И температуры в верху колонны.

Температура в верху колонны и температуры вывода боковых погонов в данном примере определяем графическим методом. Для этого строим кривые ИТК и линии ОИ при атмосферном давлении соответствующих фракций и затем с помощью сетки Максвелла строим линии ОИ фракций при их парциальных давлениях, определенных в табл. 6.7-6.10.

Парциальное давление фракции 105-180^оС составляет 0,114 МПа.

Парциальное давление фракции 180-230^оС составляет 0,072 МПа.

Парциальное давление фракции 230-290^оС составляет 0,067 МПа.

Парциальное давление фракции 290-350^оС составляет 0,050 МПа.

Исходные данные для построения кривой ИТК фракции 105-180^оС приведены в табл. 6.11. Кривые ИТК, линии ОИ, построенные при атмосферном давлении и соответствующих парциальных давлениях представлены на рис. 6.4. – 6.7.

Таблица 6.11.

Исходные данные для построения кривой ИТК фракции 105-180⁰С

Температура выкипания, ⁰С Выход, % масс.

на нефть на фракцию суммарный

1. 105-110 0,8 5,1 5,1

2. 110-120 1,7 10,8 15,9

3. 120-130 2,1 13,4 29,3

4. 130-140 2,3 14,6 43,9

5. 140-150 2,5 15,9 59,9

6. 150-160 2,0 12,7 72,6

7. 160-170 2,0 12,7 85,4

8. 170-180 2,3 14,6 100,0

Итого 15,7 100,0 -

Строим линии ОИ фракции 105-180^оС (рис. 6.4), для чего по кривой ИТК фракции 105-180^оС (см. рис. 6.4) находим следующие температуры:

= 115⁰С, = 144⁰С, = 158⁰С

Рассчитываем тангенс угла наклона кривой ИТК:

ÐИТК = = 0,72.

С помощью графика Обрядчикова-Смидович получаем

0% (НОИ) Þ 32% (ИТК);

100% (КОИ) Þ 60 % (ИТК).

Затем по кривой ИТК получаем температуры отвечающие НОИ (32 % ИТК) и КОИ (60 % ИТК) и, соединяя полученные точки, получаем линию ОИ фракции 105-180^оС при атмосферном давлении (см. рис. 6.4):

= 132⁰С и = 150⁰С.

С помощью сетки Максвелла строим линию ОИ при давлении 0,114 МПа:

= 137⁰С и = 157⁰С.

Кривая ИТК и линии ОИ фракции 105-180^оС при давлениях 0,1 МПа и 0,114 МПа.

Рис. 6.4.

Данные для построения кривой ИТК фракции 180-230^оС приведены в табл. 6.12. Кривая ИТК и линии ОИ при атмосферном давлении и парциальном давлении фракции (0,072 МПа), построенные на основании данных табл. 6.12 представлены на рис. 6.5.

Таблица 6.12.

Исходные данные для построения кривой ИТК фракции 180-230⁰С

Температура выкипания, ⁰С Выход, % масс.

на нефть на фракцию суммарный

1. 180-185 1,1 10,9 10,9

2. 185-190 1,2 11,9 22,8

3. 190-195 1,2 11,9 34,7

4. 195-200 1,2 11,9 46,5

5. 200-205 1,0 9,9 56,4

6. 205-210 1,1 10,9 67,3

7. 210-215 0,8 7,9 75,2

8. 215-220 0,8 7,9 83,2

9. 220-225 0,8 7,9 91,1

10. 225-230 0,9 8,9 100,0

Итого 10,1 100,0 -

Кривая ИТК и линии ОИ фракции 180-230^оС при давлениях 0,1 МПа и 0,072 МПа.

Рис. 6.5.

Исходные данные для построения кривой ИТК фракции 230-290^оС приведены в табл. 6.13. Кривая ИТК и линии ОИ при атмосферном давлении и парциальном давлении фракции 230-290^оС представлены на рис. 6.6.

Таблица 6.13.

Исходные данные для построения кривой ИТК фракции 230-290ºС

Температура выкипания, ⁰С Выход, % масс.

на нефть на фракцию суммарный

1. 230-235 1,0 8,0 8,0

2. 235-240 1,1 8,8 16,8

3. 240-245 1,3 10,4 27,2

4. 245-250 1,4 11,2 38,4

5. 250-255 1,0 8,0 46,4

6. 255-260 1,0 8,0 54,4

7. 260-265 0,8 6,4 60,8

8. 265-270 0,9 7,2 68,0

9. 270-275 1,0 8,0 76,0

10. 275-280 1,0 8,0 84,0

11. 280-285 1,0 8,0 92,0

12. 285-290 1,0 8,0 100,0

Итого 12,5 100,0 –

Кривая ИТК и линии ОИ фракции 230-290^оС при давлениях 0,1 МПа и 0,067 МПа.

Рис. 6.6.

