Характеристика нефти и обоснование ассортимента получаемых из нее фракций

Принимаем температуру в низу колонны на 20^оС ниже, чем температура ввода сырья:

6.5 Расчет температуры вывода фракций

6.5.1 Расчет парциальных давлений фракций.

Расчеты парциальных давлений фракций приведены в табл. 6.6. – 6.9.                                                                                        

Таблица 6.6

Расчет парциального давления фракции 28–180^оС (Р_общ=0,140 МПа)

Компонент	Расход (Gi), кг	Mi	Ni = Gi/Mi, кмоль	уi = Ni/ΣNi	Pобщ·yi
Водяной  пар	1,905	18	0,106	0,231	0,0323
газ	0,02	54	0,0004	0,001	0,0001
Фракция 28- 120 оС  +острое орошение	13,4+26,84=40,24	114	0,353	0,768	0,1076
Итого	42,165	-	0,4594	1,000	0,140

Таблица 6.7

Расчет парциального давления фракции 180 – 230^оС

в сечении ее вывода (Р_общ=0,148 МПа)

Компонент	Расход (Gi), кг	Mi	N = Gi/Mi, кмоль	уi = Ni/ΣNi	Pобщ·yi
Водяной пар	1,689	18	0,0938	0,2386	0,0353
газ	0,02	54	0,005	0,001	0,0002
Фракция 28–180 оС	13,4	114	0,0004	0,2988	0,0442
Фракция 180–230оС +флегма	9,8+19,6=29,4	162	0,1815	0,4616	0,0683
Итого	33,164	-	0,3932	1,000	0,148

Таблица 6.8

Расчет парциального давления фракции 230 – 280^оС

 в сечении ее вывода (Р_общ=0,155МПа)

Компонент	Расход (Gi), кг	Mi	N = Gi/Mi, кмоль	уi = Ni/ΣNi	Pобщ·yi
Водяной пар	1,489	18	0,0827	0,208	0,0322
газ	0,02	54	0,0004	0,001	0,0002
Фракция 28–180 оС	13,4	114	0,1175	0,296	0,0458
Фракция 180–230оС	9,8	162	0,0605	0,152	0,0236
Фракция 230 - 280 оС +флегма	9,1+18,2=27,3	200	0,1365	0,343	0,0532
Итого	52,009	-	0,3976	1,000	0,155

Таблица 6.9

Расчет парциального давления фракции 280 – 350^оС

 в сечении ее вывода (Р_общ=0,159 МПа)

Компонент	Расход (Gi), кг	Mi	N = Gi/Mi, кмоль	Yi = Ni/ΣNi	Pобщ·yi
Водяной пар	1,223	18	0,0679	0,1558	0,0248
газ	0,02	54	0,0004	0,0009	0,0001
Фракция 28–180 оС	13,4	114	0,1175	0,2696	0,0429
Фракция 180–230оС	9,8	162	0,0605	0,1388	0,0221
Фракция 230-280оС	9,1	200	0,0455	0,1044	0,0166
Фракция 280-350 оС +флегма	12,0+24,0=36,0	250	0,144	0,3305	0,0525
Итого	69,543	-	0,4358	1,000	0,159

6.5.2  Определение температуры вывода боковых погонов и температуры в верху колонны

Температуру вывода боковых погонов и температуру в верху колонны определяем графическим методом. Для этого строим кривые ИТК и линии ОИ при атмосферном давлении соответствующих фракций и с помощью сетки Максвелла строим линии ОИ фракций при их парциальном давлении.

Парциальное давление фракции 28-180^оС составляет 0,1076 МПа..

Парциальное давление фракции 180-230^оС - 0,0683 МПа.

Парциальное давление фракции 230-280^оС - 0,0532 МПа.

Парциальное давление фракции 280-350^оС - 0,0525 МПа.

