Расчет сложной атмосферной колонны цеха АТ

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.1

 

Примем число рабочих  дней в году 340 и составим материальный баланс всей установки (табл. 2.3).

Таблица 2.3

Материальный баланс установки 

 

Показатели		Мол. вес М	Выход
			% масс	т/ч	т/сутки	т/год
ПРИХОД: Нефть	0,858	-	100	477,941	11470,59	3900000
РАСХОД:
Газ до С4	-	-	1,33	6,356	152,559	51870
28 - 1200С	0,67433	91,847	7,836	37451	898,824	305600
120 - 1800С	0,73724	132,77	7,451	35612	854,67	290540
180 - 2400С	0,77219	175,45	7,852	37527	900,672	306228,5
240 - 3500С	0,82047	249,78	15,835	75682	1816,368	617565,2
350 - К.К.	0,96954	413,76	58,694	280522	6732,54	228906,36
Потери	-	-	1,0	4,779	114,7058	38898,184
ИТОГО	-	-	100	122,55	2941,18	3900000

 

Плотность мазута находим  также по правилу аддитивности, зная плотность сырой нефти, содержание и плотность отбираемых фракций. Плотностью газов можно пренебречь ввиду их незначительного количества в нефти.

Отсюда относительная  плотность мазута

Молекулярный вес светлых фракций определяем по формуле Воинова:

M = (7K – 21,5) + (0,76 – 0,04K)t + (0,0003K – 0,00245)t²,

где t – средняя температура кипения фракции, ^оС. Определяется как среднее арифметическое между температурами начала и конца кипения фракции.

K – характеризующий фактор:

,

где Т_ср – средняя температура кипения фракции, K

,

где g – температурная поправка относительной плотности на 1К. Определяется по эмпирической формуле Кусакова:

Рассчитаем молекулярный вес фракции 28-120⁰С.

M_28-120 = (7·12,421 – 21,5) + (0,76 – 0,04·12,421) ·74 +

+ (0,0003·12,421 – 0,00245)·74² = 91,847

Для фракции 120-180⁰С:

M_120-180 = (7·12,309 – 21,5) + (0,76 – 0,04·12,309) ·150 +

+ (0,0003·12,309 – 0,00245)·150² = 132,77

Для фракции 180-240⁰С:

M_180-240 = (7·12,291 – 21,5) + (0,76 – 0,04·12,291) ·210 +

+ (0,0003·12,291 – 0,00245)·210² = 175,457

Для фракции 240-350⁰С:

M_240-350 = (7·12,216 – 21,5) + (0,76 – 0,04·12,216) ·295 +

+ (0,0003·12,216 – 0,00245)·295² = 249,781

Для фракции 350-к.к.

M_350-к.к. = (7·11,369 – 21,5) + (0,76 – 0,04·11,369) ·470 +

+ (0,0003·11,369 – 0,00245)·470² = 413,764

При расчете молекулярного  веса мазута принимаем температуру  конца кипения его 600 ^оС.

Результаты расчетов приведены в табл. 2.3.

На основании данных таблицы 2.3 составляем материальный баланс отбензинивающей колонны К-1 (табл. 2.4).

 

Таблица 2.4

Материальный баланс колонны К-1

Показатели	Условное обозначение потока	Выход на нефть, % масс	Массовый расход, кг/ч
ПРИХОД: нефть	L	100	477941,18
РАСХОД:
Газ до С4	-	1,33	6356,62
Бензин 28-1200С	D1	7,83684	37451
Полуотбензиненная нефть	L0	89,83316	429349,6649
Потери	-	1,0	4779,41
ИТОГО	-	100	477941,18

 

Далее составляем материальный баланс атмосферной колонны К-2 (табл. 2.5).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.5

Материальный баланс колонны К-2

Показатели	Условное обозначение потока		Выход, % масс		Массовый расход, кг/ч
			на нефть	на полуотбензи-ненную нефть
ПРИХОД:
Полуотбензиненная нефть	L0	0,8838	89,833	100	429349,664
РАСХОД:
Бензин 120-1800С	D2	0,73724	7,4517	8,29445	35612,1934
Керосин 180-2400С	R3	0,77219	7,852	8,74065	37527,9514
Дизтопливо 240-3500С	R2	0,82047	15,835	17,6271	75681,894
Мазут 350-К.К.	R1	0,96954	58,694	65,3366	280522,476
ИТОГО	-	-			429349,664

При составлении материальных балансов колонн К-1 и К-2 все потери по установке отнесем на полуотбензиненную нефть.

Относительную плотность  полуотбензиненной нефти также  определяем по правилу аддитивности (пренебрегая содержанием газов):

 

Отсюда  0,8838

Выход отдельных фракций в % масс. на полуотбензиненную нефть находим по пропорции.

