Расчет параметров питания колонны К1-1

Стр 1 из 5Следующая ⇒

Расчет процессов и аппаратов 5.1 Расчет колонны К1 В соответствии с рекомендациями [6] скомпонуем сложную колонну К1 для выделения газов, легкого бензина каталитического крекинга (ЛБКК), тяжелого бензина каталитического крекинга (ТБКК). Колонна представлена на рисунке 1. В практике нефтепереработки число тарелок не рассчитывается, а назначается исходя из опыта эксплуатации. Рисунок 1 – Сложная колонна для выделения газов, ЛБКК, ТБКК. Формально сложную колонну К1 можно представить как комбинацию двух простых колонн, рисунок 2. Рисунок2 – Комбинация двух простых колонн. Предварительные расчеты показали, что наибольшая трудность разделения смеси будет наблюдаться в колонне К1-1, рисунок 2. Требование к эффективности колонны К1-2 значительно ниже, чем к колонне К1-1. Поэтому основные параметры сложной колонны К1 зависят в первую очередь от параметров колонны К1-1 (это означает что число тарелок и флегмовое число колонны К1 определяются расчетом колонны К1-1). Кроме того, особенностью сложной колонны К1 является подача питания в колонну К1-1 в парожидкостном состоянии. Подача питания в колонна К1-2 в паровой фазе, а это одновременно означает отбор дистиллята колонны К1-1 тоже в паровой фазе. Флегма колонны К1-2 после бокового отбора ЛБКК будет являться флегмой колонны К1-1, то есть флегмовое число колонны К1-1 будет основной расчетной величиной. В соответствии с указанными особенностями и рекомендациями [6] был выполнен расчет сложной колонны К1, материальный баланс представлен в таблице 5.

Расчет параметров колонны К1-1

Расчет параметров верха колонны К1-1

Расчет давления вверху колонны ведется по формуле[5]:

(18)

где Р_к‑ давление конденсации, атм;

∆Р_шл. ‑ перепад на шлемовую трубу, принимаем ∆Р_шл=0,1 атм.

Тогда по производственным данным давление верха колонны К1-1 по формуле (18) будет равно:

Р_v = 10+0,1 = 10,1 атм.

