Уточнение температуры вывода дизтоплива

Для уточнения температуры флегмы на 17-й тарелке, с которой отбирается дизтопливо, составляется уравнение материального и теплового балансов.

Уравнение материального баланса:

G₁₇ + g_хол +z₃ = G₃₄ + R₃ + g₁₈

где

G₁₇ = D₂ + R₃ + g₁₈ + z_{1, 2}

G₃₄ = D₂ + g_хол + z_{1, 2, 3}

Уравнение теплового баланса:

Количество флегмы, стекающей с 18-й тарелки:

Для расчёта парциального давления нефтяных паров под 18-й тарелкой составляем табл.2.16.

Молекулярный вес флегмы, стекающей с 18-й тарелки, соответствует молекулярному весу жидкости на этой тарелке.

Парциальное давление потоков:

P_i = P₁₈∙ y_i,

где P₁₈ – парциальное давление под 18-й тарелкой. P₁₈ = 150, 2 кПа.

Таблица 2.16

Пар циальное давление паров

Парциальное давление нефтяных паров под 18-й тарелкой:

Р_НП¹⁸ = P_D2 + P_R3 + P_g18 = 52, 72 + 14, 54 + 47, 56 = 114, 82 кПа

В предварительном расчете температуры вывода дизтоплива давление было принято равным атмосферному 101, 3 кПа и t₂₇ = 268º С.

Фактическое значение парциального давления составляет 114, 82 кПа, значительно отличается от парциального, поэтому необходимо скорректировать прямую ОИ по рассчитанному давлению. Производим корректировку температуры вывода дизтоплива с 17-й тарелки. Для этого строим новую прямую ОИ по методу Пирумова при давлении 114, 82 кПа.

По построенной прямой ОИ определяем температуру вывода дизтоплива в стриппинг с 17-й тарелки, t'₁₇ = 274º С.

Уточняем температуру вывода дизтоплива из стриппинга:

t'_дт = t'₁₇ – 15 = 274 – 15 = 259º С

При этой температуре определяем энтальпию жидкого дизтоплива I'_дт и количество тепла, выводимое дизтопливом из стриппинга:

I'_дт = 639, 62 кДж/кг

Q'_дт = R₂∙ I'_ДТ = 105263∙ 647, 99 = 67328955, 79 кДж/ч = 18702, 49 кВт

Определяем величину изменения этого тепла Δ Q_дт.

Δ Q_дт = 18702, 49 - 16984, 24 = 1717, 97 кВт = 6184689, 28 кДж/кг

Так как Q'_дт > Q_дт, то с дизтопливом уходит больше тепла, чем ранее. Поэтому первым циркуляционным орошением необходимо снимать меньше тепла:

Q'_Ц1 = Q_Ц1 - Δ Q_дт = 59895630, 75 кДж/ч

Корректируем количество первого циркуляционного орошения, кг/ч:

Т.к. произошла корректировка двух температур вывода боковых фракций, то составляем новый скорректированный тепловой баланс колонны К-2.

Таблица 2.17

Уточнённый тепловой баланс колонны

В новом балансе должно выполняться условие:

Q_прих – Q_расх = Q_хол + Q'_ц1 + Q'_ц2

Q_прих – Q_расх = 125148, 31 - 90666, 47 = 34481, 85 кВт

Q_хол + Q'_ц1 + Q'_ц2 = 17334361, 05 + 59895630, 75 + 46904656, 33 = = 124134648, 13 кДж/ч = 34481, 85 кВт

Условие выполняется.

2.10. Расчёт стриппинг-секций

Из совместного решения уравнений материального и теплового балансов находится нагрузка верхней тарелки каждой стриппинг-секции по паровой и жидкой фазе. Затем по максимальной паровой нагрузке определяется единый диаметр стриппинг-секций (колонна К-3).

2.10.1. Расчёт стриппинг-секциикеросина

Составим уравнение материального баланса потоков без учета водяного пара:

g₂₇ = G₆ + R₃

Уравнение теплового баланса с учетом водяного пара:

Отсюда с учетом уравнения материального баланса находится количество нефтяных паров G₆, кг/ч:

Определяем количество флегмы, стекающей в керосиновый стриппинг, кг/ч:

g₂₇ = G₆ + R₃

g₂₇ = 5868, 65 + 26566 = 32434, 34 кг/ч

Объёмный расход паров, уходящих с 6-й тарелки стриппинга:

Плотность паровой фазы:

ρ _П = G₆/(3600∙ V₆)

ρ _П = 5868, 65/(3600∙ 0, 527) = 3, 09 кг/м³

Относительная плотность жидкой фазы, стекающей с 27-ой тарелки атмосферной колонны на верхнюю тарелку стриппинга при рабочих условиях:

ρ ^t₄₍₂₇₎ = ρ ²⁰₄₍₂₇₎– γ ∙ (t – 20)

где t – температура на 27-й тарелке, º С;

ρ ²⁰₄₍₂₇₎– относительная плотность на 27-й тарелке.

