5.5.Расчет ректификационной колонны к-2.

Основная атмосферная колонна К-2 предназначена для ректификации частично отбензиненной нефти с получением фракции бензина, дизельного топлива и мазута в остатке.

К-2 является сложной колонной. Верхний дистиллят выводится в виде паров, остальные – жидкими боковыми погонами через отпарные секции. В верхнюю часть К-2 подается орошение (для поддержания температуры верха).

Число тарелок в секциях атмосферной колонны:

- в концентрационной части 32;

- в отгонной части 6;

Материальный баланс колонны к-2.

Материальный баланс колонны К-2
Продукты	% масс	% масс	т. т/ год		т/сут	кг/ч
	на нефть	на сырье
Приход:
1. Полуотбен.	94,90	100,00	5694,00		16746,9	697794,16
нефть
Итого	94,90	100,00	5694,00		16746,9	697794,16
Расход:
1.Бензиновая фр.	12,9	13,6	774,00		2276.24	94852,47
(85 - 200 0С)
2.Дизельная фр.	24,8	26,13	1488,00		4376,24	182352,46
(200 - 3500С)
3.Мазут>3500С	57,20	60,27	3432,00		10094,1	420588,13
Итого	94,90	100,00	5694,00		16746,9	697794,16

Давление в питательной секции принимаем 2 атм, перепад давления на одну тарелку принимаем 5 мм рт. ст.

Температура полуотбензиненной нефти, поступающей в К-2, определяется по той точке кривой ОИ полуотбензиненной нефти, которая соответствует суммарному отбору светлых нефтепродуктов. Эта температура определена при расчете колонны К-1 (температура горячей струи).

Т_ввода=350⁰С

Колонна К-2 в отличие от колонны К-1 работает с водяным паром. На основании заводских данных количество водяного пара, вводимого в колонну К-2, составляет 1% в пересчете на полуотбензиненную нефть и подаваемого в отпарные колонны – 2%, в пересчете на каждый головной погон.

Gвп(пон)= 697794,16*0,01 =6977,94 кг/ч;

Gвп(дф) = 182352,46*0,02 = 7294,08 кг/ч;

Температура паров, выходящих с верха колонны К-2, устанавливается по концу кривой ОИ головного погона при давлении, соответствующем парциальному давлению его паров в смеси с водяным паром.

Данные для построения кривых ИТК и ОИ приведены в таблицах.

ИТК фракции 85 –200°С
выход на нефть, % масс.
температура кк	суммарный	отд. фракций
85	0,00	0,00
88	2,12	2,12
106	15,71	13,58
120	29,68	13,98
137	44,05	14,37
154	58,25	14,20
168	72,23	13,98
184	86,03	13,80
200	100,00	13,98

ИТК фракции 200 –350°С
выход на нефть, % масс.
температура кк	суммарный	отд. фракций
200	0,00	0,00
216	11,25	11,25
235	23,29	12,04
253	34,68	11,39
270	46,25	11,56
288	57,36	11,11
304	69,27	11,91
322	81,93	12,66
342	94,59	12,66
350	100,00	5,41

Характеристика кривых ИТК продуктов
Продукты	Температура			Наклон кривой ИТК	Отгон по ИТК, соот. 0% отгона ОИ	Отгон по ИТК, соотв. 100% отгона ОИ
	t10	t50	t100
Бензин	99	168	140	1,14	32,5	57,5
Дизтопливо	214	306	276	1,52	30,0	59,5

Температуры начала и конца ОИ продуктов при Ратм
Продукты	Т начала ОИ	Т конца ОИ
Бензин	125	153
Дизтопливо	245	290

Температуры начала и конца ОИ продуктов при Р0
Продукты	Т начала ОИ	Т конца ОИ
Бензин	135	163
Дизтопливо	260	305

На верху колонны, где имеется двухкомпонентная смесь паров бензина и воды, на основании закона Дальтона

Р_б = П*у’_б ,

где Р_б – парциальное давление паров бензина;

П – общее давление на верху колонны;

П = Р_с - ∆р*n = (760*2 – 5*32)/760 = 1,8 атм

N_б

у’_б = ————— ;

N_б + N_{вод.пар.}

G_б G_{вод.пар}

N_б = ——— _; N_{вод.пар} = ——— ;

М_б 18

Так как в колонне применяется верхнее острое орошение, выводимое в виде паров вместе с парами балансового бензина и водяным паром через шлемовую трубу колонны, то при определении температуры верха колонны необходимо учитывать это орошение, изменяющее молярную концентрацию и парциальное давление паров бензина. В этом случае:

N_б + N_ор

у’_б = ——————— ;

N_б + N_ор + N_{вод.пар.}

Мб = 60 + 0,3*t_ср + 0,001*t_ср² = 60 + 0,3*((85 +200)/2) + 0,001*((85+200)/2)² =

= 123,06

164879

N_б = ————— = 1339,8 ;

123,06

6556,04

N_{вод.пар.} = ————— = 364,2

18

Задаемся однократным верхним острым орошением (или кратностью его по отношению к головному балансовому продукту). Тогда:

2N_б 2*1339,8

у’_б = ————— = —————————— = 0,88

2N_б+ N_{вод.пар.} 2*1339,8 + 364,2

Р_б = 1,8*0,88 = 1,58 атм.

Температура верха колонны К-2: Т_в = 163⁰С

Температура боковых погонов устанавливается по началу соответствующих кривых ОИ, т.к. выводимые из колонны жидкие боковые погоны находятся на тарелках при температуре закипания. В сечении выхода каждого бокового погона находятся и более легкокипящие компоненты, снижающие парциальное давление паров, а потому истинные температуры вывода боковых погонов обычно на 10-20⁰С ниже температур начальных точек их кривых ОИ, построенных при давлении:

Р_дф = П*у’_дф,

где Р_б – парциальное давление паров дизельной фракции;

П – общее давление месте вывода дизельной фракции;

П = Р_с - ∆р*n = (760*2 – 5*13)/760 = 1,91 атм

N_дф

у’_дф = ——————— ;

N_дф + N_{вод.пар.}

По формуле Крэга находим молекулярную массу дизельной фракции:

44,29*ρ₁₅ 44,29*0,8406

М = ————— = ———————— = 196,6

1,03 - ρ₁₅ 1,03 – 0,8406

G_дф G_{вод.пар}

N_дф = ——— _; N_{вод.пар} = ——— ;

М_дф 18

210603,9 4212,01

N_дф = ————— = 1071,2 ; N_{вод.пар} = ————— = 234;

196,6 18

N_дф 1071,2

у’_дф = ——————— = ——————— = 0,82

N_дф + N_{вод.пар.} 1071,2 + 234

Р_дф = 1,91*0,82 = 1,56 атм

Температура вывода дизельной фракции: Т_выв.д.=260⁰С

По данным заводской практики температура низа колонны К-2 должна быть ниже температуры ввода в колонну на 20-30⁰С: Т_низа=330⁰С.

Температура острого верхнего орошения принимается равной Т_ор.=30⁰С.

Температура перегретого водяного пара, подаваемого в колонну и стриппинги, принимается Т_вп = 400⁰С. Этот пар обычно получают путем перегрева отработанного (мятого) пара от насосов с давлением 0,2-0,3 МПа в змеевике, расположенном в сырьевой или специальной печи.