Атмосферный блок предназначен для разделения обессоленной нефти путем ректификации на сухой газ, головную фракцию, и фракции НК- 140 0С, 140 - 180 0С, 180 - 240 0С, 240 - 290 0С, 290 - 360 0С, мазут (остаток атмосферной перегонки) - фракция > 3600 С.

Снизу колонны К-1 отбензиненная нефть забирается насосами Н-3/1,2, и 4-мя параллельными потоками прокачивается через печи П 1/2, где нагревается до температуры 360 °С и подастся в колонну К-2 на 46 тарелку.

Внизу К-2 через клапан «НЗ» регулятора расхода позиции 956 подается перегретый водяной пар.

С верха колонны К-2 газ, пары бензина и вода поступают через воздушные конденсаторы Т 17/ 1-4, где охлаждаются до температуры 33-400С и затем в емкость Е-3. Газ с верха емкости Е-3 сбрасывается на факел.

Бензин из емкости Е-3 поступает на прием насоса Н-4/1,2 и затем двумя потоками поступает на верх К-2 в виде острого орошения и второй поток - балансовый избыток бензина откачивается через холодильник Т-15а в Е-6.

Избыточное тепло колонны К-2 снимается тремя циркуляционными орошениями: I-е циркуляционное орошение с пятнадцатой тарелки К-2 поступает на прием насоса Н 1,2, прокачивается через воздушные холодильники Т-30 и возвращается на 14-ю тарелку К-2; 2-ое орошение с двадцать пятой тарелки К-2 забирается насосом Н-23/1,2, воздушный холодильник Т-32 и возвращается на двадцать четвертую тарелку колонны К-2; III-е циркуляционное орошение забирается с тридцать пятой тарелки К-2 насосом Н-15/1,2, прокачивается через теплообменники Т-5/1,2, Т-31,Т-46 и возвращается на тридцать четвертую тарелку К-2.

Из колонны К-2 выводят 4 боковых насоса - фракция 120 - 180 °С выводятся в одиннадцатой и тринадцатой тарелок на верхнюю тарелку К-6. Вниз К-6 подается перегретый водяной пар. Отпаренные фракции возвращаются на одиннадцатую тарелку К-2, - фракция 180 - 240 °С выводятся с двадцать первой и двадцать третьей тарелок на верхнюю тарелку К-7. Вниз колонны К-7 подается перегретый водяной пар. Отпаренные фракции возвращаются ни двадцатую тарелку К-2, - фракция 240 -290 0С выводятся с тридцать первой и тридцать второй тарелок К-2 на верхнюю тарелку колонны К-9. Вниз колонны К-9 подается перегретый водяной пар. Отпаренные легкие фракции возвращаются на тридцать первую тарелку К-2, - фракция 290 - 350 0С с тридцать девятой тарелки К-2 поступает на прием насосов Н-20, Н-15/2 и прокачивается через рибойлер Т-20, теплообменники Т-6 и Т-12, воздушный холодильник Т-46 и выводятся с установки.

Технология первичной переработки нефти основана на разделении нефти методом ректификации на узкие нефтяные фракции и определяется направлениями использования фракций, выделяемых на установках АВТ.

По типу работы этих установок различают:

1. Топливные (выделяемые фракции предназначены преимущественно для производства моторных топлив)
2. Масляные (предусматривается выделение узких масляных фракций)
3. Топливно – масляные

Поэтому отечественные установки переработки нефти (АТ и АВТ) характеризуются большим разнообразием используемых схем ректификации в зависимости от ассортимента выпускаемых фракций. Однако во всех случаях выдерживаются несколько основных принципов:

1. Процесс первичной ректификации нефти проводится в сложных колоннах, характеризующихся наличием нескольких зон ввода питания и отбора целевых продуктов.
2. В процессе ректификации для обеспечения теплоподвода в систему и снижения парциального давления нефтяных паров широко используется острое паровое орошение (в систему вводится перегретый водяной пар).
3. Для промежуточной конденсации паровой фазы по высоте колонны используются выносные холодные циркуляционные орошения.
4. В схемах ректификации используются выносные отпарные колонны (стриппинг – секции), что приводит к появлению в системе дополнительных рецикловых связей.
5. Сырьевое обеспечение производств зачастую характеризуется наличием нескольких поставщиков нефти, а значит и колебаниями во времени фракционного состава исходного сырья.
6. Требования к качеству выделяемых фракций, в первую очередь в части снижения эффекта наложения соседних фракций друг на друга, постоянно повышаются.

