Расчет параметров верха колонны К1-2



 

Аналогично по формулам (2,10,23,24) ведется расчет верха колонны К1-2. Задаемся температурой верха колонны К1-2 112,96оС. Температура верха колонны рассчитывается по изотерме паровой фазы, методом подбора, чтобы выполнялось условие (21). Результаты расчета представлены в таблице11.

 

Расчет параметров куба колонны К1-2

 

Аналогично для колонны К1-2 принимаем температуру куба 133,48 оС. Температура куба уточняется методом подбора, чтобы выполнялось условие (22). Результаты расчета представлены в таблице 12.

 

Результаты расчетов режима работы колонн представлены в таблицах 13,14.


Таблица 10 – Составы потоков флегмы и паров верха второй колонны

 

Компоненты

Флегма

Пары верха

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 4,144 0,0001 2,072 0,0032 58,720 0,0002 29,360 0,0073
сероводород 0,000 0,0000 0,000 0,0000 0,000 0,0000 0,000 0,0000
метан 12,061 0,0003 0,754 0,0012 103,586 0,0004 6,474 0,0016
этан 54,730 0,0012 1,824 0,0028 377,273 0,0013 12,576 0,0031
пропан 64,097 0,0014 1,457 0,0022 414,389 0,0015 9,418 0,0023
изобутан 85,863 0,0019 1,480 0,0023 536,856 0,0019 9,256 0,0023
бутан 1437,749 0,0315 24,789 0,0382 8945,495 0,0318 154,233 0,0384
1-бутилен 4646,214 0,1018 82,968 0,1280 28983,365 0,1030 517,560 0,1287
бутадиен-1,3 0,000 0,0000 0,000 0,0000 0,000 0,0000 0,000 0,0000
метилмеркаптан 0,000 0,0000 0,000 0,0000 0,000 0,0000 0,000 0,0000
изопентан 13762,486 0,3016 191,146 0,2948 84849,776 0,3015 1178,469 0,2931
2-метилбутен-1 14883,830 0,3262 212,626 0,3279 91670,634 0,3257 1309,580 0,3258
изопрен 0,000 0,0000 0,000 0,0000 0,000 0,0000 0,000 0,0000
этилмеркаптан 0,000 0,0000 0,000 0,0000 0,000 0,0000 0,000 0,0000
н-пентан 1501,189 0,0329 20,850 0,0322 9238,168 0,0328 128,308 0,0319
диметилсульфид 0,152 0,0000 0,002 0,0000 0,936 0,0000 0,015 0,0000
циклопентан 121,382 0,0027 1,734 0,0027 745,023 0,0026 10,643 0,0026
2-метилпентен-1 5112,092 0,1120 60,858 0,0939 31355,768 0,1114 373,283 0,0929
2-метилпентан 3647,703 0,0799 42,415 0,0654 22355,007 0,0794 259,942 0,0647
пропилмеркаптан 0,000 0,0000 0,000 0,0000 0,000 0,0000 0,000 0,0000
метил-этилсульфид 0,114 0,0000 0,002 0,0000 0,701 0,0000 0,009 0,0000
н-гексан 232,137 0,0051 2,699 0,0042 1421,339 0,0051 16,527 0,0041
циклогексан 35,635 0,0008 0,424 0,0007 217,959 0,0008 2,595 0,0006
бензол 16,996 0,0004 0,218 0,0003 103,959 0,0004 1,333 0,0003
тиофен 0,390 0,0000 0,005 0,0000 2,387 0,0000 0,028 0,0000
2-метилгексан 6,362 0,0001 0,065 0,0001 38,888 0,0001 0,397 0,0001

 

Окончание таблицы 10

 

Компоненты

Флегма

Пары верха

Массовый расход, кг/ч Массовая доля Мольный расход, кмоль/ч Мольная доля Массовый расход, кг/ч Массовая доля Мольный расход, кмоль/ч Мольная доля
диэтилсульфид 6,362 0,0001 0,065 0,0001 0,004 0,0000 0,000 0,0000
2-метилгексен-2 0,001 0,0000 0,000 0,0000 6,826 0,0000 0,071 0,0000
н-гептан 1,117 0,0000 0,012 0,0000 0,532 0,0000 0,005 0,0000
изооктан 0,087 0,0000 0,001 0,0000 1,832 0,0000 0,016 0,0000
метилциклогексан 0,300 0,0000 0,003 0,0000 0,996 0,0000 0,010 0,0000
толуол 0,163 0,0000 0,002 0,0000 0,076 0,0000 0,001 0,0000
изооктен(2метилгептен1) 0,012 0,0000 0,000 0,0000 0,002 0,0000 0,000 0,0000
н-октан 0,000 0,0000 0,000 0,0000 0,000 0,0000 0,000 0,0000
этил-пентилсульфид 0,000 0,0000 0,000 0,0000 0,000 0,0000 0,000 0,0000
этилциклогексан 0,000 0,0000 0,000 0,0000 0,000 0,0000 0,000 0,0000
ксилолы,этилбензол 0,000 0,0000 0,000 0,0000 0,000 0,0000 0,000 0,0000
изононан 0,000 0,0000 0,000 0,0000 0,000 0,0000 0,000 0,0000
итого 45627,007 1,0000 648,405 1,0000 281430,49 1,0000 4020,110 1,0000

