1. технологическая схема установки отбензинивающая колонна к1 входит в состав установки ат с двукратным испарением нефти (рис. 1). Эта схема технологически гибкая и работоспособная при любом фракционном составе нефти
 Скачать 3.72 Mb.
|
|
1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА УСТАНОВКИ Отбензинивающая колонна К-1 входит в состав установки АТ с двукратным испарением нефти (рис.1). Эта схема технологически гибкая и работоспособная при любом фракционном составе нефти. Благодаря удалению в колонне К-1 лёгких бензиновых фракций в змеевиках печи, в теплообменниках не создается большого давления и основная колонна К-2 не перегружается по парам. 2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА Проведём технологический расчет отбензинивающей колонны мощностью 6 млн т в год по нефти, разгонка (ИТК) которой представлены в табл.1. В качестве дистиллята предусмотрим отбор фракции легкого бензина Н.К.-85оС. Плотность нефти  =0,8393.3. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СЫРЬЯ Нефть и её фракции представляют собой сложную многокомпонентную смесь. Смесь углеводородов одного гомологического ряда, как правило, подчиняется законам идеальных растворов, но в присутствии углеводородов других классов её свойства в той или иной степени отклоняются от свойств идеальных растворов, подчиняющихся законам Рауля и Дальтона. Эти явления из-за их сложности недостаточно изучены, в связи с чем процессы перегонки и ректификации смесей рассчитывают, используя законы идеальных растворов. Для инженерных расчетов точность такого способа допустима. Другое допущение, принимаемое в расчетах, связано с тем, что в нефти и её фракциях содержится чрезмерно большое число компонентов. При расчете процессов перегонки и ректификации наличие большого числа компонентов в смеси приводит к громоздким вычислениям. Поэтому в технологических расчетах состав и свойства нефти, её фракций представляются более упрощенно. Для этого исходную нефть по кривой ИТК разбивают на фракции, выкипающие в узком интервале температур. Каждую узкую фракцию рассматривают как условный компонент с температурой кипения, равной средней температуре кипения фракции. Чем на большее число узких фракций разбита нефть, тем точнее результаты вычислений, но расчет становится более громоздким и трудоёмким. По рекомендации А.А.Кондратьева, для получения удовлетворительных результатов нефть разбивают не менее чем на шесть узких фракций. Разобьём нефть на 9 фракций (компонентов): 28-58оС, 58-72оС, 72-85оС 85-102оС, 102-140оС, 140-180оС, 180-240оС, 240-350оС и 350-К.К. Три первые фракции 28-58оС, 58-72оС и 72-85оС отбираем в качестве дистиллята и шесть остальных - в качестве остатка (полуотбензиненной нефти). Принципиальная схема установки АТ перегонки нефти  Рис. 1 Таблица 1 Разгонка (ИТК) нефти
Среднюю температуру кипения компонента tср определяем как среднее арифметическое между начальной и конечной температурой кипения фракции. Молекулярную массу Мi каждого компонента (фракции) можно определить по данным табл.1 или по формуле Воинова:  где Тср – средняя температура кипения фракции, К. Относительную плотность компонента  определяем через молекулярную массу по формуле Крэга: или через относительную плотность : ,где – средняя температурная поправка относительной плотности на 1К, определяем по эмпирической формуле Кусакова:  Относительную плотность компонента определяем по данным табл.1 или по уравнению аддитивности: ,где хi и  – массовая доля и плотность i-ой узкой фракции по данным табл.1.Таблица 2Физико-химические свойства сырья
Пересчет массовых долей в мольные ведём по формуле:  Результаты расчётов физико-химических свойств сырья отбензинивающей колонны приведены в табл.2. 4. МИНИМАЛЬНОЕ ЧИСЛО ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ТАРЕЛОК Проведём расчет методом температурной границы деления смеси. Для этого определяем мольный отбор дистиллята Е' по отношению к сырью:  ,где D' и F' – мольный расход дистиллята и сырья в колонне, кмоль/ч. В нашем случае Е' принимаем равным сумме мольных долей первых трёх фракций, которые должны пойти в дистиллят: Е' = 0,15202 Определяем самую тяжелую фракцию, которая должна пойти в дистиллят – это третья фракция 72-85оС. Задаемся степенью извлечения этой фракции в дистиллят φD3 = 0,85. Это означает, что 85% этой фракции от потенциального её содержания в нефти пойдёт в дистиллят. В общем случае, чем выше степень извлечения фракции, тем больше требуется теоретических тарелок в колонне. Степень извлечения этой фракции в остаток φW3: φW3 =1 - φD3 = 0,15 Содержание данной фракции в дистилляте и в остатке рассчитываем по формулам:   = 0,85·4,45738/0,15202= 0,24923 =0,15·4,45738/(1-0,15202)= 0,00788Рассчитываем коэффициент распределения ψi этой фракции:  = 31,60878Принимаем среднее давление в колонне Pср=4,5 ат = 0,45 МПа. Определяем температурную границу деления смеси. Температурная граница – это значение температуры ТЕ, находящееся между значениями температур кипения при рабочих условиях двух фракций, лежащих по разные стороны воображаемой линии деления нефти. Эти фракции называются ключевыми. В первом приближении значение ТЕ можно найти как среднее арифметическое между температурами кипения этих ключевых фракций. В нашем случае ключевыми фракциями являются третья и четвёртая фракции: 72-85оС и 85-102оС. При среднем давлении в колонне Рср находим температуры кипения этих фракций - Т3 и Т4. Для расчётов используем уравнение Ашворта. Определяем функцию f(То) всех фракций по формуле:  ,где То – средняя температура кипения фракции при атмосферном давлении (табл.2), К Например, для первой фракции 28-58оС:  7,4281630Результаты расчетов для всех фракций приведены в табл. 3. Таблица 3Значения параметра f(То) фракций
Вычисляем параметр f(Т) для ключевых фракций по формуле:  ,где Рср – среднее давление в колонне, ат  = 4,68922 =4,36297Температура кипения фракции при данном давлении:  , КПолучаем Т3 = 412,38 К, Т4 = 429,34 К. Истинная величина ТЕ находится между Т3 и Т4 и определяется методом подбора такого её значения, которое удовлетворяет следующим условиям:    428,216 Кf(TE)= 4,38361 Рассчитываем при температуре TE коэффициенты относительной летучести i всех фракций:  ;где Рi – давление насыщенных паров фракции определяем по уравнению Ашворта при температуре TE, ат:  ;Например, для первой фракции:  1= =2,78758Результаты расчетов представлены в таблице 4. Таблица 4Коэффициенты относительной летучести фракций при температуре ТЕ
Определяем минимальное число теоретических тарелок в колонне:  = lg(31,60878)/lg(1,35547)=11,354335. СОСТАВ ДИСТИЛЛЯТА И ОСТАТКА Находим коэффициенты распределения всех фракций  i : Например, для первой фракции:  =113568,3604Рассчитываем составы дистиллята и остатка по формулам:  Например, для первой фракции:  При верном подборе ТЕ выполняются условия: Результаты расчета составов дистиллята и остатка представлены в табл.5. Таблица 5 Состав дистиллята и остатка
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1
