Знание — сила. Библиотека научных работ.~ Портал библиофилов и любителей литературы ~ |
|
|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Taблицa 6.4 - Иcxoднaя cмecь |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
кoмпoнeнты |
мoльн.дoли |
мacc.дoли |
Kмoль/чac |
Kг/чac |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
28–62 |
0.2485560 |
0.2022000 |
85.1797 |
6427.1289 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
CУMMA |
1.000 |
1.000 |
342.6982 |
31786.0000 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Taблицa 6.5 - Moлeкуляpныe мaccы, дaвлeния нacыщeныx пapoв и кoнcтaнт paвнoвecия кoмпoнeнтoв
кoмпoнeнты
мoлeк. мacca
Pi , KПa
Ki
28–62
62–85
85–105
105–140
75.4538
85.7501
94.7538
107.8197
9.557715E+02
5.167460E+02
3.144969E+02
1.598080E+02
2.730776E+00
1.476417E+00
8.985626E-01
4.565942E-01
На основании практических данных по установке АВТ [6] колонна четкой ректификации бензина снабжена клапанными тарелками. Число тарелок: 60 (36 тарелок над зоной ввода сырья и 24 тарелок под зоной ввода сырья, гидравлическое сопротивление тарелки – 250 Па). Расстояние между тарелками принимается равным 0,25 метра. Давление на входе в колонну принято равным 350 кПа; за счет гидравлического сопротивления тарелок давление равно:
внизу колонны 350+24∙0,25=356 кПа,
вверху – 350-36∙0,25=341 кПа.
7.1 Расчёт температуры вверху колонны К-4
В колонну четкой ректификации подается бензиновая фракция 28-180°С. Целевыми продуктами являются фракции 28-70°С и 70-180°С. Фракция 28-70°С состоит из фр. 28-40оС – 0,62 %(масс.) на нефть, фр. 40-62оС – 2,26-0,62=1,64 %(масс.) на нефть [табл. 23, 2]; расход фракции 40-62оС составит 357143∙0,0113=4035 кг/ч, а расход фр. 28-40 оС – 6429-4035=2394 кг/ч и 7500-6429=1071 кг/ч фр. 62-70оС.
Молекулярные массы фракций находим по формуле Воинова [15]:
М28-40=60+0,3∙(28+40)/2+0,001∙((28+40)/2)2=71,4;
М40-62=60+0,3∙(40+62)/2+0,001∙((40+62)/2)2=77,9;
М62-70=60+0,3∙(62+70)/2+0,001∙((62+70)/2)2=84,2.
Раход фракций составляет:
G’28-40=2394/71,4=33,53 кмоль/ч;
G’40-62=4035/77,9=51,80 кмоль/ч;
G’62-70=(7500-6429)/84,2=12,72 кмоль/ч
Отсюда молярные доли компонентов:
=33,53/(33,53+51,80+12,72)=0,342;
=51,80/(33,53+51,80+12,72)=0,528
=12,72/(33,53+51,80+12,72)=0,130
Будем рассматривать каждую узкую бензиновую фракцию как отдельный компонент и вести расчет для двухкомпонентной системы. Тогда выражение (3.2) [15] можно записать в виде
.
Чтобы найти константы фазового равновесия k1 и k2, необходимо вначале определить давление насыщенных паров компонентов. Для этого используем формулу Ашворта [(1.5) 15], приняв в качестве температур кипения компонентов средние арифметические температуры начала и конца кипения фракций.
По графику Кокса [15] находим средние температуры кипения фракций при давлении 341 кПа:
фр. 28-40°С – 345 К (72 оС);
фр. 40-62°С – 345 К (85 оС);
фр. 62-70°С – 384 К (111 оС);
0,342∙345+0,528∙358+0,13∙384=357К (84 оС)
Значение функции температуры по формуле [15]:
;
поэтому зададимся температурой 93,5°С, близкой к средней температуре кипения фракции:
;
Давления насыщенных паров компонентов по формуле Ашворта:
lg(pнi-3158)=7,6715-2,68∙
где Т-температура вверху колонны, К;
Т0- температура кипения фракции при атмосферном давлении, К
lg(pнi-3158)=7,6715-2,68∙ рHi=497,0 кПа;
lg(pнi-3158)=7,6715-2,68∙ рHi=322,4 кПа;
lg(pнi-3158)=7,6715-2,68∙ рHi=216,5 кПа;
Все расчеты сведем в таблицу.
Таблица 7.1. К расчету температуры верха колонны.
Фракция, °С
Средняя температура кипения
при атм.давлении, °С
Температура верха колонны, °С
, кПа
28-40
34
94
0,342
497,0
1,46
0,23
40-62
51
94
0,528
322,4
0,95
0,56
62-70
66
94
0,13
216,5
0,63
0,21
Итого
1,00
Равенство (3.2) выполнено, следовательно, температура верха колонны подобрана верно и составляет 94°С.
