Курсовая работа по технологии переработки нефти. Аминев - курсовая по колонне. Технологический расчёт ректификационной колонны для отбензинивания нефти мощностью 4,1 млн т в год
 Скачать 1.36 Mb.
|
|
2 Технологическая часть 2.1 Физико-химические свойства сырья Исходя из данных разгонки исходной нефти разбиваем на 10 новых фракций (компонентов): «газ до С4», 28 – 56ºС, 56 – 78ºС, 78 – 105ºС, 105 – 132ºС, 132 – 162ºС, 162 – 230ºС, 230 – 312ºС, 312 – 404ºС и 404 – К.К. Четыре первых компонентов отбираем в качестве дистиллята, а остальные – в качестве остатка (полуотбензиненной нефти). Таким образом, граница нефти будет проходить между фракциями 78 – 105ºС , 105 – 132ºС, это ключевые компоненты. Выход компонентов определяем по данным разгонки нефти:  %масс, %масс, %масс, %масс, %масс,и так далее. Из таблицы 2.1 видно, что содержание ключевых веществ в сырье при таком формировании пределов примерно равно. Среднюю температуру кипения компонентов находим как среднее арифметическое между концом и началом кипения фракции, а среднюю температуру кипения компонента «газ до С4» определяем как среднее арифметическое между температурами кипения пропана (-42ºС) и н-бутана(-0,5ºС). Найденные температуры также заносим в таблицу 2.1. Среднюю относительную плотность компонентов  определяем по данным таблицы разгонки нефти, а также по уравнению аддитивности: , (2.1)где  - плотность i-ой узкой фракции по данным таблицы разгонки нефти.Учитывая, что отбензинивающая колонна работает под давлением, относительную плотность компонента «газ до С4» определяем как среднее арифметическое между плотностью жидкого пропана (  0,5005) и жидкого бутана ( 0,5788): .Проводим пересчет относительных плотностей всех компонентов в  с помощью формул: , (2.2)где - относительная плотность фракции, α- температурная поправка относительной плотности на 1К; (2.3)Например, для фракции 28-56 ºС:  , Среднюю молекулярную массу компонентов находим по формуле Войнова:  , (2.4)где tcp – средняя температура кипения фракции, ºС, К – характеризующий фактор:  , (2.5)где Тср – средняя температура фракции, К, Tcp = tcp + 273. Например, для фракции 28-56 ºС: tcp = (28 + 56) / 2 = 42 ºС, Tcp = 42 + 273 = 315 K,  ,  Делаем пересчет массовых процентов в мольные по формуле:  . (2.6)Массу газа находим как среднее между массой бутана и пропана: Мгаза = (58 + 44) / 2 = 51. Например, для фракции 28-56 ºС:  Результаты расчетов физико-химических свойств сырья приведем в таблице 2.1: Таблица 2.1 – Физико-химические свойства сырья
2.2 Минимальное число теоретических тарелок. Состав дистиллята и остатка Проводим расчет методом температурной границы деления смеси. Для этого определяем мольный отбор дистиллята E’. В нашем случае E’ принимаем равным сумме мольных долей первых четырех фракций, которые должны пойти в дистиллят. Мольные доли компонентов находим из формулы:  . (2.7)E’= 0,0236 + 0,0516 + 0,054 + 0,0944 = 0,22 Определяем самый тяжелый компонент, который должен пойти в дистиллят – это четвертый компонент 78-105 ºС. Задаемся степенью извлечения этого компонента в дистиллят  : = 0,8.Это означает, что 80% этого компонента от потенциального его содержания в нефти пойдет в дистиллят. В общем случае, чем выше степень извлечения компонента, тем больше требуется теоретических тарелок в колонне. Степень извлечения этого компонента в остаток  : = 1 - = 0,2.Находим мольную долю третьего компонента в дистилляте (  ) и в остатке ( ): , (2.8) , , .Коэффициент распределения  четвертого компонента: .Примем среднее давление в колонне: Рср = 4,5 ат = 0,45 МПа. Определяем температурную границу деления смеси. Температурная граница – это значение температуры  , находящееся между значениями температур кипения при рабочих условиях ключевых компонентов, лежащих по разные стороны воображаемой линии деления нефти. В первом приближении значение можно найти как среднее арифметическое между температурами кипения ключевых компонентов.В нашем случае ключевыми фракциями являются четвертый и пятый компоненты: 78-105 ºС и 105-132 ºС. При среднем давлении в колонне находим температуры кипения этих фракций – T4 и T5 . Для расчетов используем уравнение Ашворта. Сначала определяем функцию  , (2.9)где  - средняя температура кипения компонента при атмосферном давлении, К:  .Например, для первого компонента (газ до  ): .Результаты расчетов  для всех фракций приведем в таблицу 2.2.Таблица 2.2 – Значения параметра компонентов
Определяем параметр  для ключевых компонентов по формуле: , (2.10)где  , среднее давление в колонне. , .Находим температуры кипения четвертого и пятого ключевых компонентов при среднем давлении в колонне 4,5 ат:  К, К.Истинная величина ТЕ находится между Т4 и Т5 и определяется методом подбора такого её значения, которое удовлетворяет следующим условиям:  , ,где  и  - мольные доли компонентов в дистилляте и в остатке соответственно.Порядок циклического подбора значения температурной границы ТЕ следующий: 1) Задаемся значением ТЕ в области между температурами кипения ключевых компонентов в Т4 и Т5. 2) Определяем функцию  по формуле: (2.11)3) Рассчитываем давление насыщенных паров Рi (ат) всех компонентов при температуре ТЕ по уравнению Ашворта:  (2.12)4) Находим коэффициенты относительной летучести  всех компонентов: (2.13)5) Рассчитываем минимальное число теоретических тарелок в колонне:  (2.14)6) Определяем коэффициенты распределения  всех компонентов: (2.15)7) Находим мольные доли все компонентов в дистилляте и в остатке:  , (2.16) , (2.17)8) Проверяем выполнение условий:  , В нашем случае температурная граница деления нефти равна: ТЕ=457,3ºС  .Давление насыщенных паров  и коэффициенты относительной летучести компонентов приведены в табл.2.3. Например, для первого компонента: , .Минимальное число теоретических тарелок в колонне:  .Коэффициент распределения первого компонента:  .Мольная доля первого компонента в дистилляте и остатке:  , .Результаты расчета для всех компонентов представлены в таблице 2.3. Таблица 2.3 – Мольный состав дистиллята и остатка
Продолжение таблицы 2.3
|