Указанные обстоятельства существенно усложняют как схему реализации процесса, так и его конструктивное оформление. Технология разделения (схема) и конструктивное оформление оказывают существенное влияние друг на друга и должны рассматриваться совместно. Поэтому расчетное исследование процесса и особенно процедура его оптимизации становится чрезвычайно сложной задачей, которую невозможно решать без использования УМП.

Схема атмосферного блока установки АВТ

Схема атмосферного блока установки АВТ

Принцип работы атмосферного блока (АТ)

Наиболее распространенной схемой реализации процесса для атмосферного блока АВТ является схема двукратного испарения и двукратной ректификации нефти (рис. 2.1). По этой схеме работает широко распространенная , входящая в типовые блоки ЛК-6У многих нефтеперерабатывающих заводов РФ.

Установка ЭЛОУ-АВТ-6

Обезвоженная и бессоленная нефть с блока ЭЛОУ (блок подготовки нефти – электрообезвоживание и обессоливание нефти) после подогрева до температуры 195-205 о С за счет рекуперации тепла материальных потоков, отходящих с установки, поступает на разделение в колонну частичного отбензиневания сырья К-1 .

Назначение К-1 – отбор из нефти легкого бензина и основной части растворенных газов для нормализации количества бензиновых углеводородов в основной колонне К-2 и стабилизации режима её работы при возможных колебаниях состава сырья.

Дистиллятные пары из К-1 конденсируются в аппаратах воздушного и/или водяного охлаждения и разделяются в сепараторе С-1 на жидкую (II) и газовую (VIII) фазы.

Часть жидкой фазы возвращается в К-1 в качестве флегмы , а балансовый избыток (фракция легкого бензина II) отводится с установки.

Газовая фаза отводится на газофракционирующую установку (ГФУ ). Частично отбензиненная нефть из низа К-1 поступает в печь П-1 , нагревается до температуры 360-370 о С и подается на тарелку питания колонны К-2 .

Одновременно часть нагретой нефти (кубовый продукт К-1 ) возвращается в К-1 в виде «горячей струи» для создания парового орошения в исчерпывающей секции колонны.

Дистиллятные пары с верха К-2 конденсируются в аппаратах АВО и поступают в сепаратор С-2 . Часть жидкой фазы возвращается в качестве флегмы в К-2 , а балансовый избыток (фракция тяжелого бензина III) отводится с установки. С промежуточных тарелок укрепляющей секции К-2 в виде боковых погонов выводятся топливные фракции 180-220 о С , 220-280 о С и 280-350 о С , которые направляются в отпарные колонны К-3, К-4 и К-5 соответственно.

Кстати, прочтите эту статью тоже: Установка каталитического крекинга

В низ колонны К-2, а также в низ отпарных колонн подается перегретый водяной пар (поток IX) для отпарки из продуктовых потоков более легких фракций. Отпаренные фракции вместе с водяными парами возвращаются в основную колонну К-2 выше точек отбора боковых погонов.

Использование отпарных колонн позволяет существенно снизить содержание легких фракций в отбираемых дистиллятных продуктах и за счет этого повысить их качество.

Рис. 2.1. Принципиальная схема двукратной ректификации нефти атмосферного блока установки АВТ: К – ректификационные колонны;

П – печь; С – сепараторы; Т – теплообменники. Потоки: I – сырье (нефть с ЭЛОУ); II – лёгкий бензин; III – тяжелый бензин; IV — фракция 180-220 о С;

V – фракция 220-280 о С; VI – фракция 280-350 о С; VII – мазут; VIII – газ;

IX – водяной пар

В процессе ректификации нефти водяной пар играет особую роль, определяемую тем обстоятельством, что вода и углеводороды в жидкой фазе практически взаимно нерастворимы и образуют раздельно кипящую смесь .

В этих условиях водяной пар не только вносит в систему тепло, необходимое для отпарки легких углеводородов, но и снижает парциальное давление нефтяных паров, что в свою очередь приводит к понижению температуры кипения углеводородной (нефтяной) фазы и одновременно к увеличению относительной летучести всех углеводородных пар компонентов.

