И температуры в верху колонны.

Температура в верху колонны и температуры вывода боковых погонов в данном примере определяем графическим методом. Для этого строим кривые ИТК и линии ОИ при атмосферном давлении соответствующих фракций и затем с помощью сетки Максвелла строим линии ОИ фракций при их парциальных давлениях, определенных в табл. 6.7-6.10.

Парциальное давление фракции 105-180^оС составляет 0,114 МПа.

Парциальное давление фракции 180-230^оС составляет 0,072 МПа.

Парциальное давление фракции 230-290^оС составляет 0,067 МПа.

Парциальное давление фракции 290-350^оС составляет 0,050 МПа.

Исходные данные для построения кривой ИТК фракции 105-180^оС приведены в табл. 6.11. Кривые ИТК, линии ОИ, построенные при атмосферном давлении и соответствующих парциальных давлениях представлены на рис. 6.4. – 6.7.

Таблица 6.11.

Исходные данные для построения кривой ИТК фракции 105-180⁰С

Температура выкипания, 0С	Выход, % масс.
на нефть	на фракцию	суммарный
1.	105-110	0,8	5,1	5,1
2.	110-120	1,7	10,8	15,9
3.	120-130	2,1	13,4	29,3
4.	130-140	2,3	14,6	43,9
5.	140-150	2,5	15,9	59,9
6.	150-160	2,0	12,7	72,6
7.	160-170	2,0	12,7	85,4
8.	170-180	2,3	14,6	100,0
Итого	15,7	100,0	-

Строим линии ОИ фракции 105-180^оС (рис. 6.4), для чего по кривой ИТК фракции 105-180^оС (см. рис. 6.4) находим следующие температуры:

= 115⁰С, = 144⁰С, = 158⁰С

Рассчитываем тангенс угла наклона кривой ИТК:

ÐИТК = = 0,72.

С помощью графика Обрядчикова-Смидович получаем

0% (НОИ) Þ 32% (ИТК);

100% (КОИ) Þ 60 % (ИТК).

Затем по кривой ИТК получаем температуры отвечающие НОИ (32 % ИТК) и КОИ (60 % ИТК) и, соединяя полученные точки, получаем линию ОИ фракции 105-180^оС при атмосферном давлении (см. рис. 6.4):

= 132⁰С и = 150⁰С.

С помощью сетки Максвелла строим линию ОИ при давлении 0,114 МПа:

= 137⁰С и = 157⁰С.

Кривая ИТК и линии ОИ фракции 105-180оС при давлениях 0,1 МПа и 0,114 МПа.

Рис. 6.4.

Данные для построения кривой ИТК фракции 180-230^оС приведены в табл. 6.12. Кривая ИТК и линии ОИ при атмосферном давлении и парциальном давлении фракции (0,072 МПа), построенные на основании данных табл. 6.12 представлены на рис. 6.5.

Таблица 6.12.

Исходные данные для построения кривой ИТК фракции 180-230⁰С

Температура выкипания, 0С	Выход, % масс.
на нефть	на фракцию	суммарный
1.	180-185	1,1	10,9	10,9
2.	185-190	1,2	11,9	22,8
3.	190-195	1,2	11,9	34,7
4.	195-200	1,2	11,9	46,5
5.	200-205	1,0	9,9	56,4
6.	205-210	1,1	10,9	67,3
7.	210-215	0,8	7,9	75,2
8.	215-220	0,8	7,9	83,2
9.	220-225	0,8	7,9	91,1
10.	225-230	0,9	8,9	100,0
Итого	10,1	100,0	-

Кривая ИТК и линии ОИ фракции 180-230оС при давлениях 0,1 МПа и 0,072 МПа.

Рис. 6.5.

Исходные данные для построения кривой ИТК фракции 230-290^оС приведены в табл. 6.13. Кривая ИТК и линии ОИ при атмосферном давлении и парциальном давлении фракции 230-290^оС представлены на рис. 6.6.

Таблица 6.13.

Исходные данные для построения кривой ИТК фракции 230-290ºС

Температура выкипания, 0С	Выход, % масс.
на нефть	на фракцию	суммарный
1.	230-235	1,0	8,0	8,0
2.	235-240	1,1	8,8	16,8
3.	240-245	1,3	10,4	27,2
4.	245-250	1,4	11,2	38,4
5.	250-255	1,0	8,0	46,4
6.	255-260	1,0	8,0	54,4
7.	260-265	0,8	6,4	60,8
8.	265-270	0,9	7,2	68,0
9.	270-275	1,0	8,0	76,0
10.	275-280	1,0	8,0	84,0
11.	280-285	1,0	8,0	92,0
12.	285-290	1,0	8,0	100,0
Итого	12,5	100,0	–

Кривая ИТК и линии ОИ фракции 230-290оС при давлениях 0,1 МПа и 0,067 МПа.

Рис. 6.6.

