Технологический расчет ректификационной колонны для отбензинивания нефти мощностью 4, 0 млн т в год
Классификация и типы нефти по различным признакам, выбор направления переработки и этапы данного технологического процесса. Очистка от примесей, способы регулирования температурного режима. Определение параметров используемой ректификационной колонны.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 26.02.2015 |
Размер файла | 566,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
,
- энтальпия насыщенных паров сырья, - энтальпия сырья при температуре ввода, - энтальпия жидкой части сырья при температуре кипения.
При расчете минимального флегмового числа возможны следующие варианты:
1) Если сырье вводится при температуре кипения, то e' = 0, q = 1;
2) Если сырье вводится в виде холодной жидкости, не доведенной до температуры кипения, тогда q > 1;
3) Если сырье вводится в виде насыщенных паров, то e' = 1 и q = 0;
4) Если сырье вводится в виде перегретых паров, то q < 0;
5) Если сырье вводится в виде парожидкостной смеси, то 0 < e' < 1 и e' = 1-q.
В нашем случае сырье вводится в парожидкостном состоянии, поэтому:
.
Давления насыщенных паров компонентов при температуре рассчитаны ранее (таблица 2.7). Определяем коэффициенты относительной летучести. Например, для первого компонента:
.
Для пятого компонента:
.
Корень уравнения И находится в пределах > И >, 1,000 > И > 0,7349.
Таблица 2.9. Расчет минимального флегмового числа
Компонент |
|||||||
Газ до С4 |
0,0501 |
68,4706 |
5,2693 |
0,0568 |
0,1601 |
0,1815 |
|
28-85 |
0,0518 |
68,4706 |
5,5002 |
0,0611 |
0,2583 |
0,3043 |
|
85-105 |
0,1049 |
23,3660 |
1,8770 |
0,1884 |
0,5225 |
0,9383 |
|
105-120 |
0,0440 |
12,4488 |
1,0000 |
0,2616 |
0,1863 |
1,1079 |
|
120-150 |
0,0344 |
9,1481 |
0,7349 |
-0,2603 |
0,0320 |
-0,2425 |
|
150-200 |
0,0647 |
6,0305 |
0,4844 |
-0,0902 |
0,0010 |
-0,0014 |
|
200-250 |
0,0976 |
2,7091 |
0,2176 |
-0,0346 |
0,0000 |
0,0000 |
|
250-350 |
0,0928 |
0,8892 |
0,0714 |
-0,0087 |
0,0000 |
0,0000 |
|
350-к.к |
0,1653 |
0,1282 |
0,0103 |
-0,0021 |
0,0000 |
0,0000 |
|
Итого |
0,3445 |
0,0003 |
0,0000 |
0,0000 |
0,0000 |
0,0000 |
Методом подбора определили, что И = 0,83186.
Значение корня И = 0,83186 подставляем во второе уравнение:
= 2,1066.
Минимальное флегмовое число:
=2,1066 - 1 = 1,1066.
2.7 Оптимальное флегмовое число. Оптимальное число теоретических тарелок
Произведем два расчета оптимального числа теоретических тарелок.
Графический способ Джилленда.
Задаемся предварительно коэффициентом избытка флегмы = 1,1-2,5 с шагом 0,1. При каждом рассчитываем:
1) Флегмовое число:
.
Например:
,
.
2) Параметр :
.
Например:
,
.
3) Параметр :
,
,
.
4) Число теоретических тарелок :
.
Например:
,
.
5) Величину :
,
.
Строим график = . Минимуму на полученной кривой соответствует оптимальному флегмовому числу: =1,88.
При данном значении определяем оптимальное число теоретических тарелок: = 15,46.
Результаты расчетов приведены в таблице 2.10.
Аналитический способ расчета (по приближенным уравнениям):
,
.
Таким образом, оба способа дают довольно близкие результаты. Принимаем к дальнейшим расчетам результаты более точного графического способа.
