Курсовая. 1. Обзор литературы Основы ректификации

• Название: 1. Обзор литературы Основы ректификации
• Дата: 15.05.2018
• Размер: 225.44 Kb.
• Имя файла: Курсовая.docx
• Тип: Документы; #43781
• страница: 3 из 4

4.3.2 Построение линии ОИ фракции 350-420°С (метод Обрядчикова и Смидовича)

Содержание фракции (350-420°С) составляет 7% масс. на нефть. Необходимо пересчитать выход в процентах на нефть в проценты на фракцию, согласно потенциальному содержанию их в сырье (табл. 4.4.)

Таблица 4.4-Содержание узких фракций во фракции 350-420 ^оС

Узкая фракция	Выход на нефть мас %	Выход на фракцию мас %
350-360	1,3	19,1
350-370	2,5	36,76
350-380	3,5	51,46
350-390	4,5	66,17
350-400	5,5	80,87
350-410	6,2	91,2
350-420	7,0	100

Строим кривую ИТК (рис.3) по полученным данным строим кривую ИТК.

Для построения кривой ОИ по методу Обрядчикова и Смидовича при давлении 0,1 МПа (760 мм.рт.ст.) надо знать тангенс угла наклона кривой ИТК и температуру выкипания 50 % по кривой ИТК.

tgИТК = = 0,6166

t_50%=379^оС

Затем при помощи графика Обрядчикова и Смидович, по данным tgИТК_мазута и t находят степень отгона по ИТК, соответствующую 100% отгона ОИ и степень отгона по ИТК, соответствующую 0% отгона по ОИ. Полученные данные определяют положение линии ОИ. Для этого на графике кривой ИТК полученные точки, соответствующие температурам 0 и 100% отгона, нужно соединить прямой.

При давлении 0,1 МПа: t _верха=382°С, при доле отгона равной - 53%; t _низа=371°С, при доле отгона равной - 41%.

Отметим эти точки на оси ординат и проведем прямую линию на рис.3. Полученные значения определяют положение линии ОИ при давлении 0,1МПа.

Температуру бокового погона определяют по нулевой точке на ОИ. Давление в этой зоне колонны можно рассчитать по формуле:
Р = Рап · (4.3)
(4.4)

(4.5)
где - Р – давление в зоне бокового погона колонны, МПа;

Р_ап – давление в колонне, МПа;

N_фр, N_в.п. – молярные потоки нефтепродукта и воды, кмоль/с;

G_фр, G_в.п. – количество нефтепродукта и воды соответственно, кг/с;

М_фр, М_в.п. – молекулярная масса нефтепродукта и воды, кг/кмоль.

При использовании кривой ИТК данной фракции можно определить средне-объёмную температуру кипения t_ср.об. , которая равна температуре выкипания 50% по ИТК: t_ср.об. = 379°С.

Для определения средне-мольной температуры кипения t_ср.мол. по приложению 2 [4] необходимо знать угол наклона кривой разгонки:
(4.6)

где α- угол наклона кривой разгонки;

- температуры отгона 90% и 10% фракции, соответственно, °С.


По приложению 2 [4] определяем корректирующую добавку для вычисления t _{ср.мол..}

t _ср.мол. = t _ср.об.-к (4.7)

где - t_ср.об - средне-объёмная температура кипения, °С;

t_ср.мол. - средне-мольная температура кипения, °С;

к – корректирующая добавка, °С.

t _ср.мол.= 379-3=376°С
Рассчитываем молекулярную массу по формуле Вайнова, считая нефть парафинистой:

М = 60 + 0,3t + 0,001t² (4.8)

где t – средне-мольная температура кипения фракции.

М = 60 + 0,3 · 376 + 0,001 · 376² = 314,2 кг/кмоль;

G _фр = = 7,15 кг/с;

N _фр = = 0,0228 кмоль/с

Расход водяного пара, подаваемого в колонну составляет 0,8-1,5% на мазут:

;

N _в.п. = = 0,046 кмоль/с;

P = 0,008 · = 0,0026 МПа = 19,5 мм.рт.ст.

Находим точку пересечения линий ОИ и ИТК фракции и пересчитываем на давление 19,5 мм.рт.ст. Пересчет на давление 19,5 мм.рт.ст. проводим по графику Кокса [5]. t _350-420С = 250°С.
При давлении 0,1 МПа: t_(низа)=371^oC; t_(верха)=382^оС, при точке пересечения линий ОИ и ИТК равной - t=376^оС

При давлении 0,0026 МПа: t_(низа) =245^оС; t _(верха) = 256^оС.

