Проект установки АВТ мощностью 2,5 млн тонн в год

       Давление  и температура в колонне 

       Принимаем давление верха колонны 2,5 кПа

       Давление  в соответствующих сечениях колонны  рассчитываем исходя из того, что перепад давления на 1 м насадки – 0,25 кПа.

       Соответственно:

       - давление на тарелке отвода ЛВГ: 

       Р₁=2,5+2*0,26=3 кПа;

       - давление под тарелкой  отвода ЛВГ:

       Перепад давлений на тарелке равен 0,13 кПа.

       Р₂=3+0,13=3,13 кПа; 

     - давление на тарелке вывода ТВГ колонны: 

       Р₃=3,13+3*0,25=3,88 кПа.

     - давление под тарелкой вывода ТВГ колонны:

       Р₄=3,88+0,13=4,01 кПа.

       Находим давление в секции питания:

       Р₅=4,01+1*0,25+0,13=4,39 кПа=4,4 кПа.

       Расчитываем тепловой режим колонны:

       Находим температуру вывода ЛВГ при давлении 3 кПа для этого  используем график Максвелла.

       По  графику температура t_лвг = 220⁰С.

       Аналогично  находим температуры вывода ТВГ  при давлении 3,88 кПа t_твг=290⁰С.

       Перестроим  линию ОИ мазута на давление 4,4 кПа. Для этогнаходим навчало  и конец ОИ мазута по графику Максвелла.

       Начало  ОИ мазута при 4,4 кПа=280⁰С.

       Конец Ои мазута при 4,4 кПа=375⁰С.  

     2.6 Тепловой баланс  

     Приходные и расходные статьи помещаем в  таблицу 2.9 
 
 
 
 
 
 

     Таблица 2.9 – Тепловой баланс колонны

         

       Разница тепла вносимого в колонну  и выносимого из нее составила 9127559,3 кДж/кг*ч, на циркуляционное орошение.

       Расчитываем количество подсасываемого воздуха

       G_возд=2,72*(0,151*V_мазут),                                                                   (2.9)

       где  V_мазут – расход питания вакуумной колонны:

       G_возд=2,72*(0,151*168,61)=13,7 кг/ч.

V_мазут= G_мазут/ρ,                 (2.10)                                                    V_мазут=122134,375/724,35=168,61м³/ч.

ρ=1000*(d₄²⁰-(0,00184-0,00132* d₄²⁰)*(t-20)),     (2.11)

       ρ=1000*(0,938-(0,00184-0,00132*0,938)*(375-20)=724,35 кг/м³.

       Количество  газов разложения определяется по формуле:

       G_газ=0,43* V_мазутEXP(0,0495*(t_мазут-385)),     (2.12)

       G_газ=0,43*168,61EXP(0,0495*(400-385))=152,33 кг/ч.

       t_мазут-температура мазута при выходе из печи, ⁰С, принимаем 400⁰С.

       Находим унос ЛВГ с верха колонны:

       G_гф=0,143*( G_газ+ G_возд),        (2.13)

       G_гф=0,143*(152,33+13,7)=23,7 кг/ч.

       Выход гудрона с учетом образования  газов разложения равен:

       G_гуд.=49328,125- G_газ =49328,125-152,33=49175,795 кг/ч.

       Находим количество тепла отнимаемое верхним циркуляционным орошением:

         Q_op= G_возд*С(t_cp1-t_верх)+ G_газ*C((t_cp1-t_верх)+ G_лвг *(H_cp1-h_лвг),  (2.14)

       где Q_op – количество тепла, снимаемое орошением, кДж/кг*ч;

       Q_op=13,7*1,017*(254-80)+152,39*0.46(255-80)+24853,125*(204-122)= =2052657,1 ккал/кг*ч

         

     Находим количество циркуляционного орошения ЛВГ:

     G_цо1= Q_op/( h_вых- h_вх),         (2.15)

     G_цо1=2052657,1/(122-78)=21836,8 кг/ч. 

       Расчет  диаметра колонны 

       Объем паров, проходящих через сечение найдем по формуле: 

        ,                           (2.16) 

       где t – температура отбора фракции, ⁰С;

             P_в – давление в зоне отбора фракции, кПа;

            М_лвг – молекулярный вес отбираемой фракции, определяемый по формуле: 

       M_б =60+0,3*t+0,001t²,                                                              (2.17) 

         где t – температура выкипания 50% фракции по ИТК, ⁰С.

        

       М_лвг=60+0,3*374+0,001*374²=312;

        
 

       Скорость  захлебывания в сечении рассчитаем по формуле:

,                                                                                    (2.18)

       где ρ_ж, ρ_п – плотности жидкости и пара при средней температуре секции, кг/м³.

