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: 362; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!