Таблица 2.10. Расчет параметров и
1,1 |
1,2173 |
0,0499 |
0,6085 |
24,0314 |
53,2852 |
|
1,2 |
1,3280 |
0,0951 |
0,5587 |
21,2090 |
49,3741 |
|
1,3 |
1,4386 |
0,1361 |
0,5181 |
19,3395 |
47,1621 |
|
1,4 |
1,5493 |
0,1736 |
0,4835 |
17,9768 |
45,8284 |
|
1,5 |
1,6600 |
0,2080 |
0,4536 |
16,9382 |
45,0551 |
|
1,6 |
1,7706 |
0,2397 |
0,4275 |
16,1197 |
44,6617 |
|
1,7 |
1,8813 |
0,2689 |
0,4045 |
15,4572 |
44,5369 |
|
1,8 |
1,9920 |
0,2959 |
0,3840 |
14,9094 |
44,6085 |
|
1,9 |
2,1026 |
0,3210 |
0,3656 |
14,4484 |
44,8280 |
|
2,0 |
2,2133 |
0,3444 |
0,3490 |
14,0547 |
45,1618 |
|
2,1 |
2,3240 |
0,3662 |
0,3339 |
13,7142 |
45,5854 |
|
2,2 |
2,4346 |
0,3866 |
0,3202 |
13,4167 |
46,0812 |
|
2,3 |
2,5453 |
0,4058 |
0,3076 |
13,1543 |
46,6358 |
|
2,4 |
2,6560 |
0,4238 |
0,2960 |
12,9210 |
47,2387 |
|
2,5 |
2,7666 |
0,4407 |
0,2853 |
12,7122 |
47,8822 |
2.8 Место ввода сырья в колонну. Рабочее число тарелок
Определяем минимальное число теоретических тарелок в концентрационной части колонны (). Расчет ведем по ключевым компонентам, в нашем случае это четвертый и пятый:
,
где и - коэффициенты относительной летучести компонентов при температуре ввода сырья (табл. 2.9).
.
Оптимальное число теоретических тарелок в верхней части колонны определяем из соотношения:
,
отсюда
,
.
Рабочее число тарелок в колонне:
,
где - КПД тарелки, примем = 0,5. Тогда:
? 31.
Рабочее число тарелок в верхней, концентрационной части колонны:
,
? 17.
Рабочее число тарелок в нижней отгонной части колонны:
.
Таким образом, в колонне должно быть 31 тарелка, нефть необходимо вводить в колонну между четырнадцатой и пятнадцатой тарелкой, считая снизу.
2.9 Внутренние материальные потоки
Верхняя часть колонны
Количество флегмы, стекающей с тарелок верхней части колонны:
,
кг/ч.
Количество паров, поднимающихся с тарелок верхней части колонны:
,
кг/ч.
Объем паров при температуре и давлении верха колонны (м3/с):
,
где - температура верха колонны, 390,56 К, =273 К, -давление наверху колонны, 4 ат, =1 ат, - средний молекулярный вес дистиллята, 80.
м3/с = 9192,68 м3/ч.
Плотность паров:
,
кг/ м3.
Относительная плотность флегмы при температуре верха колонны:
,
,
.
Абсолютная плотность флегмы:
кг/ м3.
Объёмный расход флегмы, стекающей с тарелок в верхней части колонны:
,
м3/ч.
Нижняя часть колонны
Количество флегмы, стекающей с тарелок нижней части колонны:
,
кг/ч.
где e =0,0410 - массовая доля отгона сырья на входе в колонну.
Количество паров, поднимающихся с тарелок нижней части колонны:
,
кг/ч.
Объем паров при температуре и давлении низа колонны (м3/с):
,
где - температура низа колонны, 581,95 К, =273 К, -давление в нижней части колонны, 5 ат, =1 ат, - средний молекулярный вес остатка, 289.
м3/с = 2380,43 м3/ч.
Плотность паров:
,
кг/ м3
Относительная плотность флегмы при температуре низа колонны:
,
,
.
Абсолютная плотность флегмы:
кг/ м3
Объёмный расход флегмы, стекающей с тарелок в верхней части колонны:
м3/ч.
2.10 Тепловой баланс колонны
Примем способ отвода тепла в колонне холодным остроиспаряющимся орошением. Пары с верха колонны при этом поступают в конденсатор-холодильник (обычно сначала воздушный, затем водяной), где происходит их конденсация и дальнейшее охлаждение жидкого дистиллята до температур 30-40єС. Часть холодного дистиллята далее подается как орошение на верхнюю тарелку, остальное количество отводится как верхний продукт колонны.