Исходные данные для построения графиков ИТК фракций приведены в табл. 6.10. – 6.13. Кривые ИТК и линии ОИ представлены на рис. 6.3. – 6.5

Таблица 6.10

Исходные данные для построения кривой ИТК фракции 28-180 ⁰С

Температура выкипания, 0С	Выход, % мас.
	на нефть	на фракцию	суммарный
1.   28-35	0,3	2,2	2,2
2.   35-40	0,2	1,5	3,7
3.   40-50	0,3	2,1	5,8
4.   50-60	0,5	3,7	9,5
5.   60-70	0,6	4,5	14,0
6.   70-80	0,5	3,7	17,7
7.   80-90	0,6	4,5	22,2
8.   90-100	0,4	3,0	25,2
9.  100-110	0,8	5,9	31,1
10.110-120	1,0	7,4	38,5
11.120-130	1,0	7,4	45,9
12.130-140	1,5	11,1	57,0
13.140-150	1,4	10,4	67,4
14.150-160	1,5	11,1	78,5
15.160-170	1,4	10,4	88,9
16.170-180	1,5	11,1	100
итого	13,5	100	-
					100,0

Таблица 6.11

Исходные данные для построения кривой ИТК фракции 180-230 ⁰С

Температура выкипания, 0С	Выход, % мас.
	на нефть	на фракцию	суммарный
1.  180-185	1,4	13,2	13,2
2.  185-190	0,8	7,9	21,1
3.  190-195	0,8	7,9	29,0
4.  195-200	1,1	10,5	39,5
5.  200-205	1,3	12,6	52,1
6.  205-210	0,8	7,9	60,0
7.  210-215	1,3	13,1	73,1
8.  215-220	0,8	7,9	81,0
9.  220-225	0,9	9,5	90,5
10. 225-230	0,9	9,5	100
итого	10,0	100	-

Таблица 6.12

Исходные данные для построения кривой ИТК фракции 230-280 ⁰С

Температура выкипания, 0С	Выход, % мас.
	на нефть	на фракцию	суммарный
1.  230-235	1,1	12,1	12,1
2.  235-240	1,3	13,6	25,7
3.  240-245	1,0	11,0	36,7
4.  245-250	0,5	5,2	41,9
5.  250-255	0,8	8,9	50,8
6.  255-260	0,9	9,9	60,7
7.  260-265	0,7	7,8	68,5
8.  265-270	0,9	10,5	79
9.  270-275	0,9	10,5	89,5
10. 275-280	0,9	10,5	100
Итого	9	100,0	-

Таблица 6.13

Исходные данные для построения кривой ИТК фракции 280-350 ⁰С

Температура выкипания, 0С	Выход, % мас.
	на нефть	на фракцию	суммарный
1.  280-290	1,4	11,0	11,0
2.  290-300	1,2	9,3	20,3
3.  300-310	1,4	10,5	30,8
4.  310-320	2,7	21,0	51,8
5.  320-330	2,4	18,6	70,4
6.  330-340	2,0	15,1	85,5
7.  340-350	1,9	14,5	100
Итого	13,0	100,0	-

Строим линии ОИ фракции 28-180^оС, для чего по  кривой  ИТК фракции 28-180^оС (см. рис. 6.3)  находим следующие температуры:

t_10%^итк= 61°Сt_50%^итк= 134°Сt_70%^итк= 152°С

Рассчитываем тангенс угла наклона ИТК:

tg ÐИТК=

По графику Обрядчикова-Смидович:  0% (НОИ)Þ18% (ИТК)

                                                               100% (КОИ)Þ69% (ИТК)

Затем по кривой ИТК получаем температуры, отвечающие НОИ (18% ИТК) и КОИ (69% ИТК). Соединяя полученные точки, получаем линию ОИ фракции 28-180⁰С при атмосферном давлении

 t_нк^ои = 82°С    t_кк^ои = 151°С

С помощью сетки Максвелла строим линию ОИ при парциальном давлении фракции (0,1076 МПа):

 = 95 ⁰С  и    = 155⁰С.

Для фракции 180-230 ^оС  (см. рис. 6.4):

t_10%^итк= 184°Сt_50%^итк= 204°Сt_70%^итк= 214°С

Рассчитываем тангенс угла наклона ИТК:

tg ÐИТК=

По  графику  Обрядчикова-Смидович  0% (НОИ)Þ38%

                                                                         100% (КОИ)Þ56%

Строим  линию  ОИ  для  фракции  при  атмосферном  давлении  и  находим,  что  t_нк^ои = 199°С ;  t_кк^ои = 208°С .

С помощью сетки Максвелла строим линию ОИ при парциальном давлении фракции 0,068 МПа:

 = 190⁰С  и    = 200⁰С

Для фракции 230-280^оС (рис. 6.6):

t_10%^итк = 234°Сt_50%^итк = 255°Сt_70%^итк = 266°С

Рассчитываем угол наклона ИТК:

tgÐИТК=

По  графику  Обрядчикова-Смидович 0% (НОИ)Þ39%

                                                                 100% (КОИ)Þ56%.

