Технологический расчёт установки вакуумной перегонки мазута. Материальный баланс колонны. Материальный баланс по фракциям

Страницы работы

28 страниц (Word-файл)

Фрагмент текста работы

Температура низа стриппинг – секции зависит от расхода водяного пара и температуры вывода бокового погона. Принимаем температуру низа стриппинг – секции 250˚С.

Температуру вывода флегмы с тарелок промежуточных циркуляционных орошений принимаем из условия равномерного перепада температур на тарелках в отдельных секциях колонны. Разность температур между встречными потоками паров и флегмы оцениваем равной 25˚С.

Физические характеристики потоков.

Для последующих технологических расчётов необходимо знать значения плотности и молекулярной массы отдельных потоков.

Плотности и молекулярные массы компонента дизтоплива и вакуумного газойля найдём по кривым разгонки мазута (рис. 4.) и справочным данным.

Плотности флегмы и паров в отдельных сечениях колонны приняты ориентировочно из предположения равномерного изменения плотности от тарелки к тарелке (табл.2.3.).

Плотность гудрона найдём по формуле:

*,

**=0,9901.

Определение доли отгона при вводе сырья в колонну.

Расчёт доли отгона производили по методике А.М.Трегубова с учётом парциального давления водяного пара, который подаётся в змеевик трубчатой печи.

При заданном составе сырья и молекулярной массе узких нефтяных фракций находим молярные концентрации отдельных  фракций в сырье.

Молекулярная масса сырья:

МF = .

Расчёт доли отгона проводится при температуре ввода сырья в колонну tF = 380˚C и давлении 0,0117 МПа.

Таблица 2.3.

Физические характеристики потоков

Поток

t50%

r420

Мол. масса

Сырьё в колонну

Компонент дизтоплива

Вакуумный газойль

Гудрон

Флегма с 15-й тарелки

«  с 10-й  »

«  с 8-й  »

«  с 5-й  »

Пары с 4-й тарелки

328

398

― ― ―

0,9343

0,8690

0,8962

0,9901

0,8740

0,8963

0,8986

0,9265

0,8950

415

266

350

570

282

347

358

380

Таблица 2.4.

Пересчёт массовых концентраций в мольные

Пределы кипения фракций, ˚С

˚С

М

xFi • 103

ni

xFi

315 – 350

350 – 400

400 – 450

450 – 470

выше 470

328

375

425

460

600

266

315

373

421

550

4,00

27,50

18,22

9,04

41,23

1,5050

8,7313

4,8849

2,1482

7,4962

0,0608

0,3526

0,1972

0,0867

0,3027

ИТОГО

100,00

34,7655

1,0000

Относительный мольный расход водяного пара к сырью определяем по формуле:

,

где z0 – количество водяного пара приходящего с сырьём,

z0=0,01 • 503000 = 5030 кг/ч,

.

Расчёт доли отгона проводили на ЭВМ, последовательность и результаты расчёта сведены в таблице 2.5.

Количество паровой и жидкой фаз, полученных при однократном испарении сырья на вводе сырья в колонну, составляет:

GF = e • F = 0,605 • 503000 = 304315 кг/ч,

GF = (1 – e) • F = 0,395 • 503000 = 198685 кг/ч.


Таблица 2.5.

Определение доли отгона на входе сырья в колонну

tF=380˚C, π=0,0117 МПа, e= 0,6967, Z’/F=0,2243

Пределы кипения фракций, ˚С

xFi

Рi

x*i

y*i

315 – 350

350 – 400

400 – 450

450 – 470

выше 470

0,0608

0,3526

0,1972

0,0867

0,3027

0,2889

0,1208

0,0443

0,0208

0,0006

24,6325

10,3013

3,7741

1,7732

0,0509

23,6325

9,3013

2,7741

0,7732

- 0,9491

16,4648

6,4802

1,9327

0,5387

-0,6612

17,4648

7,4802

2,9327

2,5387

0,3388

5,5257

2,3108

0,8466

0,3978

0,0114

22,9905

9,7910

3,7793

1,9365

0,3502

0,0026

0,0360

0,0522

0,0448

0,8644

0,0861

0,4904

0,2604

0,1050

0,0581

ИТОГО

1,0000

1,0000

1,0000

где  Рi – давление насыщенных паров отдельных фракций на входе в колонну, МПа;

Z’и F’ – число молей водяного пара и сырья на входе в колонну.

x*I =,

y*i = ,

Парциальное давление нефтяных паров Σрi = Σpi • xi = 0,008873.

Молекулярная масса сырья MF = Σ x’FiMi= 404,

жидкой фазы  Mx = Σ xi • Mi = 526,

паровой фазы My= Σ y’i • Mi = 351.

