Установка первичной переработки нефти

 

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

ΔQ_А = 716,44·10⁶ – 606,26·10⁶ = 110,18·10⁶ 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, кДж/ч
Приход
Паровая фаза:
85-1800С	280	69485,28	940,5	65,35·106
180-2700С	280	112132,34	911	102,14·106
270-3600С	280	106764,69	891	95,12·106
Водяной пар К-2	280	13625,0	2702,4	36,82·106
Водяной пар К-2/2	400	1067,64	3264,6	3,5·106
Итого:	-	-	-	302,93·106
Расход
Паровая фаза:
85-1800С	210	69485,28	770,97	53,57·106
180-2700С	210	112132,34	745,39	83,58·106
Водяной пар ( К-2 + К-2/2)	210	14692,64	2701,5	39,69·106
Жидкая фаза:
270-3600С	280	106764,69	646,91	69,06·106
Итого:	-	-	-	245,9·106

 

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

 

ΔQ_Б =302,93·10⁶ – 245,9·10⁶= 57,03·10⁶ 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, кДж/ч
Приход
Паровая фаза:
85-1800С	210	69485,28	770,97	53,57·106
180-2700С	210	112132,34	745,39	83,58·106
Водяной пар ( К-2 + К-2/2)	210	14692,64	2701,5	39,69·106
Водяной пар К-2/1	400	1121,32	3264,6	3,6·106
Итого:	-	-	-	180,44·106
Расход
Паровая фаза:
85-1800С	151,5	69485,28	293	20,36·106
Водяной пар ( К-2 + К-2/1 + К-2/2)	151,5	15813,96	2699,7	42,69·106
Жидкая фаза:
180-2700С	210	112132,34	472,78	53,01·106
Итого:	-	-	-	116,06·106

 

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

ΔQ_В = 180,44·10⁶- 116,06·10⁶= 64,38·10⁶ 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 =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.9 РАСЧЕТ  ДИАМЕТРА КОЛОННЫ

Диаметр колонны  определяют в зависимости от максимального  расхода паров и их допустимой скорости в свободном сечении  колонны. Предварительно вычисляем  объемный расход паров, проходящих через  сечение колонны в зоне подачи сырья и вверху колонны [6].

,

Где: t – температура в данном сечении,⁰С;

G_i – расход паров в сечении, кг/ч;

М_i – молекулярная масса паров;

Р – давление в сечении, атм.

Расход паров  в зоне ввода сырья составит:

, где

- расход паров отбензиненной  нефти на входе в колонну,  кг/ч

- средняя молярная масса паров,  кг/кмоль(на основе данных, полученных  при расчёте доли отгона сырья  на входе в колонну п.6)

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

Тогда м³/с

Расход  паров вверху колонны составит

, где

и - расход и молярная масса верхней дистиллятной фракции

R – кратность острого орошения

- суммарный расход водяного  пара, подаваемого в колонну и  стриппинги, кг/ч

=681249,9·0,02 +112132,34 ·0,01 +106764,69 ·0,01 =15813,97кг/ч

Тогда 14,15м³/с

Затем по наибольшему объему вычисляем  диаметр, т.е. в зону ввода сырья. Для этого находим скорость паров  в сечении колонны по уравнению:

,

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

  абсолютная плотность соответственно паров и жидкости, кг/м³.

По  графику находим К = 900 [6].

Находим плотность паров по формуле:

,

где G_п – массовый расход паров, кг/ч.

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

, где

М – средняя молярная масса жидкости, кг/кмоль

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

Теперь  по формуле Менделеева найдем плотность  при 360⁰С

Таким образом r_ж =773,8 кг/м³

Следовательно, скорость паров составит:

м/с 

Диаметр колонны определяем по уравнению [6]:

 м 

Из  стандартного ряда диаметров [6] выбираем диаметр 5,5 м.

 

7.10 РАСЧЕТ ВЫСОТЫ КОЛОННЫ

Высоту  от крышки до первой ректификационной тарелки h₁ (рисунок 8.1) конструктивно принимаем равной ½ диаметра (для сферического днища), т.е. 2,75 м. Высоты h₂ и h₄ определяем, исходя из числа тарелок в этой части колонны и расстояния между ними

 м

 м

Высоту пространства h₃ принимаем равной трем расстояниям между тарелками [6],

 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 4 м. Люков 5 штук диаметром по 0,4м.