Уравнение материального баланса в этом случае будет иметь вид:
,
QF - тепло, поступающее в колонну с сырьем, QB - тепло, подводимое в низ колонны, QD - тепло, отводимое из колонны с дистиллятом, QW - тепло, отводимое из колонны с остатком, Qконд - тепло, отводимое в конденсаторе-холодильнике, Qпотерь - потери тепла в окружающую среду.
Целью расчета теплового баланса является определение количества тепла, которое необходимо подвести в низ колонны:
,
,
,
где F, Fж и Fn - массовый расход сырья, жидкой и паровой фаз сырья соответственно, кг/ч, - энтальпия жидкой фазы сырья, кДж/кг, - энтальпия паровой фазы сырья, кДж/кг, =0,0410 массовая доля отгона сырья.
,
где D - массовый расход дистиллята, кг/ч, iD - энтальпия жидкого дистиллята после охлаждения в конденсаторе-холодильнике, кДж/кг.
,
где W - массовый расход остатка, кг/ч, iW - энтальпия жидкого остатка при температуре низа колонны, кДж/кг.
,
где Lор - количество холодного орошения, подаваемого на верхнюю тарелку, кг/ч, ID - энтальпия паров дистиллята при температуре верха колонны, кДж/кг.
,
где Rопт - оптимальное флегмовое число, iконд - энтальпия жидкого дистиллята при температуре конденсации, кДж/кг, Qконд - теплота конденсации паров дистиллята. Для светлых нефтепродуктов её можно рассчитать по уравнению Крэга:
,
где - относительная плотность дистиллята, Тср.мол. - средняя молекулярная температура кипения дистиллята, К.
Средняя молекулярная температура кипения смеси рассчитывается по формуле:
,
где Ti - средняя арифметическая температура кипения узкой фракции в смеси, К, - мольная доля узкой фракции в дистилляте.
В нашем случае средняя молекулярная температура кипения дистиллята:
кДж/кг.
Примем температуру холодного дистиллята после конденсатора-холодильника и, следовательно, температуру подачи орошения: tхол = 35єС
Энтальпию жидких нефтепродуктов при температуре Т можно рассчитать по уравнению Крега в зависимости от относительной плотности:
, кДж/кг.
Энтальпию паров нефтепродуктов при температуре Т можно рассчитать по уравнению Уэйра и Итона:
кДж/кг.
Для расчета энтальпии газовой и жидкой фазы сырья необходимо определить относительную плотность этих фаз. Мольный состав этих фаз был рассчитан ранее. Определим массовые доли компонентов (табл. 2.11)
Таблица 2.11. Состав жидкой и паровой фаз
Компонент |
Жидкая фаза |
Паровая фаза |
|||||
мольная доля |
Массовая доляx |
мольная доля |
массовая доля |
||||
Газ до С4 |
0,5453 |
51 |
0,0196 |
0,0037 |
0,2988 |
0,1734 |
|
28-85 |
0,6651 |
86 |
0,0707 |
0,0226 |
0,3671 |
0,3575 |
|
85-105 |
0,7118 |
101 |
0,0365 |
0,0138 |
0,1011 |
0,1161 |
|
105-120 |
0,7286 |
109 |
0,0307 |
0,0125 |
0,0624 |
0,0777 |
|
120-150 |
0,7517 |
121 |
0,0622 |
0,0282 |
0,0834 |
0,1151 |
|
150-200 |
0,7748 |
147 |
0,1023 |
0,0561 |
0,0616 |
0,1029 |
|
200-250 |
0,8051 |
183 |
0,1022 |
0,0700 |
0,0202 |
0,0422 |
|
250-350 |
0,8478 |
248 |
0,1862 |
0,1725 |
0,0053 |
0,0150 |
|
350-к.к |
0,9602 |
427 |
0,3894 |
0,6206 |
0,2*10-4 |
0,0001 |
|
Итого |
1,0000 |
1,0000 |
1,0000 |
1,0000 |
Плотность жидкой фазы сырья:
Плотность паровой фазы:
Энтальпия жидкой фазы сырья при = 493 К:
кДж/кг.
Энтальпия паровой фазы сырья при = 493 К:
кДж/кг.
Энтальпия паров дистиллята при температуре верха колонны = 390,56 К:
кДж/кг.
Энтальпия холодного орошения при :
кДж/кг.
