Проектирование процесса вторичнойперегонки нефти

     ( )

       

     2.2.3.1.5.2 Расчет плотности фракции 105-140⁰С 

       

     2.2.3.1.5.1 Расчет плотности фракции 140 –  180⁰С 

       

     2.2.3.1.6 Построение кривой равновесия  бинарной смеси октан - декан

     Используя график Кокса определим давления насыщенных паров октана - декана.  

     Таблица 17-  Равновесный состав бинарной смеси октан - декан

     нефть перегонка атмосферный бензин

     Таблица 18- Определение состава смеси, состава дистиллята и кубового остатка

 

     Исходя  из материального баланса следует: состав исходной смеси x_F=45,5%

     Четкость  ректификации – 97% Þ состав дистиллята x_P=97%; состав кубового остатка x_W=3%

     2.2.3.1.8 Пересчет массовых концентраций  в мольные

     2.2.3.1.8.1 Пересчет массовой концентрации  исходной смеси в мольную [5]: 

                                                       (2.2.3.1.8.1.1)

       

     2.2.3.1.8.2 Пересчет массовой концентрации  дистиллята в мольную [5]: 

                                                        (2.2.3.1.8.1.2)

       

     2.2.3.1.8.3 Пересчет массовой концентрации  кубового остатка в мольную [5]: 

                                                        (2.2.3.1.8.1.3)

     

     2.2.3.1.9 Расчет расходов дистиллята и  кубового остатка:

          2.2.3.1.9.1 Расчет расхода дистиллята, кг/ч [5]: 

                                                                                     (2.2.3.1.9.1.1)

       

     2.2.3.1.9.2 Расчет расхода кубового остатка,  кг/ч [5]: 

                                                                                           (2.2.3.1.9.2.1)

       

     2.2.3.1.10 Расчет флегмового числа

     2.2.3.1.10.1 Расчет минимального флегмового числа [5]: 

      ,                                                                               (2.2.3.1.10.1.1) 

     где - мольная концентрация пара, находящегося в равновесии с исходной смесью.

     По  диаграмме y - x находим (при Х_F = 0,5) = 0,73 мол.дол. 

       

     2.2.3.1.10.2 Расчет рабочего флегмового числа

     Обычно  принимают оптимальное значение рабочего флегмового числа [5]: 

                                                                                     (2.2.3.1.10.2.1) 

     Примем  . 

       

     2.2.3.1.11 Построение рабочих линий укрепляющей и исчерпывающих частей колонны К-5

     2.2.3.1.11.1 Определение отрезка b на оси ординат [5]: 

                                                                                               (2.2.3.1.11.1.1)

      . 

     2.2.3.1.11.2 Расчет уравнения рабочей линии для укрепляющей части колонны [5]: 

                                                                             (2.2.3.1.11.2.1)

     

       

     2.2.3.1.11.3 Уравнение рабочей линии исчерпывающей  части колонны [5]: 

                                                                       (2.2.3.1.11.3.1) 

     где f – отношение количества исходной смеси к количеству дистиллята.

     

     

     

       

     2.2.3.1.11.4 Расчет расхода исходной смеси, (кмоль/час) [5]: 

                                                                     (2.2.3.1.11.4.1)

       

     2.2.3.1.11.5 Расчет расхода дистиллята (кмоль/ч) [5]: 

                                                                      (2.2.3.1.11.5.1)

       

     Вписыванием тарелок между рабочей и равновесной  линиями нахожу число тарелок  – 10. Учитывая небольшую эффективность тарелок по Мэрфри (и практические данные) примем 34 тарелок. Из них: в укрепляющей части – 14 тарелок, в исчерпывающей – 20 тарелок.

     2.2.3.2 Определение диаметра колонны

     Диаметр колонны определяется в зависимости  от максимального расхода паров и их допустимой скорости в свободном сечении колонны [5]: 

                                                                                          (2.2.3.2.1)

     Выбираем  сечение в верхней части колонны

     2.2.3.2.1 Расчет объёма паров проходящих  за час через сечение колонны

     Давление  в колонне: Р = 0,13 МПа [5]: 

      ,                                                            (2.2.3.2.1.1) 

     где Т – температура системы, К;

     Р – давление в системе, МПа;

     G_i – расход компонента, кг/ч;

     М_i – молекулярная масса компонентов;

     Z – коэффициент сжимаемости.

     2.2.3.2.1.1 Определяем приведенные температуру  и давление для фр. 105-140⁰С (С₈Н₁₈ октан, t = 132⁰C = 405К; ρ = 0,738 кг/м³) [5]: 

                                                                                              (2.2.3.2.1.1.1)

                                                                                             (2.2.3.2.1.1.2) 

     По  известным величинам средней  температуры кипения и плотности  находим значения Т_кр и Р_кр 

     

     

     

       

     Тогда по формулам (2.2.3.2.1.1.1) и (2.2.3.2.1.1.2) получаем

     

       

     2.2.3.2.1.2 Коэффициент сжимаемости определяем  по графику в зависимости от  приведенных температур и давлений 

     Z = 1,0 

     Находим объём паров проходящих за час  через сечение колонны по формуле (2.2.3.2.1.1) 

       

     2.2.3.2.2 Расчет допустимой скорости паров, м/с [5]: 

                                                                   (2.2.3.2.2.1) 

     где К – коэффициент зависящий  от расстояния между тарелками в  колонне и условий ректификации (при расстоянии 0,6м К = 740).

     ρ_ж – плотность жидкости (738 кг/м³);

     ρ_п – плотность паров. 

                                                                                   (2.2.3.2.2.2)

       

     Рассчитываем  по формуле (2.2.3.2.2.1) допустимую скорость паров 

       

     Отсюда  по формуле (2.2.3.2.1) находим 

       

     Принимаем ближайший стандартный диаметр  колонны по ГОСТ 16453-70 D_СТ = 2,6 м.

     2.2.3.2.3 Выбор тарелки:

     По  каталогу для колонны диаметром 2600мм выбираем ситчатую однопоточную тарелку ТС-Р со следующими конструктивными размерами:

     - свободное сечение колонны, м² 5,3

     - рабочее сечение тарелки, м² 4,787

     - диаметр отверстия, мм 8

     - шаг между отверстиями, мм

     - относительное свободное сечение  тарелки,% 16,7

     - сечение перелива, м² 0,258

     - высота переливной перегородки,  мм 30

     - относительная площадь перелива,% 4,88

     - масса, кг 200

     Сетчатые  тарелки представляют собой перфорированные  полотна с отверстиями диаметром 2-8мм, снабженные переточными устройствами. Эти тарелки более просты по устройству, но обладают более узким диапазоном устойчивой работы. При малых нагрузках по пару жидкость протекает через отверстия, а при больших – уносится потоком газа на вышележащие тарелки. Кроме того, нормальная работа ситчатых тарелок возможна только при условии сохранения чистоты отверстий. Поэтому применение таких тарелок допустимо лишь при разделении жидких смесей, не содержащих взвешенных твердых частиц и не образующих осадки в ходе процесса.