Общая высота колонны составит:

 

Рис.8.1-Высота колонны

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. РАСЧЕТ ПОЛЕЗНОЙ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ АТМОСФЕРНОГО БЛОКА ПО СЕКЦИИ ПОДОГРЕВА СЫРЬЯ

Полезная  тепловая нагрузка атмосферного блока по секции подогрева сырья основной атмосферной колонны равна количеству теплоты, необходимой для нагрева и частичного испарения отбензиненной нефти, подаваемой в колонну К-2 и для перегрева водяного пара.

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

,

Где - расход отбензиненной нефти, подаваемой в К-2;

 – массовая доля отгона  отбензиненной нефти на выходе  из печи (рассчитана в п.6):

Peзультaты pacчeтa:

 

Maccoвaя дoля oтгoнa пapoв  e1= .5240769982337952

Moльнaя дoля oтгoнa пapoв  e= .7903100252151489

Moлeкуляpнaя мacca иcxoднoй  cмecи Mi= 290.4743347167969

Moлeкуляpнaя мacca жидкoй  фaзы Ml= 659.262451171875

Moлeкуляpнaя мacca пapoвoй фaзы Mp= 192.6217803955078

 

- энтальпии жидкой и паровой  фаз отбензиненной нефти при  температурах на входе и выходе  из печи, кДж/кг.

Энтальпия жидкой фазы отбензиненной нефти на входе  в печь при температуре 280°С (температура  куба колонны К-1):

 

Н^ж =а/(r₁₅¹⁵)^0,5=605,83/0,894 ^0,5=640,82 кДж/кг

 

   

_{Где  М=290,74кг/кмоль -  молярная масса исходной смеси.}

    Энтальпия паровой фазы отбензиненной нефти на выходе из печи при 360°С:

 Н^п=b·(4 - r₁₅¹⁵) – 308,99=450,76·(4 – 0,837) – 308,99=1116,76 кДж/кг.

Энтальпия жидкой фазы отбензиненной нефти на выходе из печи при температуре 360°С:

Н^ж =а/(r₁₅¹⁵)^0,5=827,81/0,965 ^0,5=843 кДж/кг .

Тогда:

Q_К2.=681249,9/3600 ·(0,524·1116,76+(1-0,524)·843 -640,82)=65406,6 кВт.

Количество  теплоты Q_пол.(кВт), затрачиваемой на перегрев водяного пара определяется по уравнению:

Q_пол.=G_пар·(Нt₂^{пер.пар} – Нt₁^{нас.пар})             , где

Нt₂^{пер.пар} =3266,9 кДж/кг– энтальпия перегретого водяного пара(400°С; 10ат), кДж/кг [5].

  Нt₁^{нас.пар} =2830 кДж/кг – энтальпия насыщенного водяного пара(10ат), кДж/кг  [5].

Q_пол.=4,4·(3266,9 – 2830) = 1922,36 кВт.

Общая полезная тепловая нагрузка печи в секции подогрева сырья основной атмосферной колонны равна:

Q_сумм= Q_К2 +Q_{пер.пар}=65406,6 + 1922,36 = 67328,96 кВт.

 

Теплопроизводительность трубчатой печи (Q_т) определяется по уравнению:

Qт= Q_пол./η,

где η – КПД печи, равное 0,8 

Qт=67328,96/0,8=84161,2 кВт.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9 РАСЧЁТ  ТЕПЛООБМЕННИКА “НЕФТЬ – ЦО-1 К-2”

 

Произведём  расчёт коэффициента теплопередачи  теплообменника Т-303 с помощью программы “Ktepper”. Для этого на основании количества и свойств нефти и ЦО-1 К-2 подготовим исходные данные для расчёта. Характеристику ЦО-1 К-2 принимаем как для фракции 180-270°С (по таблице 19, [2]).

Расход  теплоносителей:

G_н=735294/3=245098 кг/ч — расход нефти через теплообменник по одному потоку.

G=245098∙0,1525=37377,44кг/ч — расход ЦО-1 К-2.

Средние температуры теплоносителей:

нефти:

ЦО-1 К-2:

Физические  свойства теплоносителей при средних  температурах.

Относительные плотности ЦО-1 К-2:

.

.

Относительные плотности нефти:

.

.

определим кинематические вязкости:

 и  — для нефти, тогда можно составить систему уравнений из формулы и определить A и B.

Отсюда  .

мм²/с и мм²/с — для ЦО-1 К-2, тогда можно составить систему уравнений из формулы и определить A и B.