Энтальпия жидкого остатка при Тниза=581,95 К:
кДж/кг.
Количество холодного орошения:
кг/ч.
Массовый расход паровой фазы сырья:
= 490196,08* 0,0410 = 20108,29 кг/ч.
Тепловой поток с восходящей паровой фазой сырья:
,
кДж/ч=4570,82 кВт.
Массовый расход жидкой фазы сырья:
,
кг/ч.
Тепловой поток с восходящей жидкой фазой сырья:
,
кДж/ч = 62940,09 кВт.
Тепловой поток с уходящим дистиллятом:
,
кДж/ч = 677,82 кВт.
Тепловой поток с уходящим остатком:
,
кДж/ч = 91911,10 кВт.
Тепловой поток. отводимый в конденсаторе-холодильнике:
,
кДж/ч = 10640,08 кВт.
Примем потери тепла в колонне 5% от суммарного расхода тепла:
кВт.
Тепло, которое необходимо подвести в низ колонны:
,
кВт.
Таблица 2.12. Тепловой баланс колонны
Поток |
Температура єС |
Энтальпия, кДж/кг |
Массовый расход, кг/ч |
Тепловой поток, кВт |
|
Приход |
|||||
С сырьём: |
|||||
Паровая фаза |
220 |
818,32 |
20108,29 |
4570,82 |
|
Жидкая фаза |
220 |
482,00 |
470087,79 |
62940,09 |
|
В низ колонны |
41151,20 |
||||
Итого |
108662,11 |
||||
Расход |
|||||
С дистиллятом |
35 |
76,31 |
0,00 |
677,82 |
|
С остатком |
308,95 |
722,10 |
33750,00 |
91911,10 |
|
В конденсаторе |
10640,08 |
||||
Потери |
5433,11 |
||||
Итого |
108662,11 |
2.11 Диаметр колонны
Диаметр колонны рассчитывается по наиболее нагруженному сечению по паровой фазе. В нашем случае расход паровой фазы верхней части колонны составляет Vв =2,55 м3/с, в нижней части Vн=0,66 м3/с. Поэтому расчет диаметра производим по верхней части.
Таблица 2.13. Зависимость диаметра колонны и расстояния между тарелками
Диаметр колонны, м |
Расстояние между тарелками, мм |
|
До 0,1 |
200 - 300 |
|
1,0 - 1,6 |
300 - 450 |
|
1,8 - 2,0 |
450 - 500 |
|
2,2 - 2,6 |
500 - 600 |
|
2,8 - 5,0 |
600 |
|
5,5 - 6,4 |
800 |
|
Более 6,4 |
800 - 900 |
Для расчета необходимо выбрать расстояние между тарелками, которое принимается в зависимости от диаметра клоны (табл. 2.12). На практике указанные рекомендации не всегда выполняются. Для большинства колонн расстояния между тарелками принимаются таким образом, чтобы облегчить чистку, ремонт и инспекцию тарелок: в колоннах диаметром до 2 м - не менее 450 мм, в колоннах большего диаметра - не менее 600 мм, в местах установки люков - не менее 600 мм. Кроме того, в колоннах с большим числом тарелок для снижения высоты колонны, её металлоемкости и стоимости, расстояние между тарелками уменьшают.
В табл. 2.14 приведены области применения различных типов тарелок.
Таблица 2.14. Применение тарелок разных типов
Тип тарелок |
Диаметр тарелок, мм. |
Область применения |
|
Тарелки для нефтепереработки |
|||
Клапанные прямоточные |
1000 - 4000 |
Установки АТ, ГФУ, стабилизационные колонны |
|
Клапанные балластные |
1000 - 9000 |
Установки АТ, ГФУ, стабилизационные колонны |
|
С S-образными элементами |
1000 - 8000 |
Установки АТ, стабилизационные колонны |
|
Ситчатые с отбойными элементами |
1200 - 9000 |
Вакуумные колонны |
|
Решетчатые провальные |
1000 - 3000 |
Процессы газофракционирования, азеотропная перегонка. |
|
Тарелки для нефтехимии |
|||
Клапанные |
1000 - 4000 |
При атмосферном и повышенном давлении |
|
Ситчато-клапанные |
1000 - 4000 |
При атмосферном давлении и под вакуумом |
|
Ситчатые |
400 - 4000 |
При любом давлении и стабильном режиме |
|
Жалюзийно-клапанные |
1000 - 4000 |
При атмосферном и повышенном давлении |
|
400 - 4000 |
При любом давлении и нестабильном режиме |
||
Ситчатые многосливные |
1600 - 4000 |
Для процессов, требующих высокой эффективности действия |
Примем к установке клапанные двухпоточные тарелки, расстояние между которыми 600 мм, затем проверим соответствие этой величины и рассчитанным диаметром колонны.
