124683 (Установка первичной переработки нефти), страница 5

На основании материальных балансов отдельных колонн составляем материальный баланс установки в целом, представленный в таблице 5.5.

Таблица 5.5 - Материальный баланс установки АВТ-3

6 Расчет доли отгона сырья на входе в проектируемую колонну

Расчет был выполнен с применением ЭВМ по программе “Оil”.

Исходные данные для расчета взяты на основании потенциального содержания компонентов в нефти пп. 1, 2 и 5 и табл. 23 [4].

Таблица 6.1 - Состав смеси на входе в колону К-4.

Доля отгона паров сырья на входе в колонну считается удовлетворительной, если выполняется требование:

е ≥ ∑ х_i

где е – массовая доля отгона сырья;

х_i - массовая доля i-фракции (кроме остатка), выводимой из данной колонны.

х_62-70=(7500-6429)/31786=0,0357

∑х_i=0,2022+0,0337=0,2359 масс. доли [табл. 5.4, 6.1].

Для проведения расчета необходимо задаться следующими данными:

температура на входе в колонну равна 140 °С;

давление на входе в колонну равно 350 кПа;

Результаты расчета представлены в таблицах 6.2-6.5. Полученная доля отгона равна 0,53 , т.е. выполняется выше указанное требование.

Пpoгpaммa <>

Иcxoдныe дaнныe:

Pacxoд нeфти или фpaкции G= 31786 Kг/чac

Pacxoд вoдянoгo пapa Z= 0 Kг/чac

Плoтнocть ocтaткa P19= 975.2000122070312 Kг/M^3

Дaвлeниe пpи oднoкpaктнoм иcпapeнии P= 350 KПa

Teмпepaтуpa oднoкpaтнoгo иcпapeния T= 140 ^C

Peзультaты pacчeтa:

Maccoвaя дoля oтгoнa пapoв e1= .5313714146614075

Moльнaя дoля oтгoнa пapoв e= .5538401007652283

Moлeкуляpнaя мacca иcxoднoй cмecи Mi= 92.75214385986328

Moлeкуляpнaя мacca жидкoй фaзы Ml= 97.42301177978516

Moлeкуляpнaя мacca пapoвoй фaзы Mp= 88.98929595947266

Taблицa 6.5 - Moлeкуляpныe мaccы, дaвлeния нacыщeныx пapoв и кoнcтaнт paвнoвecия кoмпoнeнтoв

7 Технологический расчет колонны

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. 28-40^оС – 0,62 %(масс.) на нефть, фр. 40-62^оС – 2,26-0,62=1,64 %(масс.) на нефть [табл. 23, 2]; расход фракции 40-62^оС 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. 62-70^оС.

Молекулярные массы фракций находим по формуле Воинова [15]:

М_28-40=60+0,3∙(28+40)/2+0,001∙((28+40)/2)²=71,4;

М_40-62=60+0,3∙(40+62)/2+0,001∙((40+62)/2)²=77,9;

М_62-70=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]:

;