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

 

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

 

ΔQБ = 332,967·106 – 252,91·106= 80,057·106 кДж/ч.

Определим расход циркуляционного орошения (ЦО-1) из уравнения

 где

- количество теплоты, снимаемой  циркуляционным орошением, кВт;

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

 

Кратность орошения:

R =

 

Таблица 7.7 – Тепловой баланс контура «В»

Продукт	t,°С	G, кг/ч	H, кДж/кг	Q*10-6, кДж/ч
Приход
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
Водяной пар К-2/1	400	1172,898	3246,6	3,81
Итого:	-	223400,248	-	186,37
Расход
Паровая фаза:
85-1800С	176	92359,55	693,237	64,03
Водяной пар ( К-2 + К-2/1)	176	13750,898	2781	38,24
Жидкая фаза:
180-2600С	189	117289,8	410,203	48,11
Итого:	-	223400,248	-	150,38

 

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

ΔQВ = 186,37·106- 150,38·106= 35,99·106 кДж/ч.

Определим расход острого орошения из уравнения

 

где - количество теплоты, снимаемой острым орошением, кВт;

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

Кратность орошения:

R =

7.6 Расчет диаметра  колонны

     Диаметр колонны  определяют в зависимости от  максимального расхода паров  и их допустимой скорости в  свободном сечении колонны. Предварительно  вычисляем объем паров, проходящих  в 1 ч через сечение колонны  в зоне подачи сырья и вверху  колонны.

 

Gн – расход паров отбензиненнойнефти  на входе в колонну, кг/ч

Мн – средняя молярная масса паров , кг/кмоль (рассчитываем как молярную массу смеси на основе данных , полученных при расчет доли отнога сырья)

Gв- расход водяного пара, подаваемого в колонну, кг/ч

Gотп и Мотп - расход и молярная масса нефтепродуктов, отпаренных из мазута (определяем на основе данных, полученных при расчёте доли отгона сырья).

   Расход паров  в  зоне ввода сырья составит:

 

 

Расход паров вверху колонны составит:

 

и - расход и молярная масса верхней дистиллятной фракции,

R – кратность острого орошения, - суммарный расход водяного пара, кг/ч

=13750,898 кг/ч

Тогда

 

   Далее вычисляю  диаметр по наибольшему объему , т.е. в зоне ввода сырья. Нахожу  скорость паров в сечении колонны  по уравнению Саундерса и Брауна:

 

где К – коэффициент, зависящий от расстояния между тарелками и условий ректификации;

 – абсолютная плотность  жидкости и пара соответственно, кг/м3

 По графику находим  К=900[9]

Находим плотность паров по формуле :

 

   Где  – массовый расход паров, кг/ч.

   Плотность жидкости  находим следующим образом. По  формуле Крэга найдем плотность  при 150С:

 

   М – средняя  молярная масса жидкости, кг/кмоль.

   Затем найденную  плотность переведем в плотность  при 200С, отнесенную к плотности воды при 40С.

 

 

   Диаметр в зоне  ввода сырья можно рассчитать  по упрощённой формуле:

 

   Примем диаметр  колонны 7,0 м [9].

7.7 Расчёт высоты  колонны

Высоту от крышки до первой ректификационной тарелки h1 (рисунок 7.2) конструктивно принимаем равной ½ диаметра, т.е. 3,5 м. Высоты h2 и h4 определяем, исходя из числа тарелок в этой части колонны и расстояния между ними

 м

 м

Высоту h3 берем из расчета расстояния между четырьмя тарелками [1],

 м

Высоту h5 принимаем равной 1,5м. Высоту h6 определяем, исходя из запаса остатка на 10 минут. Объем мазута внизу составляет:

 

Площадь поперечного сечения колонны

 

Отсюда

 

Высоту юбки h7 принимаем равной 3 м. Люков 6 штук диаметром по 0,4м.