Диаметр рассчитывается из уравнения расхода:
,
где - объемный расход паров, м3/с, - максимально допустимая скорость паров, м/с.
,
где - коэффициент, зависящий от типа тарелки, расстояния между тарелками, нагрузки по жидкости, - плотность жидкой и паровой фаз соответственно в данном сечении колонны, кг/м3
.
Коэффициент К1 принимается в зависимости от конструкции тарелок:
Таблица 2.15. Зависимость коэффициента К1 от конструкции тарелок
Тарелка |
Коэффициент К1 |
|
Колпачковая тарелка |
1,0 |
|
Тарелка из S-образных элементов |
1,0 |
|
Клапанная тарелка |
1,15 |
|
Ситчатая и струйная тарелка |
1,2 |
|
Струйная тарелка с отбойниками |
1,4 |
Коэффициент К2 зависит от типа колонны:
Таблица 2.16. Зависимость коэффициента К2 от типа колонны
Колонна |
Коэффициент К2 |
|
Атмосферные колонны |
1,0 |
|
Вакуумные колонны с промывным сепаратором в зоне питания |
1,0 |
|
Вакуумные колонны без промывного сепаратора |
0,98 |
|
Вакуумные колонны для перегонки пенящихся и высоковязких жидкостей |
0,6 |
|
Абсорберы |
1,0 |
|
Десорберы |
1,13 |
В нашем случае К1 =1,15, К2 = 1,0.
Значение коэффициента С1 определяется по таблице 2.17 в зависимости от принятого расстояния между тарелками и типа тарелок. При расстоянии между клапанными тарелками 600 мм коэффициент С1 =1050.
Таблица 2.17. Значение коэффициента С1 в зависимости от конструкции тарелок
Расстояние между тарелками, мм |
Значение коэффициента С1 |
||
Колпачковые тарелки |
Клапанные, ситчатые, каскадные, струйные и др. |
||
250 |
170 |
260 |
|
300 |
310 |
430 |
|
350 |
430 |
600 |
|
400 |
520 |
730 |
|
450 |
610 |
840 |
|
500 |
690 |
920 |
|
550 |
740 |
1000 |
|
600 |
790 |
1050 |
|
650 |
820 |
1100 |
|
700 |
850 |
1140 |
|
750 |
880 |
1170 |
|
800 |
900 |
1210 |
Коэффициент К3 = 5,0 для струйных тарелок, для остальных К3 = 4,0.
Коэффициент л находится по уравнению:
,
где L - массовый расход флегмы в верхней части колонны, кг/ч:
,
,
Диаметр колонны:
м.
Полученный диаметр округляем в большую сторону до ближайшего стандартного значения. В табл. 2.18 приведены стандартные значения диаметров стальных колонн до 8 м.
Принимаем диаметр колонны = 2,4 м.
Проверяем скорость паров при принятом диаметре колонны:
,
м/с.
Таблица 2.18. Стандартные значения диаметров стальных колонн
Внутренний диаметр колонн, м |
||||||
0,4 |
0,9 |
1,8 |
2,8 |
3,8 |
6,3 |
|
0,5 |
1,0 |
2,0 |
3,0 |
4,0 |
7,0 |
|
0,6 |
1,2 |
2,2 |
3,2 |
4,5 |
7,5 |
|
0,7 |
1,4 |
2,4 |
3,4 |
5,0 |
8,0 |
|
0,8 |
1,6 |
2,6 |
3,6 |
5,6 |
Скорость паров, считая на полное сечение колонны должна составлять:
- в колоннах, работающих под давлением 0,2…0,6 м/с
- в атмосферных колоннах 0,45…0,85 м/с
- в вакуумных колоннах 2,5…3,5 м/с
Скорость паров в нашей колонне при диаметре 2,4 м находится в допустимых пределах.