Таблица 5 – Материальный баланс колонны К1

Компоненты	Питание				Дистиллят
Компоненты	Масс расход, кг/ч	Масдоля	Мол расход, кмоль/ч	мол доля	мас расход, кг/ч	мас доля	мол расход, кмоль/ч	мол доля
водород	33,54	0,0003	16,77	0,0140	33,54	0,0113	16,77	0,2541
сероводород	0,00	0,0000	0,00	0,0000	0,00	0,0000	0,00	0,0000
метан	30,09	0,0003	1,88	0,0016	30,09	0,0102	1,88	0,0285
этан	45,03	0,0004	1,50	0,0013	45,00	0,0152	1,50	0,0227
пропан	28,00	0,0003	0,64	0,0005	27,32	0,0092	0,62	0,0094
изобутан	34,21	0,0003	0,59	0,0005	25,08	0,0085	0,43	0,0066
бутан	619,87	0,0057	10,69	0,0089	315,03	0,1066	5,43	0,0823
1-бутилен	1900,34	0,0174	33,93	0,0284	1217,19	0,4119	21,74	0,3293
бутадиен-1,3	0,00	0,0000	0,00	0,0000	0,00	0,0000	0,00	0,0000
метилмеркаптан	0,00	0,0000	0,00	0,0000	0,00	0,0000	0,00	0,0000
изопентан	10673,73	0,0978	148,25	0,1239	676,49	0,2289	9,40	0,1424
2-метилбутен-1	11993,30	0,1098	171,33	0,1432	502,17	0,1699	7,17	0,1087
изопрен	0,00	0,0000	0,00	0,0000	0,00	0,0000	0,00	0,0000
этилмеркаптан	0,00	0,0000	0,00	0,0000	0,00	0,0000	0,00	0,0000
н-пентан	1397,73	0,0128	19,41	0,0162	35,60	0,0120	0,49	0,0075
диметилсульфид	0,15	0,0000	0,00	0,0000	0,00	0,0000	0,00	0,0000
циклопентан	181,47	0,0017	2,59	0,0022	1,12	0,0004	0,02	0,0002
2-метилпентен-1	8922,89	0,0817	106,22	0,0888	32,70	0,0111	0,39	0,0059
2-метилпентан	7894,28	0,0723	91,79	0,0767	13,33	0,0045	0,16	0,0023
пропилмеркаптан	0,00	0,0000	0,00	0,0000	0,00	0,0000	0,00	0,0000
метил-этилсульфид	0,39	0,0000	0,01	0,0000	0,00	0,0000	0,00	0,0000
н-гексан	1097,96	0,0101	12,77	0,0107	0,49	0,0002	0,01	0,0001
циклогексан	2149,68	0,0197	25,59	0,0214	0,03	0,0000	0,00	0,0000
бензол	887,56	0,0081	11,38	0,0095	0,02	0,0000	0,00	0,0000
тиофен	246,95	0,0023	2,94	0,0025	0,00	0,0000	0,00	0,0000
2-метилгексан	4976,43	0,0456	50,78	0,0425	0,00	0,0000	0,00	0,0000
диэтилсульфид	1,01	0,0000	0,01	0,0000	0,00	0,0000	0,00	0,0000
2-метилгексен-2	4421,36	0,0405	46,06	0,0385	0,00	0,0000	0,00	0,0000
н-гептан	760,06	0,0070	7,60	0,0064	0,00	0,0000	0,00	0,0000
изооктан	3582,11	0,0328	31,42	0,0263	0,00	0,0000	0,00	0,0000
метилциклогексан	3021,28	0,0277	30,83	0,0258	0,00	0,0000	0,00	0,0000
толуол	3609,70	0,0331	39,24	0,0328	0,00	0,0000	0,00	0,0000
изооктен(2метилгептен1)	1313,41	0,0120	11,73	0,0098	0,00	0,0000	0,00	0,0000
н-октан	1346,87	0,0123	11,81	0,0099	0,00	0,0000	0,00	0,0000
этил-пентилсульфид	135,21	0,0012	1,06	0,0009	0,00	0,0000	0,00	0,0000
этилциклогексан	2362,81	0,0216	21,10	0,0176	0,00	0,0000	0,00	0,0000
ксилолы,этилбензол	7218,79	0,0661	68,10	0,0569	0,00	0,0000	0,00	0,0000
изононан	3514,43	0,0322	27,46	0,0230	0,00	0,0000	0,00	0,0000
изононен	654,52	0,0060	5,19	0,0043	0,00	0,0000	0,00	0,0000
н-нонан	277,60	0,0025	2,17	0,0018	0,00	0,0000	0,00	0,0000
изопропилбензол	8922,91	0,0817	74,36	0,0622	0,00	0,0000	0,00	0,0000
бинзитиофен	446,95	0,0041	3,34	0,0028	0,00	0,0000	0,00	0,0000
изопропилциклогексан	1420,94	0,0130	11,28	0,0094	0,00	0,0000	0,00	0,0000
изо-декан	2126,54	0,0195	14,98	0,0125	0,00	0,0000	0,00	0,0000
диэтилциклогексан	482,92	0,0044	3,45	0,0029	0,00	0,0000	0,00	0,0000
диэтилбензол	5024,94	0,0460	39,88	0,0333	0,00	0,0000	0,00	0,0000
изо-алкан С11	760,97	0,0070	4,88	0,0041	0,00	0,0000	0,00	0,0000
аромат С11	2283,72	0,0209	16,31	0,0136	0,00	0,0000	0,00	0,0000
алкан С12	708,09	0,0065	4,17	0,0035	0,00	0,0000	0,00	0,0000
аромат С12	1479,02	0,0135	9,60	0,0080	0,00	0,0000	0,00	0,0000
н-алкан С13	193,25	0,0018	1,05	0,0009	0,00	0,0000	0,00	0,0000
итого	109183,00	1,0000	1196,13	1,0000	2955,20	1,0000	66,00	1,0000

