Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 [ 48 ] 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225

испаряющегося орошения, слагается из тепла, затрачиваемого на образование потока флегмы и равного теплу парциального конденсатора О, и тепла конденсации и охлаждения паров ректификата от температуры tf до fx-

Для определения массы холодного орошения д рассмотрим тепловой баланс для потоков, охватываемых контуром Я:

[д + d)h, + = gh + (d + gJH, или

Кк -Ч)= N.K,., -Ч) + К., -Н,). (IV.46)

Правая часть уравнения (IV.46) соответствует теплу парциального конденсатора Od, т.е.

Откуда масса холодного испаряющегося орошения 9.=-г7. (IV.47)

Из уравнения (IV.48) следует, что масса холодного испаряющегося орошения дх будет тем меньше, чем ниже его температура tj,-

Сопоставив между собой уравнения (IV.44) и (IV.47), получим:

9р - ~х

В числителе слева стоит поток горячей флегмы д, стекающей из парциального конденсатора, который по сравнению с д будет тем больше, чем ниже температура холодного орошения по сравнению с температурой верха колонны tp. При подаче холодного орошения с температурой t,. равной температуре верха колонны tp, оба потока орошения практически равны.

Отвод тепла при помощи холодного испаряющегося орошения позволяет размещать конденсатор - холодильник на любой удобной для эксплуатации высоте колонны. При этом размеры и конструкция конденсатора не имеют ограничений, легче осуществляются его монтаж и ремонт.

Однако Б отличие от парциального конденсатора для эксплуатации такой схемы отвода тепла требуется установка насосов и затрачивается дополнительно энергия для подачи орошения на верх колонны.

Кроме того, требуется на одну теоретическую тарелку больше (парциальный конденсатор эквивалентен одной теоретической тарелке).

Циркуляционное (неиспаряющееся) орошение. В предыдущем случае отвод тепла осуществлялся за счет испарения и последующей конденсации всего потока холодного орошения. Кроме того, в конденсатор поступали также пары ректификата, что увеличивало по сравнению с парциальным конденсатором количество тепла, отводимого в конденсаторе.

В нефтепереработке широкое распространение получил способ отвода тепла при помощи циркуляционного неиспаряющегося орошения (рис. IV-24, в).

В случае циркуляционного неиспаряющегося орошения часть флегмы

дц с верхней тарелки направляется в холодильник, где охлаждается и при температуре (ц возвращается на верхнюю тарелку. Здесь холодная флегма контактирует с парами поступающими с нижележащей тарелки при

температуре t, ,. В результате контакта паров с холодной флегмой пары охлаждаются до температуры tj = fc и частично конденсируются, образуя поток флегмы g, , необходимый для осуществления процесса ректификации. С верхней тарелки уходят пары ректификата D при температуре tp. Иногда для лучшего контакта паров с циркулирующей флегмой используют не одну, а две или три тарелки.

Состав циркуляционного орошения такой же, как и флегмы д, ив случае идеального контакта эти потоки находятся в равновесии с парами ректификата.

На верхней тарелке циркуляционное орошение нагревается за счет тепла конденсации паров от температуры температуры tp и затем,

охлаждаясь в холодильнике, отдает это же количество тепла.

Чтобы определить количество циркуляционного орошения, составим уравнение теплового баланса для потоков, охватываемых контуром /:

- \) = ffN.(h,., - + d(h,., - h,). (iv.48)

В правой части уравнения (iv.48) имеем тепло Oj, отнимаемое при парциальной конденсации, которое в данном случае отводится в холодильнике циркуляционным орошением.

Таким образом

9п{о - к) = О"

дц = -V-- (iv-49)

" ID - К

Из уравнения (iv.49)) видно, что масса циркуляционного неиспаряюще-гося орошения тем меньше, чем ниже его температура t.

Из уравнений (iv.47) и (iv.49) получим следующее соотношение:

9ц - х

9х llD - (ц

Поскольку Н, > h,, то при одинаковых температурах холодного испаряющегося и циркуляционного неиспаряющегося орошений = t, получаем, что дц > д,. С увеличением температуры tp доля скрытой теплоты конденсации снижается, и различие масс g„ и д, уменьшается. При > t„ масса циркуляционного орошения дц может оказаться меньше, чем масса холодного испаряющегося орошения д.

Циркуляционное неиспаряющееся орошение чаще всего применяется при переработке агрессивного сырья, особенно в присутствии водяного пара, так как в этих условиях наиболее интенсивной коррозии подвергаются конденсаторы и в меньшей степени холодильники.

Выбор того ИЛИ иного способа отвода тепла в верху колонны определяется особенностями эксплуатации, свойствами перерабатываемого сырья и экономическими соображениями.

По аналогии могут быть проанализированы и ,аругие схемы отвода тепла, встречающиеся на практике: парциальная конденсация с переохлаждением флегмы, отбор второго потока дистиллята из контура циркуляционного орошения и др.

СПОСОБЫ ПОДВОДА ТЕПЛА В НИЗ КОЛОННЫ

Для проведения процесса ректификации необходимо в низ колонны подвести тепло. При этом часть жидкости, стекающей с нижней тарелки отгонной части колонны, испаряется, образуя необходимый для процесса ректификации встречный поток паров. Подвод тепла может быть осуществлен различными способами.

На установках газоразделения для подвода тепла применяют змеевики или пучки труб, вмонтированные непосредственно в корпус колонны (рис. IV-25, а). При таком способе подвода тепла флегма д,-, имеющая температуру ty, стекает с нижней тарелки в низ колонны, где ей сообщается тепло через поверхность, размещенную под уровнем жидкости. Подведенное тепло испаряет часть этой жидкости, образуя поток паров С„, имеющих температуру tw, и нагревает остаток от температуры ty до t- Пары находятся в равновесии с уходящим из колонны остатком W, и поэтому работа кипятильника эквивалентна одной теоретической тарелке. Змеевики и пучки труб целесообразно применять лишь при сравнительно небольшой поверхности теплообмена и при переработке чистых и некоррозионных сред.

G„, t„

Рис. rV-25. Схемы осиовиых способов подвода тепла в низ колонны:

а - змеевик теплообменных труб; б - подогреватель с паровым пространством; в - горячая струя