Проверяем нагрузку тарелки по жидкости:
,
где - объемный расход флегмы в данном сечении колонны, м3/ч, n - количество потоков на данной тарелке, Щ - относительная длина слива, обычно находится в пределах Щ = 0,65-0,75.
В нашем случае = 108,70 м3/ч, n = 2, примем Щ = 0,7.
м3/(м*ч).
Полученный расход жидкости на единицу длины слива меньше максимально допустимого, которое составляет для клапанных. колпачковых, s-образных, ситчатых и подобных тарелок доп = 65 м3/(м*ч).
2.12 Гидравлическое сопротивление тарелки
Общее гидравлическое сопротивление тарелки (Па) определяется как сумма трех составляющих:
,
где - гидравлическое сопротивление сухой тарелки, обусловленное потерями на трение и местными сопротивлениями при движении паров в отверстиях и каналах сухой тарелки, Па, - гидравлическое сопротивление слоя жидкости на тарелке, Па, - гидравлическое сопротивление, связанное с преодолением сил поверхностного натяжения на границе жидкость - пар при выходе пара из отверстий тарелки в слой жидкости, Па.
Численное значение обычно значительно меньше суммы двух других составляющих:
<<< + ,
поэтому в технических расчетах величиной можно пренебречь:
?0.
Сопротивление сухой тарелки (Па) определяется по уравнению:
,
где - коэффициент местного сопротивления тарелки (табл. 2.19), - скорость паров в свободном сечении тарелки, м/с, - плотность паров в рассчитываемом сечении колонны, кг/м3.
Таблица 2.19. Коэффициенты местного сопротивления тарелок
Тип тарелки |
Значение коэффициента |
|
Клапанная |
4,8 |
|
Колпачковая |
4,5 - 7,5 |
|
S-образная |
20,0 |
|
Желобчатая |
4,6 - 5,1 |
|
Струйная без перегородок |
1,8 |
|
Струйная с перегородками |
2,35 - 2,9 |
|
Ситчатая при = 0,03 - 0,05 |
1,95 - 2,0 |
|
Ситчатая при = 0,05 - 0,10 |
1,82 |
|
Ситчатая при = 0,15 - 0,20 |
1,4 - 1,5 |
|
Где - доля свободного сечения тарелки, м2/м2 |
Скорость паров (м/с) определяется из уравнения расхода:
,
где - объемный расход паров, м3/с, - площадь отверстий в тарелке для свободного прохода паров, м2. Значение этой величины зависит от диаметра колонны и конструкции тарелки.
Таблица 2.20. Доля свободного сечения клапанных прямоточных тарелок
Диаметр колонны, м |
Доля свободного сечения тарелки, ц0, м2/м2 |
||
однопо точные тарелки |
двухпоточные тарелки |
||
1000 |
0,0769 |
- |
|
1200 |
0,1044 |
- |
|
1400 |
0,1142 |
0,0630 |
|
1600 |
0,1323 |
0,0724 |
|
1800 |
0,1323 |
0,0809 |
|
2000 |
0,1365 |
0,0895 |
|
2200 |
0,1426 |
0,0912 |
|
2400 |
0,1455 |
0,0956 |
|
2600 |
0,1491 |
0,1140 |
|
2800 |
0,1525 |
0,1232 |
|
3000 |
0,1487 |
0,1158 |
|
3200 |
0,1552 |
0,1235 |
|
3400 |
0,1538 |
0,1230 |
|
3600 |
0,1587 |
0,1275 |
|
3800 |
0,1580 |
0,1280 |
|
4000 |
0,1583 |
0,1340 |
Площадь отверстий для прохода паров при диаметре 2400 мм и ц0=0,0956 м2/м2:
,
м2.
Рассчитаем сопротивление тарелки отдельно для верхней и для нижней части колонны.
В верхней части колонны при расходе паров Vп=2,55 м3/с скорость паров в каналах сухой тарелки:
м/с.
В нижней части колонны при расходе паров Vп=0,35 м3/с скорость паров в каналах сухой тарелки:
м/с.
Гидравлическое сопротивление сухой тарелки в верхней части колонны при плотности паров кг/м3:
Па.
Гидравлическое сопротивление сухой тарелки в нижней части колонны при плотности паровкг/м3:
Па.
