Расчет ректификационных колонн

Задачей расчета каждой из колонн, входящих в состав установки прямой перегонки нефти, является определение ее температурного режима и основных размеров. Для каждой из колонн эта задача решается с рядом особенностей.

 

Отбензинивающая колонна

 

При расчете данной колонны первоначально принимают число и тип тарелок. Рекомендуются клапанные, клапанные прямоточные тарелки или тарелки с S-образными элементами.

В укрепляющей части обычно устанавливают 10–14 тарелок; в отгонной части – 6–8 тарелок.

Затем определяют давление в сепараторе бензина (Р _с). Давление в нем зависит от содержания светлых фракций и газа. Его принимают или рассчитывают из условия полной конденсации паров бензина (углеводороды С₄–С₅ и выше) при температуре конденсатора-холодильника (45–50 °С при воздушном охлаждении, Р _с = 300–450 кПа; 35–40 °С при водяном охлаждении Р _с = 180–250 кПа).

Далее рассчитывают давления по высоте колонны:

                                       Р _верха = Р _с + D Р _{верх-сепар.};                               (6.9)

                                    Р _{ввода сырья} = Р _верха + N _у×D Р _т,                          (6.10)

                                     Р _низа = Р _{ввода сырья} + N _о×D Р _т,                           (6.11)

где N _у и N _о – число тарелок в укрепляющей и отгонной частях соответственно;

D Р _{верх-сепар.} – гидравлическое сопротивление (перепад давления) на участке от верха колонны до сепаратора (обычно 30–50 кПа).

      D Р _т – гидравлическое сопротивление одной тарелки (обычно
0,6–0,8 кПа).

Следующий шаг – определение температурного режима работы колонны.

Температура входа нефти в колонну либо предварительно известна из расчета теплообменной аппаратуры, либо ее принимают (220–230 °С).

Температуру низа колонны принимают из условия @ 0,14¸0,16. При этом обычно t _низа – t _входа = 10¸16 °С.

Далее определяют долю отгона нефти на входе в колонну, применяя графический или аналитический методы (решая уравнения равновесия фаз).

После этого находят температуру верха колонны с учетом парциального давления паров бензина.

Зная температуры всех входящих и покидающих колонну потоков, составляют тепловой баланс. По разнице между теплом, вводимым в колонну и выводимым из нее, определяют количество тепла, которое надо снять орошением. Далее рассчитывают количество орошения и его кратность по отношению к верхнему продукту.

Диаметр колонны определяется исходя из количества паров в наиболее нагруженном ее сечении (для отбензинивающей колонны это сечение под верхней тарелкой, где отводится тепло острым испаряющимся орошением) и допустимой скорости паров (зависит от многих параметров, например, расстояния между тарелками, типа тарелок, разницы плотностей паровой и жидкой фаз, поверхностного натяжения и др.).

                                            ,                                  (6.12)

где V _сек – объемный расход паров в наиболее нагруженном сечении, м³/с;

      u _доп – допустимая скорость паров, м³/(м²×с).

Высоту колонны определяют как сумму высот всех ее технологических частей, а именно: высоты занятой тарелками, высоты эвапарционного пространства, высоты верха и низа колонны, высоты постамента колонны.