Sütun kirişi K1, K2. Kolon yüksekliğinin fiziksel özellikleri Atmosfer kolonu k 2

Atmosfer ünitesi tuzdan arındırılmış yağın rektifikasyon yoluyla kuru gaza, kafa fraksiyonuna ve NK fraksiyonlarına ayrılması için tasarlanmıştır - 140 0C, 140 - 180 0C, 180 - 240 0C, 240 - 290 0C, 290 - 360 0C, akaryakıt (atmosferik damıtma) kalıntı) - fraksiyon > 3600 C.

K-1 sütununun tabanından sıyrılan yağ, N-3/1.2 pompaları tarafından alınır ve P 1/2 fırınları aracılığıyla 4 paralel akış halinde pompalanır, burada 360 °C sıcaklığa ısıtılır ve sütuna beslenir. K-2 46. plakaya.

K-2'nin alt kısmında, akış regülatörü konumu 956'nın "NC" valfi aracılığıyla aşırı ısıtılmış su buharı sağlanır.

K-2 kolonunun tepesinden gaz, benzin buharı ve su, T 17/ 1-4 hava yoğunlaştırıcılarından girer ve burada 33-400°C sıcaklığa soğutulur ve ardından E-3 kabına alınır. E-3 tankının tepesinden gaz bir aleve boşaltılır.

E-3 tankından gelen benzin H-4/1.2 pompasına beslenir ve daha sonra iki akış halinde akut sulama şeklinde K-2'nin tepesine gider ve ikinci akış - fazla benzinin dengesi buzdolabı T aracılığıyla pompalanır. -15a'dan E-6'ya.

K-2 kolonunun fazla ısısı üç sirkülasyon sulamasıyla giderilir: on beşinci plaka K-2'den ilk sirkülasyon sulaması H 1.2 pompası tarafından alınır, T-30 hava soğutucularından pompalanır ve 14. plaka K-2'ye geri gönderilir; Yirmi beşinci plaka K-2'den 2. sulama, N-23/1.2 pompası, hava soğutucu T-32 ile alınır ve K-2 sütununun yirmi dördüncü plakasına geri gönderilir; Üçüncü sirkülasyon sulaması, N-15/1.2 pompasıyla otuz beşinci plaka K-2'den alınır, T-5/1.2, T-31, T-46 ısı eşanjörleri aracılığıyla pompalanır ve otuz dördüncü plaka K-'ye geri gönderilir. 2.

K-2 sütunundan 4 yan pompa çıkarılır - on birinci ve on üçüncü plakalardaki 120 - 180 °C fraksiyon, üst K-6 plakasına çıkarılır. Aşırı ısıtılmış su buharı K-6'ya verilir. Sıyırılan fraksiyonlar on birinci plaka K-2'ye geri gönderilir, - 180 - 240 °C'deki fraksiyon yirmi birinci ve yirmi üçüncü plakalardan üst K-7 plakasına çıkarılır. Aşırı ısıtılmış su buharı K-7 kolonundan aşağı beslenir. Sıyırılan fraksiyonlar yirminci K-2 plakasına geri gönderilir, - 240 -290 0C fraksiyonu otuz birinci ve otuz ikinci K-2 plakalarından K-9 kolonunun üst plakasına çıkarılır. Aşırı ısıtılmış su buharı K-9 kolonundan aşağı beslenir. Sıyrılan hafif kısımlar otuz birinci plaka K-2'ye geri gönderilir - otuz dokuzuncu plaka K-2'den gelen 290 - 350 0C kısım N-20, N-15/2 pompaları tarafından alınır ve yeniden kaynatıcıya pompalanır. T-20, ısı eşanjörleri T-6 ve T-12, hava soğutucu T-46 ve tesisattan çıkarılır.

Tablo 13 K-2 sütununun malzeme dengesi

Sıcaklık ve basınç rejimi.

K-2 kolonu sıyrılmış yağ, geri akış ve su buharı ile beslenir. Kolonun başı 85-120 o C'lik benzin fraksiyonu, yan sıralar 120-240 o C'lik kısım, 240-350 o C'lik kısım, sulama, su buharı ve geri kalanı ise akaryakıttır. Başlık buharı ve su buharı kolonun başlık borusundan, sıvı buhar kolonun yanından ve geri kalanı kolonun tabanından boşaltılır.

K-2 sütununa giren sıyrılmış petrolün sıcaklığı, hafif petrol ürünlerinin toplam seçimine karşılık gelen, sıyrılmış petrol OI eğrisinin noktası ile belirlenir (hafif petrol ürünlerinin, ham maddenin bulunduğu noktada tamamen buharlaştığı varsayılır). sütuna eklenir).

Daha önce K-2 kolonunun besleme bölümündeki sıcaklığın t p.s.2 = 305 o C, basıncın P p.s.2 = 2 atm = 1.520 mm Hg olduğu gösterilmişti. Sanat.

K-2 kolonu, K-1 kolonundan farklı olarak su buharı ile çalışır. Fabrika verilerine göre, K-2 sütununa (G 1) verilen su buharı miktarı, yarı sıyırılmış yağ açısından %1,01,5 (%1 olduğu varsayılarak) olup, sıyırma sütununa (G 2) verilir - Her bir yan omuz askısı açısından %26 (%2 kabul ediyoruz). Akış başına sırasıyla %1,5 ve %2,0 su buharı alarak şunu elde ederiz:

G 1 = 0,01961765=9617,65 kg/saat 9618 kg/saat

G 2 = 0,02 179177 = 3583,54 kg/saat 3584 kg/saat

G 3 = 0,02 191584 = 3831,68 kg/saat 3832 kg/saat

K-2 kolonunun tepesinden çıkan buharların sıcaklığı, üst akışın OI eğrisinin sonunda, su buharı ile karışım içindeki buharlarının kısmi basıncına karşılık gelen bir basınçta ayarlanır.

