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

колонн, работающих под атмосферным и более низким давлением, могут существенно различаться, что связано с гидравлическим сопротивлением контактных устройств Ар,у. Так, давление в секции питания (рис. IV-27) будет

п„ = п, + Apiy.

а в низу колонны

л, = Лз + Apiy + Apiy = Лз + Лр, у,

где к„ - давление в верху колонны; Лру и Ару - сопротивление соответственно контактных устройств концентрационной и отгонной частей колонны.

При большом сопротивлении контактных устройств величина (значение) давления л„ и л„ могут быть больше давления в несколько раз. Это обстоятельство необходимо учитывать при расчете температур в соответствующих частях колонны, поскольку повышение давления приводит к росту температур.

Обычно в первую очередь определяют температуры верха колонны t, низа колонны и ввода сырья в колонну tp.

7Г„, t.

Рис. IV-27. Схема к расчету температур и давлений в основных сечениях колонны

Рис. IV-28. Схема нижней части колонны при подаче сырья в виде перегретых паров

Температуру верха колонны определяют методом последовательных приближений по уравнению изотермы паровой фазы, считая, что пары ректификата в верху колонны находятся при температуре начала конденсации и давления 71:

В котором константы равновесия Kj при давлении определяются приближенно = РМ)/п.

Температуру низа колонны рассчитывают по уравнению изотермы жидкой фазы, считая, что продукт находится при температуре кипения под давлением к:

£k,,x,v=1, (IV.53)

где константы равновесия К,„ при давлении л„ определяют приближенно - Р(н)/1н- Из уравнения (IV.53) температуру низа колонны

определяют методом последовательных приближений.

При заданной доле отгона сырья е его температуру tp определяют по

уравнению (III.7) или (III.9), а в случае сложных смесей - по уравнению

(III.15) или (III.18) в зависимости от величины е. Константы равновесия

рассчитывают при давлении ге„.

Аналогично могут быть рассчитаны температуры и в других сечениях

колонны.

При работе колонны с вводом водяного пара температуры в соответствующих сечениях колонны рассчитывают при парциальном давлении углеводородов.

Особый случай представляет питание колонны перегретыми парами, температура tp которых выше температуры начала их конденсации („ (рис. IV-28).

Пары, поступающие на ректификацию, должны быть в насыщенном состоянии. Тепло перегрева паров 0„ снимают путем циркуляции жидкого потока g„, который в теплообменнике отдает полученное от паров тепло соответствующему технологическому потоку. При этом принимают, что пары Си, поступающие на ректификацию, и отходящий кубовый остаток W находятся в равновесии, т.е. = « ty.

Уравнение теплового баланса для нижней части колонны запишется в следующем виде:

(F + д, - W]H, + Wh + 0„ = д,\ + FH, или

0„ - Р(н,р - Я, J - д,(н, - Л,,.) + w(h, - V).

Если принять, что ду <= W, то

0„«F(Я,-Я,J. (IV.54)

В уравнении (IV.54) разность энтальпий соответствует увеличению энтальпии паров сырья при их перегреве.

Из теплового баланса теплообменника получим массу циркулирующего потока

Таким образом, в этом случае температуры в нижней части колонны определяются массой и температурой циркулирующего потока холодной флегмы.

ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ РЕКТИФИКАЦИОННОЙ КОЛОННЫ С ВВОДОМ ВОДЯНОГО ПАРА

Ввод водяного пара в ректификационную колонну обусловлен желанием снизить температуру процесса, с тем чтобы избежать разложения нефтепродукта (перегонка мазута, тяжелых нефтяных остатков и т.п.). Температура кипения жидкости может быть снижена также понижением давления в аппарате путем создания вакуума. В нефтепереработке часто применяют оба этих способа понижения температуры кипения смеси.

Во многих случаях водяной пар вводят под нижнюю тарелку отгонной части ректификационной колонны, чтобы испарить часть жидкости в низу колонны, образовать восходящий поток паров и обеспечить процесс ректификации в нижней части колонны. Особенно это практикуется в тех случаях, когда подвести тепло в низ колонны через кипятильник не представляется возможным или когда не требуется высокой четкости разделения и ввод водяного пара позволяет более просто оформить процесс ректификации.

При высокой температуре низа колонны подвод тепла через кипятильник в целом ряде случаев требует применения специальных высокотемпературных теплоносителей, использование которых для установок большой единичной мощности зачастую не представляется возможным.

Подвод тепла с помощью кипятильника в ряде случаев исключается, так как при высокой температуре в низу колонны может произойти термическое разложение продукта: мазута, гудрона, высококипящих дистиллятов и т.п.

При вводе в низ колонны водяного пара парциальное давление паров углеводородов снижается, что способствует испарению жидкости (ее кипению) при более низкой температуре. Тепло, необходимое для испарения жидкости, отнимается от самой жидкости, вследствие чего ее температура понижается.

Водяной пар вместе с парами испарившихся углеводородов на тарелке, расположенной выше, вступает в массообмен с жидкостью. В соответствии с законом Дальтона масса паров углеводородов, получаемых при вводе водяного пара, определяется уравнением (11.32):

Поскольку величина Р зависит от состава жидкости и ее температуры, то при постоянном расходе водяного пара Z масса перешедших в парообразное состояние углеводородов будет тем больше, чем больше содержится НКК в жидкости и чем выше ее температура.