Поэтому ввод водяного пара в определенной мере эквивалентен понижению давления в ректификационной системе, что особенно важно для колонн, работающих под вакуумом .

На тарелках ректификационных колонн установок АВТ водяной пар при используемых режимах работы не конденсируется , проходит всю колонну снизу вверх и конденсируется только во внешних конденсационных узлах. Расход водяного пара в атмосферном блоке составляет (1,2–3,5 ) % масс. В расчете на сырье установки.

Кстати, прочтите эту статью тоже: Установка производства серной кислоты

Использование водяного пара приводит и к отрицательным эффектам:

• увеличиваются затраты энергии на проведение процесса;
• заметно возрастают паровые нагрузки в ректификационных колоннах, поскольку молекулярная масса воды существенно меньше молекулярной массы разделяемых углеводородов;
• в результате возрастают диаметры ректификационных колонн и их гидравлическое сопротивление;
• происходит обводнение нефтепродуктов, что вызывает необходимость их последующей осушки;
• образуются химзагрязненые сточные воды.

Поэтому в мировой практике наблюдается тенденция использования в качестве испаряющего агента взамен воды углеводородной фазы (бензиновой и керосино-газойлевой фракций).

Однако в отечественной практике эти решения широкого распространения не нашли. В укрепляющей секции колонны К-2 (рис. 2.1) расположены 2 холодных циркуляционных орошения, которые обеспечивают промежуточную конденсацию парового потока в К-2.

При этом возрастают расходы потоков жидкого орошения (внутренней флегмы) и обеспечивается более полный отбор целевых топливных фракций. Охлаждение циркуляционных орошений производится в выносных холодильниках.

На разных НПЗ режимы работы колонн атмосферного блока, а также аппаратурное оформление технологического процесса могут существенно различаться, что подтверждает необходимость проведения оптимизационных решений при анализе и совершенствовании показателей работы каждой конкретной установки. Характерные показатели режимов работы атмосферного блока установки АВТ-6 при переработке западносибирской нефти приведены в табл. 2.1.

ВАМ БУДЕТ ИНТЕРЕСНО:

Вакуумный блок установки АВТ Еще две установки запущено на ТАНЕКО Завершено строительство 1-й технологической линии установки производства серы на Орском НПЗ Орский НПЗ ведет пуско-наладочные работы на азотной станции №2 установки гидрокрекинга На ОНПЗ «Газпром нефти» смонтировано оборудование новой установки замедленного коксования

Для расчета основных показателей воспользуемся материальным балансом. В таблице 3.8 приведен материальный баланс колонны К-2.

Таблица 3.8 - Материальный баланс колонны К-2

	Условное обозначение	% мас. на нефть	% мас. на полуотбензиненую нефть
полуотбензиненная нефть
бензин к-2
дизтопливо

Определение температурного режима колонны К-2

Определение температур начала и конца однократного испарения, получаемых продуктов при абсолютном давлении 760 мм рт. ст., проводится по графику Обрядчикова-Смидович. Строим графики ИТК и ОИ фракции бензина керосина и дизельного топлива, которые изображены на рисунках 3.5, 3.6, 3.7.

Рисунок 3.5 - Кривые ИТК и ОИ фракции бензина при 760 мм рт. ст.

Рисунок 3.6 - Кривые ИТК и ОИ фракции керосина при 760 мм рт. ст.

Рисунок 3.7 - Кривые ИТК и ОИ фракции дизельного топлива при 760 мм рт. ст.

Описание атмосферной колонны К-2

Колонна является сложной и состоит из основной и двух выносных отпарных колонн - стриппинг-секций К-3/1 и К-3/2. Избыточное тепло в колонне может быть полностью отведено сверху колонны с помощью острого испаряющегося орошения или в сочетании с промежуточными циркуляционными орошениями, организованными под тарелками отбора боковых погонов.

На опыте эксплуатации аналогичных колонн примем следующее число тарелок в концентрационной части колонны:

бензин - 7 тарелок,

керосин - 8 тарелок,

дизельное топливо - 8 тарелок.

