2.3 Тепловой баланс аппаратов
Таблица 19 – Тепловой баланс колонны К-2
Наименование |
кг/с |
Т, К |
кДж/кг |
, кВт |
|
Приход:
1.1 с паровой частью сырья
2. с водяным паром |
61,99 69,07 2,585 |
623 623 653 |
0,886 0,886
|
1 064,11 848,30 3 270,00 |
65964,2 58592,1 8452,9 |
Итого |
|
|
|
|
133009,2 |
Расход: 1. с фракцией (85 – 180)0С 2. с фракцией (180 – 240)0С 3. с фракцией (240 – 280)0С 4. с фракцией (280 - 350)0С 5. с фракцией свыше 3500С 6. с водяным паром 7. с острым орошением
8. с циркуляционным орошением |
17,62 13,00 9,99 18,27 72,18 2,585 |
391 438 488 543 603 375 |
0,748 0,814 0,850 0,879 0,953
0,748 |
575,27 359,84 478,46 618,00 759,55 2 780,00 575,27 102,47 |
10136,3 4677,9 4779,8 11290,9 54824,3 7186,3 14160,4 30 290,31 25953,3 |
Итого |
|
|
|
|
133009,2 |
2.4 Расчет основных конструктивных размеров аппаратов
Расчет основных размеров колонны
Определение диаметра питательной секции колонны
Определяем объем паров, проходящих через поперечное сечение аппарата в единицу времени , м3/с, по формуле
,
где - количество паровой части сырья, кг/с;
- количество паров поступающих в питательную секцию с верхней тарелки отгонной части, кг/с;
- количество водяного пара, подаваемого вниз колонны, кг/с;
- температура ввода сырья, 0С;
- давление питательной секции, Па;
- атмосферное давление, Па;
- молекулярная масса нефти.
Молекулярную массу нефти определяем по формуле Крэга
,
где - относительная плотность нефти.
Принимаем количество флегмы по высоте колонны постоянным
,
где - количество жидкости, стекающей с верхней тарелки концентрационной части, кг/с;
- количество тепла, снимаемее дистиллятом, кВт;
- энтальпия паров дистиллята при температуре вывода, кДж/кг;
- энтальпия жидкого дистиллята при Т=359К, кДж/кг.
кг/с
кг/с
Определяем энтальпию жидкой фазы дистиллята (), кДж/кг, по формуле
кДж/кг
Определяем количество паров , поступающих в питательную секцию из отгонной части
колонны
,
где - количество жидкой фазы сырья, кг/с;
- количество жидкости, стекающей с нижней тарелки концентрационной части, кг/с;
- количество остатка, кг/с.
кг/с
м3/с
Определяем плотность нефти при температуре ввода , кг/м3, по формуле
,
где - температура ввода сырья, 0С.
,
где ;
.
кг/м3
Определяем плотность паров ,по формуле
кг/ м3
Определяем скорость паров , м/с, по формуле
,
где - коэффициент, зависящий от расстояния между тарелками и условий ректификации. Принимаем ;
- плотность нефти при температуре ввода, кг/м3;
- плотность паров, кг/м3.
м/с
Определяем диаметр питательной секции колонны К-2, ,м, по формуле
м
Ближайший больший диаметр по ГОСТ- 5,5м
Исполнительный диаметр питательной секции- 7,0м
Определение диаметра верха колонны
Определяем объем паров концентрационной части , м3/с, по формуле
,
где - количество острого орошения, кг/с;
- количество БФ (85-180)˚С, кг/с;
- количество водяного пара, кг/с;
- температура верха колонны, 0С.
м3/с
Определяем плотность дистиллята в жидкой фазе при температуре верха , кг/м3, по формуле
,
где - температура верха, 0С.
,
где ;
.
кг/м3
Определяем плотность паров. Уходящих с верха колонны К-2 , кг/м3, по формуле
кг/м3
Определяем скорость паров , м/с, по формуле
м/с
Определяем диаметр верха колонны К-2, , по формуле
м
Принимаем диаметр верха колонны по ГОСТ 5,0 м
Определяем высоту колонны
Определяем высоту колонны , м, по формуле
,
где - расстояние от верхнего днища до верхней тарелки концентрационной части, м;
- высота, занимаемая тарелками концентрационной части, м;
- высота питательной секции, м;
- высота, занимаемая тарелками отгонной части, м;
- расстояние между нижним днищем и нижней тарелкой отгонной части;
- высота опорной обечайки, м.
,
где - диаметр верха колонны, м.
м
,
где - расстояние между тарелками в концентрационной части, м;
- число тарелок в концентрационной части.
м
м
,
где - расстояние между тарелками в отгонной части, м;
- число тарелок в отгонной части.
м
,
где - запас жидкости, м; n = 5 мин;
- количество остатка, кг/с;
- внутренний диаметр,м;
- плотность жидкости при температуре остатка,, кг/м3.
Плотность жидкости при температуре остатка
кг/м3
м
Принимаем высоту опорной обечайки h=2,5м
м
Расчет гидравлического сопротивления тарелок
Определяем потерю напора на тарелке , Па, по формуле
,
где - сопротивление сухой тарелки, Па;
- сопротивление столба жидкости на тарелке, Па.
,
где - коэффициент сопротивления сухой тарелки. Принимаем ;
- плотность паров, кг/м3;
- скорость паров, м/с.
,
где - линейная скорость паров в питательной секции;
- свободное сечение тарелки. Принимаем .
м/с
Па
,
где - глубина погружения. Принимаем мм;
- высота напора жидкости под водосливом, мм;
- ускорение свободного падения, мм ( м3/с).
Определяем высоту подпора жидкости под водосливом , мм, по формуле
Определяем объемный расход жидкости на единицу длины сливной планки , м3/с, по формуле
,
где - объёмный расход жидкости в произвольном сечении колонны, м3/с; - в расчёте – в питательной секции.?????
- длинна слива, мм ( мм);
Объёмный расход жидкости в рассматриваемом сечении.
;
где - количество жидкой фазы сырья, кг/с;
- количество жидкости стекающей, с нижней тарелки концентрационной части, кг/с;
- плотность жидкости, кг/ м3;
м3/ч
м3/ч
мм
Па
Па
Предварительно выбранное гидравлическое сопротивление тарелки 800 Па. Следовательно , сопротивление тарелок принятое расчётное близко по величине и приемлемо.