Боковой отбор				Кубовый продукт
Масс расход, кг/ч	Масдоля	Мол расход, кмоль/ч	мол доля	Масс расход, кг/ч	Масдоля	Мол расход, кмоль/ч	мол доля
0,00	0,000	0,00	0,0000	0,00	0,0000	0,00	0,0000
0,00	0,000	0,00	0,0000	0,00	0,0000	0,00	0,0000
0,00	0,000	0,00	0,0000	0,00	0,0000	0,00	0,0000
0,04	0,000	0,00	0,0000	0,00	0,0000	0,00	0,0000
0,68	0,000	0,02	0,0000	0,00	0,0000	0,00	0,0000
9,12	0,000	0,16	0,0003	0,00	0,0000	0,00	0,0000
304,84	0,011	5,26	0,0097	0,00	0,0000	0,00	0,0000
683,14	0,030	12,20	0,0224	0,00	0,0000	0,00	0,0000
0,00	0,000	0,00	0,0000	0,00	0,0000	0,00	0,0000
0,00	0,000	0,00	0,0000	0,00	0,0000	0,00	0,0000
9996,81	0,232	138,84	0,2552	0,43	0,0000	0,01	0,0000
11489,94	0,286	164,14	0,3017	1,19	0,0000	0,02	0,0000
0,00	0,000	0,00	0,0000	0,00	0,0000	0,00	0,0000
0,00	0,000	0,00	0,0000	0,00	0,0000	0,00	0,0000
1361,73	0,032	18,91	0,0348	0,40	0,0000	0,01	0,0000
0,15	0,000	0,00	0,0000	0,00	0,0000	0,00	0,0000
179,33	0,004	2,56	0,0047	1,01	0,0000	0,01	0,0000
8747,70	0,203	104,14	0,1914	142,49	0,0022	1,70	0,0029
7346,36	0,180	85,42	0,1570	534,59	0,0082	6,22	0,0106
0,00	0,000	0,00	0,0000	0,00	0,0000	0,00	0,0000
0,30	0,000	0,00	0,0000	0,08	0,0000	0,00	0,0000
711,98	0,015	8,28	0,0152	385,49	0,0059	4,48	0,0076
189,62	0,004	2,26	0,0041	1960,02	0,0301	23,33	0,0398
89,66	0,002	1,15	0,0021	797,89	0,0123	10,23	0,0175
3,73	0,000	0,04	0,0001	243,21	0,0037	2,90	0,0049
44,27	0,001	0,45	0,0008	4932,16	0,0758	50,33	0,0859
0,01	0,000	0,00	0,0000	1,01	0,0000	0,01	0,0000
10,09	0,000	0,11	0,0002	4411,26	0,0678	45,95	0,0784
0,79	0,000	0,01	0,0000	759,26	0,0117	7,59	0,0130
3,04	0,000	0,03	0,0000	3579,08	0,0550	31,40	0,0536
1,64	0,000	0,02	0,0000	3019,64	0,0464	30,81	0,0526
0,17	0,000	0,00	0,0000	3609,52	0,0555	39,23	0,0669
0,01	0,000	0,00	0,0000	1313,40	0,0202	11,73	0,0200
0,00	0,000	0,00	0,0000	1346,87	0,0207	11,81	0,0202
0,00	0,000	0,00	0,0000	135,21	0,0021	1,06	0,0018
0,00	0,000	0,00	0,0000	2362,81	0,0363	21,10	0,0360
0,00	0,000	0,00	0,0000	7218,79	0,1110	68,10	0,1162
0,00	0,000	0,00	0,0000	3514,43	0,0540	27,46	0,0468
0,00	0,000	0,00	0,0000	654,52	0,0101	5,19	0,0089
0,00	0,000	0,00	0,0000	277,60	0,0043	2,17	0,0037
0,00	0,000	0,00	0,0000	8922,91	0,1372	74,36	0,1269
0,00	0,000	0,00	0,0000	446,95	0,0069	3,34	0,0057
0,00	0,000	0,00	0,0000	1420,94	0,0218	11,28	0,0192
0,00	0,000	0,00	0,0000	2126,54	0,0327	14,98	0,0256
0,00	0,000	0,00	0,0000	482,92	0,0074	3,45	0,0059
0,00	0,000	0,00	0,0000	5024,94	0,0772	39,88	0,0680
0,00	0,000	0,00	0,0000	760,97	0,0117	4,88	0,0083
0,00	0,000	0,00	0,0000	2283,72	0,0351	16,31	0,0278
0,00	0,000	0,00	0,0000	708,09	0,0109	4,17	0,0071
0,00	0,000	0,00	0,0000	1479,02	0,0227	9,60	0,0164
0,00	0,000	0,00	0,0000	193,25	0,0030	1,05	0,0018
41175,16	1,000	544,00	1,0000	65052,63	1,0000	586,13	1,0000

Изотерма паровой фазы рассчитывается по формуле:

, (19)

где у_i – мольная доля компонента в паровой фазе;

K_i – константа фазового равновесия.

Константа фазового равновесия рассчитывается по уравнению[6]:

, (20)

где Р_общ–общее давление процесса конденсации ,атм;

Р_i – давление насыщенного пара i-компонента смеси при соответствующих значениях температур, атм.

Задаемся температурой верха колонны К1-1 136,51^оС. Температура верха колонны рассчитывается по изотерме паровой фазы, методом подбора, чтобы выполнялось условие (19). Результаты расчета представлены в таблице 6.

Рассчитывается давление насыщенных паров компонентов по формулам (1,2).

Рассчитывается константа фазового равновесия компонентов по формуле (20).