Dalton yasasına göre iki bileşenli bir benzin buharı ve su karışımının bulunduğu sütunun tepesinde:

burada Rb, benzin buharının kısmi basıncıdır;

Kolonun üst kısmındaki toplam basınç;

Benzin buharının molar konsantrasyonu:

Öncelikle 85-120°C, 120-240°C, 240-350°C kesirlerinin yoğunluklarını buluyoruz:

s 20 4 (85-120) = 0,7260 (85-120) = 0,7304

s 20 4 (120-240) = 0,8080 (120-240) = 0,8118

s 20 4 (240-350) = 0,8750 (240-350) = 0,8784

s 20 4 (350-k.k.) = 0,9810 (350-k.k.) = 0,9836

85-120 o C benzinin moleküler ağırlığı Cragg formülü ile belirlenir:

O halde Nb = = 274,05 kmol/saat;

N su buharı = = 946,33 kmol/saat

Sütun, denge benzin buharları ve su buharı ile birlikte sütunun baş borusundan buhar şeklinde boşaltılan akut üst sulama kullandığından, sütunun tepesinin sıcaklığını belirlerken dikkate alınması gerekir. benzin buharlarının molar konsantrasyonunu ve kısmi basıncını değiştiren bu sulama.

Atmosfer kolonunun normal çalışması için 1-2 kez sulama yeterlidir. Bu öneri doğrultusunda sulama sıklığını 2 olarak ayarladık. O zaman akut tepe sulama miktarı şu şekilde olacaktır:

G veya = 2G b = 229622 kg/saat = 59244 kg/saat; N çalışma = = 548,1 kmol/saat

Benzin buharının molar konsantrasyonu: == 0,4649

K-2 kolonunun tepesindeki toplam basıncın atmosfer basıncına eşit veya biraz daha yüksek olduğu varsayılmaktadır. = 1,5 atm = 1,140 mm Hg'yi alalım. Sanat. Daha sonra benzin buharının kısmi basıncı şöyle olacaktır:

Rb = 1,5 0,4649 = 0,697 atm = 530 mm Hg. Sanat.

Sonuç olarak K-2 kolonunun tepesinden çıkan buharların sıcaklığı tb2 = 88 o C olacaktır.

Fabrika uygulamasına göre atmosferik kolonun tabanının sıcaklığı, besleme bölümündeki sıcaklıktan 20-30 o C daha düşük olmalıdır. t n2 = 305 - 20 = 285 o C'yi alalım.

Akut baş üstü sulamanın sıcaklığı 35 o C'dir, t op = 35 o C'yi alalım.

Kolona verilen kızgın su buharının sıcaklığını = 350 o C'ye eşit alalım. Bu buhar genellikle 0,2-0,3 MPa basınçtaki pompalardan çıkan atık (ezilmiş) buharın kolona yerleştirilmiş bir bobin içerisinde aşırı ısıtılmasıyla elde edilir. bir hammadde veya özel bir fırında.

K-2 kolonunun konsantrasyon bölümündeki plaka sayısı, hammadde giriş bölümü (t p.s.2 = 305 o C) ile üst bölüm (t b2 = 88 o C) arasındaki sıcaklık farkına göre belirlenecektir. 5 -10 o C'lik bitişik plakalar arasındaki sıcaklık farkına göre (6 o C varsayılarak):

36.2, = 37 tabak alın.

Gazyağı fraksiyonunu seçmek için 13. plakadan 120-240 o C, daha sonra 25. plakadan 240-350 o C dizel fraksiyonunu alalım. Atmosfer kolonunun sıyırma kısmındaki plaka sayısı 5 ila 7 adet arasında değişmektedir, = 7 plaka varsayalım. Doğrusal ayırmanın gerekli netliğine bağlı olarak uzak sütunlarda 4 ila 8 tepsi bulunur. Sıyırma kısmındaki plaka sayısını N şerit olarak alalım. = 7.

Yan akışın sıcaklığı, karşılık gelen OI eğrisinin başlangıcında ayarlanır, çünkü kolondan çıkarılan sıvı yan akışı, kaynama noktasında plakanın üzerindedir. Yan egzoz çıkış bölümünde ayrıca kısmi buhar basıncını azaltan daha düşük kaynama noktalı bileşenler bulunur ve bu nedenle yan egzoz çıkışının gerçek sıcaklıkları genellikle 10-20 o C olarak gösterilen OI eğrilerinin başlangıç ​​noktalarının sıcaklıklarından daha düşüktür. atmosferik basınç.

Yukarıda anlatılana benzer şekilde gazyağı fraksiyonu çıkışının sıcaklığını 120-240 o C belirleyelim:

N KF = = 1087,24 kmol/saat

N su buharı = = 946,33 kmol/saat

Kolonun üst kısmındaki basıncın 1,5 atm (1140 mm Hg), besleme bölümündeki basıncın 2 atm (1520 mm Hg) olması ve plakalar arasındaki farkın şu şekilde olması esas alınarak 13. fraksiyon çıkarma plakası üzerindeki basınç; 5-10 mmHg olmalıdır. . Bu varsayımı kontrol edelim:

Bu nedenle plaka sayısı doğru seçilmiştir. 13. plaka üzerindeki basınç şuna eşit olacaktır:

mmHg. = 1,671 atm

Kısmi basınç CF:

R KF = 15 = 1,6710,535 0,894 atm

Gazyağı fraksiyonunun K-2 sütunundan çıkarıldığı sıcaklık, P KF = 0,894 atm = 679 mm Hg'de oluşturulan OI eğrisine göre %0 damıtma sıcaklığına karşılık gelir. Sanat. ve = 141 o C'dir.