Исходные данные для построения кривой ИТК фракции 290-350^оС приведена в табл. 6.14. Кривая ИТК и линии ОИ при атмосферном давлении и парциальном давлении фракции 290-350^оС представлены на рис. 6.7.

Таблица 6.14.

Исходные данные для построения кривой ИТК фракции 290-350⁰С

Температура выкипания, ⁰С Выход, % масс.

на нефть на фракцию суммарный

1. 290-300 2,40 21,2 21,2

2. 300-310 2,00 17,7 38,9

3. 310-320 2,00 17,7 56,6

4. 320-330 1,80 15,9 72,6

5. 330-340 1,60 14,2 86,7

6. 340-350 1,50 13,3 100,0

Итого 11,3 100,0 –

Кривая ИТК и линии ОИ фракции 290-350^оС при давлениях 0,1 МПа и 0,05 МПа.

Рис. 6.7.

В результате проведенных построений мы получаем следующие температуры:

- для фракции 105-180^оС = 157⁰С;

- для фракции 180-230^оС = 182⁰С;

- для фракции 230-290^оС = 228⁰С;

- для фракции 290-350^оС = 278⁰С.

Тепловой баланс колонны.

Целью расчета теплового баланса основной колонны является определение количества теплоты, которое необходимо вывести из колонны циркуляционными орошениями и расход циркуляционных орошений. Тепловой баланс основной ректификационной колонны приведен в табл. 6.15. При его составлении следует учесть следующее.

1. Сырье колонны (отбензиненная нефть) поступает в нее в виде парожидкостной смеси. Распределение вещества по паровой и жидкой фазам определяется расчетной массовой долей отгона, полученной в результате расчетов в п. 12.6 настоящего проекта. В нашем примере эта величина равна 0,556. Следовательно на 100 кг сырья в колонну поступает 55,6 кг паровой фазы и 44,4 кг жидкой фазы.

2. Расчетная доля отгона равна теоретической доле отгона или несколько превышает ее. Следовательно, количество жидкой фазы, поступающей в сырье основной колонны равно количеству мазута в сырье (так как теоретическая доля отгона равна доле светлых нефтепродуктов в отбензиненной нефти) или несколько ниже его. Так как испаряются в первую очередь легкие компоненты фракции, то в нашем примере плотность мазута должна быть немного ниже плотности жидкой фазы, поступающей в колонну, что и имеет место в действительности.

3. Тепло водяного пара при составлении баланса не учитываем, так как принято считать, что оно компенсирует тепловые потери в окружающую среду.

Энтальпию жидких нефтепродуктов рассчитываем по формуле

где , данную величину в интервалах температур от 0 до 500ºС определяем по приложению 8 [2].

Энтальпию нефтяных паров при атмосферном давлении рассчитываем по формуле

где , данную величину в интервалах температур от 0 до 500ºС определяем по приложению 9 [2].

Таблица 6.15.

Материальный и тепловой баланс колонны К-2.

Статьи баланса	Расход*		Средняя температурная поправка на один градус (a)		Температура, ^оС	Энтальпия, кДж/кг	Количество теплоты, Q, 10³, кДж
паров (Н)	жидкости (h)
Приход:
Нефть, в том числе:
- пары	55,6	0,8047	0,000765	0,809			–	60,44
- жидкость	44,4	0,8873	0,000660	0,891		–		36,90
Острое орошение	34,8	0,755	0,000831	0,759		–		2,09
Итого	134,8	–	–	–	–	–	–	99,43
Расход:
Фр. 105-180^оС + острое орошение	52,2	0,755	0,000831	0,759			–	33,98
Фр. 180-230^оС	11,5	0,795	0,000778	0,799		–		4,67
Фр. 230-290^оС	14,1	0,820	0,000738	0,824		–		7,35
Фр. 290-350^оС	12,6	0,843	0,000712	0,847		–		8,22
Мазут	44,4	0,898	0,000647	0,901		–		34,68
Итого	134,8	–	–	–	–	–	–	88,9

* - Продолжаем вести расчет на 100 кг сырья.

На основании данных, приведенных в табл. 6.15 находим дебаланс тепла, то есть относительную разность между количеством тепла, приносимым в колонну и количеством тепла, выводимого из колонны с фракциями. По величине дебаланса тепла судят о необходимости циркуляционных орошений. Дебаланс находим по следующей формуле

×100,

где D - дебаланс тепла, % отн.;

Q_прих - количество тепла, приносимое в колонну потоками сырья и острого орошения, кДж; в нашем примере Q_прих = 99,43 × 10³ кДж;

Q_расх - количество тепла, выводимое из колонны с мазутом, верхним, нижним и боковыми погонами, кДж; Q_расх = 88,9 × 10³ кДж.

×100 = 10,6% отн.

Расхождение между теплом, вносимым в колонну и выводимым из нее более 1 %, следовательно необходимо предусмотреть циркуляционное орошение.