В секциях циркуляционного орошения примем по 2 тарелки. Таким образом, при наличии двух циркуляционных орошений общее число тарелок в концентрационной части колонны будет равно 27. В отгонной части примем 4 тарелки, в стриппинг-секциях - по 6 тарелок. Полное число тарелок в основной колонне равно 31.

Над сечениями ввода сырья и над верхней тарелкой установим отбойники из гофрированной сетки.

Для отпарки легких компонентов и создания парового потока в отпарных секциях под нижнюю тарелку К-2 и в стриппинг-секции вводится водяной пар.

Принимаем расход водяного пара:

в низ колонны - 2% на сырье,

в стриппинг-секции - 2% от выхода бокового погона.

Расход водяного пара в низ колонны:

В стриппинг-секции К-3/1, К-3/2, соответственно:

Общий расход водяного пара:

Давление и температура в колонне

Примем абсолютное давление в секции питания колонны 1600 мм рт. ст. и перепады давления:

на клапанную тарелку в отгонной секции - 3 мм рт. ст.;

на тарелках с 5-й по 12-ю - 5 мм рт. ст.;

на тарелках с 15-й по 22-ю - 6 мм рт. ст.;

на тарелках с 25-й по 31-ю - 7 мм рт. ст.;

на тарелках циркуляционных орошений - 10 мм рт. ст.;

на тарелках стриппинг-секций - 5 мм рт. ст.;

между верхней тарелкой и емкостью орошения - 25 мм рт. ст.

При определении абсолютного давления в различных сечениях колонны перепад давления между сечением вывода бокового погона и верхом стриппинг-секции, а также гидравлическое сопротивление отбойников не учитываются.

Температуру сырья на входе в колонну К-2 принимаем 350оС, доля отгона сырья при этой температуре примерно равна доле отбора светлых компонентов из сырья.

Физические характеристики внешних материальных потоков

Плотность флегмы и паров в отдельных сечениях колонны может быть принята ориентировочно из предложения равномерного перепада плотности на одну тарелку в отдельных секциях колонны .

Физические характеристики внешних материальных потоков приведены в таблице 3.9.

Таблица 3.9 - Физические характеристики внешних материальных потоков

Расчет процесса однократного испарения сырья на входе в колонну К-2

Относительное количество паровой фазы, образующейся при однократном испарении сырья на входе в колонну, рассчитывается по одному из уравнений :

где х`Fi, y*Fi, x*Fi - мольные концентрации отдельных фракций, соответственно, в сырье, в паровой и в жидких фазах сырья;

К - константа фазового равновесия i-го компонента;

е` - мольная доля отгона сырья на входе в колонну.

Расчет процесса однократного испарения сырья проводился при температуре ввода сырья в колонну tвх=250oC и при давлении 1600 мм рт. ст.

Мольная доля отгона - 0,95.

Массовая доля отгона - 0,848.

Молекулярные массы: сырья - 209,7, паровой фазы - 121,6, жидкой фазы - 313,12.

Относительная плотность паровой фазы по кривым разгонки полуотбензиненной нефти 0,73.

Относительная плотность жидкой фазы определится из уравнения:

Выбор схемы орошения в колонне

Съем тепла в колонне может быть осуществлен различными способами.

Весь избыток тепла снимается вверху колонны. В этом случае возможны три варианта:

Острым испаряющим орошением, при этом флегмовое число в верхней части колонны максимально, вниз по высоте колонны нагрузки по паровой и жидкой фазе снижаются, соответственно уменьшается эффективность работы тарелок; утилизация тепла в этом случае практически невозможна; расход хладагента в конденсаторе-холодильнике высокий;

Верхним циркуляционным орошением, при этом возможна утилизация тепла при большой поверхности теплообмена, так как температурный напор в теплообменных аппаратах нагрева сырья будет небольшим;

Совместно острым и верхним циркуляционным орошением.

Избыток тепла снимается вверху колонны и промежуточными циркуляционными орошениями; съем тепла должен быть организован таким образом, чтобы обеспечить необходимое флегмовое число в каждой секции колонны; нагрузки тарелок по паровой и жидкой фазе выравниваются, диаметр колонны при этом будет минимальным; возможна утилизация тепла при меньшей поверхности теплообмена, чем для первого случая.

Количество тепла, которое необходимо снять орошением, определяется из совместного решения уравнений материального и теплового баланса соответствующей секции колонны.

