Расчет температуры верха основной ректификационной колонны К-2

Ф_г=100-(3,0+7,02+5,02+20,04+24,04+10,95+9,1)=100-80,17= =19,83.

Отбор гудрона составляет: 19,83/14,1=1,25.

 

 

 

Материальный баланс основной ректификационной колонны рассчитывается для двухколонной схемы (таблица 12). Для составления материального баланса колонны используем  кривые разгонки Михайловской нефти ДII. Для удобства пользования кривыми разгонки нефти все расчеты проводим на 100 кг нефти.

Так как согласно схеме установка имеем колонну предварительного испарения, то необходимо из общего баланса сырья, поступающего в основную ректификационную колонну, вычесть количество фракций, отбираемых в колонне К-1.

Таблица 12. Материальный баланс основной ректификационной колонны  К-2 отбензиненной нефти

Наименование сырья и  продуктов	Выход по итк, кг	Отбор	Фактический выход,%	Mi	Ti	Pi
Взято: отбензиненная нефть	88,0	-	88,0	-	-	-
Получено: - бензин (85-120°С)	6,0	0,98	5,02	102	102,5	0,731
- реактивное топливо (120-230°С)	21,0	0,96	20,04	145	175	0,778
- дизельное топливо (230-350°С)	25,0	0,96	24,04	240	290	0,824
- мазут (350°С и выше)	36,0	1,08	38,9	380	422,5	0,882
Итого:	88,0		88,0

Фактический выход мазута определяется как разность:

Ф_м=88,0 - (5,02+20,04+24,04) = 88,0 - 49,1 = 38,9%

Отбор мазута составляет: 38,9/36,0=1,08.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Технологический расчет установки

Порядок расчета однократного испарения заключается в следующем:

1) разбиение нефти на ряд узких 50-градусных фракций, каждая из которых в дальнейшем считается условным компонентом нефти.

В данном случае в схеме  установки предусмотрена колонна  предварительного испарения, начало кипения  первой фракции будет конец кипения  выделяемой фракции в колонне  предварительного испарения. В К-1 выделяется фракция н.к.-85°С, разбивку нефти на узкие фракции для колонны К-2 начинаем с 85°С. 

2) Для удобства расчет  однократного испарения ведем  на 100 кг нефти.

3) По построенным кривым  разгонки нефти находим: 

Fi – выход i-го компонента по ИТК;

Мi – среднюю молекулярную массу;

Ti – среднюю температуру кипения;

ρ₄²⁰ – среднюю плотность.

Например выход фракции 85-100°С определяется по концу кипения этой фракции, из точки соответствующей температуре 100°С проводим горизонтальную линию до пересечения кривой ИТК и затем опускаем перпендикуляр до оси абсцисс. Точка пересечения соответствует массовому выходу этой фракции – 15%.  

Нахождение плотности  и молекулярной массы определяем по средней ординате каждой фракции  аналогично.

4) Определяем число киломолей i-го компонента (Ni) по формуле:

;

Например число киломолей на фракции 85-100°С равно N₁= 2 / 80 = 0,025.

5) Определяем мольную долю i-го компонента по формуле:

;

6) Определяем упругость  паров i-го компонента при температуре (Рi) по формуле:

,

где  ; t₁ - температура системы; t₂ - средняя температура i-го компонента.

Т.к. установка с двукратного испарением и двукратной ректификацией принимаем температуру сырья на входе в колонну равной 350°С.

Например, чтобы определить упругость паров для первого компонента вычисляем В₁ подставляя температуру первого компонента t₂=39°С и t₁=350°С. После вычисления получаем значение B₁=1,99 которое соответствует P₁=210,642.

7) Определяем константу  фазового равновесия по формуле:

;

где П – давление в системе, которая соответствует давлению на входе в колонну – 0,2 МПа.

8) Произвольно подбираем мольную долю отгона e’. В данном случае долю отгона будем считать равной 0,883.

