Курсовая работа (т): Установка АВТ мощностью 5 млн.тонн Медынской нефти в год

 - энтальпия острого орошения на выводе из колонны и на входе в колонну, соответственно, кДж/кг.

Кратность орошения:

R =

.9 Расчет размеров колонны

.9.1 Расчет диаметра колонны

Диаметр колонны определяют в зависимости от максимального расхода паров и их допустимой скорости в свободном сечении колонны. Предварительно вычисляем объемный расход паров, проходящих через сечение колонны в зоне подачи сырья и вверху колонны [8].

Где: t - температура в данном сечении,0С;

Gi - расход паров в сечении, кг/ч;

Мi - молекулярная масса паров;

Р - давление в сечении, атм.

Расход паров в зоне ввода сырья составит:

Где - расход паров отбензиненной нефти на входе в колонну, кг/ч

- средняя молярная масса паров, кг/кмоль(на основе данных, полученных при расчёте доли отгона сырья на входе в колонну п.6)

- расход водяного пара, подаваемого в колонну, кг/ч

Тогда м³/с

Расход паров в зоне вывода дистиллята составит:

Где - расход паров дистиллята в верху колонны, кг/ч

- средняя молярная масса паров в верху колонны, кг/кмоль

- расход водяного пара, подаваемого в колонну, кг/ч

Тогда м³/с

Наибольший объем паров сечении колонны - в зоне ввода сырья, поэтому диаметр колонны определяем в точке ввода сырья.

Для этого находим скорость паров в сечении колонны по уравнению:

где К - коэффициент, зависящий от расстояния между тарелками и условий ректификации;

абсолютная плотность соответственно паров и жидкости, кг/м3.

По графику находим К = 900 [8].

Находим плотность паров по формуле:

,

где Gп - массовый расход паров, кг/ч.

Плотность жидкости находим следующим образом. По формуле Крэга найдем плотность при 150С:

Где М - средняя молярная масса жидкости, кг/кмоль

Затем найденную плотность переведем в плотность при 200С, отнесенную к плотности воды при 40С.

Теперь по формуле Менделеева найдем плотность при 3600С

Таким образом rж =719 кг/м3

Следовательно, скорость паров составит:

м/с

Диаметр колонны определяем по уравнению [7]:

 м

Из стандартного ряда диаметров [7] выбираем диаметр 5,40 м.

.9.2 Расчет высоты колонны

Высоту от крышки до первой ректификационной тарелки h1 (рисунок 7.2) конструктивно принимаем равной ½ диаметра.

Высоты h2 и h4 определяем, исходя из числа тарелок в этой части колонны и расстояния между ними

 м- высота верхней тарельчатой части колонны.

 м- высота нижней тарельчатой части колонны.

Высота h3- высота эвапорационного пространства.

 м

Высоту h5 принимаем равной 1,5м- свободное пространство между уровнем жидкости внизу колонны и нижней тарелкой.

Высоту h6 определяем, исходя из запаса остатка на 10 минут.

Объем мазута внизу составляет:

Площадь поперечного сечения колонны

Отсюда

Высоту юбки h7 принимаем равной 2 м.

Устанавливаем 5 люков диаметром по 0,8 м. С учетом того, что устанавливаются люки, на которые требуется дополнительно по 300 мм, то высота колонны увеличится на 1,5 м.

Общая высота колонны составит:

Рис.7.2-Высота колонны

8. Расчет коэффициента теплопередачи в теплообменнике “нефть-гудрон” (ЭВМ)

Произведём расчёт коэффициента теплопередачи теплообменника Т-309 с помощью программы “Ktepper”. Для этого на основании количества и свойств нефти и гудрона подготовим исходные данные для расчёта.

Расход теплоносителей:

Gн=595238∙0,33=196428 кг/ч - расход нефти, теплоноситель 1.

Gг=82458,3 кг/ч - расход гудрона через теплообменник по одному потоку, теплоноситель 2;

Средняя температура нефти:

Плотность  для нефти:

.

Энтальпия нефти на входе в теплообменник:

Энтальпия нефти на выходе из теплообменника:

.

