Температурный режим ректификационных колонн - Проект установки первичной перегонки Западно-Сургутской нефти мощностью по сырью 5,0 млн. т/год
Характерные температуры.
Температурный режим ректификационной колонны определяется температурами в местах подачи сырья, вывода верхнего и боковых дистиллятов и остатка. Эти температуры зависят от состава сырья, качества получаемых продуктов, давления и других факторов. Поскольку нефть и ее фракции представляют собой сложные многокомпонентные смеси, нахождение названных температур является затруднительной задачей. Упрощенно температуры вывода верхнего и боковых продуктов могут определяться с помощью линий ОИ соответствующих фракций.
Хотя температура не входит в явном виде в выражения изотерм, ее изменение влияет на константу фазового равновесия kI, точнее, на давление насыщенных паров рНi компонентов (k = рНi/р). От температуры зависит и доля отгона е/.
Расчет температуры верха колонны
Температура верха колонны, откуда уходят пары дистиллята, должна отвечать конечной (100%0й) точке линии ОИ при работе с водяным паром. Если в колонну не подается водяной пар, эта температура будет соответствовать 75%-му отгону дистиллята. Для боковых продуктов температура отбора определиться как нулевая (0%-я) точка линии ОИ.
Более точные результаты получаются при аналитическом расчете температурного режима по изотермам соответствующих потоков. При этом полагают, что парожидкостная система находится в состоянии равновесия. Температуры потоков рассчитываются путем последовательного приближения.
Чтобы найти температуру верха колонны аналитическим способом, будем рассматривать узкую фракцию как отдельный компонент и вести расчет для двухкомпонентной системы. Молярная доля низкокипящего компонента y'1 = 0,95, следовательно, второго компонента y'2 = 0,05. Чтобы найти константы фазового равновесия k1 и k2, необходимо вначале определить давления насыщенных паров компонентов, используя формулу Ашворта.
Температура верха ТВерха колонны рассчитывается как температура конденсации насыщенных паров дистиллята на выходе из колонны
Расчет ведется путем подбора такой температуры, при которой уравнение изотермы паровой фазы превращается в тождество:
(1)
(2)
Где - молярные доли компонентов в паровой фазе;
- константа фазового равновесия.
- давление насыщенных паров при температуре верха колонны
- давление верха колонны, примем равным 0,4 МПа.
Давление насыщенных паров находим по формуле Авшорта:
(3)
Где - температура верха колонны, примем равной 950С
- средняя температура кипения фракции.
Значения функций температур берем из справочных данных.
Определяем константу фазового равновесия
Все расчеты сводим в таблицу
Таблица 2.11
Фракция |
Средняя Температура Кипения, |
Температура верха колонны, |
YI' |
PHi, кПа |
YI'/kI | |
28-110 |
69 |
95 |
0,95 |
894,409 |
2,236 |
0,6478 |
110-120 |
115 |
95 |
0,05 |
56,861 |
0,142 |
0,3521 |
Итого 0,9999 |
Равенство выполнено, следовательно, температура верха колонны подобрана верно и составляет 950С.
Температура низа ректификационной колонны
Температура низа колонны рассчитывается как температура кипения остатка. Расчет ведется путем подбора такой температуры, при которой уравнение изотермы жидкой фазы превращается в тождество:
Давление низа колонны, примем равным 0,25 Мпа.
Температуру низа колонны
Давление насыщенных паров находим по формуле Авшорта (3)
Значения функций температур берем из справочных данных.
Определяем константу фазового равновесия по формуле (2):
Определим число молей каждого компонента:
Произведем перерасчет массовых долей в молярные
(7)
Результаты расчетов сводим в таблицу
Таблица 2.12
Результаты расчета температуры низа колонны
Фракция |
XI |
Mi, кг/кмоль |
Ni, кмоль |
TCp, |
T, |
PHi, кПа | |||
120-180 |
0,083 |
122 |
7,81 |
0,27 |
150 |
250 |
724,265 |
2,8971 |
0,7822 |
180-240 |
0,081 |
168 |
5,91 |
0,155 |
210 |
233,833 |
0,9353 |
0,1449 | |
240-350 |
0,176 |
221 |
8,82 |
0,248 |
295 |
37,042 |
0,1482 |
0,0368 | |
350-490 |
0,245 |
347 |
7,07 |
0,183 |
420 |
4,214 |
0,0169 |
0,0031 | |
>490 |
0,416 |
382 |
9,01 |
0,233 |
- |
0,00 |
- |
- | |
У |
1,00 |
38,62 |
1,000 |
0,999 |
Сумма, таким образом, температура низа колонны подобрана верно.