9) Рассчитываем сумму  мольных долей i-го компонента в паровой (у’i) и жидкой фазах(x’i) по формуле:

Если полученная сумма  не равно 1, задаем новое значение доли отгона e’ и расчет повторяем. Значение e’ считается найденным достаточно точно, если сумма мольных долей в паровой и жидкой фазах равны 1+0,005.

10) Находим молекулярные  массы паровой фазы по формуле:

,

а молекулярные массы жидкой фаз по формуле:

11) Определяем массовую  долю i-го компонента в паровой и жидкой фазах по формулам:

, 

12) удельный объем паровой и жидкой фаз находится из выражений:

,   ,

Все расчеты по однократному испарению выполняем в виде таблицы 13. 

Таблица 13. Расчет доли отгона сырья на входе в колонну при 350⁰С и 0,2 МПа

Фракция	Fi	Ti	Mi	Плотность,	Ni	Fi'	Pi350
1	2	3	4	5	6	7	8
50-100	9	75	85	0,700	0,1058	0,1945	21
100-150	11,5	125	115	0,745	0,1	0,1837	4,38
150-200	11	175	145	0,759	0,0758	0,1394	1,85
200-250	11	225	180	0,797	0,061111	0,1123	0,85
250-300	10	275	205	0,813	0,04878	0,0896	0,389
300-350	12,5	325	275	0,841	0,0454	0,0835	0,155

 

Продолжение таблицы 13

350-400	6	375	335	0,863	0,0179	0,0329	0,06147
400-450	6	425	390	0,887	0,0153	0,0283	0,02312
450 и выше	23	472,5	430	0,897	0,0488	0,0897	0,00867
ИТОГО	100				0,5442	1

Продолжение таблицы 13

Фракция	Кi	Кi-1	Принято e'=0,883		x'i	y'i
			e' (K i - 1)	1+e' (K i - 1)
1	9	10	11	12	13	14
28-50	1053,21	1052,21	929,1014	930,1014	0,0001	0,0520
85-100	105	104	91,832	92,832	0,0021	0,2200
100-150	21,9	20,9	18,4547	19,4547	0,0094	0,2068
150-200	9,25	8,25	7,28475	8,28475	0,0168	0,1556
200-250	4,25	3,25	2,86975	3,86975	0,0290	0,1233
250-300	1,945	0,945	0,834435	1,8344	0,0488	0,0950
300-350	0,775	-0,225	-0,19868	0,8013	0,1042	0,0807
350-400	0,3073	-0,6926	-0,61161	0,38834	0,0847	0,0260
400-450	0,1156	-0,8844	-0,78093	0,2191	0,1290	0,0149
450 и выше	0,0433	-0,9566	-0,84472	0,1553	0,5779	0,0250
ИТОГО					1,0022	0,9997

Продолжение таблицы 13

Фракция	Mi xi	Mi yi	xi	yi
1	15	16	17	18	19	20
28-50	0,00395	4,1614	0	0,0263	0,0001	0,0404
85-100	0,17814	18,7049	0,0005	0,1180	0,0006	0,1574
100-150	1,0861	23,7870	0,0029	0,1501	0,00374	0,1937
150-200	2,4397	22,5672	0,0065	0,1424	0,0079	0,1737
200-250	5,2231	22,1984	0,0139	0,1401	0,0162	0,1630
250-300	10,0166	19,4823	0,0267	0,1230	0,0303	0,1397
300-350	28,6632	22,2139	0,0765	0,1402	0,0859	0,1575
350-400	28,3861	8,7244	0,0757	0,0551	0,0851	0,0618
400-450	50,3248	5,8175	0,1343	0,0367	0,1508	0,0412
450 и выше	248,5035	10,7726	0,6629	0,0680	0,7449	0,0764
ИТОГО	374,8253	158,4300	1	1	1,1257	1,2050