Атмосферно - вакуумная перегонка нефти

 

      По  результатам расчета о формулам (8.11), (8.12), приведенным в таблице 4, строим кривые ИТК бензина, отбензиненной  нефти (приложение А, кривые 3 и 2). 

Таблица 4 – Результаты расчета для построения ИТК бензина, отбензиненной нефти 

t , 0С	хб1j, % масс.	T , 0С	хонj, % масс.	T , 0С	хонj, % масс.	T , 0С	хонj, % масс.	T , 0С	хонj, % масс.
35	5,8	115	1,8	215	19,83	365	49,89	505	79,43
45	11,5	125	3,5	230	22,99	375	51,47	515	80,7
55	21,2	135	5,4	250	27,74	390	56,22	525	81,6
65	36,5	145	7,17	270	33,02	410	60,97	535	82,6
75	51,9	155	8,97	290	37,76	430	65,72	550	85,55
85	67,3	165	10,86	310	41,78	450	70,36	570	88,08
95	82,7	175	12,97	325	44,1	465	72,05	590	90,51
105	100	185	14,66	335	46,2	475	74,68	620	94,2
		195	16,56	345	74,6	485	75,74	660	96,31
		205	18,25	355	48,3	495	77,64	720	99,5

       
          Определяем  энтальпию при t_н, пользуясь формулой (8.9), и вычисляем тепловой поток отбензиненной нефти 

кДж/кг, 

кДж/ч. 

      Принимаем температуру верха колонны t_в 105 ⁰С и находим тепловой поток ректификата [5, c. 391 ]по формуле (8.13) 

        (8.13) 

      где , - массовые потоки бензина и газа, кг/ч;

                 , - энтальпия бензина и газа. 

    

 кДж/кг, 

    

 кДж/кг, 

    

кДж/ч. 

    С учетом того, что известны тепловые потоки нефти Q_ВН на входе в колонну, отбензиненной нефти Q_Н и бензина Q_б1 на выходе из колонны, по уравнению теплового баланса вычислим количество тепла, отводимого на орошение, и его расход по формулам (8.14) и (8.15) 

             (8.14), 

    

                               (8.15). 
 
 

    

кДж/ч, 

    

кДж/ч, 

    

кДж/кг, 

    

кг/ч. 

      Находим парциальное давление паров бензина  П_б1 на верху колонны по формуле (8.16) 

    

                          (8.16) 
 

где Z и M_ВП – количество паров воды и их мольная масса;

          М_б1 – мольная масса бензина. 
 

 

      При давлении П_б1 вычисляем температуру паров на верху колонны (методом Трегубова) по уравнению (8.17) 

    

                               (8.17) 

      где - мольная доля j-го компонента в парах бензина;

                       - константа фазового равновесия того же компонента;

          P_j – давление насыщенного пара того же компонента при данной температуре, мм. рт ст.;

  П – общее давление в системе, мм. рт ст. 

     Уравнение решаем подбором температуры верха  колонны и соответственно констант фазового равновесия k_j. Фракционный состав для этого берем по составу Б₁, найденному выше (кривая в приложении А). При t_в=130 ⁰С получили следующие результаты, приведенные в таблице 5. 

Таблица 5 – Результаты расчета по уравнению (8.17) 

Pj
9000	3,77	0,015	0,004
7000	2,94	0,03	0,011
5800	2,43	0,056	0,024
4500	1,88	0,097	0,054
3500	1,46	0,138	0,1
2900	1,21	0,178	0,0156
2200	0,92	0,219	0,252
1700	0,71	0,265	0,395

 

     По  найденной t_в определяем уточненное значение Q_б1+Г и находим уточненное значение количества орошения G_ОР 

     

кДж/кг, 

     

кДж/кг, 

     

кДж/ч, 

     

кДж/кг, 

     

кг/ч. 