Расчет температурного режима сложной колонны

Расчет температурного режима колонны и нагрузок по пару и жидкости в отдельных сечениях проводится, начиная с отгонной секции.

Температура паров принимается равной среднему значению между температурой жидкости на входе в отпарную секцию и температурой остатка. Энтальпии паровых и жидкостных потоков рассчитываются по формулам Крега, кДж/кг:

Тепло, выделяемое водяным паром при охлаждении от температуры входа до температуры в соответствующем сечении в колонне К-2 и стриппинг-секциях, не учитывая, так как оно составляет небольшую величину и в некоторой степени компенсирует также не учитываемые в расчете тепловые потери от корпуса колонны в окружающую среду. На рисунке 3.8 представлен тепловой баланс отгонной секции колонны.

Рисунок 3.8 - Тепловой баланс в отгонной секции колонны

Таблица 3.10 - Материальный баланс отгонной секции

Условное обозначение потока	Расход, кг/ч			Температура, оС	Энтальпия, кДж/кг	Количество тепла, ГДж/ч
	19,44 + G0822,4810-6
	17,60 + G0899,1710-6

Из теплового баланса G0=14012,46 кг/ч, а паровое число составит G0/W1=0,39.

Парциальное давление нефтяных паров над верхней тарелкой отгонной секции определится по уравнению: мм рт. ст.,

где эв - абсолютное давление над верхней тарелкой отгонной секции;

G0`, z`1 - количество молей, соответственно, нефтяных и водяных паров.

При давлении 760 мм рт. ст. нефтяные пары, как было принято, имеют температуру 250оС, при рассчитанном парциальном давлении, равном 249,64 мм рт. ст., температура паров равна примерно 240оС. Из этого следует, что предварительно принятая температура соответствует расчетной.

Для определения нагрузок в сечении отвода жидкости в стриппинг-секцию К-3/1 предварительно примем температуру жидкости на 15-й тарелке:

Тепловой баланс стриппинг-секции дизельного топлива

Температуру дизельного топлива на выходе из стриппинг-секции примем на 20оС ниже температуры жидкости на входе:

Температуру паров, уходящих из стриппинг-секции, принимаем равной среднему значению между температурами жидкости, поступающей с 15-й тарелки, и дизельного топлива, отбираемого из К-3/1(таблица 3.11).

Таблица 3.11 - Тепловой баланс

Условное обозначение потока	Расход, кг/ч			Температура, оС	Энтальпия, кДж/кг	Количество тепла, ГДж/ч
						803,9910-6 G стр,1
	21,46 + 796,9910-6 G стр,1
						773,9910-6 G стр,1
	19,27 + 803,9910-6 G стр,1

Из теплового баланса Gстр1= 12342 кг/ч, а паровое число составит Gстр1/W2=0,3.

Парциальное давление нефтяных паров над верхней тарелкой стриппинг-секции определится по уравнению:

мм рт. ст.,

где 15 - абсолютное давление над верхней тарелкой стриппинг-секции, принимаем равным давлению над тарелкой бокового отбора;

Gстр1`, z`2 - количество молей, соответственно, нефтяных и водяных паров, подаваемых в стриппинг-секцию.

При давлении 760 мм рт. ст. нефтяные пары имеют температуру 215,8оС, при рассчитанном парциальном давлении, равном 960 мм рт. ст., температура паров равна примерно 220оС. Предварительно принятая температура соответствует расчетной, и дополнительный пересчет не требуется.

Количество жидкости, отводимой в стриппинг-секцию с 15-й тарелки: кг/ч.

Плотность и молекулярная масса этой жидкости определяется по правилу смешения.

Примем температуру паров, поступающих с 14-й тарелки, на 10оС выше температуры жидкости на 15-й тарелке, т.е. 245оС (таблица 3.12).

Таблица 3.12 - Тепловой баланс

Условное обозначение потока	Расход, кг/ч			Температура, оС	Энтальпия, кДж/кг	Количество тепла, ГДж/ч
	389,37+39610-6g15
	245,07+559,5610-6g15 + Qцо1

Из теплового баланса: (559,56-396) ·10-6 ГДж/ч.

Максимальное количество тепла, которое можно снять циркуляционным орошением:ГДж/ч, при этом вся жидкость с 15-й тарелки поступает в стриппинг-секцию, т.е. 15-я тарелка «глухая», g15=0.

