Материал: Kursovaya

i = 4,187 ⋅ [(0,403 ⋅ t + 0,000405 ⋅ t²) / (ρ_х)^0,5] кДж/кг, (1.3)

где t, ρ_х – соответственно температура и плотность жидкости.

j = 4,187 ⋅ [(50,2 + 0,109 ⋅ t + 0,00014 ⋅ t²) ⋅ (4 – ρ_y) – 73,8] кДж/кг, (1.4)

где t, ρ_y – соответственно температура и плотность пара.

i = 4,187 ⋅ [(0,403 ⋅ 350 + 0,000405 ⋅ 350²) / (0,951)^0,5] = 818 кДж/кг

j = 4,187 ⋅ [(50,2 + 0,109 ⋅ 350 + 0,00014 ⋅ 350²) ⋅ (4 – 0,786) –73,8] = = 1111 кДж/кг

J^F = 1111 ⋅ 0,540 + 818 ⋅ (1 – 0,540) = 976,27 кДж/кг

Q_f = 100 ⋅ 976,27 = 97627 кДж

2 С флегмой g

Q_g = g ⋅ i_g

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

t_g = t_G – (t_F – t_G) / N_дт;

t_g = 266 – (350 – 266) / 10 = 258 °С

Плотность флегмы:

ρ_g = , (1.5)

ρ_g = = 0,838

Энтальпия флегмы i_g рассчитывается по формуле 1.3 с использованием значений t_g и ρ_g:

i = 4,187 ⋅ [(0,403 ⋅ 258 + 0,000405 ⋅ 258²) / (0,838)^0,5] = 598 кДж/кг

Q_g = 18 ⋅ 598 = 10758 кДж

Итого приход тепла:

Q_пpиx = Q_F + Q_g = 97627 + 10758 = 108385 кДж

Расход тепла

1 С мазутом (ρ мазута из таблицы 1.9)

t_м = t_F – 20 = 350 – 20 = 330 °С

Q_м = М_м ⋅ i_м

i_м рассчитывается по формуле 1.3:

i_м = 4,187 ⋅ [(0,403 ⋅ 330 + 0,000405 ⋅ 330²) / (0,948)^0,5] = 762 кДж/кг

Q_M = 53,44 ⋅ 762 = 40701 кДж

2 С парами G

Q_G = G ⋅ j_G

Количество углеводородных паров:

G = Б_G + РТ_G + ДТ_G

G = 10,56 + 16,76 + 37,24 = 64,56 кг

Плотность углеводородных паров:

ρ_g = , (1.6)

ρ_g = = 0,792

j_G рассчитывается по формуле 1.4:

j_G = 4,187 ⋅ [(50,2 + 0,109 ⋅ 266 + 0,00014 ⋅ 266²) ⋅ (4 – 0,792) – 73,8] = = 888 кДж/кг

Q_G = 64,56 ⋅ 888 = 57323 кДж

Расход тепла:

^Q_pacx ^{= Q}_M ^{+ Q}_G = 40701 + 57323 = 98024 кДж

Из теплового баланса рассчитывается тепло, снимаемое промежуточным циркуляционным орошением:

^Q_пцо1 ^{= Q}_прих – ^Q_pacx

Q_пцо1 = 108385 – 98024 = 10361 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.

Рисунок 1.5 – К расчету отпарной колонны дизтоплива

Рассчитывается количество водяного пара, подаваемого в низ колонны

Gв.п. = ДТф ⋅ 0,01 = 20,03 ⋅ 0,01 = 0,2003 кг

Температура верха отпарной колонны принимается на 5 °С ниже температуры флегмы t_GСТ = t_gст – 5 = 258 – 5 = 253 °С

1. Принимаем g_ст = 22,50 кг

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

2 Рассчитываем количество углеводородных компонентов в парах G_ст

(состав g_ст принимается из таблицы 1.11 равным Х_расч):

Б = g_ст ⋅ 0,0032 = 22,50 ⋅ 0,0032 = 0,0720 кг

РТ = g_ст ⋅ 0,0410 = 22,50 ⋅ 0,0410 = 0,9225 кг

ДТ = g_ст ⋅ 0,9558 – 22,03 = 22,50 ⋅ 0,9558 – 20,03 = 1,4755 кг

где 22,03 – количество ДТ_ф, уходящего с низа отпарной колонны.