Расчет доли отгона сырья на входе в колонну
Расчет доли отгона производим по методу А. М. Трегубова. Для этого путем последовательного приближения подбираем такое значение мольной доли отгона сырья, при котором суммы молярных долей компонентов жидкого остатка и паровой фазы отличаются незначительно и равны единице.
Температура ввода сырья в колонну составляет 200-2300С, примем 2150С.
Давление в зоне питания принимаем равным среднему давлению колонне 0,25МПа
Определяем давление насыщенных паров по формуле Авшорта (3).
Значения функций температур берем из справочных данных.
Число молей каждого компонента находим по формуле
(8)
Где - массовые доли компонентов в смеси
- молярные массы компонентов
Произведем перерасчет массовых долей в молярные
(9)
Определяем константу фазового равновесия по формуле (2)
Рассчитаем молярные доли всех компонентов в жидком остатке:
(10)
Где - молярная доля отгона сырья.
Зададимся значением молярной доли 0,36
Состав паровой фазы находим по уравнению:
(11)
Определяем среднюю молярную массу нефти по формуле
(12)
Находим молярную массу паровой фазы:
(13)
Рассчитаем массовую долю отгона нефти
(14)
Полученные значения заносим в таблицу
Табл. 2.13
Результаты расчета доли отгона сырья
Фракции | |||||||||
28-1800С |
0,139 |
108 |
0,32 |
104 |
0,32 |
0,21 |
0,85 | ||
180-2400С |
0,075 |
168 |
0,112 |
210 |
0,112 |
0,14 |
0,09 | ||
240-3500С |
0,163 |
246 |
0,176 |
295 |
0,167 |
0,06233 |
0,25 |
0,025 | |
350-4900С |
0,226 |
357 |
0,159 |
420 |
0,159 |
0,0134 |
0,22 |
0,003 | |
>4900С |
0,384 |
392 |
0,246 |
- |
- |
0,246 |
- |
0,2 |
- |
? |
1 |
1 |
1 |
Отклонения сумм молярных долей компонентов жидкого остатка и паровой фазы незначительно, поэтому можно считать, что расчеты проведены, верно. Массовая доля отгона сырья на входе в колонну равна 0,20.
Похожие статьи
-
Рекомендуемую скорость пара в колонне, м/с, рассчитывают по уравнению (20) Где С - коэффициент. зависящий от конструкции тарелок, расстояние между...
-
Сырьем установок первичной перегонки служит обезвоженная и обессоленная, хорошо стабилизированная нефть. Показатели качества нефти и фракций представлены...
-
Установка атмосферной перегонки нефти На атмосферных нефтеперегонных установках нефть или смесь нефтей обычно разделяется на четыре дистиллятные фракции...
-
Первичная перегонка нефти проводится с целью разделения нефти на фракции для последующей переработки или использования в качестве товарной продукции....
-
Расход теплоты, получаемой кипящей жидкостью от конденсирующего пара в кубе-испарителе колонны, Вт, определяется по формуле , (58) Где - расход теплоты,...
-
Число дней работы установки составляет 344 дней. Таблица 2.9 Материальный баланс установки первичной переработки нефти Статьи Выход на нефть % масс. Тыс....
-
Выбор и обоснование технологической схемы производства Промышленная переработка нефти и газовых конденсатов на современных нефтеперерабатывающих заводах...
-
История переработки нефти насчитывает около двух столетий. Первые сведения о перегонке нефти в кубе и ее осветлении, т. е. получении светлой фракции...
-
Средняя плотность жидкости по высоте колонны, кг/м3 определяется по уравнению (14) Где, - плотности низкокипящего и высококипящего компонентов при...
-
Общие сведения о перегонке и ректификации - Промышленные установки нефти и газа
С основными закономерностями процессов физической переработки нефти и газов, в частности, перегонки и ректификации, а также конструкцией и принципами...
-
Высоту колонны определяют графо - аналитическим методом, т. е последовательно рассчитываем коэффициенты массоотдачи, массопередачи, коэффициенты...
-
Материальный баланс Для расчета необходимо концентрации исходной смеси, дистиллята и кубового остатка выразить в массовых долях по формуле (1) Где -...
-
Средняя массовая концентрация хлороформа в бензоле А) в верхней части колонны : (8) Подставляя значения в формулу (8) получим Б) в нижней части колонны...
-
Принимаем следующие размеры ситчатой тарелки: диаметр отверстий d=4мм, высота сливной перегородки hn=40мм. Суммарная площадь отверстий - свободное...
-
В зависимости от исходного состава нефти может варьироваться принципиальная схема установки. Обычно установки предлагаются комплексом ЭЛОУ + АВТ....