Общая высота колонны составит:

8 Расчёт полезной  тепловой нагрузки печи атмосферного  блока

          В качестве объекта расчета  принимаем печь атмосферного  блока для нагрева и частичного  испарения отбензиненной нефти, подаваемой в колонну К-2. В  расчете используется доля отгона  «горячей струи», найденная с  помощью ЭВМ.

8.1 Расчет  количества теплоты, затрачиваемой  на нагрев и частичное испарение  отбензиненной нефти, подаваемой  в К-2

     Количество  теплоты, затрачиваемой на нагрев  и частичное испарение отбензиненной  нефти, подаваемой в К-2, определяется  по формуле:

)

где – массовая доля отгона отбензиненой нефти на выходе из печи (рассчитывается с помощью программы «Oil» при температуре на выходе из печи 345°С и давлении 360 кПа) [9].

     Расход водяного  пара, подаваемого в низ атмосферной  колонны, принимаем 2 % от отбензиненной  нефти:  0,02*628900=12578 кг/ч.

     Расчёт доли  отгона на входе необходим  для того, чтобы определить количество  паров в точке ввода сырья  в колонну.

 

Pacxoд нeфти или фpaкции G= 628900 Kг/чac

Pacxoд вoдянoгo пapa  Z= 12578 Kг/чac

Плoтнocть ocтaткa  P19= 929.2000122070312 Kг/M^3

Дaвлeниe пpи oднoкpaктнoм иcпapeнии  P= 360 KПa

Teмпepaтуpa oднoкpaтнoгo иcпapeния  T= 345 ^C

 

Peзультaты pacчeтa:

Maccoвaя дoля oтгoнa пapoв e1= .3891654908657074

Moльнaя дoля oтгoнa пapoв e= .5964000225067139

Moлeкуляpнaя мacca иcxoднoй cмecи Mi= 245.7057037353516

Moлeкуляpнaя мacca жидкoй фaзы Ml= 371.8634338378906

Moлeкуляpнaя мacca пapoвoй фaзы Mp= 160.3289489746094

 

- энтальпии жидкой и паровой  фаз отбензиненной нефти при  температурах на входе (t1=280°С) и выходе (t2=345°С) из печи, кДж/кг.

     Энтальпия паровой  фазы отбензиненной нефти на  выходе из печи:

 

     Коэффициент  b находим по таблице 16 [10] , b=437,725 кДж/кг.

 

 Где M=160,32 кг/кмоль – молярная масса паровой фазы.

 

 

    Энтальпия жидкой  фазы отбензиненной нефти на  выходе из печи:

 

     Коэффициент  находим по таблице 14 [10]  = 784,57 кДж/кг

 

Где М=371,86 кг/кмоль – молярная масса жидкой фазы.

   Тогда 

   Энтальпия жидкой  фазы отбензиненной нефти на  входе в печь:

 

Коэффициент находим по таблице 14   = 605,83 кДж/кг

 

Где М=245,7 кг/кмоль – молярная масса исходной смеси. 
Тогда

 

Тогда

 .

8.2 Расчет  количества теплоты, затрачиваемой  на нагрев и частичное испарение  «горячей струи» колонны К-1

Количество теплоты, затрачиваемой на нагрев и частичное испарение «горячей струи», определяется по формуле:

)

где Gгс – расход «горячей струи», принимаем 30% от количества отбензи-ненной нефти, выводимой из куба колонны, Gгс=0,3∙628900=188670 кг/ч;

е – массовая доля отгона «горячей струи», принимаем на выходе из печи (рассчитывается с помощью программы «OIL» при температуре на выходе из печи 345оС и давлении 320 кПа.