Таблица 11‑ Результаты расчета температуры питания колонны К1-2

Давление верха колонны 10,2атм, f(To)=5,27

Температура верха колонны 112,96оС.

 

Компонент Мольная доля yiv Давление насыщенных паровPio,атм Константа фазового равновесия Ki yiv/Ki
водород 0,0162 26,84 26,31 0,0006
сероводород 0,0000 4,61 4,52 0,0000
метан 0,0027 16,37 16,05 0,0002
этан 0,0047 7,05 6,91 0,0007
пропан 0,0041 3,39 3,32 0,0012
изобутан 0,0054 1,91 1,87 0,0029
бутан 0,0855 1,55 1,52 0,0564
1-бутилен 0,3007 1,74 1,70 0,1766
бутадиен-1,3 0,0000 1,67 1,64 0,0000
метилмеркаптан 0,0000 1,35 1,33 0,0000
изопентан 0,2843 0,86 0,85 0,3362
2-метилбутен-1 0,2412 0,79 0,77 0,3132
изопрен 0,0000 0,74 0,72 0,0000
этилмеркаптан 0,0000 0,72 0,71 0,0000
н-пентан 0,0188 0,70 0,69 0,0273
диметилсульфид 0,0000 0,69 0,68 0,0000
циклопентан 0,0009 0,52 0,51 0,0017
2-метилпентен-1 0,0237 0,46 0,45 0,0521
2-метилпентан 0,0112 0,40 0,39 0,0289
пропилмеркаптан 0,0000 0,35 0,34 0,0000
метил-этилсульфид 0,0000 0,35 0,34 0,0000
н-гексан 0,0005 0,32 0,32 0,0017
циклогексан 0,0000 0,24 0,23 0,0002
бензол 0,0000 0,24 0,24 0,0001
тиофен 0,0000 0,20 0,19 0,0000
2-метилгексан 0,0000 0,19 0,18 0,0000
диэтилсульфид 0,0000 0,18 0,17 0,0000
2-метилгексен-2 0,0000 0,16 0,16 0,0000
н-гептан 0,0000 0,15 0,15 0,0000
изооктан 0,0000 0,15 0,14 0,0000
итого - - - 1,0000

 

Температура верха колонны К1-2 соответствует принятой и равна 112,96 °С.

 

 

Таблица 12‑ Результаты расчета температуры куба колонны К1-2

Давление куба колонны 10,2атм, f(To)=4,7845

Температура куба колонны 134,74оС

 

Компонент Мольная доля хiW Давление насыщенных паров Pio, атм Константа фазового равновесия Ki xiW·Ki
водород 0,0000 28,31 27,66 0,0000
сероводород 0,0000 5,72 5,59 0,0000
метан 0,0000 18,07 17,66 0,0000
этан 0,0000 8,41 8,22 0,0000
пропан 0,0000 4,33 4,23 0,0001
изобутан 0,0003 2,57 2,51 0,0007
бутан 0,0097 2,12 2,07 0,0200
1-бутилен 0,0224 2,36 2,31 0,0517
бутадиен-1,3 0,0000 2,28 2,23 0,0000
метилмеркаптан 0,0000 1,88 1,84 0,0000
изопентан 0,2552 1,25 1,22 0,3116
2-метилбутен-1 0,3017 1,15 1,12 0,3384
изопрен 0,0000 1,08 1,06 0,0000
этилмеркаптан 0,0000 1,06 1,04 0,0000
н-пентан 0,0348 1,04 1,01 0,0353
диметилсульфид 0,0000 1,02 1,00 0,0000
циклопентан 0,0047 0,79 0,77 0,0036
2-метилпентен-1 0,1914 0,71 0,70 0,1331
2-метилпентан 0,1570 0,62 0,60 0,0949
пропилмеркаптан 0,0000 0,54 0,53 0,0000
метил-этилсульфид 0,0000 0,54 0,53 0,0000
н-гексан 0,0152 0,51 0,50 0,0076
циклогексан 0,0041 0,39 0,38 0,0016
бензол 0,0021 0,39 0,39 0,0008
тиофен 0,0001 0,33 0,32 0,0000
2-метилгексан 0,0008 0,31 0,30 0,0003
диэтилсульфид 0,0000 0,30 0,29 0,0000
2-метилгексен-2 0,0002 0,27 0,27 0,0001
н-гептан 0,0000 0,25 0,25 0,0000
изооктан 0,0000 0,25 0,24 0,0000
итого - - - 1,0000

 

Температура куба колонны К1-2 соответствует принятой 133,48 оС.