Sıyırma kolonunun çıkışındaki CF sıcaklığı, sıyırma bölümünün girişindeki sıvı sıcaklığından 20 o C daha düşük olarak alınır, yani:

141 - 20 = 121°C

Yukarıda anlatıldığı gibi dizel fraksiyon çıkışının sıcaklığını 240-350 o C olarak belirleyelim:

N DF = = 746,77 kmol/saat

N su buharı = =747,22 kmol/saat

25. fraksiyon çıkarma plakası üzerindeki basınç:

25 = 1.140 + 25 10 = 1.390 mmHg. Sanat. = 1,83 atmosfer

DF kısmi basıncı:

RDF = 25 = 1,83 0,50,915 atm

Dizel fraksiyonunun K-2 sütunundan çıkarıldığı sıcaklık, RDF = 0,915 atm = 695,4 mm Hg'de oluşturulan OI eğrisine göre %0 sıyırma sıcaklığına karşılık gelir. Sanat. ve = 259 o C'dir.

Sıyırma kolonunun çıkışındaki DF sıcaklığı, sıyırma bölümünün girişindeki sıvı sıcaklığından 20 o C daha düşük olarak alınır, yani:

259 - 20 = 239°C

K-2 sütununun ısı dengesi.

K-2 kolonuna ısı, bir fırında ısıtılan yarı soyulmuş yağın yanı sıra kolonun tabanına verilen su buharı ile sağlanır.

Isı, üst ürün - benzin fraksiyonu, yan akımlar - KF ve DF ve kalıntı ile uzaklaştırılır ve ayrıca akut (buharlaşan) sulama ile de uzaklaştırılır.

Ana damıtma kolonu K-2'nin ısı dengesinin hesaplanması, ön buharlaştırma kolonu K-1'in ısı dengesinin hesaplanmasına benzer şekilde gerçekleştirilir.

Sıcaklığın gelişi:

Hammadde (yarı sıyırılmış yağ) -Q mon tarafından verilen ısı miktarı, buhar ve sıvı fazların oranı dikkate alınarak belirlenir. Damıtma e fraksiyonu, K-2 kolonuna giren besleme stokunun sıcaklığındaki yarı soyulmuş yağın OI eğrisi veya aynı olan, bir fırında (305 o C) ısıtma ve eşit bir basınçla belirlenir. kolonun besleme bölümündeki basınç (2 atm = 1.520 mm Hg. Art.). Grafiksel olarak e = 0,415 elde ederiz

Q pon = G pon,

burada Gpon kolona giren yarı soyulmuş yağ miktarıdır, kg/saat;

e, fırında ısıtma sıcaklığında yarı soyulmuş yağın damıtılmasının fraksiyonudur;

907,86 kJ/kg - fırın çıkış sıcaklığında yarı soyulmuş yağ buharının ısı içeriği (daha önce K-1 ısı dengesinde hesaplanmıştır)

682,57 kJ/kg, fırın çıkış sıcaklığında yarı soyulmuş yağın sıvı fazının ısı içeriğidir.

Q pon = 961765*(0,415*907,86 + (1-0,415)*682,57)= 746392491 kJ/h

Su buharının verdiği ısı miktarı:

Q su buharı = G su buharı q = G su buharı (-),

burada G su buharı su buharı miktarıdır, kg/saat;

3176,59 kJ/kg - K-2 sütununun girişindeki su buharının ısı içeriği, kJ/kg;

2657,81 kJ/kg - K-2 sütununun çıkışındaki su buharının ısı içeriği, kJ/kg; (Sardanashvili'den)

Q su buharı = 9618*(3176,59-2657,81) = 4989626 kJ/h

Isı tüketimi:

üst çarpımla: Q b = G b,

burada Gb benzin buharı miktarıdır, kg/saat;

255,07*(4-0,7304)-308,99 = 525 kJ/kg

Qb =29622*525 = 15551550 kJ/saat

yan çarpım ile: Q KF = G KF,

301,57 kJ/kg

Q KF = 179177*301,57 = 54034408 kJ/saat

yan ürünle:

Q DF = G DF,

burada Gpon dizel fraksiyonunun miktarıdır, kg/saat;

588,09kJ/kg

Q DF = 191584*588,09 = 112668635 kJ/saat

kalanla: Q dinlenme = G dinlenme,

burada Q geri kalanı kalıntı miktarıdır (fuel oil), kg/saat;

624,21kJ/kg

Geri kalan Q = 561382*624,21 = 350420258 kJ/h

akut (buharlaşan) sulama ile: Q op = G op q op = G op (-),

burada G op akut sulama miktarıdır (akut sulamanın bileşimi üst ürünle aynıdır), kg/saat; 2 sulama frekansıyla G op = 2G b elde ederiz;

525 kJ/kg - kolonun tepe sıcaklığında geri akış buharının ısı içeriği t b2 = 88 o C;

71,57 kJ/kg

Q çalışma = 2*29622*(525-71,57) = 26863007 kJ/saat

Sirkülasyon sulamayla uzaklaştırılması gereken ısı miktarını bulalım:

Q c.o. = Q girişi - Q çıkışı = (Q pon + Q su buharı) - (Q b + Q CF + Q DF + Q ost + Q op) = (746392491 + 4989626) - (15551550 + 54034408 + 112668635 + 35040258 + 26863007 ) = 191844259 kJ/saat

K-2 kolonunun ısı dengesi Tablo 14

Sirkülasyon sulama G c.o miktarını hesaplayalım. Kolonun normal çalışmasını sağlamak için gerekli (kg/saat):

sirkülasyon sulama çıkış plakasından akan sıvının (geri akış) ısı içeriği nerede (14. plakada t 1 sıcaklığında);

Sıcaklık t 1, bitişik plakalar arasındaki 5-10 o C'lik (daha önce kabul edilen 6 o C) tekdüze bir sıcaklık farkına dayanarak kabul edilir. 13. plakadan kerosen fraksiyonunun çıkış sıcaklığı 141 o C'ye eşit olduğundan t 1 = 141 + 1 6 = 147 o C elde ederiz. Sirkülasyon sulama kolonu K-2 girişinin sıcaklığı alınır. t 2 = 80 o C'ye eşittir. Dolaşan sıvının yoğunluğunu, her plakadaki bu göstergede eşit bir fark olduğu varsayımına dayanarak alıyoruz. Daha sonra gazyağı fraksiyonunun yoğunluğunu dikkate alarak şunu elde ederiz:

0,8080+ 1 0,005 = 0,8130 = 0,8168

314,8 kJ/kg

161,47kJ/kg

Dolaşan sıvının akış hızı şöyle olacaktır:

G.o. == 1251185,41251185 kg/saat

K-2 kolonunun ana boyutlarının belirlenmesi

Ana damıtma kolonu K-2'nin ana boyutları, ön buharlaştırma kolonu K-1'in boyutlarıyla aynı şekilde belirlenir.

K-2 kolonunun çapını belirlerken buharların en çok yüklü olduğu bölümü belirlemek için kolonun buharlaşma boşluğundaki (besleme bölümü) ve sulamanın çıkarıldığı tepsilerin altındaki buharların hacimleri kontrol edilir.

1. 1. plakanın altındaki soğuk sulamanın aktığı bölüm (benzin buharı, soğuk sulama ve K-2'nin tabanına ve sıyırma bölümüne beslenen su buharı):

G buhar = G b + G soğuk.veya. + G su buharı = 29622 + 59244 + (9618 + 3584 + 3832) = 105900 kg/h

2. 13. plakanın altındaki bölüm (sirkülasyon sulama, sıyırma kolonundan gelen buhar ve aynı toplam su buharı miktarı):

G buhar = G şeridi. + G su buharı + G ​​merkezi ısıtma = 1251185+0,19179177+ (9618 + 3584 + 3832) = 1302263kg/saat,

nerede G şeridi. = e KT G KF - sıyırma bölümünde sıyrılan buhar miktarı (damıtma payı e KF = 0,19, sıyırma kolonuna giren KF fraksiyonunun 141 o C'ye eşit sıcaklığına göre grafiksel olarak belirlenir)

3. 25. tepsinin altındaki bölüm (dolaşım geri akışı, sıyırma kolonundan gelen buhar ve su buharı):

G buhar = G şeridi. + G su buharı + G ​​merkezi ısıtma =0,25*191584 +1251185 + (9618 + 3832) = 1312531 kg/saat,

nerede G şeridi. = e DF G DF - sıyırma bölümünde sıyrılan buhar miktarı (damıtma payı e DF = 0,25, DF fraksiyonunun sıyırma kolonuna giriş sıcaklığına göre, 259 o C'ye eşit olarak grafiksel olarak belirlenir).

4. 37. plakanın altındaki bölüm (buharlanmış yağ buharı ve su buharı K-2'nin tabanına verilir):

G buhar = G yağ buharı. + G su buharı = e k-2 *G pon + G 1 = 0,415*961765 + 9618 = 408750 kg/h

Önerilen hesaplamalardan görülebileceği gibi en fazla yüklü bölüm 25. plakanın altındadır, burada çiftler halinde yük: G çift = 1312531 kg/saattir.

Buna dayanarak, Mendeleev-Clapeyron denklemini kullanarak buhar hacmini hesaplıyoruz:

Pratik verilere dayanarak, K-2 kolonunun serbest bölümündeki doğrusal buhar hızı w = 0,6 ± 1,15 m/s'dir. W = 1,0 m/s'yi alalım, o zaman kolonun kesit alanı şöyle olacaktır:

Kolonun çapı aşağıdaki denklem kullanılarak hesaplanır:

Standarda uygun olarak atmosferik kolon K-2'nin çapının değerini D K-2 = 7 m'ye eşit alıyoruz.

Üst plaka ile kolonun üst tabanı arasındaki mesafe kolon çapının yarısına eşit alınır yani h 1 = 7/2 = 3,5 m.

K-2 kolonunun konsantrasyon kısmının yüksekliği (n = 37):

h 2 = (n - 1) H t = (37 - 1) 0,600 = 21,6 m

Sütunun besleme bölümünün yüksekliği:

h 3 = (2 3) H t = 2 0,600 = 1,2 m

K-2 kolonunun sıyırma kısmının yüksekliği (n = 7):

h 4 = (n - 1) H t = (7 - 1) 0,600 = 3,6 m

Buharın kolon kesitine eşit şekilde dağılması için kolonun tabanındaki sıvı seviyesinden taban plakasına kadar olan mesafe h 5 = 1 2 m'ye eşit alınır.

