Нижнее сечение колонны

Количество тепла, снимаемое первым циркуляционным орошением, кДж/ч:

Q_Ц1= Q_ор– Q_хол– Q_Ц2

где Q_ор– количество тепла, которое необходимо снять всеми орошениями (из теплового баланса колонны К-2), кДж/ч.

Q_Ц1= 130046446, 19 - 17334631, 21 – 46632059 = 66079755, 98 кДж/ч

Количество первого циркуляционного орошения, кг/ч:

где - энтальпия жидкой фазы, стекающей с 15-й тарелки, кДж/кг;

- энтальпия первого циркуляционного орошения, подаваемого при принятой температуре t_Ц1= 100⁰С на 16-ю тарелку, кДж/кг.

g_Ц1= 66079755, 98/(670, 04 – 202, 48) = 141331, 84 кг/ч

Количество флегмы, стекающей с 15-й тарелки на 14-ю, кг/ч:

g₁₅ = 66079755, 98/(927, 82 – 670, 04) = 256340, 89 кг/ч

Флегмовое число на данной тарелке:

Ф₁₅ = g₁₅/(D₂ + R₃ + R₂)

Ф₁₅ = 256340, 89/(65597 + 26566 + 105263) = 1, 30

G₁₄ = D₂ + R₃ + R₂ + g₁₅ + z₁

G₁₄ = 65597 + 26566 + 105263 + 256340, 89 + 7039, 4 = 460806, 41 кг/ч

Объем паров над 14-й тарелкой, м³/с:

где Т₁₄ – температура на 14-й тарелке, К;

Р₁₅ – давление под 15-й тарелкой, кПа;

М_R3 – молекулярный вес керосина;

М_R2 – молекулярный вес дизтоплива;

М_g15 – молекулярный вес флегмы с 15-й тарелки.

Плотность паровой фазы над 14-й тарелкой, кг/м³

ρ _П(14) = G₁₄/(V₁₄∙ 3600) = 460806, 41/(26, 55∙ 3600) = 4, 82 кг/м³

Относительная плотность жидкой фазы на 15-й тарелке при рабочих условиях:

где t – температура на 15-й тарелке (283, 8º C),

- относительная плотность на 15-й тарелке (табл.2.6).

Абсолютная плотность жидкой фазы, кг/м³:

ρ _Ж(15) = 0, 65394∙ 1000 = 653, 94 кг/м³

Нагрузка 15-й тарелки по жидкости, м³/ч:

Результаты расчётов по всем сечениям колонны сводим в таблицу 2.14.

Таблица 2.14

Внутренние материальные потоки

2.8. Диаметр колонны

Диаметр колонны рассчитывается по наиболее нагруженному сечению по парам V, м³/с (табл.2.14). В нашем случае это сечение под 15-й тарелкой.

Расстояние между тарелками принимается в зависимости от диаметра колонны На практике указанные рекомендации не всегда выполняются. Для большинства колонн расстояния между тарелками принимаются таким образом, чтобы облегчить чистку, ремонт и инспекцию тарелок: в колоннах диаметром до 2 м – не менее 450 мм, в колоннах большего диаметра – не менее 600 мм, в местах установки люков – не менее 600 мм. Кроме этого, в колоннах с большим числом тарелок для снижения высоты колонны, её металлоёмкости и стоимости расстояние между тарелками уменьшают. Принимается предварительно расстояние между тарелками, затем проверяется соответствие этой величины и рассчитанным диаметром.

Диаметр колонны (в м) рассчитывается из уравнения расхода:

где V_П – объёмный расход паров в наиболее нагруженном сечении, м³/с;

W_max – максимальная допустимая скорость паров, м/с

где С_max – коэффициент, зависящей от типа тарелки, расстояния между тарелками, нагрузки по жидкости;

r_Ж и r_П – плотность жидкой и паровой фазы в данном сечении колонны, кг/м³ (табл.2.14).

С_max = K₁^.K₂^.C₁ – К₃^.(l – 35)

Коэффициент К₁ определяется в зависимости от конструкции тарелок.

Значение коэффициента С₁ определяется по графику в зависимости от принятого расстояния между тарелками. Коэффициент К₃ = 5, 0 для струйных тарелок, для остальных тарелок К₃ = 4, 0.

Коэффициент λ находится по уравнению:

,

где L_Ж – нагрузка тарелки по жидкости, м³/ч;

n – число потоков жидкости на тарелке (принимается).

Примем к установке тарелки клапанные прямоточные, расстояние между тарелками примем 600 мм. Число потоков по жидкости на тарелке примем равным двум. Тогда К₁ = 1, 15, С₁ = 1050, К₂ = 1, 0, К₃ = 4, 0.

C_MAX = 1, 15∙ 1, 0∙ 1050 – 4∙ (49, 15 – 35) = 1150, 9

W_MAX = 8, 47∙ 10^-5∙ 1150, 9∙ ((653, 94 – 4, 82)/4, 82)^{0, 5} = 1, 13 м/с

Полученный диаметр далее округляют в большую сторону до ближайшего стандартного значения. В нашем случае примем диаметр 5, 5 м.

Проверяем скорость паров при принятом диаметре колонны, м/с:

Она должна находиться в пределах 0, 6 - 1, 15 м/с.

W_П = 4∙ 26, 55/(3, 14∙ 5, 5²) = 1, 12 м/с

Расход жидкости на единицу длины слива, м³/(м ^. ч):

где W - относительная длина слива, принимается в пределах 0, 65-0, 75.

Полученное значение должно быть меньше максимально допустимого, которое составляет 65 м³/(м·ч). Если нагрузка получилась больше, следует увеличить число потоков n.

L_V = 391, 99/(2∙ 0, 7∙ 5, 6) = 50, 91 м³/(м·ч)

Параметры W_П и L_V находятся в допустимых пределах. Следовательно, диаметр колонны 5, 5 м принят верно.