2.2.Материальный баланс аппаратов
Таблица 12 – Материальный баланс колонны К-2
Наименование продукта |
Выход, % мас |
Производительность, G |
||||
На нефть |
На загрузку колонны |
т/год |
т/сут |
кг/ч |
кг/с |
|
Приход: 1 Полуотбензиненая нефть |
33,48 |
100,00 |
4151 914 |
11375,2 |
473962,7 |
131,66 |
Итого |
93,48 |
100,00 |
4151 914 |
11375,2 |
473962,7 |
131,66 |
Расход: 1 БФ (85 - 180)0С 2 КФ (180-240) 0С 3 ЗДТ (240 - 280)0С 4 ЛДТ (280 - 350)0С 5 Мазут (свыше 350) 0С |
12,15 9,23 7,09 12,97 52,04
|
13,18 9,87 7,59 13,87 55,67
|
539 642 409 950 314 902 576 063 2311 357
|
1478,5 1123,2 862,7 1578,3 6332,5
|
61603,0 46798,0 35947,7 65760,5 263853,5
|
17,11 13,00 9,99 18,27 73,29
|
Итого |
93,48 |
100,00 |
4151 914 |
11375,2 |
473962,7 |
131,66 |
Определение температурного режима основной атмосферной колонны К-2.
Таблица 13– ИТК бензиновой фракции (85 - 180)0С
Пределы отбора фракции, 0С |
Выход каждой фракции на нефть, % мас |
% мас, на фракцию |
Сумм, % мас |
85 -105 105-130 130-160 160-180 |
2,70 2,78 3,87 2,80 |
22,22 22,88 31,85 23,05 |
33,3 67,65 119,9 100,00 |
Итого |
12,15 |
100,00 |
100,00 |
Таблица 14 - ИТК керосиновой фракции (180 - 240)0С
Пределы отбора фракции, 0С |
Выход каждой фракции на нефть, % мас |
% мас, на фракцию |
Сумм, % мас |
180 – 190 190 – 200 200 – 210 210 – 220 220 – 230 230 - 240 |
1,59 1,50 1,57 1,55 1,41 1,61 |
17,23 16,25 17,01 16,79 15,28 17,44 |
25,85 50,22 75,74 100,92 123,84 100,00 |
Итого |
9,23 |
100,00 |
|
Таблица 15 - ИТК зимнего дизельного топлива (240 - 280)0С
Пределы отбора фракции, 0С |
Выход каждой фракции на нефть, % мас |
% мас, на фракцию |
Сумм, % мас |
240 – 250 250 – 260 260 – 270 270 – 280
|
1,60 1,68 1,89 1,92
|
22,57 23,70 26,66 27,07 |
22,57 46,27 72,93 100,00 |
Итого |
7,09 |
100,00 |
|
Таблица 16 - ИТК летнего дизельного топлива (280 - 350)0С
Пределы отбора фракции, 0С |
Выход каждой фракции на нефть, % мас |
% мас, на фракцию |
Сумм, % мас |
280 – 290 290 – 300 300 – 310 310 – 320 320 – 330 330 – 340 340 – 350 |
1,81 1,93 1,96 1,81 1,92 1,77 1,77 |
13,96 14,88 15,11 13,96 14,80 13,65 13,65
|
13,96 28,84 43,95 57,91 72,71 86,35 100,00 |
Итого |
12,97 |
100,00 |
|
Таблица 17 - ИТК полуотбензиненной нефти
Пределы отбора фракции, 0С |
Выход каждой фракции на нефть, % мас |
% мас, на фракцию |
Сумм, % мас |
85 – 105 |
2,70 |
2,89 |
4,34 |
105-130 |
2,78 |
2,97 |
8,79 |
130-160 |
3,87 |
4,14 |
15 |
160-180 |
2,80 |
3,00 |
19,5 |
180-240 |
9,23 |
9,87 |
34,31 |
240-280 |
7,09 |
7,58 |
45,68 |
280-300 |
3,74 |
4,00 |
51,68 |
300-330 |
5,69 |
6,09 |
60,81 |
330-360 |
5,07 |
5,42 |
68,94 |
360-380 |
3,08 |
3,29 |
73,88 |
380-400 |
3,24 |
3,47 |
79,08 |
400-420 |
2,74 |
2,94 |
83,49 |
420-450 |
3,00 |
3,21 |
88,31 |
450-500 |
7,13 |
7,63 |
99,75 |
500-КК |
31,32 |
33,50 |
100,00 |
Итого |
93,48 |
100,00 |
|
Таблица - Данные для построения графиков ОИ отбензиненой нефти и фракций при атмосферном и парциальных давлениях .
Фракция, 0С
|
Температура отгонки |
Угол наклона ИТК и ОИ |
Температура точки пересечения ИТК и ОИ , 0С
|
Температура вывода потоков, 0С |
|||
t%
|
t% |
t% |
При 0,1Мпа
|
При расчётном давлении.
|
|||
85 – 180 |
93 |
153 |
104 |
1,0 |
124 |
98 |
118
|
180 – 240
|
182
|
221,5
|
210
|
0,66 |
207,5 |
174 |
165 |
240 – 280
|
243
|
268
|
262
|
0,42 |
260 |
822 |
215 |
280 - 350 |
287 |
326 |
315 |
0,65 |
311 |
274 |
270 |
Рассчитываем парциальное давление фракций выводимых из колонны К-2.
Задаемся давлением на входе в колонну Pвх=0,18 МПа
Гидравлическое сопротивление тарелок 0,0008 МПа.
В К-2 50 тарелок S – образного типа.
Сырье вводится на 6 тарелку (отсчет снизу).