Принимаем: Qцо1=0,8 ·=115,44 ГДж/ч, в этом случае

g15= 176442,1 кг/ч, G14= 557942,1 кг/ч.

Количество жидкости на 15-й тарелке:

g15(общ)=g15+ g(стр1)= 176442,1 + = 230284,14 кг/ч.

Принимаем, что с 16-й тарелки на 15-ю поступает такое же количество жидкости:

g16 = g15(общ)= 230284,14 кг/ч.

Количество паров над 15-й тарелкой:

G15=D3+W3+g16= 570284,14 кг/ч.

Для проверки принятой в начале расчета температуры жидкости на 15-й тарелке определим парциальное давление фракции дизельного топлива в парах по уравнению:

817,48 мм рт. ст.

Тепловой баланс стриппинг секции керосина

Принимаем температуру жидкости на 25-й тарелке:

Температуру керосина на выходе из стриппинг-секции принимаем на 16оС ниже температуры жидкости на входе:

Температуру паров, уходящих из стриппинг-секции принимаем равной 176оС. Составляем тепловой баланс и заносим значения в таблицу 3.13. Из теплового баланса Gстр2= 16812 кг/ч, паровое число составляет 0,2.

Таблица 3.13 - Тепловой баланс

Условное обозначение потока	Расход, кг/ч			Температура, оС	Энтальпия, кДж/кг	Количество тепла, ГДж/ч
						700,99106Gстр2
	34,26 + 700,9910-6Gстр2
						903,31106Gстр2
	30,85 + 903,3110-6Gстр2

Парциальное давление нефтяных паров над верхней тарелкой этой стриппинг-секции 840 мм рт.ст. Количество жидкости, отводимой в стриппинг-секцию с 25-й тарелки: gстр2= 98812 кг/ч.

Плотность и молекулярная масса этой жидкости: =0,759, М=162.

Принимаем температуру паров под 25-й тарелкой на 10оС выше температуры жидкости на 25-й тарелке. Составляем тепловой баланс и заносим значения в таблицу 3.14.

Таблица 3.14 - Тепловой баланс

Условное обозначение потока	Расход, кг/ч			Температура, оС	Энтальпия, кДж/кг	Количество тепла, ГДж/ч
	389,37+550,3910-6g25
	309,02+436,3510-6g25

Максимальное количество тепла, которое можно снять циркуляционным орошением: (Qцо2)макс=80,35 ГДж/час, принимаем Qцо2=0,8 =64,28 ГДж/ч, в этом случае g25= 141400,41 кг/ч, G24= 481400,41 кг/ч.

Количество жидкости на 25-й тарелке:

g25(общ)=g25+g(стр2)= 481400,41+ 98812= 580212,41 кг/ч.

Принимаем, что с 16-й тарелки на 15-ю поступает такое же количество жидкости: g26=g25(общ)=580212,41 кг/ч.

Флегмовое число g26/D3=2,25.

Количество паров над 25й тарелкой: G25=D3+g26=838212,41 кг/ч.

Из уравнения теплового баланса, составленного для всей сложной колонны, определим количество тепла, которое необходимо отобрать сверху колонны холодным орошением:

11,07 ГДж/ч.

Записываем результаты полученных расчетов в таблицу 3.15, 3.16.

Таблица 3.15 - Тепловой баланс

Условное обозначение потока	Расход, кг/ч			Температура, оС	Энтальпия, кДж/кг	Количест-во тепла, ГДж/ч
Всего с продуктами:

Таблица 3.16 - Тепло, снимаемое орошением

Расчет основных размеров колонны К-2

Диаметр колонны определяется по максимально допустимой скорости паров и их объему в наиболее загруженном сечении. Объем паров рассчитывается с учетом водяного пара по уравнению:

Таблица 3.17 - Тепловой баланс

Сечение над тарелкой №		G", кмоль/ч	z", кмоль/ч		Р, мм рт.ст.

Максимально допустимая линейная скорость паров для колонн с переливными тарелками рассчитывается по уравнению, м/с:

где C - коэффициент, зависящий от расстояния между тарелками и условий ректификации, м/ч;

Абсолютные плотности соответственно жидкости и паров при температуре и давлении в расчетном сечении, кг/м3.