Таблица 6‑ Результаты расчета температуры верха колонны К1-1

Давление верха колонны 10,1атм, f(T_o)=4,7478

Температура верха колонны 136,51^оС.

Компонент	Мольная доля y_iv	Давление насыщенных паровP_i^o,атм	Константа фазового равновесия K_i	y_iv/K_i
1	2	3	4	5
водород	0,0275	28,43	28,15	0,0010
снроводород	0,0000	5,81	5,75	0,0000
метан	0,0031	18,21	18,03	0,0002
этан	0,0025	8,52	8,44	0,0003
пропан	0,0010	4,41	4,36	0,0002
изобутан	0,0010	2,63	2,60	0,0004
бутан	0,0175	2,17	2,15	0,0081
1-бутилен	0,0556	2,41	2,39	0,0233
бутадиен-1,3	0,0000	2,33	2,31	0,0000
метилмеркаптан	0,0000	1,93	1,91	0,0000
изопентан	0,2430	1,29	1,27	0,1910
2-метилбутен-1	0,2808	1,18	1,17	0,2401
изопрен	0,0000	1,11	1,10	0,0000
этилмеркаптан	0,0000	1,09	1,08	0,0000
н-пентан	0,0318	1,07	1,06	0,0300
диметилсульфид	0,0000	1,05	1,04	0,0000
циклопентан	0,0042	0,81	0,80	0,0053
2-метилпентен-1	0,1714	0,74	0,73	0,2354
2-метилпентан	0,1403	0,64	0,63	0,2215

Окончание таблицы 6

1	2	3	4	5
пропилмеркаптан	0,0000	0,56	0,56	0,0000
метил-этилсульфид	0,0000	0,56	0,56	0,0000
н-гексан	0,0136	0,53	0,53	0,0258
циклогексан	0,0037	0,40	0,40	0,0093
бензол	0,0019	0,41	0,41	0,0047
тиофен	0,0001	0,34	0,34	0,0002
2-метилгексан	0,0007	0,32	0,32	0,0023
диэтилсульфид	0,0000	0,31	0,31	0,0000
2-метилгексен-2	0,0002	0,28	0,28	0,0006
н-гептан	0,0000	0,26	0,26	0,0000
изооктан	0,0000	0,26	0,26	0,0002
метилциклогексан	0,0000	0,25	0,25	0,0001
толуол	0,0000	0,20	0,20	0,0000
изооктен (2-метилгептен-1)	0,0000	0,16	0,16	0,0000
н-октан	0,0000	0,13	0,13	0,0000
этил-пентилсульфид	0,0000	0,12	0,12	0,0000
этилциклогексан	0,0000	0,11	0,11	0,0000
ксилолы, этилбензол	0,0000	0,09	0,09	0,0000
изононан	0,0000	0,09	0,09	0,0000
изононен	0,0000	0,08	0,08	0,0000
н-нонан	0,0000	0,07	0,07	0,0000
изопропилбензол	0,0000	0,06	0,06	0,0000
бензтиофен	0,0000	0,07	0,07	0,0000
изопропилциклогексан	0,0000	0,06	0,06	0,0000
изо-декан	0,0000	0,04	0,04	0,0000
диэтилциклогексан	0,0000	0,04	0,04	0,0000
диэтилбензол	0,0000	0,03	0,03	0,0000
изо-алкан С11	0,0000	0,02	0,02	0,0000
аромат С11	0,0000	0,02	0,02	0,0000
алкан С12	0,0000	0,01	0,01	0,0000
аромат С12	0,0000	0,01	0,01	0,0000
н-алкан С13	0,0000	0,01	0,01	0,0000
итого	-	-	-	1,0000

Температура верха колонны К1-1 соответствует принятой и равна 136,51 °С.

Расчет параметров питания колонны К1-1

Расчет давление питания колонны ведется по формуле [5]:

, (22)

де ∆Р_укр‑перепад давления в укрепляющей части колонныатм, рассчитанный по формуле:

, (23)

где N_укр – число тарелок в укрепляющей части колонны, шт;

P_укр – гидравлическое сопротивление тарелки. Принимаем клапанные тарелки в количестве 12 шт. с гидравлическим сопротивлением одной тарелки 0,006 атм.

Тогда давление питания колонны К1-1 по формуле (22) будет равно:

Р_F = 10,2+0,006·20 = 10,24 атм.

Принимаем температуру питания колонны 140 ^оС. При данных параметрах питание подается в парожидкостном состоянии.

Наличие паровой и жидкой фазы подтверждается вспомогательными комплексами А и В по формулам[5]:

, (24)

, (25)

где х⁰_i– мольные доли i-компонента в исходной смеси.

