Расчет теплового баланса ректификационной колонны

7.3 Расчет теплового баланса ректификационной колонны

Пренебрегая тепловыми потерями в окружающую среду, можно записать

,[(3.10), 15].

где Ф_вх и Ф_вых - тепловой поток, соответственно входящий и выходящий из колонны, Вт (1 Вт = 1 Дж/с).

Тепловой поток поступает в колонну:

с сырьем, нагретым до температуры t₀, подачи сырья в парожидкостном состоянии с массовой долей отгона е.

1) ,

где  - энтальпия паров сырья, Дж/кг;  - энтальпия жидкости сырья, кДж/кг;

а) Н^п=b*(4 - r₁₅¹⁵) – 308,99,

где b – коэффициент [табл. 16, 15], кДж/кг; при 140°С b=285,75 кДж/кг (здесь и далее [15]).

r₁₅¹⁵ – относительная плотность нефтепродукта расчитывается по преобразованной формуле Крэга:

r₁₅¹⁵=1,03∙М/(44,29+М),

где М- молярная масса паровой фазы на входе в колонну.

r₁₅¹⁵=1,03∙88,99/(44,29+88,99)=0,6877;

Н^п =276,62∙(4 – 0,6877) – 308,99=637,5 кДж/кг;

б) Н^ж=а/(r₁₅¹⁵) ^0,5,

где а – коэффициент [табл. 14, 15], кДж/кг. При 140°С а=237,61 кДж/кг.

r₁₅¹⁵=1,03∙97,42/(44,29+97,42)=0,7081

Н^ж =269,66/0,7081 ^0,5=320,46 кДж/кг

=15,527∙10⁶ кДж/ч=4316,93 кВт

2) с горячей струей Ф_г.с вниз колонны.

3) с верхним орошением - Ф_ор.

орошающая жидкость входит в колонну с температурой t_ор=40^оС. Следовательно,

,

где G_ор=R∙G_D,  - энтальпия жидкости дистиллята.

Н^ж=а/(r₁₅¹⁵)^0,5,

а=70,26 кДж/кг.

где М- молярная масса орошения: М=75,5∙0,87+84,2∙0,13=76,6.

r₁₅¹⁵=1,03∙76,6/(44,29+76,6)=0,6526

Н^ж =70,26/0,6526 ^0,5=86,91 кДж/кг

Ф_ор=2∙7500∙86,91=1,304∙10⁶ кДж/ч=365,125 кВт

Суммарный тепловой поток, входящий колонну,

=(15,527+1,304)∙10⁶ +ΔФ_гс кДж/ч

Тепловой поток выходит из колонны:

1) с парами дистиллята

,

где  - энтальпия паров дистиллята, кДж/кг;

при t=94 ⁰С:

b=259,02 кДж/кг.

r₁₅¹⁵=1,03∙М/(44,29+М),

где М- молярная масса орошения: М=71,4∙0,342+77,9∙0,528+84,2∙0,13=76,5.

r₁₅¹⁵=1,03∙76,6/(44,29+76,6)=0,6523

r₁₅¹⁵ =0,6523 – относительная плотность паров дистиллята;

Н^п =259,02∙(4 – 0,6523) – 308,99=558,1 кДж/кг;

Ф_D=7500∙558,1=4,186∙10⁶ кДж/ч=1162,708 кВт;

Пары дистиллята на орошение (кратность R=2):

2∙7500∙558,1=8,372∙10⁶ кДж/кг=2325,417 кВт

2) с жидким нижним продуктом

,

где  -энтальпия жидкого остатка при t=154°С, кДж/кг;

а=300,32 кДж/кг.

r₁₅¹⁵ – относительная плотность нефтепродукта, равная 0,7151

Н^ж =300,32/0,7151 ^0,5=355,14 кДж/кг

24286∙355,14=8,625∙10⁶ кДж/ч=2395,833 кВт

Суммарный тепловой поток, покидающий колонну,

Ф_вых=Ф_D+Ф_Dор+Ф_W+Ф_ор=(4,164+8,372+8,625)∙10⁶ кДж/ч=21,161∙10⁶ кДж/ч=

=5878,056 кВт.

ΔФ_гс=Ф_вых-Ф₀=(21,161-15,527-1,304)∙10⁶=4,33∙10⁶ кДж/ч

ΔФ_гс=

Находим энтальпии продуктов в колонне по формулам 1.16 и 1.17 [15]:

Зададимся следующими данными:

температура – 200 ^оС

энтальпия «горячей струи» по формуле Уира и Иттона

расход «горячей струи» G_гс=4,33∙10⁶/(758,41-355,14)=10756 кг/ч

Таблица 7.3 - Тепловой баланс колонны К-4

ΔQ=Q_п-Q_р=6945,016-6945,018=0,002 кВт.

Дисбаланс тепла компенсируется изменением расхода орошения в процессе эксплуатации колонны

Похожие работы

Проект реконструкции цеха первичной переработки нефти и получения битума на ОАО «Сургутнефтегаз»

Скачать

316221

40

172

... расчет величины затрат необходимых для внедрения этого проекта в производство. Оценить изменение себестоимости продукции получаемой в цехе первичной переработки нефти и получения битума. В цехе установлено две печи: для нагрева нефти П-1 и для подогрева мазута и пара П-3, после реконструкции должна быть установлена печь, которая полностью заменит обе печи П-1 и П-3. Производительность печи по ...

Принципы промышленной первичной переработки нефти

Скачать

40925

2

10

... — 8 шт. с производительностью 250 — 500 т нефти в сутки каждая. В сочетании с химическим методом этот метод имеет наибольшее распространение в промышленной нефтепереработке. 2. Принципы первичной переработки нефти Нефть представляет собой сложную смесь парафиновых, нафтеновых и ароматических углеводов, различных по молекулярному весу и температуре кипения. Кроме того, в нефти содержатся сернистые ...

Процесс переработки нефти на ЗАО "Павлодарский НПЗ"

Скачать

76348

2

0

... процессы разделения нефти на фракции, когда используются ее потенциальные возможности по ассортименту, количеству и качеству получаемых продуктов и полупродуктов — перегонка нефти; ко вторичным относят процессы деструктивной переработки нефти и очистки нефтепродуктов, предназначенные для изменения ее химического состава путем термического и каталитического воздействия. При помощи этих методов ...

Переработка нефти

Скачать

95455

0

9

... качестве сырья можно использовать бензины (для получения сжиженного газа); керосино-соляровые фракции и вакуумные дистилляты (для получения бензина, реактивного и дизельного топлив); остаточные продукты переработки нефти (для получения бензина и реактивного и дизельного топлива); гачи и парафины (для получения высокоиндексных масел); высокосернистые нефти, сернистые и высокосернистые мазуты (для ...