G_ст = 0,0720 + 0,9225 + 1,4755 = 2,47 кг

3 Определяем, находятся ли пары данного состава в состоянии насыщения. Расчет сводится в таблицу 1.12.

Таблица 1.12 – Проверка насыщенности паров G_ст

При выполнении условия для последнего столбца (Σ X_i = 1 с достаточной точностью) таблицы можно сделать вывод, что пар G_СТ насыщенный, а значит количество g_ст принято правильно.

4 Расчет температуры вывода ДТ_ф

Уравнение теплового баланса отпарной колонны

^Q_gст ^{= Q}_GCT ^{+ Q}_ДТ или g_ст ⋅ i = G_ст ⋅ j + ДТ_ф ⋅ i_дт, откуда

i_ДТ = (g_ст ⋅ i – G_ст ⋅ j) / ДТ_ф.

Для определения энтальпии паров G_CT необходимо предварительно рассчитать плотность паров по формуле 1.6, а затем использовать формулу 1.4. Энтальпия i = i_g берется из расчета теплового баланса нижнего контура основной колонны.

ρ_g = = 0,809

j_G = 4,187 ⋅ [(50,2 + 0,109 ⋅ 253 + 0,00014 ⋅ 253²) ⋅ (4 – 0,809) – 73,8] = = 849 кДж/кг

i_ДТ = (22,50 ⋅ 598 – 2,47 ⋅ 849) / 20,03 = 567 кДж/кг

Q_ДТ = 20,03 ⋅ 567 = 11347 кДж

Зная плотность ДТ и энтальпию i_ДТ, можно рассчитать его температуру из квадратного уравнения, полученного после преобразования уравнения 1.3:

0,000405 ⋅ t² + 0,403 ⋅ t – [i ⋅ (ρ_ДТ)^0,5 / 4,187] = 0

t_ДТ = [– 0,403+(0,403² + 4 ⋅ 0,000405 ⋅ iдт ⋅ (ρ_ДТ)^0,5/ 4,187)^0,5] / (2 ⋅ 0,000405)

t_ДТ = [– 0,403 + (0,403² + 0,00162 ⋅ 567 ⋅ (0,842)^0,5 / 4,187)^0,5] / 0,00081 = = 247 °С.

1.7.5 Расчет температуры верха колонны

Температура верха рассчитывается из условия конца ОИ паров, уходящих с верха колонны ∑ (Y_i / K_i) = 1.

Для повышения точности расчета бензиновая фракция разбивается на две более узкие фракции (в таблице указываются пределы выкипания).

Рассчитываем количество водяного пара, уходящего с верха колонны:

G_ВП = G_H + G_РТ + G_ДТ

где G_H, G_РТ, G_ДТ – соответственно количество водяного пара, подаваемого в низ К-1, отпарную колонну РТ и отпарную колонну ДТ.

G_В.П = 1 + 0,2003 + 0,1602 = 1,3605 кг

Рассчитывается давление верха колонны:

Р_В = Р_Н – ∆P ⋅ (N_O + N_РТ + N_ДТ + N_Б), МПа,

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

Р_В = 0,17 – 0,0008 ⋅ (6 + 10 + 12 + 15) = 0,1356 МПа.

Таблица 1.13 – К расчету температуры верха при циркуляционном орошении

Рассчитывается парциальное давление водяного пара:

Рв.п. = Рв ⋅ Y_В.П. ⋅ 7600, мм.рт.ст.

Рв.п. = 0,1356 ⋅ 0,3760 ⋅ 7600 = 388 мм.рт.ст.

Рассчитывается температура конденсации водяного пара t_к:

t_к = [ 1 / (0,00397 – 0,0004455 ⋅ log(P_В.П.))] – 273, °С

t_к = [ 1 / (0,00397 – 0,0004455 ⋅ log(387,53))] – 273 = 82,0 °С

Так как температура верха меньше, чем температура конденсации водяного пара, циркуляционное орошение применять нельзя, иначе может возникнуть аварийная ситуация на установке. Необходимо применить острое орошение.

Примем кратность орошения, равную 3. Все дальнейшие расчеты сведем в таблицу 1.14.

Таблица 1.14 – К расчету температуры верха при остром орошении

Продолжение таблицы 1.14