     Для нахождения диаметра колонны определяем количество паров, проходящих в наиболее нагруженном ее сечении (для отбензинивающей колонны – это сечение под верхней тарелкой укрепляющей части, где отводится орошением тепло), в м³/с. Определяем объемный расход по формуле (8.18)

     

                (8.18), 
 

м³/с. 
 

     Допустимую  скорость паров (в м/с) в рассчитываемом сечении колонны определяем  по формуле (8.19) 

     

             (8.19) 

       где - коэффициенты; принимаются в зависимости от расстояния   между тарелками, типа тарелок и технологических условий работы колонны;

          , - плотность жидкости и паров при t_в и Р_в. 

кг/м³ 

      Принимаем расстояние между тарелками 700 мм, тогда  m₁=1,15; =840 [5, c.393]. 

      

м/с

      Диаметр колонны находим по уравнению (8.20) 

      

                      (8.20), 

м. 

     Принимаем стандартный диаметр колонны 5,5 м [7,c. 122].

     Конструктивная  высота колонны определяется как  сумма ее технологических частей по формуле (8.21) 

          

          (8.21) 

     где h_Г – расстояние между тарелками;

           h_ЭВ – высота эвапорационного пространства, принимается не менее 2 h_Г ;

           h_{в –} высота над верхней тарелкой колонны, принимается не менее 0,5D_к;

          - высота под нижней тарелкой  колонны. 

     

м 

     К проектируемой колонне подбираем  днища и крышку  в соответствии с диаметром колонны 5500 мм подберем стандартные эллиптические отбортованные днища с внутренними базовыми размерами по ГОСТ 6533 – 68 [8, c 456 ]. 

Таблица 6 – Подбор стандартного днища и  крышки 

Внутренняя  поверхность днища, Fв, м2	Ёмкость днища, V 10-3 м3	Толщина стенки, S, мм	Сталь углеродистая	Масса днища, m, кг
47,5	43,6	10	20К	3744

 

     С учетом высоты днища и крышки общая  высота колонны составит 

     H_к=21,6+5,5=27,1 м 

     Выполняем расчет  и подбор штуцеров.

     Диаметр штуцера рассчитывается по формуле (8.22) 

     

             (8.22) 

     Определим штуцера для вывода отбензиненной  нефти из низа колонны, скорость движения примем 2 м/с [9, c. 26]. 

     

м 

     Примем  стандартный штуцер 400 мм [8, с.659].

     Штуцер  для вывода паровой фазы с верха  колонны, скорость примем 15 м/с [9, c. 26].  

     

м 

     Примем  стандартный штуцер 300 мм [8, с.659].

     Рассчитаем  штуцера для входа сырья, скорость движения примем 1,5 м/с [9, c. 26].  

     

м 

     Примем  стандартный штуцер 350 мм [8, с.659].

     Определим диаметры штуцеров для входа циркулирующей  флегмы, скорость движения примем 2 м/с [9, c. 26].  

     

м 

     Примем  стандартный штуцер 250 мм[8, с.659].

     Определяем  штуцер для входа орошения, со скоростью  движения 1,7 м/с [9, c. 26].  

     

м

      

     Примем  стандартный штуцер 500 мм [8, с.659]. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     9 Расчет и подбор  вспомогательного  оборудования 
 

     9.1 Расчет теплообменника 

     Рассчитаем холодильник для охлаждения бензина (циркуляционного орошения) от начальной температуры T_нач=130 ⁰С до конечной Т_кон=80 ⁰С. Температуру охлаждающего агента (воды) примем t_нач=25, t_кон=35 ⁰С.

     Определим тепловые нагрузки горячего и холодного  теплоносителей [11, c. 149] по формулам (9.1) и (9.2) 

         (9.1), 

                (9.2). 

      Теплоемкость  воды при средней температуре  t_ср=30 ⁰С имеет значение 4,18 , теплоемкость бензина при t_ср=105 ⁰С рассчитываем по формуле (9.3)