7.2 Расчёт температуры внизу колонны К-4
Температура внизу колонны определяется по изотерме жидкой фазы [(3.1), 15]:
S ki∙xi’=1
где ki-константа фазового равновесия i-компонента в остатке колонны при температуре внизу колонны;
xi’ - мольная доля i-компонента в остатке;
Молекулярные массы фракций находим по формуле Воинова [15]:
М 70-85=60+0,3∙(70+85)/2+0,001∙((70+85)/2)2=89,3;
М 85-105=60+0,3∙(85+105)/2+0,001∙((85+105)/2)2=97,5;
М 105-140=60+0,3∙(105+140)/2+0,001∙((105+140)/2)2=111,8.
Раход фракций составляет:
G’70-85=(24286-6786-12857)/89,3=51,99 кмоль/ч;
G’28-62=6786/75,5/97,5=69,60 кмоль/ч;
G’62-70=12857/111,8=112,58 кмоль/ч
Отсюда молярные доли компонентов:
=51,99/234,17=0,222;
=69,60/234,17=0,297;
=112,58/234,17=0,481;
Будем рассматривать каждую узкую бензиновую фракцию как отдельный компонент и вести расчет для двухкомпонентной системы. Тогда выражение (3.1) [15] можно записать в виде
.
Чтобы найти константы фазового равновесия k1, k2 и k3, необходимо вначале определить давление насыщенных паров компонентов. Для этого используем формулу Ашворта [(1.5) 15], приняв в качестве температур кипения компонентов средние арифметические температуры начала и конца кипения фракций.
По графику Кокса [15] находим средние температуры кипения фракций при давлении 356 кПа:
фр. 70-85°С – 402 К (129 оС);
фр. 85-105°С – 417 К (144 оС);
фр. 105-140°С – 445 К (172 оС);
0,222∙402+0,297∙417+0,481∙445=427К (154 оС)
Значение функции температуры по формуле [15]:
;
поэтому зададимся температурой 154°С, близкой к средней температуре кипения фракции:
;
Давления насыщенных паров компонентов по формуле Ашворта:
lg(pнi-3158)=7,6715-2,68∙
где Т-температура вверху колонны, К;
Т0- температура кипения фракции при атмосферном давлении, К
lg(pнi-3158)=7,6715-2,68∙ рHi=587,4 кПа;
lg(pнi-3158)=7,6715-2,68∙ рHi=407,1 кПа;
lg(pнi-3158)=7,6715-2,68∙ рHi=218,6 кПа;
Все расчеты сведем в таблицу.
Таблица 7.2. К расчету температуры низа колонны.
Фракция, °С
Средняя температура кипения
при атм.давлении, °С
Температура низа колонны, °С
, кПа
70-85
77,5
209
0,222
587,4
1,65
0,37
85-105
95
209
0,297
407,1
1,14
0,34
105-140
122,5
209
0,481
218,6
0,61
0,29
Итого
1,00
Равенство (3.1) выполнено, следовательно, температура верха колонны подобрана верно и составляет 154°С.
7.3 Расчет теплового баланса ректификационной колонны
Пренебрегая тепловыми потерями в окружающую среду, можно записать
,[(3.10), 15].
где Фвх и Фвых - тепловой поток, соответственно входящий и выходящий из колонны, Вт (1 Вт = 1 Дж/с).
Тепловой поток поступает в колонну:
с сырьем, нагретым до температуры t0, подачи сырья в парожидкостном состоянии с массовой долей отгона е.
1) ,
где - энтальпия паров сырья, Дж/кг; - энтальпия жидкости сырья, кДж/кг;
а) Нп=b*(4 - r1515) – 308,99,
где b – коэффициент [табл. 16, 15], кДж/кг; при 140°С b=285,75 кДж/кг (здесь и далее [15]).
r1515 – относительная плотность нефтепродукта расчитывается по преобразованной формуле Крэга:
r1515=1,03∙М/(44,29+М),
где М- молярная масса паровой фазы на входе в колонну.
r1515=1,03∙88,99/(44,29+88,99)=0,6877;
Нп =276,62∙(4 – 0,6877) – 308,99=637,5 кДж/кг;
б) Нж=а/(r1515) 0,5,
где а – коэффициент [табл. 14, 15], кДж/кг. При 140°С а=237,61 кДж/кг.
r1515=1,03∙97,42/(44,29+97,42)=0,7081
Нж =269,66/0,7081 0,5=320,46 кДж/кг
=15,527∙106 кДж/ч=4316,93 кВт
2) с горячей струей Фг.с вниз колонны.
3) с верхним орошением - Фор.
орошающая жидкость входит в колонну с температурой tор=40оС. Следовательно,
,
где Gор=R∙GD, - энтальпия жидкости дистиллята.
Нж=а/(r1515)0,5,
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
| Новости |
| Мои настройки |
|
|
© 2009 Все права защищены.
Установка первичной переработки нефти
Наверх