Плотность паровой фазы определяют по формуле:

где G - суммарный массовый расход всех паров, проходящих через рассчитываемое сечение.

Диаметр колонны рассчитываем для сечения над 5-ой тарелкой, где G=176470,56 кг/ч, g=191176,44 кг/ч.

Объем паров Vп=9,80 м3/с.

Плотность паров сп=9,55 кг/м3.

Плотность жидкости сж=904 кг/м3.

Таким образом, максимально допустимая скорость паров

Максимальный диаметр:3,81 м.

Минимальный диаметр: 2,88 м.

Фактический диаметр: 3,34 м.

По нормальному ряду принимаем диаметр D=3,4 м.

Принимаем расстояние между тарелками H=500 мм.

Высоту низа колонны определяют с учетом необходимого запаса жидкости в случае прекращения подачи сырья в колонну. Запас жидкости определяют из соотношения:

где - запас времени.

Для расчета общей высоты колонны рассчитываем следующие высоты:

расстояние между верхней тарелкой и верхним днищем - h1=D/2, h1=1,7 м;

высота концентрационной части - h2=H*(Nk-1), h2=13 м;

высота питательной секции - h3=1,5 м;

высота отгонной части -h4= H*(No-1), h4=1,5 м;

расстояние от уровня жидкости до нижней тарелки - h5=1.5 м;

высота запаса жидкости - h6=3,5 м;

высота опорной части колонны - h7=4 м.

Общая высота колонны составляет Hкол=26,7 м.

Сборная железобетонная колонна (К 2-1) – железобетонная стойка прямоугольного сечения, применяемая в одноярусных и двухъярусных эстакадах в качестве опоры стоящих отдельно технологических трубопроводов. Главная задача колонны – обеспечение сохранности трубопровода и устойчивости эстакады. Колонны устанавливаются и перекрываются бетонными траверсами, к которым за специальные закладные детали крепится трубопровод.

Колонна К 2.1 имеет конструктивный вырез, образующий полку для крепления траверсов. Часто данные колонны применятся при монтаже эстакад технологических трубопроводов, по которым на промышленных предприятиях распределяются разные материалы (топливные и технические газы, масла, горячая вода). Такие трубопроводы успешно эксплуатируются на индустриальных объектах из-за простоты и дешевизны их установки и обслуживания. Их не нужно раскапывать, поэтому профилактический осмотр и ремонт производятся в короткие сроки и без лишних усилий и затрат.

Дополнительным плюсом использования надземных опор в том, что железобетонные колонны можно использовать в северных районах, они выдерживают перепады температур до минус 55°С. Опоры над уровнем земли, состоящие из колонн, применяют в обычных условиях строительства, средне и слабоагрессивных газовых средах. При использовании колонн в условиях, угрожающих разрушительным воздействием химических сред, колонны опор дополнительно обрабатываются от коррозии.

Выпуск 2-1 данной серии предполагает производство колонн в длинах от до, сечения. Высота колонн опоры позволяет конструировать низкие и высокие трубопроводы до 8,5 метров. Эстакады трубопровода выше 2 метров служат для обеспечения проездапод ними железнодорожного и автомобильного транспорта.

Разнообразие типоразмеров колонн позволяет сооружать эстакады даже для очень массивных трасс, выдерживающих не один ряд труб большого диаметра. А возможность комбинирования колонн и траверсов в 5 вариантов создания опоры делает эти железобетонные изделия поистине универсальными.

Нормативные вертикальные нагрузки на конструкции отдельно стоящих опор разработаны на 10-600 кН. Такие нагрузки опорам помогает выдерживать не только материал – высокопрочный тяжелый бетон класса В25, но и основательное армирование изделия.

Колонна армируется пространственным каркасом, сваренным поперечных и продольных стержней плоских каркасов. Высокопрочная сталь, используемая при армировании железобетонных колонн К 2-1, высокого класса А-I и A-III. Любые металлические детали, закладываемые в конструкцию колонны, проходят предварительную антикоррозионную обработку.