Массовая доля отгона e = e’ • = 0,6967.


Тепловой баланс колонны.

Для составления теплового баланса колонны необходимо найти плотность паровой и жидкой фаз при вводе сырья в колонну и количества водяного пара, поступающего в колонну.

Плотность паровой фазы при массовой доле отгона равной 0,605 находим по кривым разгонки мазута (см. рис. 1.).

r420п=0,922.

Плотность жидкой фазы вычисляем по правилу смешения:

r420ж = 0,9538.

Принимаем расход водяного пара в низ колонны равным 2% на сырьё и в стриппинг – секцию 1% на отбираемый погон.

z = 0,02 • 503000 = 10060 кг/ч,

z1 = 0,01 • 266590 = 2666 кг/ч,

zоб = 5030 + 2666 + 10060 = 17756 кг/ч.

Таблица 2.6.

Приходные и расходные статьи теплового баланса колонны

Потоки

G, кг/ч

r420

t,˚C

qt , кДж/кг

Q

ГДж/ч

кВт

Приход

Мазут а) паровая фаза б) жидкая фаза

Водяной пар

а) в низ колонны и стриппинг б) с сырьём

304315

198685

12726

5030

0,922

0,9538

380

380

400

380

1128,26

905,97

3273

3238

343,346

180,003

41,652

16,287

95374,0

50000,7

11570,1

4524,2

ИТОГО

520756

581,288

161469,0

Расход

Газы разложения

Ком-т дизтоплива

Вакуум. газойль

Гудрон

Водяной пар

1509

15090

266590

219811

17756

М = 44

0,8690

0,8962

0,9901

80

170

250

360

80

533

359,68

556,73

830,36

2650

0,804

5,428

148,421

182,522

47,053

223,4

1507,7

41228,1

50700,6

13070,4

ИТОГО

520756

384,229

106730,2

Выбор схемы орошения в колонне.

Тепло в вакуумной колонне, предназначенное для образования жидкого горячего орошения при частичной конденсации паров в колонне, можно снять на верхних конденсационных тарелках или совместно на верхних конденсационных тарелках и промежуточными циркуляционными орошениями.

При отводе тепла совместно на верхних конденсационных тарелках и промежуточными циркуляционными орошениями нагрузки колонны по паровой и жидкой фазам по высоте выравниваются, при этом диаметр колонны будет меньше. Тепло промежуточных циркуляционных орошений используется для нагрева сырья при высоком температурном напоре.

Тепло отводимое из колонны орошением,

ΔQ = QпрQрасх = (581,288 – 384,229) • 106 = 197,060 • 106 кДж/ч.

Опыт эксплуатации вакуумных колонн показал, что наиболее благоприятные условия работы наблюдаются при наибольшем отводе тепла в верху колонны. В этом случае возрастает флегмовое число в верхней секции колонны, что обеспечивает надёжное погоноразделение верхнего и последующих боковых погонов.

Определим количество циркулирующей жидкости на конденсационных тарелках, необходимое для конденсации нефтяных паров и охлаждения инертных газов.

 


Рис.7. Схема конденсационной секции колонны.

Количество нефтяных паров, поступающих на нижнюю тарелку конденсационной секции, определяется из материального баланса.

Gп = D3 + g17 ,

где g17 – количество горячего орошения, стекающего с 17-й тарелки.

Задаёмся значением флегмового числа под 17-й тарелкой равным 6 и найдём и найдём количество орошения, стекающего из конденсационной секции:

Gп = D3 • (1+6) = 15090 • 7 = 105630 кг/ч.

Количество инертных газов, выводимых с верха колонны,

Gин = Gг + zоб ,

D3 – пары компонента дизтоплива, присутствие которых определяется условиями равновесия с жидкостью на верхней тарелке, кг/ч.

Давление насыщенных паров компонента дизтоплива находим при температуре Tп= 80˚С по нижеприведённым формулам.

Р = 101323 • (EXP(0,794 • Y0)),

Y0 = ,

f(t) = : f(ti) =  ,

где t и ti – соответственно заданная температура системы и температура кипения фракции, ˚С.

f(t) = ,

f(ti) =,

Y0 =  ,

Р = 101323 • (EXP(0,794 • ( – 10,66 )) = 2,14 Па.

Молярная концентрация паров на верху колонны:

ya’ =  ,

где πвабсолютное давление в верху колонны, Па.

Находим число молей и массу нефтяных паров:

,

где nzиnг число молей водяного пара и газов разложения,

na – число молей нефтяных паров.

nz = ,

nг = ,

na =кмоль.

Молекулярная масса нефтяных паров MD = 266 кг/кмоль, тогда:

Похожие материалы

Информация о работе