,	tср.мол, 0С	М, кг/кмоль	Мольная доля компонента,	Рнi, кПа	Кi=Рнi/Р
180 – 210	0,3864	195	156,5	0,3467	73,65	0,71
210 – 260	0,6136	235	185,7	0,6533	120,78	1,16

Находим константу К для каждой фракции:

Проверяем, удовлетворяет ли принятая температура условию, при котором

Температура подобрана верно и равна 1890С.

7.4.3 Температура вывода фракции 260-3600С

Через сечение колонны в зоне вывода фракции 260-3600С проходят пары фракции 85 – 1800С ( =757,29 кмоль/ч – потенциальное содержание), пары фракции 180-2600С ( =658,47 кмоль/ч – потенциальное содержание), пары фракции 260-3600С.

Молярный расход паров фракции 260-3600С:

 кмоль/ч

Мольная доля фракции в парах:

Парциальное давление фракции в парах:

Р = 208,5·0,356 = 74,226 кПа

Принимаем температуру вывода фракции 260-3600С Т = 3060С и по формуле Ашворта находим давление насыщенных паров каждой фракции при этой температуре

Находим значения функций:

f(285)=2,68; f(335)=2,26; f(354)=2,49.

Находим константу К для каждой фракции:

Результаты расчета заносим в таблицу 7.4 Фракцию 260 – 3600С разбиваем на составляющие:

Таблица 7.4 – Результаты расчета давления насыщенных паров фракции 260-3600С

Фракция, 0С	Массовая доля компонента,	tср.мол, 0С	М, кг/кмоль	Мольная доля компонента,	Рнi, кПа	Кi=Рнi/Р
260 – 310	0,5135	285	226,725	0,4674	53,72	0,72
310 – 360	0,4865	335	272,725	0,5326	91,86	1,24

 

Проверяем, удовлетворяет ли принятая температура условию, при котором

Температура подобрана верно и равна 3060С.

 

7.4.4 Температура снизу колонны

Температуру низа колонны принимаем на 200С ниже температуры ввода сырья и равной 3280С.

7.4.5 Температуры выводов и вводов циркуляционных орошений

Принимаем, что циркуляционные орошения выводятся на три тарелки ниже тарелки отбора боковых фракций. На этих тарелках градиент температур максимальный. Принимаем температуры вывода циркуляционных орошений на 20 °С выше температур вывода дистиллятных фракций. Охлаждаем циркуляционные орошения на 90-1000С.

7.6.1 ПЦО-1 К-2

- вывод: 189 + 20 = 209

- ввод: 1090С

7.6.2 ПЦО-2 К-2

- вывод: 306 + 20 =326

- ввод: 2260С

7.6.3 Острое орошение

- вывод : 1760С.

- ввод : 760С.

 

7.5 Тепловой баланс  колонны

На основе материального баланса рассчитаем тепловой баланс атмосферной колонны К-2, а расчёты сведём в таблицы. Тепловой баланс учитывает всё количество тепла вносимого в колонну и выносимого из неё. Согласно закону сохранения энергии, тогда можно написать (без учёта потерь тепла в окружающую среду):

 

Колонну разбиваем на три контура (А,Б,В), далее составляем тепловой баланс по контурам как это описано в [9]. Схема контуров представлена на рисунке 7.1

Рис.7.1 – Схема контуров колонны К-2

 

При определении температур вывода боковых пагонов, а также верхнего и нижнего продуктов были определены их молярные массы. Заносим основные данные в таблицу 7.5.

Таблица 7.5 — Молярные массы и относительные плотности продуктов

Продукт	Молярная масса Мi, кг/кмоль	Относительная плотность,
85-1800С	121,972	0,756
180-2600С	219,544	0,857
260-3600С	249,104	0,875
Мазут(>3600С)	-	0,929
Отбензиненная нефть	-	0,880

 

Относительная плотность в таблице рассчитана по формуле Крэга исходя из молярной массы продукта [9]:

Энтальпии продуктов рассчитывались:

—для жидких продуктов по формуле Крэга

 где

 а = (0,0017·Т² + 0,762·Т – 334,25) – определяем по  таблице

Т – среднемолярная температура кипения фракции, К

—для паров по формуле Уира и Иттона

,где

b = (129,58 + 0,134·Т + 0,00059·Т²) - определяем по таблице

Расчёт теплового баланса проводим по контурам.

Схема контуров колонны К-2 представлена на рисунке.

 

Результаты расчётов заносим в таблицы 7.5–7.7.

Таблица 7.5 — Тепловой баланс контура «А»

Продукт	t,°С	G, кг/ч	Ht, кДж/кг	Q, кДж/ч
Приход
Паровая фаза:
Отбензиненная нефть	348	308161	1017,478	313,55·106
Водяной пар К-2	400	12578	3264,6	41,05·106
Жидкая фаза:
Отбензиненная нефть	348	320739	790,975	253,7·106
Итого:	-	641478	-	608,3·106
Расход
Паровая фаза:
85-1800С	306	92359,55	1005,040	92,825·106
180-2600С	306	117289,8	963,944	113,061·106
260-3600С	306	97368,25	956,888	93,171·106
Водяной пар К-2	306	12578	2696	33,910·106
Жидкая фаза:
Мазут(>3600С)	348	321882,4	858,86	276,450·106
Итого:	-	641478	-	609,417·106

 

Разность между теплом входящим в контур «А» и выходящим из него, составляет:

ΔQА = 609,417·106 – 608,3·106 = 1,117·106 кДж/ч.

Определим расход циркуляционного орошения (ЦО-2) из уравнения

 где

- количество теплоты, снимаемой  циркуляционным орошением, кВт;

- энтальпия циркуляционного орошения на выходе из колонны и на входе в колонну соответственно, кДж/кг.

 кг/ч

Кратность орошения:

R =

 

Таблица 7.6 — Тепловой баланс контура «Б»

Продукт	t,°С	G, кг/ч	H, кДж/кг	Q*10-6, кДж/ч
Приход
Паровая фаза:
85-1800С	306	92359,55	1005,040	92,825
180-2600С	306	117289,8	963,944	113,061
260-3600С	306	97368,25	956,888	93,171
Водяной пар К-2	306	12578	2613	33,91
Итого:	-	319595,6	-	332,967
Расход
Паровая фаза:
85-1800С	189	92359,55	721,421	66,63
180-2600С	189	117289,8	689,19	80,84
Водяной пар К-2	189	12578	2790	35,09
Жидкая фаза:
260-3600С	306	97368,25	722,48	70,35
Итого:	-	319595,6	-	252,91