Установка АВТ для переработки

Массовая  доля отгона рассчитывается по уравнению:

e^M=e∙M_y/(M_y∙e+M_x∙ (1-e))

e^M=0,844∙196,4168/(196,4168∙0,844+382,882∙ (1-0,844)=0,73512

Плотность пара:

ρ_y=1/∑ (y^M_i/ ρ_i )

ρ_y=1/1,2547=0,79700

Плотность жидкости:

ρ_х=1/∑ (х^M_i/ ρ_i )

ρ_х=1/1,09754=0,91112

 

1.7.3 Расчет температуры вывода бокового погона в зоне вывода дизельного топлива.

 

 

Рисунок 1.3 - К расчету температуры вывода бокового погона

 

 

Температура бокового погона определяется методом  подбора: задаются количеством флегмы "g " и ее составом (Х принятое). Последующими расчетами доказывают правильность принятого состава флегмы.

Количество  флегмы рекомендуется принимать  в пределах 15-20 кг.

 

1) Принимается  количество флегмы g=17 кг. Состав флегмы массовый (Х принятое):

  Б=0,0202

 ДТ1=0,1138

 ДТ2= (1-0,0202-0,1138)=0,8660

2) Рассчитывается  количество компонентов во флегме:

Б_g=17∙0,0202=0,3434 кг

ДT1_g=17∙0,1138=1,934 кг

ДТ2_g=17∙0,8660=14,722 кг

Составим  уравнение материального баланса  по обозначенному на рисунке 3 контуру:                                        

F + g + в.п. = G + М_ф ,

Подставим в это выражение величину

F=Б_ф+РТ_ф+ДТ_ф+М_ф ,

  где Б_ф, РТ_ф, ДТ_ф, М_ф - соответственно фактические выходы бензина, реактивного топлива, дизтоплива и мазута (эти данные берутся из таблицы 1.7).

После подстановки и сокращения Мф получим:

G = (ТБ_ф+ТБ_g)+(РТ_ф+РТ_g)+(ДТ_ф+ДТ_g)+в.п.

3) Рассчитывается  количество компонентов в парах: 

Б_G = 18,42+0,3434 =18,763 кг

ДT1_G= 20,54+1,934 =22,474 кг

ДТ2_G= 14,88+14,722 =29,602 кг

в.п.= 85,5 ∙ 0,01 = 0,855 кг (1% на сырьё)

4) Рассчитывается  давление в зоне вывода бокового  погона:

Р_ДТ=Р_н-(N_o+N_ДТ) ∙∆Р

Р_ДТ=0,17-(6+10) ∙0,0008=0,1572 МПа

Температура паров рассчитывается методом подбора из условия конца ОИ:

∑Yi/Ki=1

Расчет  сводится в таблицу 1.8.

Таблица 1.8 – Расчет температуры паров G

 

Компонент	кг  в парах	Mi	кгмоли Ni=кг/Мi	Yi=Ni/ƩNi	Принимаем tG=279 оС
					Pi	Ki	Xi=Yi/Ki	Mi∙Xi	Xрасч.
Б	18,763	122	0,134024	0,3481537	1,3937	8,865776081	0,0611561	8,561854	0,020206415
ДТ1	22,474	178	0,099887	0,2594758	0,2966	1,886768448	0,158523943	35,66788718	0,113728119
ДТ2	29,602	249	0,09549	0,2480543	0,0513	0,326335878	0,7811973	242,171163	0,866065466
в.п.	0,855	18	0,055556	0,1443162		∞	0	0	0
			0,384957	1			0,99969	286,4009042	1

 

Константа фазового равновесия в.п. принимается "∞" из условия, что

конденсация в.п. недопустима и, следовательно, Х_в.п.=Y_в.п./К_в.п.=0.

Y_в.п. не = 0, поэтому Х_в.п.=0 только при К_в.п. =∞ .

По  данным расчета делаю вывод: принятый состав флегмы близок к расчетному,  поэтому можно переходить к составлению теплового баланса по контуру, обозначенному на рисунке 1.3.

 

Уравнение теплового баланса по обозначенному  контуру:

Q_F+Q_g=Q_G+Q_M+Q_пцо1,

где Q_f, Q_g - тепло, вносимое сырьем и флегмой;

Q_G, Q_m- тепло, выносимое парами и мазутом;

Q_ПЦО1 - тепло, снимаемое промежуточным циркуляционным орошением под тарелкой вывода бокового погона.

Водяной пар в тепловом балансе не учитывается.