Определяем температуру вывода бокового погона (фр. 350-420С) (рис.3): t _350-420С = t_(низа) =245^оС.
4.3.3 Построение линии ОИ фракции 420-470С

Содержание фракции 420-470С составляет 2 % масс. на нефть. Пересчитаем проценты выхода на нефть в проценты на фракции.

Таблица 4.5.

Содержание узких фракций во фракции 420-470 °С.

Узкая фракция	Выход на нефть мас %	Выход на фракцию мас %
420-430	0,7	31,81
420-440	1,2	54,54
420-450	1,6	77,26
420-460	1,8	86,35
420-470	2,0	100

Строим кривую ИТК (рис. 4) по полученным данным.

Для построения кривой ОИ по методу Обрядчикова и Смидовича при давлении 0,1 МПа (760 мм.рт.ст.) надо знать тангенс угла наклона кривой ИТК и температуру выкипания 50 % по кривой ИТК.

tg ИТК = = 0,4

= 437^оС

Затем при помощи графика Обрядчикова и Смидович, по данным tgИТК_мазута и t находят степень отгона по ИТК, соответствующую 100% отгона ОИ и степень отгона по ИТК, соответствующую 0% отгона по ОИ. Полученные данные определяют положение линии ОИ. Для этого на графике кривой ИТК полученные точки, соответствующие температурам 0 и 100% отгона, нужно соединить прямой.

При давлении 0,1 МПа: t _верха=439°С, при доле отгона равной - 52%; t _низа=435°С, при доле отгона равной - 46%.

Отметим эти точки на оси ординат и проведем прямую линию на рис.3. Полученные значения определяют положение линии ОИ при давлении 0,1МПа.
При использовании кривой ИТК данной фракции можно определить средне-объёмную температуру кипения t_ср.об. , которая равна температуре выкипания 50% по ИТК: t_ср.об. = 437°С.

Для определения средне-мольной температуры кипения t_ср.мол. по приложению 2 [4] необходимо знать угол наклона кривой разгонки:

По приложению 2 [4] определяем корректирующую добавку для вычисления t _{ср.мол..}

t _ср.мол.= 437-1,5=435,5°С
Рассчитываем молекулярную массу по формуле Вайнова, считая нефть парафинистой:

М = 60 + 0,3 · 435,5 + 0,001 · 435,5² = 380,31 кг/кмоль;

G _фр = = 2,04 кг/с;

N _фр = = 0,014 кмоль/с.

Расход водяного пара, подаваемого в колонну составляет 0,8-1,5% на мазут:

;

N _в.п. = = 0,046 кмоль/с;

P = 0,008 · = 0,00186 МПа = 14 мм.рт.ст.

Находим точку пересечения линий ОИ и ИТК фракции и пересчитываем на давление 14 мм.рт.ст. Пересчет на давление 14 мм.рт.ст. проводим по графику Кокса [5]. t _420-470С = 320°С.


При давлении 0,1 МПа: t_(низа)=435^oC; t_(верха)=439^оС, при точке пересечения линий ОИ и ИТК равной - t=437^оС.

При давлении 0,0014 МПа: t_(низа) =318^оС; t _(верха) = 322^оС.

Температуру бокового погона определяют по нулевой точке на ОИ.

Определяем температуру вывода бокового погона по нулевой точке на ОИ (фр. 420-470С) (рис.3): t _420-470С = t_(низа) =318^оС.

3. 
   Тепловой баланс вакуумной колонны
   

Тепловой баланс колонны учитывает все тепло, вносимое и выносимое из колонны. Согласно закону сохранения энергии, можно написать (без учета потерь в окружающую среду):

(4.9)

где Q_вх – суммарное тепло, входящее в колонну, Вт или кДж/ч; Q_вых – суммарное тепло, выходящее из колонны, Вт или кДж/ч.

Тепло, вводимое в колонну

1) С сырьем, нагретым до температуры t₀:

(4.10)

, - энтальпия сырья, кДж/кг; t₀ – температура нагрева сырья: t₀ =398С; G_сырья- масса сырья, кг/ч.

G_сырья = 200 367,65кг/ч; е = 0,455

Расчет энтальпии по пару и жидкости ведется по следующим формулам:

(4.11)

(4.12)

(4.13)

где - плотность вещества, кг/м³;

– средняя температурная поправка.