Строим  линию  ОИ  и  находим,  что t_нк^ои = 248°С  ;   t_кк^ои = 258°С.

С помощью сетки Максвелла строим линию ОИ при парциальном давлении фракции 0,053 МПа:

 = 225⁰С  и    = 232⁰С.

Для фракции 280-350^оС (рис. 6.7):

   t_10%^итк = 290°Сt_50%^итк = 320°Сt_70%^итк = 330°С

Рассчитываем тангенс угла наклона ИТК:

tgÐИТК=.

По  графику  Обрядчикова-Смидович  0 % (НОИ)  Þ 39% (ИТК);

                                                                 100 % (КОИ)  Þ 56 % (ИТК).

  = 315⁰С  и     = 323⁰С.

С помощью сетки Максвелла строим линию ОИ при парциальном давлении фракции 0,053 МПа:

 = 285⁰С  и    = 290⁰С.

Температуры вывода соответствующих фракций:

- для фракции 28-180^оС  = 155⁰С

- для фракции 180-230^оС  = 190⁰С;

- для фракции 230-280^оС  = 225⁰С;

- для фракции 280-350^оС  = 288⁰С.

6.6 Тепловой баланс колонны

Расчет теплового баланса колонны ведем для определения количества теплоты, которое необходимо вывести из колонны циркуляционными орошениями и определения расхода циркуляционных орошений.

Энтальпия жидких нефтепродуктов рассчитывалась по формуле

где   α=(0,403·t+0,000405·t²).

Энтальпию нефтяных паров определяем по формуле

где   α=(50,2+0,109·t+0,00014·t²).

Относительную плотность нефтепродукта  определяем по формуле:

где   α – средняя температурная поправка на один градус.

Результаты вычислений приведены в табл. 6.14.

Таблица 6.14

Материальный и тепловой баланс колонны К-1

Статьи баланса	Расход (Gi), кг		Средняя температурная поправка на один градус (α)		Температура, оС
Приход: Нефть, в том числе: -пары -жидкость Острое орошение	44,1 55,9 26,84	0,9137 0,8135 0,760	0,000620 0,000752 0,000818	0,917 0,817 0,764	365 365 30
Итого	126,84	-	-	-	-
Расход: Газ фр. 28-180оС + острое орошение фр. 180-230оС фр. 230-280оС фр. 280-350оС Мазут	0,02 40,24 9,8 9,1 12 55,68	- 0,760 0,805 0,825 0,856 0,905	- 0,000818 0,000765 0,000738 0,000699 0,000633	- 0,764 0,809 0,829 0,859 0,908	155 155 190 225 285 345
Итого	126,84	-	-	-	-

 Продолжение табл. 6.14

Статьи баланса	Энтальпия, кДж/кг		Количество теплоты (Qi), 103, кДж/ч Q = Gi·Hi или Q = Gi·hi
	паров (Hi)	жидкости (hi)
Приход: Нефть отбензиненная, в том числе: -пары -жидкость Острое орошение	1163 - -	- 931,2 60	51,3 52,0 1,6
Итого	-	-	104,9
Расход: Газ,Фр. 28-180оС + острое орошение Фр. 180-230оС Фр. 230-280оС Фр. 280-350оС Мазут	646 - - - -	- 424,5 511,3 667,3 822,6	25,9 4,2 4,7 8,0 45,8
Итого	-	-	88,6

На основании данных, приведенных в таблице 6.14, находим дебаланс теплоты, то есть разницу между количеством теплоты, приносимым в колонну, и количеством теплоты, уносимым из колонны. Дебаланс находится из следующей формулы

Q_прих – количество теплоты, приносимое в колонну потоками сырья и острого орошения, кДж/ч; Q_прих = 104,9·10³ кДж/ч;

Q_расх – количество теплоты, выводимое из колонны с мазутом, верхним, нижним и боковыми погонами, кДж/ч; Q_расх = 88,6·10³ кДж/ч.

6.7 Выбор числа и расхода циркуляционных орошений

Применение циркуляционных орошений позволяет уменьшить поверхность конденсаторов-холодильников, более равномерно распределить паровую нагрузку тарелок по высоте сложной колонны и тем самым обеспечить оптимальный режим работы тарелок.

В секциях, где предусматривается циркуляционное орошение необходимо установить еще 2-3 дополнительных тарелки, на которых