Расчёт температуры верха колонны

 

Pi	ki
6,67563	1,66891	0,22167
3,99122	0,99780	0,33518
2,86495	0,71624	0,34797
1,95387	0,48847	0,09476
0,93070	0,23268	0,00042
0,29669	0,07417	0
0,05800	0,01450	0
0,00223	0,00056	0
Итого	-	1,00000

 

Расчёт ведётся путём подбора такой температуры, при которой уравнение изотермы паровой фазы превращается в тождество:

где ,

P_i – давление насыщенных паров при Т_верха, по уравнению Ашворта,

Р_верха – давление вверху колонны, примем равным 4 ат.

Искомая температура Т_верха=391,42 К = 118,42^ОС.

Температура низа Т_низа колонны рассчитывается как температура кипения остатка. Расчёт ведётся путём подбора такой температуры, при которой уравнение изотермы жидкой фазы превращается в тождество:

 

где ,

P_i – давление насыщенных паров при Т_низа,

Р_низа – давление вверху колонны, примем равным 5 ат.

Искомая температура Т_низа=526,20 К =253,20^ОС.

 

Таблица 8

Расчёт температуры низа колонны

 

Pi	Кi
39,71752	7,94350	0,00003
29,43316	5,88663	0,00252
24,26328	4,85266	0,03826
19,4137	3,88274	0,23093
12,60267	2,52053	0,41727
6,474371	1,29487	0,19859
2,501605	0,50032	0,09506
0,375243	0,07505	0,01721
0,003646	0,00073	0,00014
Итого	-	1,00000

 

Температура ввода сырья в отбензинивающую колонну составляет обычно 200-220^оС. Примем

 = 493 К = 220^ОС

При такой температуре сырьё находится в парожидкостном состоянии, поэтому необходимо определить долю отгона сырья, состав паровой и жидкой фазы его.

Расчет доли отгона производим по методу А.М. Трегубова. Для этого путём последовательного приближения подбираем такое значение мольной доли отгона сырья e`, при котором выполняется тождество:

Таблица 9

Расчёт доли отгона сырья на входе в колонну

 

Компо- ненты	tcр	Mi	ci,			Pi, кПа		-1		+1
28-58	43	65	0,0209	0,3210	0,0542	2816,9465	6,2599	5,2599	0,5917	1,5917	0,0341	0,2133	13,88
58-72	65	73	0,0213	0,2923	0,0494	2008,3132	4,4629	3,4629	0,3896	1,3896	0,0355	0,1585	11,55
72-85	78,5	78	0,0199	0,2544	0,0430	1614,9319	3,5887	2,5887	0,2912	1,2912	0,0333	0,1195	9,33
85-102	93,5	84	0,0277	0,3280	0,0555	1255,7645	2,7906	1,7906	0,2014	1,2014	0,0462	0,1289	10,88
102-140	121	97	0,0778	0,8013	0,1361	771,6880	1,7149	0,7149	0,0804	1,0804	0,1259	0,2160	20,96
140-180	160	118	0,0873	0,7423	0,1268	365,0801	0,8113	-0,1887	-0,0212	0,9788	0,1296	0,1051	12,36
180-240	210	148	0,1365	0,9196	0,1585	126,6667	0,2815	-0,7185	-0,0808	0,9192	0,1725	0,0486	7,20
240-350	295	212	0,2355	1,1097	0,1941	17,6184	0,0392	-0,9608	-0,1081	0,8919	0,2177	0,0085	1,81
350-К.К.	437	398	0,3733	0,9390	0,1823	3,2873	0,0073	-0,9927	-0,1117	0,8883	0,2052	0,0015	0,60
Итого	-	-	1,0000	5,7077	1,0000	-	-	-	-	-	1,0000	1,0000	88,57

 

 

Расчёты сведены в табл. 9, где

e` - мольная доля отгона;

с_i  - массовая доля отдельных фракций в нефти;

c_i`, x<sub>i</sub>`, y_i` - мольные доли отгона отдельных фракций в сырье, в жидкой и паровой фазах сырья;

М_i – молекулярный вес отдельных фракций;

Р_вх – абсолютное давление в зоне питания, примем его равным среднему давлению в колонне 4,5 ат или 450 кПа;

P_i – давление насыщенных паров отдельных фракций при температуре ввода сырья, по уравнению Ашворта;

Т – температура при которой определяется давление паров, 493 К;

Т_ср – средняя температура кипения фракции, К.

Искомая величина е`=0,1125.

Молекулярные веса компонентов M_i вычисляем по формуле Воинова. По данным таблицы 9 средний молекулярный вес нефти:

 

Молекулярный вес паровой фазы M_y= =89

Массовая доля отгона:

МИНИМАЛЬНОЕ ФЛЕГМОВОЕ ЧИСЛО

 

Минимальное флегмовое число R_min определяется по уравнениям          Андервуда:

         

 

где α_i – коэффициент относительной летучести по отношению к ключевому компоненту

где P_i - давление насыщенных паров при температуре ввода сырья;

P_k – давление насыщенных паров ключевого компонента (которым задавались в начале расчета);

 - корень уравнения Андервуда. Обычно его величина находится между значениями a_i ключевых  компонентов.

 В общем случае при увеличении  левая часть уравнения возрастает.

q – отношение количества тепла Q, которое надо сообщить сырью, чтобы перевести его в парообразное состояние, к скрытой теплоте испарения сырья Q_исп:

  или

где J_C – энтальпия сырья при температуре ввода;

J_П – энтальпия насыщенных паров сырья;

J_Ж – энтальпия кипящей жидкости сырья.

При расчёте минимального флегмового числа возможны следующие варианты.

а) Если сырьё вводится при температуре кипения, то e`=0 и q=1.

б) Если сырьё вводится в виде холодной жидкости, не доведенной до температуры кипения, то q>1.

в) Если сырьё вводится в виде насыщенных паров, то e`=1 и q=0.

г) Если сырьё вводится в виде перегретых паров, то q<0.

д) Если сырьё вводится в виде парожидкостной смеси,

то 0<e`<1 и 1-q=e`.

Таблица 10