Схема переработки сырья и параметры работы установок. Снижение издержек производства и/или повышение качества и/или выхода целевого продукта, страница 12

Расчет диаметра и высоты колонны К-2

Диаметр колонны определяется по максимально допустимой скорости паров и их объему в наиболее нагруженном сечении.

Объем паров в различных сечения колонны рассчитывается с учетом объема водяного пара:

где G’ и Z’ – мольный расход, соответственно, нефтяных и водяных паров, кмоль/ч

t – температура паров, ^оС

p - давление в системе, мм.рт.ст.

Наиболее нагруженное сечение по пару зона ввода сырья G’=817 кмоль/ч, объем паров V=9,0 м³/с.

Плотность паров r_п=139706/(3600*9)=4,3 кг/м³

Плотность жидкости r_ж=956-0,581*(350-20)=764 кг/м³.

Объем жидкости V_ж=316981,5/764=415 м³/ч.

Максимально допустимая линейная скорость паров при С=775 м/ч

W_макс=775/(3600*3,14)*((764-4,3)/4,3)^0,5=0,91 м/с

Минимальный диаметр колонны

D_мин=3,0 м

Максимальный диаметр колонны

D_макс=3,8 м.

Расчетный диаметр колонны

D=3,6 м.

Фактический диаметр колонны должен удовлетворять условию D_мин≤D≤D_макс.

Расчетный диаметр удовлетворяет данному условию.

Высота колонны

Принимаем расстояние между тарелками 600 мм.

Высота питательной секции колонны принимается от 0,8 – 1,2 м.

Высоту низа колонны определяем с учетом необходимого запаса жидкости в случае прекращения подачи сырья в колонну. Запас жидкости определяется из соотношения

, м³/ч где r_W1 – абсолютная плотность остатка при температуре низа колонны, кг/м³

t - запас времени, (0,2 – 0,3 ч).

Расстояние между верхней тарелкой и верхним днищем колонны может быть принято равным половине диаметра колонны, а расстояние от уровня жидкости внизу колонны до нижней тарелки – 1 – 2 м, чтобы пар равномерно распределялся по сечению колонны.

Расстояние от отбойных пластин и стенок до тарелок принимается равным 0,6 – 0,75 расстояния между тарелками. Высота опорной части колонны составляет 4 – 5 м для создания подпора жидкости к насосу.

Н_пол=2+15,6+1,2+1,8+2+4,6+2,8=30 м.

2.3. Расчет трубчатой печи.

Температурный режим.

Температура сырья на входе в печь соответствует температуре низа колонны К-1 .

Т_{вх. сырья} = 230°С

Температура сырья на выходе из печи соответствует температуре его на входе в колонну К-2.

Т_{вых.сырья} = 350°С

Температура насыщенного водяного пара на входе в пароперегреватель печи соответствует температуре насыщения его при давлении 0,2 МПа.

Т_{вх.вод.п} = 120°С

Температура перегретого водяного пара на выходе из пароперегревателя печи соответствует температуре поступления его в колонну.

Температура дымовых газов на входе в конвекционную секцию составляет  Т_{вх.дым.газов} = 800°С

Температура уходящих из печи дымовых газов составляет

Т_{вых.дым.газов} =230+130=360°С.

Полезная тепловая нагрузка, КПД и расход топлива.

Полезная тепловая нагрузка печи

Q_пол.=Q_пол.^сырья+Q_пол.^вод.п.

или

Q_пол.=G_сырья(eq_t1^п+(1-e)q_t1^ж-q_t^ж)+G_{вод. п.}((i_пер.-i_нас.)+хl), где  е -массовая доля отгона (доля светлых нефтепродуктов),

q_t1^п, q_t1^ж -теплосодержание нефтяных потоков на выходе из печи, кДж/кг, 

q_t^ж -теплосодержание сырья на входе в печь, кДж/кг,

i_пер. -теплосодержание перегретого водяного пара, кДж/кг,

i_нас. -теплосодержание насыщенного  водяного пара, кДж/кг,

х -доля влаги в насыщенном водяном паре,

l -скрытая теплота парообразования воды.

Q_пол.= 465687,5*(0,31×1093+0,69×815-501,2)+3485,3((3173,3-2777,5)+0,04×2262) Q_пол.=1,9*10⁸ кДж/час

Принимаем низшую теплотворную способность топлива равной

Q_р^н =42000 кДж/кг

Потери тепла с уходящими дымовыми газами (в соответствии с температурой уходящих газов равной t=360°С) составляют

q_{ух дым газов} =8000 кДж/кг

Потери тепла в окружающую среду составляют

q_окр.ср. =0,06×Q_р^н  =0,06×42000=2520 кДж/кг

КПД печи:

h= ==0,75

Расход топлива в печи:

В==1,9*10⁸/0,75×42000=6032 кг/ч

2.4. Расчет теплообменников.

Расчет проведен на примере теплообменного аппарата нагрева нефти вторым циркуляционным орошением.

Температурный режим.