Тепловая нагрузка аппарата:

.

Определим энтальпию гудрона, выходящего из теплообменника.

,

,

- относительная плотность жидкой фазы на входе в колонну с учетом молярной массы, определенной по формуле Воинова:

Отсюда

тогда

По [9] определяем температуру теплоносителя. t = 311,4 0С

Средняя температура гудрона:

Физические свойства теплоносителей:

относительные плотности нефти:

относительные плотности гудрона:

определим кинематические вязкости:

 и - для нефти, тогда можно составить систему уравнений из формулы  и определить A и B.

отсюда .

Кинематическая вязкость гудрона:

 ( мм2/с).

Отсюда мм2/с.

Принимаем кожухотрубчатый теплообменник в соответствии с ГОСТ 15122-79 [13]. Заносим необходимые данные в таблицу 8.1.

Таблица 8.1 исходные данные для расчёта коэффициента теплопередачи

Результаты расчёта теплообменника по программе “Ktepper” представлены в таблице 8.2.

Таблица 8.2 - Результаты расчёта теплообменника

9. Расчет площади поверхности нагрева теплообменника «нефть-гудрон»

Средний температурный напор определяется по формуле:

Требуемая площадь поверхности теплообмена рассчитаем по уравнению:

где К - коэффициент теплопередачи, определённый на стр. 51 , Вт/(м2 ∙К).

Для обеспечения требуемой поверхности теплообмена примем теплообменник с диаметром кожуха 1000 мм и поверхностью теплообмена при длине труб 6 м - 267 м2 [18].

Тогда запас поверхности теплообмена составит:

10. Расчет полезной тепловой нагрузки печи атмосферного блока

Количество теплоты, затрачиваемой на нагрев и частичное испарение «горячей струи», определяется по формуле:

Где - расход потока, поступающего в печь (40% от количества нефти, поступающей в К-1).

 - массовая доля отгона «горячей струи» на выходе из печи (рассчитывается с помощью программы «Oil» при температуре на выходе из печи 360°С и давлении 460 кПа):

Peзультaты pacчeтa:вaя дoля oтгoнa пapoв e1= .3802085876465льнaя дoля oтгoнa пapoв e= .5073199868202209лeкуляpнaя мacca иcxoднoй cмecи Mi= 238.5108795166016лeкуляpнaя мacca жидкoй фaзы Ml= 306.0629272460938лeкуляpнaя мacca пapoвoй фaзы Mp= 172.9078063964844

- энтальпии жидкой и паровой фаз отбензиненной нефти при температурах на входе (t1=280°С) и выходе (t2=360°С) из печи, кДж/кг.

Энтальпия паровой фазы отбензиненной нефти на выходе из печи:

где - молярная масса паровой фазы.

Тогда

Энтальпия жидкой фазы отбензиненной нефти на выходе из печи:

где - молярная масса жидкой фазы.

Тогда

Энтальпия жидкой фазы отбензиненной нефти на входе в печь:

где - молярная масса жидкой фазы.

Тогда

Тогда:

Расход тепла на нагрев отбензиненной нефти на входе в К-2

Энтальпия паровой фазы отбензиненной нефти на выходе из печи (табл. 7.9, стр. 43):

Тогда

Энтальпия жидкой фазы отбензиненной нефти на выходе из печи:

Энтальпия жидкой фазы отбензиненной нефти на входе в печь:

,

где - молярная масса жидкой фазы.

Тогда

Расход тепла на перегрев водяного пара определяется по уравнению:

)

где - количество перегреваемого водяного пара, состоящее из

1) подаваемого в низ колонны К-2, принимаем 2% от количества фракции, подаваемой в К-2 из печи П-1:

) подаваемого в стриппинг К-2/1, принимаем 1% от количества фр. 180-270°С:

) подаваемого в стриппинг К-2/2, принимаем 1% от количества фр. 240-360°С:

Тогда общее количество водяного пара будет равно:

Температуру пара на входе в пароперегреватель принимаем 200 °C, а на выходе 400 °C при давлении 1000 кПа.