Тепловой баланс колонны

Приходные и расходные статьи теплового баланса без тепла, снимаемого орошениями, приводится в таблице 6.14.

Энтальпия углеводородных паровых Г и жидкостных 1^ж потоков рассчитываем по формулам:

• 1^П= (129,58 + 0,134-Т + 0,00059 Т²)(4 - р₁₅¹⁵) - 308,99; [94, с.17] (6.110)
• 1^Ж = (1/л/ р15¹⁵)(0,0017 Т²+ 0,762 Т - 334,25); [94, с.17] (6.111)

где Т - температура потока, К;

pi5¹⁵ — относительная плотность потока.

Количество паровой фазы сырья:

L_n = L e, [94, с.17] (6.112)

где L - количество сырья, кг/час;

е - массовая доля отгона на входе в колонну.

L_n = 294 120,0 0,455 = 133 824,6 кг/час.

Таблица 6.14 - Тепловой баланс колонны

Общее количество тепла, которое необходимо снять орошением:

Qop = Qnpnx - Qpacxoa, [94, С. 17] (6.113)

Q_op= 88147,23 - 65288,32 = 22858,91 кВт

Внутренние материальные потоки в колонне

Из совместного решения материального и теплового баланса 3-ей простой колонны при условии, что с 13-ой тарелки вся флегма перетекает в боковой погон керосина, находим количество холодного орошения g_XOJI, подаваемого на верхнюю тарелку.

G12 и G₂₀- пары поднимающиеся с 12-ой и 20-ой тарелки;

ёх_ОЛ- холодное орошение, подаваемое на верхнюю тарелку;

G₁₂ = D + R₄

G₂o = D + g_xon

Составляем уравнение теплового баланса 3-ей простой колонны:

D-W+ R₃-I_r34ⁿ+ gxo_Ji'Ixon^5K= D-I_TDⁿ+ R₃-I_TR3ⁿ+ g_XOJ1-I_r41ⁿ, [94, с.18] (6.114)

Температура холодного орошения принимаем 40 °C [95, с. 13].

Находим количество холодного орошения:

gxon = Qxon/(I_Dⁿ- 1хол^Ж), [94, С.18] (6.1 15)

Qxoji= D (I_T34ⁿ - I_TDⁿ) + R₃-(I_T34ⁿ- W), [94, c.18] (6.116)

где t₃₄= 212 °C; t_D= 135°C; t_R3= 202°C; pi₅¹⁵(R₃) = 0,781; p_]5¹⁵(D) = 0,677.

Q_X0JI= 16 735,43-(798,74 - 629,38) + 60 706,37-(764,07 - 465,55) = = 20 956 378,0 кДж/час = 5821,22 кВт

g_XOJI= 20 956 378,0 / (629,38 - 86,05) = 38570,26 кг/ч

Количество флегмы стекающей с 20-ой тарелки:

g20 = Qxon /(Iti9ⁿ - W), [94, С. 18] (6.117)

g₂₀=20 956 378,0/(643,83-313,69)=63477,25 кг/ч

Флегмовое число:

^2o⁼g2o/D, [94, с. 19] (6.118)

Ф₂₀= 63477,25 /16735,73 = 3,79

Количество G_B паров на верху колонны:

G_B = g_xon+ D = 38 570,26 + 16 735,43=55 305,69 кг/ч

Объем паров на верху колонны:

V_B= (G_B/M)-(22,4T_Bl,0)/(3600-273 P_B), [94, с. 19] (6.119)

где G_B- количество нефтяных паров наверху колонны, кг/ч;

М - молекулярная масса паров, кг/кмоль;

Т_в - температура наверху колонны, К;

Р_в- давление наверху колонны, МПа.

V_B= (55305,69/77,5)-(22,4-408-1,0)/(3600-273-7,0) = 0,95 м³/с

Плотность паровой и жидкой фазы:

p_n=G_B/V_B-3600, [94, с.19] (6.120)

р_п = 55305,69 / 0,95 -3600= 16,17 кг/м³;

р₄²⁰ = 0,673.

Относительная плотность жидких нефтепродуктов при любой температуре t рассчитывается по формуле:

р₄‘ = р₄²⁰-_r(t - 20), [94, с.19] (6.121) где у = 0,0008568

р₄¹³⁵= 0,673 - 0,0008568 (135 - 20) = 0,575;

Соответственно, абсолютная плотность р_ж = 575 кг/м³. Нагрузка тарелки по жидкости:

U=g₂₀/p«, [94, с. 19] (6.122)

Ь_ж = 63477,25 / 575 = 110,4 м³/час

Количество тепла, снимаемое циркуляционным орошением:

Quo = Qop - Qxoj., [94, с.22] (6.123)

где Qop - тепло, снимаемое орошениями, кВт;

Qxon - тепло, снимаемое холодным орошением, кВт.

Quo = 22858,91 - 5821,22 = 17037,69 кВт = 61 335 856,0 кДж/ч

guo = Quo /(1тб^ж - 1₇о^ж), [94, с.22] (6.124)

где Quo - тепло циркуляционного орошения, кДж/час;

• 1_т6^ж - энтальпия жидкости на шестой тарелки колонны, кДж/кг;
• 1₇₀^ж - энтальпия циркуляционного орошения при входе его в колонну, кДж/кг.

guo ⁼ 61 335 856,0/(650,26 - 139,20) = 120016,9 кг/ч

Количество флегмы, стекающей с 6-ой тарелки на 5-ую:

guo=Quo/(I_T5ⁿ-I_T6^5K), [94, с.22] (6.125)

где 1_т5^п-энтальпия паров, поднимающиеся с 5-ой тарелки, кДж/кг.

guo= 61 335 856,0/(927,14 - 650,26) = 221 525,05 кг/ч

Флегмовое число:

Ф₆ = guo /(D + R₃ + R₂), [94, с.22] (6.126)

Ф₆= 221 525,05/(16 735,43 + 60 706,37 + 41 529,74) = 1,86

ИЗ

Количество паров под 6-ой тарелкой:

G₅= 221 525,05 + 118 971,54 = 340 496,59 кг/ч

Объем паров вычисляем по формуле (6.119):

V₆= (340 496,59/208)-(22,4-548-1,0)/(3600-273-7,1) = 2,88 м³/с

Плотность паровой и жидкой фазы находим по формулам (6.120), (6.121):

р_п = 340 496,59/2,88-3600 = 32,84 кг/м³;

р₄²⁰= 0,873, р_ж²⁷⁵= 0,652.

Нагрузка тарелки по жидкости находим по формуле (6.122):

Ь_ж= 221 525,05/652 = 339,76 м³/ч