Если А>1 и В>1, то есть наличие паровой и жидкой фазы.

Коэффициент А = 1,0923,

Коэффициент В =6,9479.

Так как А и В больше единицы, то существует и жидкая, и паровая фаза.

Мольная доля i-ого компонента в жидкой фазе рассчитана по формуле[5]:

(26)

где x_i – мольная доля i-ого компонента в жидкой фазе;

L – доля конденсации.

Принимаем долю конденсации L=0,9896

Мольная доля водорода в жидкой фазе по формуле (26) будет равна:

Уравнение (18) решается методом подбора, подбирается такое значение доли конденсации, чтобы сумма мольных долей в жидкой фазе равнялась единице. Была найдена доля конденсации, равная 0,4969, что соответствует принятой

Мольная доля i-ого компонента в паровой фазе определяется по формуле:

(27)

Например, мольная доля водорода в паровой фазе по формуле (27):

Расчет для остальных компонентов аналогичен. Результаты представлены в таблице 7.

Мольный расход питания в жидкой фазе составит:

, (28)

Мольный расход питания в паровой фазе составит:

, (29)

Составы питания, в паровой и жидкой фазах, представлены в таблице 7

Таблица 7 – Составы паровой и жидкой фазы

Компоненты

Питание в жидкой фазе

Питание в паровой фазе

массовый расход, кг/ч

массовая доля

мольный расход, кмоль/ч

мольная доля

массовый расход, кг/ч

массовая доля

мольный расход, кмоль/ч

мольная доля

водород

7,62

0,0120

3,81

0,3063

25,91

0,0002

12,96

0,0109

сероводород

0,00

0,0000

0,00

0,0000

0,00

0,0000

0,00

0,0000

метан

4,80

0,0076

0,30

0,0241

25,29

0,0002

1,58

0,0013

этан

3,71

0,0058

0,12

0,0099

41,32

0,0004

1,38

0,0012

пропан

1,25

0,0020

0,03

0,0023

26,75

0,0002

0,61

0,0005

изобутан

0,94

0,0015

0,02

0,0013

33,27

0,0003

0,57

0,0005

бутан

14,16

0,0223

0,24

0,0196

605,71

0,0056

10,44

0,0088

1-бутилен

48,03

0,0756

0,86

0,0689

1852,31

0,0171

33,08

0,0279

бутадиен-1,3

0,00

0,0000

0,00

0,0000

0,00

0,0000

0,00

0,0000

метилмеркаптан

0,00

0,0000

0,00

0,0000

0,00

0,0000

0,00

0,0000

изопентан

146,65

0,2309

2,04

0,1637

10527,08

0,0970

146,21

0,1235

2-метилбутен-1

151,82

0,2390

2,17

0,1743

11841,48

0,1091

169,16

0,1429

изопрен

0,00

0,0000

0,00

0,0000

0,00

0,0000

0,00

0,0000

этилмеркаптан

0,00

0,0000

0,00

0,0000

0,00

0,0000

0,00

0,0000

н-пентан

16,07

0,0253

0,22

0,0179

1381,67

0,0127

19,19

0,0162

диметилсульфид

0,00

0,0000

0,00

0,0000

0,15

0,0000

0,00

0,0000

циклопентан

1,59

0,0025

0,02

0,0018

179,87

0,0017

2,57

0,0022

2-метилпентен-1

71,14

0,1120

0,85

0,0680

8851,76

0,0815

105,38

0,0890

2-метилпентан

54,92

0,0865

0,64

0,0513

7839,36

0,0722

91,16

0,0770

пропилмеркаптан

0,00

0,0000

0,00

0,0000

0,00

0,0000

0,00

0,0000

метил-этилсульфид

0,00

0,0000

0,00

0,0000

0,38

0,0000

0,01

0,0000

н-гексан

6,36

0,0100

0,07

0,0059

1091,59

0,0101

12,69

0,0107

циклогексан

9,52

0,0150

0,11

0,0091

2140,15

0,0197

25,48

0,0215

бензол

3,99

0,0063

0,05

0,0041

883,58

0,0081

11,33

0,0096

тиофен

0,92

0,0015

0,01

0,0009

246,02

0,0023

2,93

0,0025

2-метилгексан

17,74

0,0279

0,18

0,0145

4958,68

0,0457

50,60

0,0427

Окончание таблицы 21

Компоненты

Питание в жидкой фазе

Питание в паровой фазе

Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 385; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 5 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!

© 2014-2024 — Студопедия.Нет — Информационный студенческий ресурс. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав (0.082)