Пример расчета теплового баланса атмосферной колонны К2

Рассчитывается на основании материальных потоков, входящих и выходящих из аппарата, а так же технологического режима аппарата с учетом потерь в окружающую среду.

     Для составления теплового баланса атмосферной колонны К2 составим схему тепловых потоков атмосферной колонны с указанием температуры, плотности и давления задаваемого в аппарате.

 

 

Рисунок 1 - Схема тепловых потоков атмосферной колонны

установки АВТ

Из теплового баланса рассчитываем расход горячего потока подаваемого из рибойлера в нижнюю часть колонны.

 

ΣQ_прих. = ΣQ_расх.

 

Определяем количество тепла, приходящего в колонну, кВт

 

                        ΣQ_прих. = Q_c + Q_ост.ор. + Q_ц.о.+ +  +  +     (2.4)

 

где Q_c – количество тепла, вносимое обессоленной нефтью, кВт,

Q_ост.ор. – количество тепла, вносимое острым орошением, кВт,

Q_ц.о.. – количество тепла, вносимое ц.о., кВт

Q_в.п. –количество тепла, вносимое с в.п. из стрипенгов.,кВт,

 

Определяется тепло, приходящее с сырьем, кВт:

 

                          Q_c = G_c Jⁿ_340+273 ∙ е + G_c(1- е) ∙ J^ж_340+273,                       (2.5)

 

где G_c - расход нефти отбензиненой, кг/с,

Jⁿ_340+273 - энтальпия паров сырья при температуре 340 °С, кДж/кг;

J^ж_340+273 - энтальпия жидкого сырья при температуре 340°С, кДж/кг.

е –доля разгона е=0,063

 

Определяем энтальпию пара сырья, кДж/кг

 

Jⁿ_T = (129,58 + 0,134 ∙ Т + 0,00059 ∙ Т²) ∙ (4 - ρ¹⁵₁₅) - 308,99       (2.6)

где ρ¹⁵₁₅=0,882+5∙0,000686=0,885

 

Jⁿ_(340+273) =(129,58 + 0,134 ∙ 613 + 0,00059∙613²) ∙ (4–0,885)- 308,99=1041,23 кДж/кг

 

Определяем энтальпию жидкости сырья, кДж/кг:

 

                         ,                 (2.7)

J^ж_(340+273) = (1/√ 0,885) ∙ (0,0017 ∙ 613² + 0,762 ∙ 613 - 334,25) = 820,27 кДж/кг

 

Q_c = 179,47 ∙ 0,063 ∙ 1041,23 + 179,47 ∙ (1- 0,063) ∙ 820,27= 149712,16 кВт

 

Определяем тепло, пришедшее с острым орошением, кВт:

 

                                         Q_ост.ор. = G_{остр.ор.} ∙ J^ж₅₀₊₂₇₃,                                               (2.8)

 

где G_{остр.ор.} - расход острого орошения, поступающего в колонну, кг/с,

J^ж₅₀₊₂₇₃ - энтальпия острого орошения при температуре 50 °С, кДж/кг.

Определяем количество острого орошения, кг/с

 

                                                 G_{остр.ор} = R ∙ G_фр.нк-85,                                     (2.9)

 

где R - кратность орошения колонны, принимается по практическим данным R = 2,

G_фр.85-120 - количество лёгкого бензина, выходящего сверху колонны, кг/с

G_{остр.ор} = 2 ∙ 5.92 = 11,84 кг/с

 

Определяем энтальпию жидкости острого орошения, кДж/кг:

 

J^ж_(50+273) = (1/√ 0,726) ∙ (0,0017 ∙ 323² + 0,762 ∙ 323 - 334,25) = 104,73кДж/кг

Q_ост.ор. = 11,84 ∙ 104,73= 1240,003 кВт

 

Определяем количества тепла поступившего в колонну с в.п. кВт,

 

  кВт

  кг/с

  кДж/кг

кВт

 кг/с

кДж/кг

кВт

 кг/с

кДж/кг

 кВт

 кг/с

  кДж/кг

Определяем количество тепла поступившего с ц.о.,кВт;

 

Определяем количество тепла, выходящего из колонны со следующими потоками, кВт:

ΣQ_расх. =Q_фр85-120+Q_фр120-180+Q_фр180-240+Q_фр240-300+Q_фр300-350 +Q_маз+Q_в.п.+Q_ост.ор.+(2.10)     

 

 

Определяем количество тепла, выходящего с в.п, кВт:

                                           

                                                                                     (2.11)

  Q_в.п=4,8∙2670=12816 кВт.

