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




Температурный режим ректификационных колонн - Проект установки первичной перегонки Западно-Сургутской нефти мощностью по сырью 5,0 млн. т/год

Предыдущая | Следующая