ρ ^t₄₍₂₇₎ = 0, 792 – (0, 001838 – 0, 00132∙ 0, 792)∙ (209 – 20) = 0, 6422

Абсолютная плотность жидкой фазы:

ρ _ж(27) = ρ ^t₄₍₂₇₎∙ 1000 = 0, 6493∙ 1000 = 642, 15 кг/м³

Нагрузка верхней, 6-й тарелки стриппинга по жидкости:

L_ж⁶ = g₂₇ / ρ _ж(27) = 32434, 34/642, 15 = 50, 51 м³/ч

 

2.10.2. Расчёт стриппинг-секциидизтоплива

Составим уравнение материального баланса потоков без учета водяного пара:

g₁₇ = G₆ + R₂

где g₁₇ – количество флегмы, стекающей с 17-й тарелки в стриппинг, кг/ч;

G₆ – количество паров, уходящих с верхней 6-й тарелки стриппинга под 17-ю тарелку атмосферной колонны, кг/ч.

Уравнение теплового баланса с учетом водяного пара:

Отсюда с учетом уравнения материального баланса находится количество нефтяных паров G₆, кг/ч:

где - энтальпия жидкости при уточненной температуре и плотности на 17-й тарелке (после уточнения - 274º С), кДж/кг;

- энтальпия нефтяных паров при температуре и плотности на 6-й тарелке стриппинга (после уточнения - 292, 6º С или 565, 6 К), кДж/кг;

- энтальпия водяного пара при температуре 6-й тарелки стриппинга (при 292, 6º С), кДж/кг;

Определяем количество флегмы, стекающей в стриппинг дизтоплива, кг/ч:

g₁₇ = G₆ + R₂

g₁₇ = 4564, 63 + 105263 = 109828, 10 кг/ч

Объёмный расход паров, уходящих с 6-й тарелки стриппинга:

 

Плотность паровой фазы:

ρ _п =G₆/(3600∙ V₆)

ρ _п = 4564, 63/(3600∙ 1, 20) = 1, 0546 кг/м³

Относительная плотность жидкой фазы, стекающей с 17-ой тарелки атмосферной колонны на верхнюю тарелку стриппинга при рабочих условиях:

ρ ^t₄₍₁₇₎ = ρ ²⁰₄₍₁₇₎– γ ∙ (t – 20)

где t – температура на 17-й тарелке (274º С);

ρ ²⁰₄₍₁₇₎– относительная плотность на 17-й тарелке.

ρ ^t₄₍₁₇₎ = 0, 8287 – (0, 001838 – 0, 00132∙ 0, 8287)∙ (274 – 20) = 0, 6397

Абсолютная плотность жидкой фазы:

ρ _ж(17) = ρ ^t₄₍₁₇₎∙ 1000 = 0, 6397∙ 1000 = 639, 74 кг/м³

Нагрузка верхней, 6-й тарелки стриппинга по жидкости:

L_ж⁶ =g₁₇ / ρ _ж(17) = 109828, 10 / 639, 74 = 171, 68 м³/ч

Результаты расчётов сводим в таблицу 2.18.

Таблица 2.18

Параметры стриппинг-секций

Стриппинг-секция	Объемный расход паров V, м3/с	Плотность паров ρ п, кг/м3	Абсолютная плотность жидкости ρ ж, кг/м3	Нагрузка тарелки по жидкости Lж, м3/ч
Керосин	0, 527	3, 09	642, 15	50, 51
Дизтопливо	1, 20	1, 05	639, 74	171, 68

Наибольшую нагрузку по паровой фазе имеет стриппинг дизтоплива. Диаметр керосинового стриппинга принимается равным ему. Принимаем к установке тарелки клапанные, однопоточные, расстояние между тарелками 450 мм. Тогда К₁ = 1, 15, С₁ = 765, К₂ = 1, 0, К₃ = 4, 0.

С_MAX = 1, 15∙ 1, 0∙ 765 – 4∙ (125, 74 - 35) = 516, 78

W_MAX = 8, 47∙ 10^-5∙ 516, 78∙ ((639, 74 – 1, 05)/1, 05)^{0, 5} = 1, 077 м/с

 

Принимаем к установке диаметр стриппинг-секций 1, 6 м.