 

Приход  тепла

1. С сырьем

Q_f  = F ∙ J^F,

где F – количество сырья;

      J^F – энтальпия парожидкостной смеси.

J^F = j∙e^масс. + i∙(1- e^масс.),

где i, j – соответственно энтальпия жидкой и паровой фаз сырья.

i = 4,187 ∙ кДж/кг,    

i = 4,187 ∙ кДж/кг

j=4,187∙[(50,2+0,109∙t + 0,00014∙t² ∙(4 - ρ_у) -73,8] кДж/кг,

j =4,187∙[(50,2+0,109∙344 + 0,00014∙344² )∙(4 – 0,797) -73,8]=1089 кДж/кг

где t, ρ_х, ρ_y - соответственно температура, плотности жидкости и пара

ρ_х = 0,911, ρ_y = 0,797, e^масс =0,716  [ П.з., с. 24],

t=344 °С

J^F=1089∙0,716 +(1-0,716) ∙818=1012 кДж/кг.

Q_F=85,5∙1012=86529 кДж

2. С флегмой:

Температура флегмы (а это и есть температура вывода бокового погона) рассчитывается по уравнению:

t_g=t_G-(t_F-t_G)/N_дт ,              (3)

t_g=279-(344-279)/10=273˚С   

Плотность флегмы:

ρ_g= ,  (4)

ρ_g= = 0,840.

Энтальпия флегмы i_g рассчитывается по формуле (1) с использованием значений t_g и p_g. 

  i = 4,187 ∙ (0,403∙273+0,000405∙273²)/ (0,840)^0,5 =641   кДж/кг ,

Q_g=g∙i_g

Q_g=17∙641=10897 кДж

Итого: приход тепла 

Q_пpиx = Q_f + Q_g=86529+10897=97426 кДж

 

Расход  тепла:                                                         

1. С мазутом (ρ мазута из таблицы 1.6)

t_M = t_F-20=344-20=324

Q_M = М_ф ∙ i_М

i_М рассчитывается по формуле (1).

i_м= 4,187∙ = 759 кДж/кг.

Q_M =34,95∙759=26527 кДж

2. С парами G:

Q_G = G∙J_G.                                                     

Количество  углеводородных паров:

G = Б_G + ДТ1_G + ДТ2_G.

G =18,763+22,474+29,602=70,839 кг

Плотность углеводородных паров:

ρ_G = ,

ρ_G= = 0,801.        

j_g рассчитывается по формуле (2)

j_g=4,187∙ [(50,2+0,109∙279+0,00014∙279²) ∙ (4-0,840)-73,8]=902 кДж/кг

Q_G =70,839∙902=63897

Расход  тепла:

Q_pacx = Q_M + Q_G

  Q_pacx =26527 +63897=90424 кДж

Из  теплового баланса рассчитывается тепло, снимаемое промежуточным  циркуляционным орошением:

Q_пцо1= Q_прих - Q_pacx

Q_пцо1= 97426 - 90424=7002 кДж

 

1.7.4 Расчет отпарной колонны дизельного топлива

 

Расчет  отпарной колонны заключается в  итерационном подборе количества флегмы "g _ст", поступающей в аппарат из основной колонны, и определении температуры дизтоплива, уходящего с низа отпарной колонны. Необходимо привести рисунок, изображающий фрагмент основной колонны и отпарную колонну дизельного топлива.

 

  Рисунок 1.4 – К расчету отпарной колонны дизтоплива.

 

Рассчитывается количество водяного пара, подаваемого в низ колонны

G_в.п. = ДТф ∙ 0,01 = 14,88 ∙ 0,01 = 0,1488 кг.

Температура верха отпарной колонны принимается на 5˚С ниже температуры флегмы t _GCT =t _gCT - 5 = 273- 5=268˚С.

1) Принимаем g_CT ⁼ 18,68  кг  (g_cт ДТ_ф).

Принимаем, что с верха отпарной колонны  уходят полностью бензин, реактивное топливо, водяной пар и часть дизельного топлива.

2) Рассчитывается  количество углеводородных компонентов  в парах Gст (состав g_СТ принимается из таблицы 1.8 равным Х_расч.):

Б= g_ст ∙ 0,0202 = 18,68∙ 0,0202=0,3773

ДТ1= g_ст ∙0,1138 = 18,68∙0,1138=2,125

ДТ2= g_ст ∙0,8660 – 14,88 = 18,68∙0,8660 - 14,88 = 1,297

где 14,88 - количество ДТф, уходящего с низа отпарной колонны.