 

Таблица 13 – Результаты расчета режима работы колонны К1-1.

 

Сечение колонны

Давление Р, атм

Температура t, °C

Верх

10,10

136,51

Питание

10,24

140,00

Куб

10,42

237,86

Таблица 14 – Результаты расчета режима работы колонны К1-2.

 

Сечение колонны

Давление Р, атм

Температура t, °C

Конец конденсации

10,00

85,43

Верх

10,10

112,96

Расчет минимального флегмового числа колонны К1

 

Флегмовое число колонны К1-1 будет определять работу всей колонны К1.

Для оптимизации флегмового числа необходимо выбрать ключевую пару. Для колонны К1-1 легким компонентом в ключевой паре являетсян-гексан. Тяжелым компонентом является циклогексан.

Расчет средней температуры в первой колонне ведется по уравнению:

 

,                                (35)

 

где tV‑ температура верха колонны, °С;

tW‑ температура куба колонны, °С;

tF‑ температура питания колонны, °С.

Тогда средняя температура в колонне по формуле (35) равна:

 

=171,45°С.

 

Коэффициент относительной летучести компонентов рассчитывается по уравнению:

 

                                         (36)

 

где Piо‑давление насыщенных паров компонента, атм;

Рткк‑ давление насыщенных паров тяжелого ключевого компонента, атм.

Минимальное флегмовое число рассчитывается по уравнениям Андервуда[5]:

 

,                     (37)

 

,                            (38)

 

где αi‑ коэффициент летучести компонента.

Ɵ – вспомогательный множитель.

Находится Ɵ с помощью подбора, добиваясь, чтобы уравнение (38) было равно1-0,9896=0,10.04 Доля жидкости в питании рассчитана ранее. Полученное значение Ɵ должно удовлетворять неравенствуαткк<Ɵ<αлкк.

    Результаты расчета представлены в таблице 15.

 

    Таблица 15 – Результаты расчета минимального флегмового числадля  колонны К1-1

 

Компонент Мольная доля xF Мольная доля xD Коэффициент летучести αi Rmin+1 1-q
1 2 3 4 5 6
водород 0,0140 0,0275 39,39 0,0144 0,0282
снроводород 0,0000 0,0000 10,00 0,0000 0,0000
метан 0,0016 0,0031 26,81 0,0016 0,0032
этан 0,0013 0,0025 13,92 0,0014 0,0027
пропан 0,0005 0,0010 7,88 0,0006 0,0012
изобутан 0,0005 0,0010 5,04 0,0006 0,0012
бутан 0,0089 0,0175 4,28 0,0119 0,0232
1-бутилен 0,0284 0,0556 4,69 0,0366 0,0718
бутадиен-1,3 0,0000 0,0000 4,55 0,0000 0,0000
метилмеркаптан 0,0000 0,0000 3,86 0,0000 0,0000
изопентан 0,1239 0,2430 2,72 0,2023 0,3968
2-метилбутен-1 0,1432 0,2808 2,53 0,2456 0,4815
изопрен 0,0000 0,0000 2,40 0,0000 0,0000
этилмеркаптан 0,0000 0,0000 2,37 0,0000 0,0000
н-пентан 0,0162 0,0318 2,32 0,0297 0,0583
диметилсульфид 0,0000 0,0000 2,28 0,0000 0,0000
циклопентан 0,0022 0,0042 1,83 0,0051 0,0100
2-метилпентен-1 0,0888 0,1714 1,68 0,2384 0,4601
2-метилпентан 0,0767 0,1403 1,49 0,2626 0,4800
бензол 0,0095 0,0019 1,01 -0,0459 -0,2317
пропилмеркаптан 0,0000 0,0000 1,34 0,0000 0,0000
метил-этилсульфид 0,0000 0,0000 1,34 0,0000 0,0000
н-гексан 0,0107 0,0136 1,27 0,0806 0,0634
циклогексан 0,0214 0,0037 1,00 -0,0690 -0,3988

