2 Расчетная часть.

0. Расчет основного аппарата - колонна стабилизации.

Назначение : Колона стабилизации предназначена для стабилизации бензина и отделение фракции С₅ и ниже.

Цель расчета : Определение основных размеров колонны , материальных потоков и затрат тепла.

Исходные данные :

Производительность по бензину 250 т.т/год , по газу 89 т.т/год число дней n=336.

Рисунок 1 – колона стабилизации.

1. Материальный баланс установки ГФУ-1.

Таблица 5 – Материальный баланс установки ГФУ-1.

Наименование продуктов	Выход в %	Выход продуктов
		т.т/год	т/сут	Кг/ч	Кг/с
Взято: К-т бензина кк Газ жирный кк	73,7% 26,3%	250 89	744 264	31000 11000	8,6 3,0
Итого	100%	339	1008	42000	11,6
Получено: К-т бензина ст. Рефлюкс Газ сухой Сероводород Потери	75,1 13,2 8,94 1,9 0,86	254,5 44,7 30,3 6,6 2,9	757 133 90,3 19,2 8,5	31541 5541,5 3762,5 800,5 354,5	8,7 1,5 1,2 0,2 0,09
Итого	100%	339	1008	42000	11,6

Таблица 6 – Материальный баланс колонны стабилизации.

Наименование продуктов	Выход в %	Выход продуктов
		Кг/ч	Кг/с
Поступило: К-т бензина кк	100%	38250	10,6
Итого	100%	38250	10,6
Получено: Рефлюкс К-т бензина ст.	44,7% 56,3%	17083 21167	4,7 5,9
Итого	100%	38250	10,6

2. Расчет температурного режима колонны.

0. Расчет температуры ввода сырья.

Таблица 7 – Расчет температура ввода сырья.

Продукт	Хi Мас. доля	Мi Мол. мас.	tкип ср. оС	Рi		мольная доля	Х0*П	Рi-П
Бензин 35-800 80-1300 130-1950	0,2 0,35 0,45	80(С6) 102(С8) 134(С10)	57 105 162	7*101 5*101 7*101	25 34,3 33,5	0,269 0,369 0,362	322,8 442,8 434,4	-500 -700 -500
Итого	1,0					1,000

Продолжение таблицы 7.

е(Рi-П)	е(Рi-П)+П			Уi*Mi
-100 -140 -100	1100 1060 1100	0,2 0,4 0,4	0,35 0,45 0,35	28 40,8 53,6
		1,0		Му=122,4

T_входа=160 ^оС , П=1200 Кпа , е=0,2

0. Определяем температуру верха колонны.

Таблица 8 – Температура верха колонны.

Компонент	Температура верха	Уi	Рi , КПа	Кi	Уi /Кi
Рефлюкс С3 С4 С5	100	0,4 0,5 0,1	5*103 2*103 7*102	1,6 1,6 0,5	0,4 0,31 0,2
Итого					0,91

0. Определяем температуру низа колонны.

Таблица 9 – температура низа колонны.

Компонент	Температура верха	Хi	Рi	Кi	Кi *Хi
Бензин ст. 40-1000 (С6) 100-1500 (С8) 150-1950 (С10)	190	0,2 0,3 0,5	2*103 5*102 2*102	1,6 0,4 1,2	0,3 0,1 0,5
Итого					0,9

3. Определяем флегмовое число. R_опт=3 (Рудин М.Г. с.248)

4. Определение теплового баланса колоны. Учитывая всё тепло входящее в колону и выходящее из неё.

(1)

0. Тепло вводимое в колону сырьём нагретым до температуры.

кДж/ч (2)

где G_c – количество сырья

J_t – энтальпия сырья

(3)

(4)

где М₀ – средняя молекулярная масса сырья

кДж/кг (5)

(6)

(7)

(8)

кДж/ч

0. Тепло вводимое в колону с горячей струе или с водяным паром . Обозначим Q_вп , Q_г.с..

(9)

Q_г.с. рассчитывают по пункту 4.7. как итог расчета теплового баланса.

0. Тепло выносимое из колоны с паром ректификата (дистиллята) при t_в .

кДж/ч (10)

D=17083 – количество дистиллята по материальному балансу колонны.

=542,08 кДж/кг

кДж/ч

0. Тепло выводимое из колоны с жидким остатком.

кДж/кг (11)

кДж/кг

кДж/кг

кДж/ч

0. Тепло выдаваемое из колонны с острым орошением

кДж/ч (12)

где L – количество флегмы стекающее с тарелок с верхней части колоны , определяется по формуле

кг/ч (13)

где R_опт – флегмовое число

D – количество дистиллята

L=3*17083=51249 кг/ч

кДж/кг

=70⁰С

кДж/кг

кДж/ч

4.6. кДж/ч (14)

кДж/ч

7. Представляем полученные данные в равенство

получаем

(15)

где 1,02/1,03 – это коэффициент учитывающий потери тепла в окружающую среду , который составляет 23 % от

кДж/ч

7. Рассчитываем количество горячей струи.

кг/ч (16)

где t_Г.С. – принимаем на 40-50 ⁰С выше температуры куба колонны t_Г.С.=230⁰С

кДж/кг

кг/ч

5. Определение внутренних материальных потоков.

5.1. Количество паров верхней концентрационной части колоны.

(17)

кг/ч

5.2. Количество паров в отгонной части колонны.

(18)

где _R – теплота испарения остатка.

кг/ч

6. Диаметр колонны определяется в зависимости от максимального расхода паров и допустимой скорости движения паров в свободном сечении колонны.

6.1. Рассчитываем объем паров проходящих в течении 1 –го часа верхней части колонны.

м³/ч

м³/ч

6.2. Линейная допустимая скорость паров в колонне.

Ud=0,2 м/с

6.3. Диаметр колонны в метрах определяем по формуле

м (20)

м

6.4. Примем диаметр равный

D=1,8 м

7. Число тарелок =30

8. Высота тарелок h=0,610 м

(21)

где h₁ – высота верхнего днища

м

h₂ – высота тарельчатой части колонны.

м (22)

h₃ – высота от нижней части тарелки до уровня жидкости

h₃=1 м

h₄ – высота кубовой части колонны.

(23)

где м³

(24)

м

h₅ - опорная обечайка

h₅=4 м

H=h₁+h₂+h₃+h₄+h₅=0,9+17.6+1+2.6+4=26.1 м

Колонна стабилизации КЛ 21 (2) имеет температуру верха 100⁰С , низа 190⁰С . Массовая доля отгона сырья на входе в колонну =0,2.

Диаметр колоны равен 1,8 м . Высота колонны 26,1 м , что соответствует размерам колонны на установке ГФУ-1 цеха №10.