-
В дефлегматоре конденсируется вода с небольшим количеством метанола. Температура конденсации пара дистиллятора = 65 0С. Температуру воды на входе в...
-
Далее производим расчет поверхности всех теплообменников ректификационной установки. Приводим пример полного расчета поверхности кубового испарителя для...
-
Простые и сложные ректификационные колонны - Промышленные установки нефти и газа
Для осуществления процесса перегонки используют ректификационные колонны. Различают колонны простые, для разделения сырья на два компонента (дистиллят и...
-
В данной части дипломной работы представлен расчет подбора горизонтального газонефтяного сепаратора, предлагаемого в качестве дополнительного в состав...
-
Назначение установок первичной перегонки нефти - Промышленные установки нефти и газа
Современные ректификационные аппараты классифицируются в зависимости от их технологического назначения, давления, способа осуществления контакта между...
-
В холодильнике кубового остатка происходит охлаждение кубовой жидкости от температуры кипения до 30 0С. Составляем температурную схему процесса и...
-
Надежная работа переливного устройства определяется скоростнями движения в перетоке и зазоре между нижним срезом переточной трубы и основанием кармана....
-
Принципы первичной переработки нефти., Перегонка нефти. - Технология переработки нефти
Нефть представляет собой сложную смесь парафиновых, нафтеновых и ароматических углеводов, различных по молекулярному весу и температуре кипения. Кроме...
-
Тепловой расчет колонны - Ректификационная установка непрерывного действия
Расход теплоты, получаемой жидкостью от конденсирующего пара в кубе-испарителе колонны QK = QD + G d C d T d + GW CW TW - GF CF TF +QПот, Где QD - расход...
-
Определение числа тарелок и высоты колонны - Ректификационная установка непрерывного действия
Высоту колонны определим графо-аналитическим методом, т. е. последовательно рассчитываем коэффициенты массоотдачи, массопередачи, коэффициенты полезного...
-
Определение скорости пара и диаметра колонны - Ректификационная установка непрерывного действия
Средние массовые концентрации жидкости А) в верхней части колонны ; Б) в нижней части колонны . Средние мольные концентрации жидкости А) в верхней части...
-
Расчет и подбор компрессора Холодильный компрессор - агрегат, отвечающий за сжатие и перекачку паров хладагента используется в промышленности и в...
-
Температура в сепараторе : ; . По [1, табл. LVI] находим давление вторичного пара в сепараторе при температуре : . Температура кипения раствора в...
-
Принимаем среднее значение тепловой проводимости загрязнений стенок со стороны конденсирующегося водяного пара, со стороны кубового остатка (почти чистый...
-
Определение скорости пара и диаметра колонны - Ректификационная колонна с ситчатыми тарелками
Средние концентрации жидкости: А) в верхней части колонны (1.9) Б) в нижней части колонны по уравнению: (1.10) Средние концентрации пара находим по...
-
ВСА - вакуумсоздающая аппаратура 1-теплообмннник, 2-холодильник Недостатки: Эта не дает четкого регулирования н. к. фракций. Для регулирования к. к....
-
Количество орошения и число теоретических тарелок, Материальные потоки - Ректификационная установка
Для технологического расчета ректификационной колоны необходимо построить зависимость между фазами в координатах у - х и диаграмму t - х, у (рис. 2)....
-
Материальный баланс Концентрации исходной смеси, дистиллята и кубового остатка выразим в массовых долях по формуле: , Где xA - массовая доля...
-
Введение - Ректификационная установка непрерывного действия
Ректификация - массообменный процесс, который осуществляется в большинстве случаев в противоточных колонных аппаратах с контактными элементами (насадки,...
-
Материальный баланс Уравнения материального баланса ректификационной колонны непрерывного действия: (1.1) , (1.2) Где G F , G D , G W - массовые и...
-
Охлажденный автоматика хладагент Для улучшения работы холодильной установки предлагаю подобрать дополнительное оборудование. Выбираю следующее...
-
Тепловой расчет установки - Ректификационная колонна с ситчатыми тарелками
Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в дефлегматоре-конденсаторе, находим по уравнению : , (1.41) Где R D - средняя удельная теплота конденсации,...
-
Эксплуатация винтового фреонового компрессора, а так же рассмотрим схему заправки маслом Эксплуатация-стадия жизненного цикла изделия, на которой...
-
Способ охлаждения Для отвода тепла из охлаждаемых камер холодильника используют три различные системы: непосредственное, рассольное и воздушное...
-
Термические процессы. К числу термических процессов, проводимых при высоких температурах в зоне реакции (до 900 °С), относят: 1) термический крекинг и...
Температурный режим ректификационных колонн - Проект установки первичной перегонки Западно-Сургутской нефти мощностью по сырью 5,0 млн. т/год