Окончание таблицы 15

тиофен 0,0025 0,0001 0,86 -0,0003 -0,0111
2-метилгексан 0,0425 0,0007 0,83 -0,0027 -0,1543
диэтилсульфид 0,0000 0,0000 0,79 0,0000 0,0000
2-метилгексен-2 0,0385 0,0002 0,74 -0,0004 -0,0910
н-гептан 0,0064 0,0000 0,70 0,0000 -0,0123
изооктан 0,0263 0,0000 0,68 -0,0001 -0,0486
метилциклогексан 0,0258 0,0000 0,66 0,0000 -0,0432
толуол 0,0328 0,0000 0,54 0,0000 -0,0349
изооктен(2метилгептен1) 0,0098 0,0000 0,45 0,0000 -0,0072
н-октан 0,0099 0,0000 0,38 0,0000 -0,0057
этил-пентилсульфид 0,0009 0,0000 0,35 0,0000 -0,0004
этилциклогексан 0,0176 0,0000 0,33 0,0000 -0,0082
ксилолы,этилбензол 0,0569 0,0000 0,28 0,0000 -0,0209
изононан 0,0230 0,0000 0,28 0,0000 -0,0082
изононен 0,0043 0,0000 0,24 0,0000 -0,0013
н-нонан 0,0018 0,0000 0,21 0,0000 -0,0005
изопропилбензол 0,0622 0,0000 0,21 0,0000 -0,0151
бинзитиофен 0,0028 0,0000 0,22 0,0000 -0,0007
изопропилциклогексан 0,0094 0,0000 0,20 0,0000 -0,0021
изо-декан 0,0125 0,0000 0,15 0,0000 -0,0020
диэтилциклогексан 0,0029 0,0000 0,13 0,0000 -0,0004
диэтилбензол 0,0333 0,0000 0,10 0,0000 -0,0035
изо-алкан С11 0,0041 0,0000 0,08 0,0000 -0,0003
аромат С11 0,0136 0,0000 0,07 0,0000 -0,0009
алкан С12 0,0035 0,0000 0,05 0,0000 -0,0002
аромат С12 0,0080 0,0000 0,04 0,0000 -0,0003
н-алкан С13 0,0009 0,0000 0,02 0,0000 0,0000
итого 1,0000 1,0000 - 1,9803 0,0104

 

    В результате расчета получено значение θ=1,0536. Минимальное флегмовое число колонны К1-1равно Rmin=0,9083.

Расчета минимального флегмового числа для колонны К1-2 подобен и производится по формулам (29-32).Ключевой парой для колонны К1-2 легким компонентом является пропан. Тяжелым компонентом является изобутан. Для колонны К1-2 питания находится полностью в паровой фазе, следовательноуравнение (32) равно1-0=1,0000.Данные расчета представлены в таблице 16.

 

Таблица 16 – Результаты расчета минимального флегмового числа для колонны К1-2

 

Компонент Мольная доля xF Мольная доля xD Коэффициент летучести αi Rmin+1 1-q
водород 0,0275 0,2541 14,43 0,2881 0,0312
снроводород 0,0000 0,0000 4,79 0,0000 0,0000
метан 0,0031 0,0285 15,68 0,0320 0,0035
этан 0,0025 0,0227 7,13 0,0299 0,0032
пропан 0,0010 0,0094 3,59 0,0179 0,0020
изобутан 0,0010 0,0066 2,10 0,0347 0,0051
бутан 0,0175 0,0823 1,72 6,2117 1,3224
1-бутилен 0,0556 0,3293 1,92 2,8586 0,4829
бутадиен-1,3 0,0000 0,0000 1,85 0,0000 0,0000
метилмеркаптан 0,0000 0,0000 1,52 0,0000 0,0000
изопентан 0,2430 0,1424 1,00 -0,2025 -0,3456
2-метилбутен-1 0,2808 0,1087 0,92 -0,1265 -0,3270
изопрен 0,0000 0,0000 0,86 0,0000 0,0000
этилмеркаптан 0,0000 0,0000 0,85 0,0000 0,0000
н-пентан 0,0318 0,0075 0,83 -0,0071 -0,0300
диметилсульфид 0,0000 0,0000 0,81 0,0000 0,0000
циклопентан 0,0042 0,0002 0,62 -0,0001 -0,0024
2-метилпентен-1 0,1714 0,0059 0,56 -0,0029 -0,0839
2-метилпентан 0,1403 0,0023 0,48 -0,0009 -0,0558
пропилмеркаптан 0,0000 0,0000 0,43 0,0000 0,0000
метил-этилсульфид 0,0000 0,0000 0,43 0,0000 0,0000
н-гексан 0,0136 0,0001 0,40 0,0000 -0,0042
циклогексан 0,0037 0,0000 0,30 0,0000 -0,0008
бензол 0,0019 0,0000 0,30 0,0000 -0,0004
тиофен 0,0001 0,0000 0,25 0,0000 0,0000
2-метилгексан 0,0007 0,0000 0,24 -0,0001 0,0000
итого 1,0000 1,0000 - 9,1327 1,0000

 

В результате расчета получено значение θ=1,7031. Минимальное флегмовое число колонны К1-2равно Rmin=8,13.

 


Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 111;