Гидравлическое сопротивление слоя жидкости (Па) на тарелке для всех тарелок, кроме колпачковых, определяем по формуле:
,
где - коэффициент аэрации, принимается в пределах 0,5-0,66, - плотность жидкости в данном сечении колонны, кг/м3, - высота сливной перегородки, м, - высота подпора жидкости над сливом, м.
Для тарелок со сливными перегородками должно выполняться условие:
+ ? 0,04 м.
В случае отсутствия подпора жидкости ( = 0) высота должна обеспечить это условие. Поэтому примем:
= 0,04 м.
Высота подпора жидкости (м) над сливом определяется по формуле:
,
где К - поправочный коэффициент, учитывающий влияние стенок колонны на работу сливного кармана, принимается в пределах К = 1,01-1,02, - нагрузка тарелки по жидкости на единицу длины слива сливной перегородки, м3/(м*ч).
Для верхней части колонны = 32,35 м3/(м*ч), кг/м3.
м.
Па.
Для нижней части колонны м3/(м*ч), кг/м3.
м,
Па.
Общее гидравлическое сопротивление тарелки в верхней части колонны:
Па.
Для нижней части колонны:
Па.
2.13 Высота колонны
Высота колонны рассчитывается по уравнению:
Нк = Нв + Нн + Нк + Ни + Нп + Но,
где Нв - высота от верхнего днища до верхней тарелки, м, Нн - высота от нижней тарелки до нижнего днища, м, Нк - высота концентрационной тарельчатой части колонны, м, Ни - высота исчерпывающей, отгонной тарельчатой части колонны, м, Нп - высота секции питания, м, Но - высота опоры, м.
Значения Нв и Нн выбираем в соответствии с рекомендациями табл. 2.21.
Таблица 2.21. Значения Нв и Нн в зависимости от диаметра колонны
Диаметр колонны |
Значение Нв, м |
Значение Нн, м |
|
0,4 - 1,0 |
0,6 |
1,5 |
|
1,2 - 2,2 |
1,0 |
2,0 |
|
2,4 и более |
1,4 |
2,5 |
В нашем случае Нв = 1,4 м и Нв =2,5 м.
Высоты Нк и Ни зависят от числа тарелок в соответствующих частях колонны и расстояние между ними:
м,
м,
где h =0,60 м - расстояние между тарелками.
Высота секции питания Нп берется из расчета расстояния между тремя-четырьмя тарелками. Примем расстояние в три тарелки:
Нп = (3 - 1)*h = (3 - 1)*0,60 = 1,2 м.
Штуцер отбора нижнего продукта должен находиться на отметке не ниже 4-5 м от земли для того, чтобы обеспечить нормальную работу готового насоса. Поэтому высота опоры конструируется с учетом обеспечения необходимого подпора жидкости и принимается высотой не менее 4-5 м. Примем Но =4 м.
Полная высота колонны:
Нк =1,4 + 2,5 + 9,6 + 7,8 + 1,2 + 4,0 = 26,5 м.
2.14 Диаметры штуцеров
Диаметры штуцеров определяют по допустимой скорости потока:
,
где V - объемный расход потока через штуцер, м3/c, - допустимая линейная скорость потока, определяется в зависимости от назначения штуцера и фазового равновесия потока (м/с):
Таблица 2.22. Зависимость линейной скорости потока от назначения штуцера и фазового равновесия потока
Скорость жидкостного потока |
||
На приеме насоса и в самотечных трубопроводах |
0,2 - 0,6 |
|
На выкиде из насоса |
1 - 2 |
|
Скорость парового потока |
||
В шлемовых трубах и из кипятильника в колонну |
10 - 30 |
|
В трубопроводах из отпарных секций |
10 - 40 |
|
В шлемовых трубах вакуумных колонн |
20 - 60 |
|
При подаче сырья в колонну |
30 - 50 |
|
Скорость парожидкостного потока при подаче сырья в колонну |
0,5 - 1,0 |
Таблица 2.23. Стандартные значения диаметров штуцеров
D, мм |
||||||
10 |
50 |
200 |
600 |
1400 |
2600 |
|
15 |
65 |
250 |
800 |
1600 |
2800 |
|
20 |
80 |
300 |
900 |
1800 |
3000 |
|
25 |
100 |
350 |
1000 |
2000 |
||
32 |
125 |
400 |
1100 |
2200 |
||
40 |
150 |
500 |
1200 |
2400 |
Список использованных источников
1) Савченков А.Л. Технологический расчет ректификационной колонны: учебное пособие.-Тюмень: ТюмГНГУ, 2012. - 64 с.