ρ_ж^t=ρ²⁰-α(t-20),                                                                                               (2.19) 

       где ρ²⁰ – плотность жидкости при 20 ⁰С, кг/м³;

             t – средняя температура секции, ⁰С;

             α – коэффициент объемного расширения, рассчитывающийся по формуле: 

α=1000(0,001838 – 0,00132*d₄²⁰),                                                                 (2.20) 

       где d₄²⁰ – относительная плотность жидкости. 

       α_лвг=1000(0,001838-0,00132*0,89)=0,6632.

       ρ_ж²⁰⁰=887-0,6632(220-20)=755 кг/м³.

       ρ_п=(G_лвг+G_газ+G_возд)/V_сек                                                                             (2.21)

       ρ_п.лвг=(24853,125+152,33+13,7)/131040=0,19 кг/м³; 

       Подставим полученные значения в формулу (2.13): 

       ; 

       Допустимая  скорость паров в сечении берется  равной (0,8-0,85)w. Таким образом получаем: 

       =3,8 м/с; 

       Диаметр колонны определяем по уравнению: 

       D=1,128 ,                                                                                     (2.22) 

       где  V – объем паров, м³/с;

                    w – допускаемая скорость паров, м/с. 

       D_лвг=1,128 ; 

       Принимаем диаметр секции отгона легкого вакуумного газойля – 3,6м;  

       Расчитываем секцию ТВГ: 

  Q_твг=ΔQ-Q_лвг=9127559,3-2052657=7074902,2 ккал/ч.        (2.23)

  G_цо2= Q_твг/(h₂₃₀-h₇₀),

  G_цо2=7074902,2/(162-34)=55272,7 кг/ч. 

L= (Q_твг- G_газ*С(t_ср2-t_ср1)- G_лвг*С(H_tср2-h_tср1)- G_возд*С(t_ср2-t_ср1)- G_твг*С(H_tср2-h_tср1))/ H_tср2-h_tср1, (2.24)

L=23431,19 кг/ч 

Расчитываем объем паров:

    М_лвг – молекулярный вес отбираемой фракции, определяемый по формуле: 

       M_б =60+0,3*t+0,001t²,                                                                   (2.25) 

         где t – температура выкипания 50% фракции по ИТК, ⁰С.

        

        М_твг=60+0,3*465+0,001*465²=415,7 кг/кмол

   ρ_п=(G_лвг+G_газ+G_возд+G_твг+L)/(3600*V_сек)

     ρ_п=(24853,125+152,33+13,7+47953,125+23431,19)/(3600*94,5)=0,28 кг/м³

      ;

     Рабочая скорость .

     Диаметр секции ТВГ:

     D_лвг=1,128

     Принимаем 6,5м.

        Находим количество орошения  L, иходя из теплового баланса:

       L’= (Q_м- G_газ*С*t_ср2- G_лвг*H_tср2- G_возд* H_tср2- G_твг*H_tср2)/ H_tср2-h_t290, 

       L’=23784,1кг/ч                                                         

     Неувязка  баланса:

     Δ=L-L’/ L’               (2.26)

     Расчитываем диаметр колонны в секции питания колонны: 

 

     ρ_п=(G_лвг+G_газ+G_возд+G_твг+L)/(3600*V_сек)

     ρ_п=(24853,125+152,33+13,7+47953,125+234784,1)/(3600*94,5)=0,3 кг/м³

      ;

     Рабочая скорость .

     Диаметр питательной секции:

     D_лвг=1,128

       Принимаем 6,5 м. 

       Расчитываем высоту клоны:

       h_куб=(4G*τ )/(3,14*ρ*D²)*60,                                                   (2.27)

       h_куб=(4*49328,125*5)/(3,14*800,7*3,6²)=0,5м. 

       Высота  верхней цилиндрической части:

       L=0,3+1+2+0,5=3,7 м.

       Гладкая обечайка:

       0,052*⁴√Р/(10^-6*Е)<L/D<7,68*⁶√(10^-6*Е/Р),    (2.28)

       где Е- модуль продольной упругости, МПа.

         Аппарат изготовлен из материала  Сталь 20, максимальная температура  в этой части колонны соответствует  температуре входа в секцию ЛВГ, t=255⁰C.

       Е при 255⁰C =1,75*10⁵МПа,

       Р=2,5 кПа – расчетное давление.

       0,052*⁴√2,5*10^-3/(10^-6*1,75*10⁵)<3,7/3,6<7,68*⁶√(10^-6*1,75*10⁵/2,5*10^-3),