Исходные данные для построения кривой ИТК фракции 290-350^оС приведена в табл. 6.14. Кривая ИТК и линии ОИ при атмосферном давлении и парциальном давлении фракции 290-350^оС представлены на рис. 6.7.

Таблица 6.14.

Исходные данные для построения кривой ИТК фракции 290-350⁰С

Температура выкипания, 0С	Выход, % масс.
на нефть	на фракцию	суммарный
1.	290-300	2,40	21,2	21,2
2.	300-310	2,00	17,7	38,9
3.	310-320	2,00	17,7	56,6
4.	320-330	1,80	15,9	72,6
5.	330-340	1,60	14,2	86,7
6.	340-350	1,50	13,3	100,0
Итого	11,3	100,0	–

Кривая ИТК и линии ОИ фракции 290-350оС при давлениях 0,1 МПа и 0,05 МПа.

Рис. 6.7.

В результате проведенных построений мы получаем следующие температуры:

- для фракции 105-180^оС = 157⁰С;

- для фракции 180-230^оС = 182⁰С;

- для фракции 230-290^оС = 228⁰С;

- для фракции 290-350^оС = 278⁰С.

Тепловой баланс колонны.

Целью расчета теплового баланса основной колонны является определение количества теплоты, которое необходимо вывести из колонны циркуляционными орошениями и расход циркуляционных орошений. Тепловой баланс основной ректификационной колонны приведен в табл. 6.15. При его составлении следует учесть следующее.

1. Сырье колонны (отбензиненная нефть) поступает в нее в виде парожидкостной смеси. Распределение вещества по паровой и жидкой фазам определяется расчетной массовой долей отгона, полученной в результате расчетов в п. 12.6 настоящего проекта. В нашем примере эта величина равна 0,556. Следовательно на 100 кг сырья в колонну поступает 55,6 кг паровой фазы и 44,4 кг жидкой фазы.

2. Расчетная доля отгона равна теоретической доле отгона или несколько превышает ее. Следовательно, количество жидкой фазы, поступающей в сырье основной колонны равно количеству мазута в сырье (так как теоретическая доля отгона равна доле светлых нефтепродуктов в отбензиненной нефти) или несколько ниже его. Так как испаряются в первую очередь легкие компоненты фракции, то в нашем примере плотность мазута должна быть немного ниже плотности жидкой фазы, поступающей в колонну, что и имеет место в действительности.

3. Тепло водяного пара при составлении баланса не учитываем, так как принято считать, что оно компенсирует тепловые потери в окружающую среду.

Энтальпию жидких нефтепродуктов рассчитываем по формуле

где , данную величину в интервалах температур от 0 до 500ºС определяем по приложению 8 [2].

Энтальпию нефтяных паров при атмосферном давлении рассчитываем по формуле

,

где , данную величину в интервалах температур от 0 до 500ºС определяем по приложению 9 [2].

Таблица 6.15.

Материальный и тепловой баланс колонны К-2.

Статьи баланса	Расход*		Средняя температурная поправка на один градус (a)		Температура, оС	Энтальпия, кДж/кг	Количество теплоты, Q, 103, кДж
паров (Н)	жидкости (h)
Приход:
Нефть, в том числе:
- пары	55,6	0,8047	0,000765	0,809			–	60,44
- жидкость	44,4	0,8873	0,000660	0,891		–		36,90
Острое орошение	34,8	0,755	0,000831	0,759		–		2,09
Итого	134,8	–	–	–	–	–	–	99,43
Расход:
Фр. 105-180оС + острое орошение	52,2	0,755	0,000831	0,759			–	33,98
Фр. 180-230оС	11,5	0,795	0,000778	0,799		–		4,67
Фр. 230-290оС	14,1	0,820	0,000738	0,824		–		7,35
Фр. 290-350оС	12,6	0,843	0,000712	0,847		–		8,22
Мазут	44,4	0,898	0,000647	0,901		–		34,68
Итого	134,8	–	–	–	–	–	–	88,9

* - Продолжаем вести расчет на 100 кг сырья.

На основании данных, приведенных в табл. 6.15 находим дебаланс тепла, то есть относительную разность между количеством тепла, приносимым в колонну и количеством тепла, выводимого из колонны с фракциями. По величине дебаланса тепла судят о необходимости циркуляционных орошений. Дебаланс находим по следующей формуле

×100,

где D - дебаланс тепла, % отн.;

Q_прих - количество тепла, приносимое в колонну потоками сырья и острого орошения, кДж; в нашем примере Q_прих = 99,43 × 10³ кДж;

Q_расх - количество тепла, выводимое из колонны с мазутом, верхним, нижним и боковыми погонами, кДж; Q_расх = 88,9 × 10³ кДж.

×100 = 10,6% отн.

Расхождение между теплом, вносимым в колонну и выводимым из нее более 1 %, следовательно необходимо предусмотреть циркуляционное орошение.