Kolondaki sıvı kalıntısının kapladığı yükseklik, kolonun taban sıcaklığında (329,4 o C) 5-10 dakikalık sıvı beslemesine göre hesaplanır:

V dinlenme = 55,5 m3 / sa,

kolonun taban sıcaklığındaki (285 o C) artığın mutlak yoğunluğu, kg/m3:

981 - 0,522 (285 - 20) = 842,67 843

5 dk = 0,083 saat - zaman rezervi, saat.

Dolayısıyla sıvı kalıntının kapladığı yükseklik:

Kaidenin yüksekliğini h 7 = 4,0 m alıyoruz.

Kolonun konsantrasyon bölümünün yüksekliğini hesaplarken, tepsilerin montajını ve onarımını sağlamak için kolonun yüksekliği boyunca 4 tepsi aracılığıyla 10 adet kapak yerleştirildiğini dikkate alıyoruz. Bu bölümlerde plakalar arasındaki mesafeyi N t = 800 mm alıyoruz. Daha sonra:

h 2 = 21,6 + 10 0,8 = 29,6 m

H kolonunun faydalı yüksekliği (destek kabuğunun yüksekliği h 7 dikkate alınmadan):

N kat = = 3,5 + 29,6 + 1,2 + 3,6 + 2,0 + 1,44 = 41,34 m.

Toplam sütun yüksekliği:

N K-2 = N kat + h 7 = 41,34 + 4,0 = 45,34 m? 46 m

Ana göstergeleri hesaplamak için malzeme dengesini kullanacağız. Tablo 3.8 K-2 sütununun malzeme dengesini göstermektedir.

Tablo 3.8 - K-2 sütununun malzeme dengesi

K-2 kolonunun sıcaklık rejiminin belirlenmesi

760 mm Hg mutlak basınçta elde edilen ürünlerin tek buharlaşmasının başlangıç ​​ve bitiş sıcaklıklarının belirlenmesi. Art., Obryadchikov-Smidovich programına göre gerçekleştirildi. Şekil 3.5, 3.6 ve 3.7'de gösterilen benzin, kerosen ve dizel yakıtın ITC ve OI fraksiyonlarının grafiklerini oluşturuyoruz.

Şekil 3.5 - 760 mm Hg'deki benzin fraksiyonunun ITC ve OI eğrileri. Sanat.

Şekil 3.6 - 760 mm Hg'de kerosen fraksiyonunun ITC ve OI eğrileri. Sanat.

Şekil 3.7 - 760 mm Hg'de dizel yakıt fraksiyonunun ITC ve OI eğrileri. Sanat.

Atmosfer sütunu K-2'nin açıklaması

Sütun karmaşıktır ve ana ve iki uzak sıyırma sütunundan oluşur - sıyırma bölümleri K-3/1 ve K-3/2. Kolondaki aşırı ısı, akut buharlaştırmalı geri akış kullanılarak veya yan fırlatma tepsileri altında düzenlenen ara sirkülasyonlu geri akışlarla kombinasyon halinde kolonun tepesinden tamamen çıkarılabilir.

Benzer kolonları çalıştırma deneyimimize dayanarak, kolonun konsantrasyon kısmında aşağıdaki sayıda plakayı kabul edeceğiz:

benzin - 7 tabak,

gazyağı - 8 tabak,

dizel yakıt - 8 tabak.

Sirkülasyon sulama kısımlarında 2 adet plaka kullanacağız. Böylece, iki sirkülasyon geri akışı varsa, kolonun konsantrasyon kısmındaki toplam plaka sayısı 27'ye eşit olacaktır. Sıyırma kısmında 4 plaka, sıyırma bölümlerinde ise her biri 6 plaka alacağız. Ana sütundaki toplam plaka sayısı 31'dir.

Hammadde giriş bölümlerinin üzerine ve üst plakanın üzerine oluklu fileden yapılmış tamponlar yerleştireceğiz.

Hafif bileşenleri soymak ve sıyırma bölümlerinde bir buhar akışı oluşturmak için, alt K-2 plakasının altından sıyırma bölümlerine su buharı verilir.

Su buharı tüketimini kabul ediyoruz:

sütunun dibine - hammaddelerde% 2,

sıyırma bölümünde - yan akım çıkışının %2'si.

Kolonun tabanına su buharı akışı:

Sırasıyla K-3/1, K-3/2 sıyırma bölümlerinde:

Toplam su buharı tüketimi:

Kolondaki basınç ve sıcaklık

Kolonun besleme kısmında mutlak basıncın 1600 mm Hg olduğunu varsayalım. Sanat. ve basınç düşüşleri:

sıyırma bölümündeki valf plakasında - 3 mm Hg. Sanat.;

5 ila 12 - 5 mm Hg plakalarda. Sanat.;

15 ila 22 - 6 mm Hg plakalarda. Sanat.;

25 ila 31 - 7 mm Hg plakalarda. Sanat.;

dolaşım sulama plakalarında - 10 mm Hg. Sanat.;

sıyırma bölümlerinin plakalarında - 5 mm Hg. Sanat.;

üst plaka ile sulama tankı arasında - 25 mm Hg. Sanat.

Kolonun çeşitli bölümlerinde mutlak basınç belirlenirken, yan çıkış bölümü ile sıyırma bölümünün üstü arasındaki basınç farkı ve çamurlukların hidrolik direnci dikkate alınmaz.

Hammaddenin K-2 kolonuna girişindeki sıcaklığı 350 °C olarak alınır, bu sıcaklıkta hammaddenin damıtılmasının payı yaklaşık olarak hammaddeden hafif bileşenlerin seçiminin payına eşittir. .