Например, для бензина D₂:

% масс.

Для керосина R₃:

% масс.

Для дизтоплива R₂:

% масс.

Для мазута R₁:

% масс.

 

2.3. ОПИСАНИЕ АТМОСФЕРНОЙ КОЛОННЫ

 

Атмосферная колонна  К-2 (рис. 3.1) является сложной колонной, состоящей из трёх простых колонн. Избыточное тепло в колонне снимается сверху колонны с помощью острого испаряющегося орошения и по высоте колонны двумя промежуточными циркуляционными орошениями.

 

 

 

 

Принципиальная схема  атмосферной колонны

Рис. 3.1

 

Количество циркуляционных орошений рекомендуется принимать  равным количеству боковых фракций.

На основании литературных данных примем следующее число тарелок в концентрационной части колонны: в секциях бензина, керосина и дизтоплива - по 8 тарелок. На каждое циркуляционное орошение примем по 2 тарелки. В отгонной части колонны и в стриппинг-секциях примем по 6 тарелок. Таким образом, при наличии двух циркуляционных орошений в колонне общее число тарелок в атмосферной колонне будет 34.

 

2.4. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ В РАЗЛИЧНЫХ СЕКЦИЯХ КОЛОННЫ

2.4.1. Давление

Примем давление вверху колонны (над верхней, 34-ой тарелкой) 140 кПа. Это немного выше атмосферного и необходимо для преодоления гидравлических сопротивлений при прохождении паров бензина через конденсатор-холодильник.

Примем к установке  в колонне клапанные тарелки. По справочным данным гидравлическое сопротивление одной клапанной тарелки составляет ∆Р_тар = 0,6 кПа. Рассчитаем абсолютное давление под каждой тарелкой по высоте колонны, начиная сверху (табл.4.1).

2.4.2. Плотность и молекулярный вес

 

Плотность жидкости в  отдельных сечениях колонны принимается  из расчёта равномерного перепада её по тарелкам. Поэтому, зная плотность в конечных точках данного сечения колонны, рассчитываем её по отдельным тарелкам.

Так, относительная плотность бензина  D₂ составляет 0,73724. Это и есть плотность жидкости на верхней, 34-ой тарелке. Плотность керосина 0,77219 – это плотность жидкости, стекающей с нижней 1-ой тарелки стриппинга К-3/2.

Бензиновую секцию колонны (8 тарелок) и керосиновый стриппинг К-3/2 (6 тарелок) можно представить как  простую колонну из 14 тарелок, дистиллят  которой бензин D₂, а остаток – керосин. Зная плотности на верхней и нижней тарелках этой простой колонны, рассчитаем плотности по оставшимся тарелкам. Перепад плотности на один межтарельчатый интервал:

 

Плотность на 33-ей тарелке 0,7309+0,0038=0,739928

Плотность на 32-ой тарелке 0,7347+0,0038=0,742616

И так далее. После 27-ой тарелки  колонны переходим на 6-ю тарелку  стриппинга. Плотности на тарелках керосинового стриппинга приводятся в таблице 4.2.

Следующее сечение – между 27-ой тарелкой основной колонны и первой тарелкой стриппинга К-3/1, с которой стекает дизтопливо с плотностью 0,820458. Перепад плотности на один межтарельчатый интервал в данном сечении составляет:

 

 

Плотность на 26-ой тарелке 0,756056+0,00403=0,76008.

Плотность на 25-ой тарелке 0,76008+0,00403=0,7641

После 17-ой тарелки переходим  на 6-ю тарелку дизельного стриппинга.

С 1-ой тарелки основной колонны стекает мазут с плотностью 0,96954. Перепад плотности на один межтарельчатый интервал в сечении между 17-ой и 1-ой тарелками составляет:

Плотность на 16-ой тарелке 0,7963+0,01083=0,80712.

Плотность на 15-ой тарелке 0,80712+0,01083=0,81794

И так далее.

Аналогично плотности  рассчитывается по тарелкам молекулярный вес.

 

Таблица 4.1.

Физические характеристики по высоте колонны

 

Секция	Номер тарелки	Давление под тарелкой, кПа	Плотность жидкости на тарелке,	Молекулярный вес жидкости на тарелке	Температура на тарелке, 0С
Секция бензина	34	140,6		133	155
	33	141,2		136	163,857
	32	141,8		139	172,714
	31	142,4		142	184,571
	30	143,0		145	190,428
	29	143,6		148	199,285
	28	144,2		151	208,142
	27	144,8		154	217
2-ое ЦО	26	145,4		160	216
	25	146,0		166	235,2
Секция керосина	24	146,6		172	244,3
	23	147,2		178	253,4
	22	147,8		184	<p class="dash041e_0431_044b_0447_043d