G_CT=0,3773+2,125+1,297=3,799 кг

3. Определяем, находятся ли пары данного состава в состоянии насыщения. Расчет сводится в таблицу 1.9.

 Таблица 1.9 - Проверка насыщенности паров G_ст

Компоненты	кг	Мi	кг  моли Ni=кг/Мi	Yi=Ni/ƩNi	tGст=268 °С
					Pi	Ki	Xi=Yi/Ki
Б	0,3773	122	0,003093	0,108483	1,8215	8,865776	0,082236
РТ	2,125	178	0,011943	0,418884	0,2987	1,905852	0,289788
ДТ	1,297	249	0,005208	0,182682	0,0375	0,326336	0,629796
в.п.	0,1488	18	0,008267	0,289951			0

                                Ʃ=0,0285      Ʃ=1                             Ʃ=0,999

  При выполнении условия для последнего столбца таблицы можно сделать вывод, что пар G_ct насыщенный и, следовательно, количество g_CT принято правильно. 

4) Расчет  температуры вывода ДТ_ф

Уравнение теплового баланса отпарной колонны:             

Qg_ст = Q_Gст + Q_ДТ или g_cт ∙ i = G_ст ∙ j + ДТ_ф ∙ i_ДТ, откуда

i_ДТ = (g_cт ∙ i - G_ст ∙ j) / ДТ_ф.

Для определения энтальпии паров G_ct необходимо предварительно рассчитать плотность паров по формуле (4), а затем использовать формулу (2). Энтальпия i=i_g и берется из расчета теплового баланса нижнего контура основной колонны.

ρ_ст = = 0,809

j_G = 4,187 ∙ [(50,2+0,109∙268+0,00014∙268²) ∙ (4-0,809) - 73,8] = 886 кДж/кг

Q_дт2 = 18,68∙641-3,799∙886 =8608 кДж

i_ДТ2 = 8608/14,88=578,5 кДж/кг

 

Зная  плотность ДТ и энтальпию iдт, можно рассчитать его температуру из

квадратного уравнения:

0,000405 ∙t² + 0,403∙t - [i ∙ (ρ)^0,5/4,187] = 0,

где t – температура продукта;

      i – энтальпия продукта;

      ρ – относительная плотность продукта.

t_ДТ = .      (5)

t_дт = [-0,403+(0,403² + 4∙0,000405∙ 578,5∙ (0,847)^0,5/ 4,187)^0,5] / 2∙ 0,000405 = 251,806˚С

 

1.7.5 Расчет температуры верха  колонны К-2

 

Температура верха рассчитывается из условия  конца ОИ паров, уходящих с верха  колонны ∑Yi/Xi=1

Для повышения точности расчета бензиновая фракция разбивается на 3 более узкие фракции:

Б1 (100-130 °С),

Б2 (130-155 °С).

Б3 (155-180 °С).

Рассчитывается  количество водяного пара, уходящего  с верха колонны:

G_в.п.=G_H+G_ДТ1+G_ДТ2

где G_H,  G_ДТ1,  G_ДТ2 – соответственно количество водяного пара, подаваемого в низ К-2, отпарную колонну ДТ1 и отпарную колонну ДТ2.

G_в.п.= 0,855+0,2054+0,1488=1,2092 кг

Рассчитывается  давление верха колонны:

Р_в = Р_н - ∆р ∙ (N_о + N_ДТ + N_РТ + N_Б), МПа,

где  N_о, N_ДТ, N_РТ, N_Б – соответственно число тарелок в отпарной части колонны, между подачей сырья и выводом дизтоплива, между выводом дизтоплива и выводом РТ, между выводом РТ и выводом бензина.

  Р_в = 0,17 - 0,0008 ∙ (6 + 10 + 12 + 15) = 0,1356 МПа.

Таблица 1.10 - К расчету температуры верха при циркуляционном орошении

Компоненты	кг аi	Мi	кгмоли Ni=аi/Мi	Yi=Ni/ƩNi	Принимаем tв=143,2 °С
					Рi*	Кi=Рi/Рв	Хi=Yi/Ki
Б1 (100-130)	6,4	108	0,0593	0,266890094	0,215218013	1,58715349	0,168156448
Б2 (130-150)	6,5	123	0,0528	0,238004123	0,101962186	0,75193353	0,316522825
Б3 (155-180)	5,9	138	0,04275	0,1925525	0,050442583	0,37199545	0,517620576
В.п.	1,2092	18	0,06718	0,302553283	-		0
Ʃ			0,2220	1			1,00