Расчет установки первичной переработки нефти

Gвп, Gк, Gдт, Gон – количество водяного пара, керосиновой, дизельной фракции, отбензиненной нефти соответственно, кг/с.

Принимаем массовые доли водяного пара

 

ук = 0,03;

удт = 0,03;

уон = 0,01.

.

 

Принимаем кратность острого орошения F0 = 1,5, тогда количество острого орошения вычислим по формуле

 

,                                                       (6.3)

 

где g0 – количество острого орошения, кг/с;

Gб – количество бензиновой фракции, кг/с.

 

g0 = 1,5∙8,9 = 13,38 кг/с.

 

Тогда парциальное давление углеводородов определяeтся по формулe

 

,                                              (6.4)

;

 

где Мб – молекулярная масса бензина;

Мвп – молекулярная масса водяного пара.

,

МПа.

Расчет температуры верха колонны производим на ЭВМ. Расчет температуры верха колонны ведется из условия конца однократного испарения бензиновой фракции. В таблице 6.1 представлены исходные данные для расчета на ЭВМ. Предварительно бензиновую фракцию разбиваем на ряд узких фракций (таблица 6.2). Результаты расчета представлены в таблице 6.3

 

Таблица 6.1 – Исходные данные

Параметр	Значение
Давление, МПа	0,129
Количество водяного пара, доля мольная на сырье, моль/моль	0
Количество углеводородного сырья, кг/с	22,30
Доля отгона, мольная доля	1

 

 

Таблица 6.2 – Характеристика условных фракций

№	Массовая доля	Плотность компонентов	Температура кипения компонентов, °С	Молекулярная масса  компонентов
1	0,100	0,684	63,4	87,4
2	0,100	0,692	69,2	89,7
3	0,100	0,700	75,1	92,1
4	0,100	0,707	80,9	94,5
5	0,100	0,714	86,7	96,9
6	0,100	0,720	92,4	99,3
7	0,100	0,726	98,1	101,8
8	0,100	0,732	103,7	104,3
9	0,100	0,737	109,3	106,8
10	0,100	0,742	114,9	109,3

 

 

Таблица 6.3 – Результаты расчета

Наименование параметра	Значение
Массовая доля отгона	1,0000
Мольная доля отгона	1,0000
Давление, МПа	0,129
Температура, °C	99,1
Критическая температура, K	274,2
Критическое давление, МПа	0,100
Плотность жидкости, г/см3	0,723
Плотность пара, г/см3	0,715
Энтальпия жидкости, кДж/кг	50,4
Энтальпия пара, кДж/кг	542,4
Молекулярная масса сырья	97,7
Плотность сырья, г/см3	0,715
Количество водяного пара, моль/моль	0

 

 

6.2 Расчет температуры низа колонны К-2

Расчет температуры низа колонны К-2 производится исходя из условия начала однократного испарения мазута, выводимого с низа колонны.

Рассчитываем давление внизу колонны по уравнению

 

,                                                   (6.6)

 

где n2 – число тарелок в отгонной части К-2, принимаем n2 =7;

DР – перепад давления на одну тарелку, принимаем DР = 0,000000129 МПа,

 

.

 

Парциальное давление углеводородов определяется по формуле

 

,                                                 (6.7)

 

где Gвп, Gм – количество водяного пара и мазута соответственно, кг/с;

Мм, Мвп – молекулярная масса мазута и водяного пара соответственно.

Количество водяного пара определяется по формуле

 

,                                                     (6.8)

.

 

Дальнейший расчет заключается в подборе температуры низа колонны К-2 и расчете на ЭВМ массовой доли отгона, значение которой должно быть приблизительно равно количеству водяного пара, подаваемого вниз колонны для отпарки.

Количество водяного пара рассчитаем по формуле

 

,                                                  (6.9)

 

где – массовая доля водяного пара.

 

.

Мольная доля водяного пара на сырье eвп/с, рассчитывается по формуле

 

,                                                  (6.10)

 

где Gc – количество сырья, кг/с;

Mc – молекулярная масса сырья.

Так как в данном случае сырьем являемся мазут, то получаем

 

.