Фракция (85 - 180)0С выводится с 44 тарелки
Фракция (180 - 240)0С выводится с 29 тарелки.
Фракция (240 - 290)0С выводится с 17 тарелки.
Фракция (290 - 350)0С выводится с 11 тарелки.
Определяем давление в сечении колонны П, МПа, по формуле
где - давление на входе в колонну, МПа;
- гидравлическое сопротивление тарелки, МПа;
- число тарелок.
Давление вывода фракции (85 - 180)0С
= 0,18 – 0,0008 · 38 = 0,150 МПа
Давление вывода фракции (180 - 240)0С
= 0,18 – 0,0008 · 29 = 0,157 Мпа
Давление вывода фракции (240 - 290)0С
= 0,18 – 0,0008 · 17 = 0,166 МПа
Давление вывода фракции (290 - 350)0С
= 0,18 – 0,0008 · 11 = 0,171 МПа
Температура низа колонны К-2 принимается на 20 0С ниже температуры ввода сырья.
350 – 20 = 330 0С
Определяем парциальное давление вывода фракций , МПа, по формулам
где - массовый расход острого орошения, кг/с;
- массовый расход фракции (85 – 180)0С, кг/с;
- массовый расход фракции (180 – 240)0С, кг/с;
- массовый расход фракции (240 – 280)0С, кг/с;
- массовый расход фракции (280 – 350)0С, кг/с;
- общее количество водяного пара, кг/с;
- количество водяного пара на фракцию (180 – 240)0С, кг/с;
- количество водяного пара на фракцию (240 – 280)0С, кг/с;
- количество водяного пара на фракцию (280 – 350)0С, кг/с;
Gzн- количество водяного пара подаваемого вниз колонны, кг/с
- молекулярная масса фракции (85 – 180)0С;
- молекулярная масса фракции (180 – 240)0С;
- молекулярная масса фракции (240 – 280)0С;
- молекулярная масса фракции (280 – 350)0С.
Определяем массовый расход орошения , кг/с, по формуле
где - кратность орошения, принимаем из практических данных .
кг/с
Задаемся расходом водяного пара в колонну 1,5% на сырье и каждую фракцию.
Определяем расход водяного пара , кг/с, по формуле
кг/с
кг/с
кг/с
кг/с
Определяем общее количество водяного пара , кг/с, по формуле
кг/с
Определяем молекулярную массу , по формуле Войнова
,
где - средняя температура кипения фракции, 0С.
0С.
0С.
0С.
0С.
044 МПа = 330,1 мм.рт.ст.
МПа = 262,6 мм.рт.ст
МПа = 150 мм.рт.ст.
МПа = 195,0 мм.рт.ст.
Таблица 18 – Температура вывода фракций
Предел отбора фракции |
(85 – 180)0С |
(180 – 240)0С |
(240 – 280)0С |
(290 – 350)0С |
Температура вывода, 0С |
118 |
165 |
215 |
270 |
Температура вывода, К |
391 |
438 |
488 |
543 |
Составляем тепловой баланс основной атмосферной колонны К-2.
На основании практических данных задаемся температурой ввода сырья в колонну = 350 0С (623К). Определяем долю отгона = 0,473
Определяем количество тепла приходящее с паровой частью сырья , кВт, по формуле
где - количество паровой части сырья, кг/с;
- энтальпия паров сырья при температуре ввода, кДж/кг.
Определяем количество паровой части сырья , кг/с, по формуле
где - количество сырья, кг/с;
- доля отгона.
кг/с
Задаемся плотностью сырья
Определяем по формуле
где - температурная поправка.
Определяем энтальпию паров сырья , кДж/кг, по формуле
где - максимальное значение энтальпии, кДж/кг;
- минимальное значение энтальпии, кДж/кг;
- разность плотностей.
кДж/кг
кВт
Определяем количество тепла приходящее с жидкой частью сырья , кВт, по формуле
где - количество жидкой части сырья, кг/с;
- энтальпия жидкой части сырья, кДж/кг.
Определяем количество жидкой части сырья, кг/с, по формуле
кг/с
Определяем энтальпию жидкости , кДж/кг, по формуле
кДж/кг
кВт
Определяем количество тепла приходящее с водяным паром, , кВт, по формуле
где - количество водяных паров, кг/с;
- энтальпия водяных паров при 653 К, кДж/кг,=1,2 МПа
Энтальпия водяных паров , кДж/кг,
кДж/кг
кВт
Определяем приход тепла , кВт, по формуле
кВт
Определяем расход тепла с бензиновой фракцией (85 - 180)0С , кВт, по формуле
Определяем плотность бензина из формулы Крега
=
=
кДж/кг
кВт
Определяем расход тепла с керосиновой фракцией (180 – 240)0С , кВт, по формуле
=
кДж/кг
кВт
Определяем расход тепла с зимней дизельной фракцией (240 – 280)0С , кВт, по формуле
=
кДж/кг
кВт
Определяем расход тепла с летней дизельной фракцией (290 – 350)0С , кВт, по формуле
=
кДж/кг
кВт
Определяем расход тепла с мазутом фракцией (свыше 350 0С) , кВт, по формуле
Задаемся температурой низа колонны 330 0С (на 20 0С ниже температуры ввода сырья ) и плотностью
кДж/кг
кВт
Определяем расход тепла с водяным паром , кВт, по формуле
кДж/кг,=0,144 МПа
кВт
Определим общее количество тепла, снимаемое острым орошением , кВт, по формуле
кДж/кг
кВт
Определяем общий расход тепла , кВт, по формуле
кВт
Определим общее количество тепла, снимаемое циркуляционным орошением , кВт, по формуле
кВт