Dış malzeme akışlarının fiziksel özellikleri

Kolonun ayrı bölümlerindeki geri akış ve buharın yoğunluğu, yaklaşık olarak sütunun ayrı bölümlerinde plaka başına tekdüze yoğunluk farkı önerisinden alınabilir.

Dış malzeme akışlarının fiziksel özellikleri Tablo 3.9'da verilmiştir.

Tablo 3.9 - Dış malzeme akışlarının fiziksel özellikleri

K-2 kolonunun girişinde hammaddelerin tek buharlaşma sürecinin hesaplanması

Hammaddenin kolon girişinde tek bir buharlaşması sırasında oluşan buhar fazının nispi miktarı aşağıdaki denklemlerden biri kullanılarak hesaplanır:

burada x`Fi, y*Fi, x*Fi sırasıyla ham maddedeki, ham maddenin buhar ve sıvı fazlarındaki bireysel fraksiyonların molar konsantrasyonlarıdır;

K, i'inci bileşenin faz denge sabitidir;

e', kolonun girişindeki hammadde damıtma işleminin mol kesridir.

Hammaddelerin tek buharlaşma prosesinin hesaplanması, hammaddelerin kolona giriş sıcaklığında = 250oC ve 1600 mm Hg basınçta gerçekleştirildi. Sanat.

Distilatın mol fraksiyonu 0,95'tir.

Distilatın kütle oranı 0,848'dir.

Molekül ağırlıkları: hammaddeler - 209,7, buhar fazı - 121,6, sıvı faz - 313,12.

Yarı soyulmuş yağın damıtma eğrilerine göre buhar fazının bağıl yoğunluğu 0,73'tür.

Sıvı fazın bağıl yoğunluğu aşağıdaki denklemden belirlenir:

Bir sütunda sulama planının seçilmesi

Kolondaki ısının uzaklaştırılması çeşitli şekillerde gerçekleştirilebilir.

Tüm fazla ısı kolonun üst kısmından uzaklaştırılır. Bu durumda üç seçenek mümkündür:

Akut evaporatif geri akış ile kolonun üst kısmındaki geri akış oranı maksimum iken, kolon yüksekliğinin aşağısında buhar ve sıvı fazındaki yükler azaltılır ve buna bağlı olarak tepsilerin verimi de düşer; bu durumda ısı geri kazanımı neredeyse imkansızdır; kondenser-buzdolabındaki soğutucu akışı yüksektir;

Üst sirkülasyonlu sulama, bu durumda, hammaddelerin ısıtılması için ısı eşanjörlerindeki sıcaklık basıncı küçük olacağından, geniş bir ısı değişim yüzeyi ile ısının geri kazanılması mümkündür;

Kombine akut ve üst sirkülasyonlu sulama.

Aşırı ısı kolonun üst kısmından ve ara sirkülasyon sulamalarıyla uzaklaştırılır; ısının uzaklaştırılması, kolonun her bölümünde gerekli geri akış oranını sağlayacak şekilde organize edilmelidir; tepsilerin buhar ve sıvı fazlarındaki yükleri eşitlenir, kolonun çapı minimum olacaktır; ısı geri kazanımı, ilk duruma göre daha küçük bir ısı değişim yüzeyi ile mümkündür.

Sulama ile uzaklaştırılması gereken ısı miktarı, malzeme denklemlerinin ve kolonun ilgili bölümünün ısı dengesinin ortak çözümü ile belirlenir.

Karmaşık bir sütunun sıcaklık rejiminin hesaplanması

Kolonun sıcaklık rejiminin ve ayrı bölümlerdeki buhar ve sıvı yüklerinin hesaplanması, sıyırma bölümünden başlayarak gerçekleştirilir.

Buhar sıcaklığının, sıyırma bölümüne girişteki sıvının sıcaklığı ile kalıntının sıcaklığı arasındaki ortalama değere eşit olduğu varsayılmaktadır. Buhar ve sıvı akışlarının entalpileri Craig'in formülleri kJ/kg kullanılarak hesaplanır:

Giriş sıcaklığından K-2 sütunundaki ilgili bölümdeki sıcaklığa ve sıyırma bölümlerine soğutma sırasında su buharı tarafından salınan ısı, küçük bir değer olduğundan ve bir dereceye kadar ısı kayıplarını telafi ettiğinden dikkate alınmaz. hesaplama ortamında da dikkate alınmayan hesaplamadaki sütun gövdesi. Şekil 3.8 kolonun sıyırma bölümünün ısı dengesini göstermektedir.

Şekil 3.8 - Kolonun sıyırma bölümündeki ısı dengesi

Tablo 3.10 - Sıyırma bölümünün malzeme dengesi

Isı dengesinden G0=14012,46 kg/h, buhar sayısı ise G0/W1=0,39 olacaktır.

Sıyırma bölümünün üst plakası üzerindeki yağ buharlarının kısmi basıncı şu denklemle belirlenecektir: mm Hg. Sanat.,

burada ev sıyırma bölümünün üst plakası üzerindeki mutlak basınçtır;

G0`, z`1 - sırasıyla yağ ve su buharının mol sayısı.

760 mm Hg basınçta. Sanat. kabul edildiği gibi yağ buharları, hesaplanan kısmi basınç 249,64 mm Hg ile 250 ° C sıcaklığa sahiptir. Art., buhar sıcaklığı yaklaşık 240°C'dir. Bundan, önceden kabul edilen sıcaklığın hesaplanan sıcaklığa karşılık geldiği sonucu çıkar.