 

Pacxoд нeфти или фpaкции G= 188670 Kг/чac

Pacxoд вoдянoгo пapa  Z= 0 Kг/чac

Плoтнocть ocтaткa  P19= 929.2000122070312 Kг/M^3

Дaвлeниe пpи oднoкpaктнoм иcпapeнии  P= 320 KПa

Teмпepaтуpa oднoкpaтнoгo иcпapeния  T= 345 ^C

 

Peзультaты pacчeтa:

Maccoвaя дoля oтгoнa пapoв e1= .1095197349786758

Moльнaя дoля oтгoнa пapoв e= 8.525999635457993E-002

Moлeкуляpнaя мacca иcxoднoй cмecи Mi= 104.9589920043945

Moлeкуляpнaя мacca жидкoй фaзы Ml= 102.1752319335938

Moлeкуляpнaя мacca пapoвoй фaзы Mp= 134.8238525390625

 

- энтальпии жидкой и паровой  фаз отбензиненной нефти при  температурах на входе и выходе  из печи, кДж/кг (принимаем t1=240оС, t2=345оС [11]).

 

     Коэффициент  находим по таблице 14 [8]  , =503,00 кДж/кг.

 

 

где М=104,96 кг/кмоль – молярная масса исходной смеси..

 

     Коэффициент  находим по таблице 14 [10]  = 784,57 кДж/кг

 

     Где М=102,17 кг/кмоль – молярная масса жидкой фазы.

 

     Коэффициент  b находим по таблице 16 [10] , b=437,725 кДж/кг.

 

     где M=134,82 кг/кмоль – молярная масса паровой фазы.

 

     Тогда

.

 

Общая полезная тепловая нагрузка печи равна:

 

Теплопроизводительность трубчатой печи (Qт, МВт) определяется по уравнению:

 

где η – КПД печи, равный 0,80

9 Расчет теплообменника «Нефть – дизельное топливо»

     Произведём  расчёт коэффициента теплопередачи  теплообменника Т-105 с помощью программы “Ktepper”. Для этого на основании количества и свойств нефти и масляного дистиллята подготовим исходные данные для расчёта.

 Для обогрева в теплообменнике  используем фракцию 260-360°С

   Расход теплоносителей:

 – расход нефти  через теплообменник

 – расход теплоносителя  через теплообменник

   Средние температуры  теплоносителей:

 

 

   Физические свойства  теплоносителей:

   Относительная плотность  нефти:

 

 

   Относительная плотность 180-260:

 

 

   Определим кинематические  вязкости:

   для нефти:

.

   Тогда можно составить  систему уравнений из формулы:

и определить А и В.

A=4,19; B=1,51.

Отсюда .

   для фракции 260-360:

.

Тогда можно составить систему уравнений из формулы:

 и определить А и В.

A=2,35; B=0,775

Отсюда .

     К расчету  принимаем кожухотрубчатый теплообменник  с диаметром кожуха 600 мм, числом ходов по нефти – 2 [12].

Заносим необходимые данные в таблицу 9.1.

Результаты расчёта в программе “Ktepper” представлены в таблице 9.2.

 

таблица 9.1 — исходные данные для расчёта коэффициента теплопередачи

Наименование параметра	размерность	значение
средняя температура нефти в трубном пространстве	К	442
плотность потока нефти в трубном пространстве при 288 К	кг/м3	834,925
плотность потока нефти в трубном пространстве при 399К	кг/м3
вязкость потока нефти в трубном пространстве при 399К	м2/с	0,00000036
средняя температура фракции 180-260°С в межтрубном пространстве	К	523
плотность потока фракции 180-260°С  в межтрубном пространстве при 288 К	кг/м3
плотность потока фракции 180-260°С  в межтрубном пространстве при 553 К	кг/м3
вязкость потока фракции 180-260°С в межтрубном пространстве при 553 К	м2/с
внутренний диаметр труб	м	0,016
Наружный диаметр труб	м	0,020
толщина стенки труб	м	0,002
количество труб на поток	шт.	370
площадь проходного сечения в вырезе перегородки	м2	0,031
площадь проходного сечения между перегородками	м2	0,054
коэффициент теплопроводности материала труб	вт/м∙к	17,5
расход нефти в трубном пространстве	кг/ч
расход фракции 260-360°С в межтрубном пространстве	кг/ч