 

Исходные данные представлены в таблицах 6.4, 6.5, расчетные данные в таблице 6.6.

 

Таблица 6.4 – Исходные данные

Параметр	Значение
Количество компонентов	10
Давление, МПа	0,25
Количество углеводородного сырья, кг/с	72,38

 

 

Таблица 6.5 – Характеристика условных фракций

№	Массовая доля	Плотность компонентов	Температура кипения компонентов, °С	Молекулярная масса  компонентов
1	0,0489	0,871	362,7	299,6
2	0,0489	0,882	392,1	326,8
3	0,0489	0,892	424,7	354,3
4	0,0489	0,904	462,1	381,8
5	0,0489	0,917	505,7	408,8
6	0,0489	0,934	557,2	435,0
7	0,0489	0,956	618,6	459,9
8	0,0489	0,983	691,9	483,2
9	0,0489	1,018	779,3	504,3
10	0,0489	1,060	883,2	522,6

 

 

Таблица 6.6 – Результаты расчета

Наименование параметра	Значение
Массовая доля отгона	0,0028
Мольная доля отгона	0,0035
Давление, МПа	0,250
Температура, °C	311,8
Критическая температура, K	274,2
Критическое давление, МПа	0,100
Плотность жидкости, г/см3	0,938
Плотность пара, г/см3	0,879
Энтальпия жидкости, кДж/кг	170,7
Энтальпия пара, кДж/кг	961,7
Молекулярная масса сырья	827,6
Плотность сырья, г/см3	0,938
Количество водяного пара, моль/моль	0,100

 

 

6.3 Расчет температуры вывода бокового погона

 

Расчет температуры вывода бокового погона ведем методом двойного подбора.

Для этого принимаем количество стекающей с вышележащей тарелки (отбора фракции дизельного топлива) флегмы g = 35,852 кг/с.

Принимаем состав флегмы (в массовых долях):

– бензин mб = 0;

– керосин mк = 0;

– дизельное топливо mдт = 1,000.

Тогда количество компонентов в стекающей флегме будет

 

,

,

.

 

Количество компонентов в парах определится по формуле

 

,                                                   (6.11)

 

где Gi, Giп, Giф – количество i-го компонента, его количество в парах и в стекающей флегме соответственно, кг/с.

 

,

,

.

 

Давление в зоне вывода дизельного топлива определяем по уравнению

 

,                                                (6.12)

 

где n3 – число тарелок от зоны ввода сырья до зоны вывода дизельного топлива n3 = 18.

 

.

 

Определяем парциальное давление углеводородов

 

,                                    (6.13)

 

где Gвп – количество водяного пара, кг/с, определяется по формуле (6.8)

 

.

 

 

 

 

 

С помощью ЭВМ производится расчет температуры паров. Исходные данные представлены в таблицах 6.7, 6.8, расчетные данные в таблицах 6.9, 6.10.

 

Таблица 6.7 – Исходные данные

Параметр	Значение
Количество компонентов	3
Давление, МПа	0,207
Количество водяного пара, доля мольная на сырье, моль/моль	0,020
Количество углеводородного сырья, кг/с	90,24
Доля отгона, мольная доля	1

 

 

Таблица 6.8 – Характеристика условных фракций

№	Компонент	Массовая доля	Плотность компонентов	Температура кипения компонентов, °С	Молекулярная масса  компонентов
1	62 - 120 °С	0,000	0,717	89,55	98,07
2	120 - 230 °С	0,000	0,787	178,15	142,94
3	230 - 350 °С	1,000	0,843	291,51	230,40

 

 

Таблица 6.9 – Результаты расчета

Наименование параметра	Значение
Массовая доля отгона	1,0000
Мольная доля отгона	1,0000
Давление, МПа	0,207
Температура, °C	324,5
Критическая температура, K	274,2
Критическое давление, МПа	0,100
Плотность жидкости, г/см3	0,843
Плотность пара, г/см3	0,843
Энтальпия жидкости, кДж/кг	187,3
Энтальпия пара, кДж/кг	1012,0
Молекулярная масса сырья	230,4
Плотность сырья, г/см3	0,843
Количество водяного пара, моль/моль	0,020