2) Савченков А.Л. Курсовое проектирование: методические указания по дисциплинам «Основы проектирования и оборудование предприятий органического синтеза», «Основы проектирования и оборудование предприятий отрасли» для студентов специальности 240401.65 «Химическая технология органических веществ», направления 240100.62 «Химическая технология» всех форм обучения. - Тюмень: ТюмГНГУ, 2012. - 24 с.
3) Мановян А.К. Технология первичной переработки нефти и газа. Учебное пособие для вузов. Изд. 2-е, испр.-М.: Химия, 2001. - 568 с.
4) Справочник нефтепереработчика: Справочник / Под ред. Г.А. Ластовкина, Е.Д. Радченко, М.Г. Рудина. - Л.: Химия, 1986. - 648 с.
5) Подвинцев Е.Б. Нефтепереработка. Практический вводный курс: Учебное пособие. Долгопрудный: Издательский Дом «Интеллект», 2011. - 120 с.
6) Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа: Учебное пособие для вузов. - Уфа: Гилем, 2002. - 672 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Способы регулирования температурного режима по высоте колонны первичной переработки нефти. Схема работы парциального конденсатора и циркуляционного неиспаряющегося орошения. Варианты подачи орошения в сложной ректификационной колонне по переработке нефти.
презентация [1,8 M], добавлен 26.06.2014Основы процесса ректификации. Физико-химические свойства нефти и составляющих ее фракций. Выбор варианта переработки нефти. Расчет материального баланса и температурного режима установки. Определение теплового баланса вакуумной колонны и теплообменника.
курсовая работа [127,6 K], добавлен 09.03.2012Технологические и конструкторские расчеты основных параметров ректификационной колонны: составление материального баланса, расчет давления в колонне; построение диаграммы фазового равновесия. Определение линейной скорости паров, тепловой баланс колонны.
курсовая работа [330,8 K], добавлен 06.03.2013Технология переработки компонентов природного газа и отходящих газов С2-С5 нефтедобычи и нефтепереработки в жидкие углеводороды состава С6-С12. Особенности расчета технологических параметров ректификационной колонны, ее конденсатора и кипятильника.
контрольная работа [531,6 K], добавлен 06.11.2012Характеристика нефти по ГОСТ Р 51858-2002 и способы ее переработки. Выбор и обоснование технологической схемы атмосферно-вакуумной трубчатой установки (АВТ). Расчет количества и состава паровой и жидкой фаз в емкости орошения отбензинивающей колонны.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 07.09.2012Элементный состав нефти и характеристика нефтепродуктов. Обоснование выбора и описание технологической схемы атмосферной колонны. Расчет ректификационной колонны К-1, К-2, трубчатой печи, теплообменника, конденсатора и холодильника, подбор насоса.
курсовая работа [1004,4 K], добавлен 11.05.2015Понятие процесса ректификации. Расчет материального баланса процесса. Определение минимального флегмового числа. Конструктивный расчёт ректификационной колонны. Определение геометрических характеристик трубопровода. Технологическая схема ректификации.
курсовая работа [272,4 K], добавлен 03.01.2010Расчет ректификационной колонны непрерывного действия для разделения бинарной смеси ацетон-вода. Материальный баланс колонны. Скорость пара и диаметр колонны. Гидравлический расчет тарелок, определение их числа и высоты колонны. Тепловой расчет установки.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 02.05.2011Описание технологического процесса фракционирования углеводородного сырья. Схема дисцилляции — фракционирования нефти. Регулирование уровня мазута в кубе ректификационной колонны. Обработка массива данных с помощью пакета System Identification Toolbox.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 28.05.2015Ознакомление с процессом подготовки нефти к переработке. Общие сведения о перегонке и ректификации нефти. Проектирование технологической схемы установки перегонки. Расчет основной нефтеперегонной колонны К-2; определение ее геометрических размеров.
курсовая работа [418,8 K], добавлен 20.05.2015