 

Определяем количество тепла, выходящего с острым орашением, кВт:

 

                                     Q_ост.ор2 = G_ост.ор. ∙ ,                                                      (2.12)

 

где G_ост.ор. - расход острого орошения, кг/с,

  Jⁿ_120+273 - энтальпия газа при температуре  °С.

 

 

Q_{ост.ор.2} =11,84∙568,02=6938,48 кВт.

 

Определяем количество тепла, выходящего с фр85-120, кВт:

 

Q_фр85-120. =5,92∙568,02=3469,24 кВт.

 

Определяем количество тепла, выходящего с фр120-180, кВт:

 

                                        Q_120-180 = G_120-180 ∙                                                     (2.13)

 

 

 

Q_120-180 = 19,74∙308,77=6095,12 кВт.

 

Определяем количество тепла, выходящего с фр180-240, кВт:

 

                                  Q_180-240 = G_180-240 ∙ ,                                                      (2.14)

 

 

 

Q_180-240 = 15,80∙452,24=7145,39 кВт.

 

Определяем количество тепла, выходящего с фр240-300, кВт:

 

                                        Q_240-300 = G_240-300 ∙ ,                                                      (2.15)

 

 

Q_240-300 = 23,70∙616,18=14603,47 кВт.

 

 

Определяем количество тепла, выходящего с фр300-350, кВт:

 

                                       Q_300-350 = G_300-350 ∙ ,                                                      (2.16)

 

 

Q_300-350 = 23,7∙765,69=18146,853 кВт.

 

Определяем количество тепла, выходящего с мазутом, кВт:

 

                                        Q_маз= G_маз ∙                                                        (2.17)

 

 

Q_мазут = 90,63∙868,36=78699,47 кВт.

 

ΣQ_прих =149712,16+1240,003+918,4+1363+1260+9585,3=164078,86 кВт

 

ΣQ_расх. =3469,24+6095,12+7145,39+14603,47+18146,85+78699,46+12709,2+ 6938,48=147807,21кВт.

 

Определяем разность тепла между приходом и расходом, кВт:

   

                    ΔQ = │Q_прих. - Q_расх. │,                                                            (2.18)

ΔQ =│164078,86   –  147807,21│= 16271,65 кВт

 

G_ц.о.=16271,65/(452,24-300,84)=107,47 кг/с

 

В результате расчетов Q прихода = Q расхода. Результаты теплового баланса сводятся в таблицу. Таблица составляется по следующей форме (см.табл. 9).

 

Таблица 9- Тепловой баланс атмосферной колонны

 

Наименование	G, кг/с	Т, К	JжT, кДж/кг	JnT, кДж/кг	Q, кВт
Приход: - нефть обессоленная - острое орошение - ц.о. - в.п.1 - в.п.2 - в.п.3 - низ в.п.	179,47 11,84 107,47 0,32 0,47 0,40 3,59	613 323 413 483 538 593 633	820,27 104,73 300,84	1041,23     2870 2900 3150 2670	1497712,16 1240,003 31368,59 918,4 1363 1260 9585,3
Итого	303,56				194217,45
Расход: - ф.р. 85-120 ºС - ф.р. 120-180 ºС - ф.р. 180-240 ºС - ф.р. 240-300 ºС - ф.р. 300-350 ºС - мазут - в.п. - острое орошение - ц.о.	5,92 19,74 15,80 23,70 23,70 90,63 4,76 11,84 107,47	393 413 473 538 593 633 393 393 473	308,77 452,24 616,18 765,69 868,36     452,24	586,02   2670 586,02	3469,24 6095,12 7145,39 14603,47 18146,85 78699,46 12709,2 6938,48 46410,24
Итого	303,56				194217,45