Каждую колонну К 2.1 эстакады фиксируют на отдельном стаканном фундаменте. Колонны, соединенные в опору, разделяются на температурные блоки длиной до 100 метров, из таких блоков и создается трасс нужной протяженности. Блоки компонуются из одной анкерной опоры, пролетных строений и нужного количества промежуточных колонн. Тип опоры анкерного типа выбирают в зависимости от места расположения температурного блока на трассе и развилок трубопровода. В местах боковых ответвлений устанавливается усиленная колонна, способная выдержать дополнительную горизонталью нагрузку.

В такой конструкции колонны труба неподвижно закреплеяется на анкерных опорах. При этом прямоугольную колонну опоры заделывают в стакан фундамента на глубину 800-100 мм, такая солидная глубина не дает колонне шансов на смещение под различными динамическими нагрузками и колебаниями. Солидная масса железобетонной колонны лежит в пределах от 1400 кг и гарантирует при надежном закреплении надежное укрепление эстакады. Такая устойчивость позволяет использовать колонну К 2-1 в зонах сейсмической активности до 8 баллов.

Шаг колонн напрямую зависит от прочности и жесткости труб, но в любых условиях он должен быть не менее 6 метров и обязательно кратен 3. Если условия требуют увеличения шага опор, устраивают подвески или производят усиление труб шпренгелями.

Прокладка трубопроводных трасс на эстакадах и опорах из колонн К 2.1применяется при различном сочетании трубопроводов в независимости от свойств и характера транспортируемых веществ.

Маркировка изделия

Условное обозначение колонн для опор трубопровода интуитивно понятно. В первой группе буквами указывают тип изделия, далее порядковый номер типоразмера и несущую способность колонны.

Для примера рассмотрим маркировки колонны (6000х300х300мм), где:

• К – сборная колонна опоры;
• Цифра – типоразмер изделия;
• Цифра– несущая способность колонны.

Дата изготовления, масса изделия и маркировка должны быть нанесены на торцевую грань каждой колонны.

Контроль качества изделия

Важнейший элемент опоры трубопровода - колонна К 2-1, отвечает за устойчивость, а значит и за безопасность эстакады. Для того, чтобы колонна опоры могла долгие годы сохранять свою прочность и эксплуатационные качества, проводится строгий контроль качества бетона и армирования.

Бетон колонны не должен иметь трещин, ширина раскрытия которых не более 0, 1 мм. Арматура ни в коем случае не должна быть обнажена, а ее защитный бетонный слой не должен быть тоньше проектного более чем на 10 мм.

Точность габаритов железобетонных колонн может варьироваться ±15 мм по длине, и ±6 мм по сечению. По всей своей длине бесстыковая колонна должна быть плоской, отклонения от её прямолинейности не более 10 мм. Важно также чтобы арматуру защищал надежный бетонный слой, поэтому отклонение его толщины не должно быть более чем 10 мм. Бетонная поверхность колонны не имеет эстетического значения, и только видимые в процессе эксплуатации стороны имеют категория поверхности А3.

Все закладные изделия колонны должны иметь антикоррозийную обработку.

Бетон колонны не должен иметь раковин, наплывов бетона более 10 мм диаметром, сколы ребер длиной более 5 мм считаются дефектом.

На процедуре приемки проверяются показатели прочности бетона, соответствие арматурных изделий и монтажных петель, прочность сварных соединений, соответствие проектных размеров, толщину защитного слоя бетона до арматуры, наличие и ширину возможных трещин. Проверяют также верность нанесения установочных рисок. Наличие у колонны железобетонной К 2.1 монтажных петель и соответствие качества строповочных отверстий проверяют посредством осмотра каждого изделия.

Удостоверяет качество железобетонных колонн технический паспорт , сопровождающий партию. В нем потребителю дается информация о количестве железобетонных изделий в партии, дате изготовления колонн, краткая иформация о бетоне (марка по прочности и отпусканя прочность), массе сборного изделия, а также приводится марка бетона по морозостойкости.

Хранение и транспортировка

Массивные железобетонные колонны К 2-1 хранят в один ряд штабелях высотой не более чем два метра. При складировании под колонны квадратного сечения помещаются прокладки и подкладки толщиной 15 см. Места наличия монтажных петель и строповочных отверстий прокладываются отдельно. А для перевозки колонны надежно закрепляют рядами на деревянных подкладках. Для перевозки колонн нужно убедиться в их надежном закреплении и корректности разгрузки. Не допускается разгружать колонны наваливание и сбрасыванием.