K-3/1 sıyırma bölümüne sıvı drenajı bölümündeki yükleri belirlemek için öncelikle 15. plakadaki sıvının sıcaklığını alıyoruz:

Dizel yakıt sıyırma bölümünün termal dengesi

Sıyırma bölümünün çıkışındaki dizel yakıtın sıcaklığını, girişteki sıvının sıcaklığından 20°C daha düşük alalım:

Sıyırma bölümünden çıkan buharın sıcaklığı, 15. tepsiden gelen sıvı ile K-3/1'den alınan dizel yakıtın sıcaklıkları arasındaki ortalama değere eşit alınır (Tablo 3.11).

Tablo 3.11 - Isı dengesi

Isı dengesinden Gstr1 = 12342 kg/h ve buhar sayısı Gstr1/W2 = 0,3 olacaktır.

Sıyırma bölümünün üst plakası üzerindeki yağ buharlarının kısmi basıncı aşağıdaki denklemle belirlenir:

mmHg Sanat.,

burada 15, sıyırma bölümünün üst plakası üzerindeki mutlak basınçtır, bunu yan çıkarma plakasının üzerindeki basınca eşit olarak alıyoruz;

Gstr1`, z`2 - sıyırma bölümüne sağlanan yağ ve su buharının sırasıyla mol sayısı.

760 mm Hg basınçta. Sanat. yağ buharları 215,8 ° C sıcaklığa ve hesaplanan kısmi basınç 960 mm Hg'ye sahiptir. Art., buhar sıcaklığı yaklaşık 220°C'dir. Daha önce kabul edilen sıcaklık, hesaplanana karşılık gelir ve ek yeniden hesaplama gerekli değildir.

15. plakadan sıyırma bölümüne boşaltılan sıvı miktarı: kg/saat.

Bu sıvının yoğunluğu ve moleküler ağırlığı karıştırma kuralıyla belirlenir.

14. plakadan gelen buharın sıcaklığını 15. plakadaki sıvının sıcaklığından 10°C daha yüksek alalım, yani. 245оС (tablo 3.12).

Tablo 3.12 - Isı dengesi

Isı dengesinden: (559,56-396) 10-6 GJ/h.

Sirkülasyonlu sulama ile uzaklaştırılabilecek maksimum ısı miktarı: GJ/h, 15. plakadan gelen sıvının tamamı sıyırma bölümüne girerken, yani. 15. plaka “sağır”dır, g15=0.

Kabul ediyoruz: Qts1=0,8 ·=115,44 GJ/h, bu durumda

g15= 176442,1 kg/saat, G14= 557942,1 kg/saat.

15. plakadaki sıvı miktarı:

g15(toplam)=g15+ g(str1)= 176442,1 + = 230284,14 kg/saat.

16. plakadan 15. plakaya aynı miktarda sıvının aktığını varsayıyoruz:

g16 = g15(toplam)= 230284,14 kg/saat.

15. plaka üzerindeki buhar sayısı:

G15=D3+W3+g16= 570284,14 kg/saat.

15. plakadaki hesaplamanın başlangıcında kabul edilen sıvı sıcaklığını kontrol etmek için, dizel yakıt fraksiyonunun buhardaki kısmi basıncını aşağıdaki denklemi kullanarak belirleriz:

817,48 mmHg. Sanat.

Gazyağı sıyırma bölümünün ısı dengesi

25. plakadaki sıvının sıcaklığını alıyoruz:

Sıyırma bölümünün çıkışındaki kerosen sıcaklığı, girişteki sıvı sıcaklığından 16°C daha düşük olarak alınır:

Sıyırma bölümünden çıkan buharın sıcaklığı 176°C olarak alınmıştır. Bir ısı dengesi hazırlıyoruz ve değerleri Tablo 3.13'e giriyoruz. Gstr2 = 16812 kg/h ısı dengesinden buhar sayısı 0,2 olur.

Tablo 3.13 - Isı dengesi

Bu sıyırma bölümünün üst plakası üzerindeki yağ buharlarının kısmi basıncı 840 mmHg'dir. 25. plakadan sıyırma bölümüne boşaltılan sıvı miktarı: gstr2= 98812 kg/h.

Bu sıvının yoğunluğu ve molekül ağırlığı: =0,759, M=162.

25. plakanın altındaki buharın sıcaklığını 25. plakadaki sıvının sıcaklığından 10°C daha yüksek alıyoruz. Bir ısı dengesi hazırlıyoruz ve değerleri Tablo 3.14'e giriyoruz.

Tablo 3.14 - Isı dengesi

Sirkülasyon sulama ile uzaklaştırılabilecek maksimum ısı miktarı: (Qts2)max = 80,35 GJ/h, Qts2 = 0,8 = 64,28 GJ/h alırız, bu durumda g25 = 141400,41 kg/h, G24 = 481400,41 kg/h .

25. plakadaki sıvı miktarı:

g25(toplam)=g25+g(str2)= 481400,41+ 98812= 580212,41 kg/saat.

16. plakadan 15. plakaya aynı miktarda sıvının aktığını varsayalım: g26=g25(toplam)=580212,41 kg/saat.

Geri akış oranı g26/D3=2,25.

25. plaka üzerindeki buhar miktarı: G25=D3+g26=838212,41 kg/h.

Kompleks kolonun tamamı için derlediğimiz ısı dengesi denkleminden soğuk sulama ile kolonun üst kısmından alınması gereken ısı miktarını belirliyoruz:

11,07 GJ/saat.