По справочнику = 0,8862.

= 0,8862 + 5 0,00066 = 0,8895 кг/м³

а – определим по приложению 20 [4] (для жидких нефтепродуктов) и 21 [4] (для паров нефтепродуктов).

= (4 – 0,8895) ·477,96 – 308,99 = 1177,706 кДж/кг

·888,59 = 838,059 кДж/кг

= (200 367,65· 0,455 ·1177,706) +(200 367,65· (1 – 0,455) ·838,059) = 198 884 606 кДж/кг

2) Тепло, вводимое с водяным паром:

(4.14)

= 3282,4 кДж/кг ; = 2670,82 кДж/кг по приложению 29 [4].

G _в.п.- расход водяного пара, кг/ч.

Расход водяного пара составляет 1,5% на мазут:

G _в.п.= 0,015 · 200 367,65= 3005,515 кг/ч

= 3005,515· (3282,4 – 2670,82) = 1 838 113 кДж/ч

Общее количество тепла вводимое в колонну, составляет:

Q_вх. = Q_с + Q_в.п. (4.15)

Q_с

Q_вх. = 198 884 606 +1 838 113= 200 722 719 кДж/ч

Тепло, выводимое из колонны

1) С парами ректификата (QD, Вт или кДж/ч)

Q_D = D ·

Считая, что углеводородных газов образуется не более 0,1% мас.(стр. 372 [4])

D = 200 367,65· 0,001 = 200,37 кг/ч



кг/м³

= 0,72755 кг/м³

Температура верха колонны принимаем равной t_D =90С



а – определим по приложению 21 [4]: а=256,17 кДж/кг

= 256,17 · (4 – 0,72755)-308,99 = 529,31 кДж/кг

Q_D = 200, 37· 529,31 = 106 058 кДж/ч

2) С жидким остатком

Q_R=

t_R – температура низа колонны: t_R =365С

a = 842,39 кДж/кг

0,9640 кг/м³

0,9640 + 5 · 0,000554= 0,96677 кг/м³

= 856,745 кДж/кг

R=167 279,82 кг/ч

Q_R= 167 279,82· 856,745 = 143 316 149 кДж/ч

3) С фракцией350-420С



G= 25 735,29 кг/ч , а= 515, 53 кДж/кг при t=245С

0,8850 кг/м³

0,8850 + 5 · 0,00066= 0,8883 кг/м³

= 546,98 кДж/кг

= 25 735,29 · 546,98 = 14 076 689 кДж/ч

4) С фракцией 420-470°С



0,910 кг/м³

G = 7 352,54 кг/ч

0,910+ 5 · 0,00062 = 0,9131

а= 711,28 кДж/кг при t=318С

= 744,36 кДж/кг

= 7 352,54 ·744,36 =5 472 937 кДж/ч

Общее тепло, выводимое из колонны, составляет:

Q_вых. = Q_D + Q_R + Q_350-420 + Q_420-470 = 106 056 601 + 106 058+ [phone] + 5 472 937 = 125 712 285 кДж/ч

Разность между теплом, входящим в колонну и выходящим из нее, необходимо снимать циркуляционным орошением:

Q = Qвх. - Qвых = 200 722 719-125 712 285 = 75 010 434 кДж/ч

2Qц.о = Q

Qц.о = Q/2

Qц.о = 37 505 217 кДж/ч

Циркуляционный поток жидкости имеет разность температур на выходе его из колонны и входе в нее t = 50-100С (стр. 369 [3]). Примем t = 75

Gц.о =

= 356,57 кДж/кг

= 536,37 кДж/кг

= 196 971 кг/ч

= 180 322 кг/ч

Оформим тепловой баланс в виде таблицы:

Таблица 4.6

Тепловой баланс вакуумной колонны

Продукт	Тепло входящее			Продукт	Тепло выходящее
	t, °С	G, кг/ч	Q, кДж/ч		t, °С	G, кг/ч	Q, кДж/ч
Мазут	398	200 367,65	198 884 606	Газы	90	200,37	106 058
				Остаток	365	167 279,82	143 316 149
				350-420С	245	25 735,29	14 076 689
Водяной пар	400	3005,515	1 838 113	420-470С	318	7 352,54	5 472 937
				ц.оI	170	196 971	37 505 217
				ц.оII	243	180 322	37 505 217
Итого			200 722 719	Итого			200 722 719