Elde edilen hesaplamaların sonuçlarını tablo 3.15, 3.16'ya kaydediyoruz.

Tablo 3.15 - Isı dengesi

Tablo 3.16 - Sulamayla uzaklaştırılan ısı

K-2 sütununun ana boyutlarının hesaplanması

Kolonun çapı, izin verilen maksimum buhar hızı ve en yüklü bölümdeki hacmi ile belirlenir. Buhar hacmi, aşağıdaki denklem kullanılarak su buharı dikkate alınarak hesaplanır:

Tablo 3.17 - Isı dengesi

Taşma tepsili kolonlar için izin verilen maksimum doğrusal buhar hızı, m/s denklemiyle hesaplanır:

burada C, plakalar arasındaki mesafeye ve damıtma koşullarına bağlı bir katsayıdır, m/h;

Tasarım bölümünde sıcaklık ve basınçta sırasıyla sıvı ve buharın mutlak yoğunlukları, kg/m3.

Buhar fazının yoğunluğu aşağıdaki formülle belirlenir:

burada G, hesaplanan bölümden geçen tüm buharların toplam kütle akış hızıdır.

G = 176470,56 kg/saat, g = 191176,44 kg/saat olmak üzere 5. plakanın üzerindeki bölüm için kolonun çapını hesaplıyoruz.

Buhar hacmi Vp=9,80 m3/s.

Buhar yoğunluğu cn=9,55 kg/m3.

Sıvının yoğunluğu = 904 kg/m3.

Böylece izin verilen maksimum buhar hızı

Maksimum çap: 3,81 m.

Minimum çap: 2,88 m.

Gerçek çap: 3,34 m.

Normal seriye göre çapı D = 3,4 m olarak alıyoruz.

Plakalar arası mesafeyi H=500 mm alıyoruz.

Kolonun tabanının yüksekliği, kolona hammadde beslemesinin kesilmesi durumunda gerekli sıvı beslemesi dikkate alınarak belirlenir. Sıvı beslemesi şu orandan belirlenir:

zaman rezervi nerede?

Kolonun toplam yüksekliğini hesaplamak için aşağıdaki yükseklikleri hesaplıyoruz:

üst plaka ile üst taban arasındaki mesafe h1=D/2, h1=1,7 m;

konsantrasyon kısmının yüksekliği - h2=H*(Nk-1), h2=13 m;

besleme bölümünün yüksekliği - h3=1,5 m;

sıyırma kısmının yüksekliği -h4= H*(No-1), h4=1.5 m;

sıvı seviyesinden taban plakasına olan mesafe - h5=1,5 m;

sıvı depolama yüksekliği - h6=3,5 m;

kolonun destek kısmının yüksekliği - h7=4 m.

Kolonun toplam yüksekliği Hcol = 26,7 m'dir.

Atmosferik rafinerilerde, yağ genellikle dört damıtık fraksiyona ve geri kalanı yakıt yağına ayrılır. Yan ürün, genellikle hidrojen sülfür içeren ve yağ ısıtıldığında kararsız kükürt bileşiklerinden oluşan hidrokarbon gazlarının bir karışımıdır. Ülkemizde en yaygın olanı, AT'nin çift buharlaşma ve çift düzeltme şemasına göre kurulmasıdır (Şekil 1.2).

ELOU'da kurutulan ve tuzdan arındırılan yağ, ayrıca ısı eşanjörlerinde ısıtılır ve ayrıştırılmak üzere kısmi tepe kolonuna (K-1) gönderilir. Bu kolonun üst kısmından çıkan hidrokarbon gazı ve hafif benzin, hava ve su soğutma ünitelerinde yoğuşturulup soğutularak sulama tankına girer. Yoğuşmanın bir kısmı geri akış olarak K-1 kolonunun tepesine geri gönderilir. K-1 kolonunun tabanından sıyrılan yağ, boru şeklindeki bir fırına beslenir, burada gerekli sıcaklığa ısıtılır ve atmosferik kolona (K-2) girer. Ağır benzin, K-2'nin tepesinden alınır ve yakıt fraksiyonları, sıyırma sütunları aracılığıyla yandan uzaklaştırılır: gazyağı, hafif ve ağır dizel.

Pirinç. 2.3. Atmosfer bloğunun şematik diyagramı:

1 – tepe sütunu; 2 – atmosferik sütun; 3 – klon sıyırma; 4 – boru şeklinde fırın; 5 – kondenser-buzdolabı; 6 – ısı eşanjörü; 7 – geri akış tankı;

I – ELOU'lu yağ; II – benzin buharları; III – balgam; IV – hafif benzin; V – soyulmuş yağ; VI – ağır benzin buharları; VII – ağır benzin; VIII – sirkülasyon sulama; IX, X, XI – yan omuz askıları; XII - kerosen fraksiyonu; XIII – hafif dizel fraksiyonu; XIV – ağır dizel fraksiyonu; XV – akaryakıt; XVI – su buharı; XVII – gazlar.

Akut sulamaya (geri akış) ek olarak atmosferik sütunda, yan çekiş seçim plakalarının altındaki ısıyı uzaklaştıran üç (veya iki) sirkülasyon sulama sistemi bulunur. Hafifçe kaynayan fraksiyonları sıyırmak için atmosferik ve sıyırma kolonlarının alt kısımlarına (alt plakaların altına) aşırı ısıtılmış su buharı verilir. K-2'nin tabanından akaryakıt çıkarılır ve vakumlu damıtma ünitesine gönderilir.