Файл: 1. технологическая схема установки отбензинивающая колонна к1 входит в состав установки ат с двукратным испарением нефти (рис. 1). Эта схема технологически гибкая и работоспособная при любом фракционном составе нефти.rtf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 03.12.2023

Просмотров: 126

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.



1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА УСТАНОВКИ
Отбензинивающая колонна К-1 входит в состав установки АТ с двукратным испарением нефти (рис.1). Эта схема технологически гибкая и работоспособная при любом фракционном составе нефти. Благодаря удалению в колонне К-1 лёгких бензиновых фракций в змеевиках печи, в теплообменниках не создается большого давления и основная колонна К-2 не перегружается по парам.
2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА
Проведём технологический расчет отбензинивающей колонны мощностью 6 млн т в год по нефти, разгонка (ИТК) которой представлены в табл.1. В качестве дистиллята предусмотрим отбор фракции легкого бензина Н.К.-85оС. Плотность нефти =0,8393.
3. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СЫРЬЯ
Нефть и её фракции представляют собой сложную многокомпонентную смесь. Смесь углеводородов одного гомологического ряда, как правило, подчиняется законам идеальных растворов, но в присутствии углеводородов других классов её свойства в той или иной степени отклоняются от свойств идеальных растворов, подчиняющихся законам Рауля и Дальтона. Эти явления из-за их сложности недостаточно изучены, в связи с чем процессы перегонки и ректификации смесей рассчитывают, используя законы идеальных растворов. Для инженерных расчетов точность такого способа допустима.

Другое допущение, принимаемое в расчетах, связано с тем, что в нефти и её фракциях содержится чрезмерно большое число компонентов. При расчете процессов перегонки и ректификации наличие большого числа компонентов в смеси приводит к громоздким вычислениям. Поэтому в технологических расчетах состав и свойства нефти, её фракций представляются более упрощенно. Для этого исходную нефть по кривой ИТК разбивают на фракции, выкипающие в узком интервале температур. Каждую узкую фракцию рассматривают как условный компонент с температурой кипения, равной средней температуре кипения фракции. Чем на большее число узких фракций разбита нефть, тем точнее результаты вычислений, но расчет становится более громоздким и трудоёмким. По рекомендации А.А.Кондратьева, для получения удовлетворительных результатов нефть разбивают не менее чем на шесть узких фракций.


Разобьём нефть на 9 фракций (компонентов): 28-58оС, 58-72оС, 72-85оС 85-102оС, 102-140оС, 140-180оС, 180-240оС, 240-350оС и 350-К.К. Три первые фракции 28-58оС, 58-72оС и 72-85оС отбираем в качестве дистиллята и шесть остальных - в качестве остатка (полуотбензиненной нефти).

Принципиальная схема установки АТ перегонки нефти



Рис. 1
Таблица 1

Разгонка (ИТК) нефти

№

фракции
Температуры

кипения фракций при 1 ат, С
Выход на нефть, % масс.


Молекуляр-

ный вес (Мi)

фракций

отдельных фракций
суммарный

1
28 – 58
2,09
2,09
0,6510
75

2
58 – 72
2,13
4,22
0,6753
—

3
72 – 88
2,45
6,67
0,6925
—

4
88 – 102
2,28
8,95
0,7049
—

5
102 – 115
2,38
11,33
0,7167
108

6
115 – 128
2,38
13,71
0,7285
—

7
128 – 138
2,41
16,12
0,7372
—

8
138 – 150
2,48
18,60
0,7497
—

9
150 – 162
2,58
21,18
0,7657
134

10
162 – 173
2,44
23,62
0,7748
—

11
173 – 184
2,54
26,16
0,7875
—

12
184 – 192
2,13
28,29
0,7973
—

13
192 – 206
2,55
30,84
0,8085
—

14
206 – 217
2,58
33,42
0,8175
166

15
217 – 228
2,65
36,07
0,8250
—

16
228 – 240
2,62
38,69
0,8325
—

17
240 – 252
2,55
41,24
0,8400
—

18
252 – 264
2,65
43,89
0,8468
—

19
264 – 274
2,69
46,58
0,8523
210

20
274 – 289
2,76
49,34
0,8567
—

21
289 – 302
2,69
52,03
0,8641
—

22
302 – 315
2,69
54,72
0,8705
—

23
315 – 328
2,72
57,44
0,8770
—

24
328 – 342
2,79
60,23
0,8832
270

25
342 – 356
2,86
63,09
0,8891
—

26
356 – 370
3,00
66,09
0,8960
—

27
370 – 386
3,10
69,19
0,9032
—

28
386 – 400
3,27
72,46
0,9108
340

29
400 – 418
3,34
75,80
0,9229
—

30
418 – 434
3,27
79,07
0,9267
—

31
434 – 452
3,27
82,34
0,9368
—

32
452 – 500
3,27
85,61
0,9394
410

33
Остаток
14,39
100,00
—
—

Среднюю температуру кипения компонента tср определяем как среднее арифметическое между начальной и конечной температурой кипения фракции.

Молекулярную массу Мi каждого компонента (фракции) можно определить по данным табл.1 или по формуле Воинова:

где Тср – средняя температура кипения фракции, К.

Относительную плотность компонента определяем через молекулярную массу по формуле Крэга:

или через относительную плотность :
,
где – средняя температурная поправка относительной плотности на 1К, определяем по эмпирической формуле Кусакова:

Относительную плотность компонента определяем по данным табл.1 или по уравнению аддитивности:
,
где хi и – массовая доля и плотность i-ой узкой фракции по данным табл.1.


Таблица 2

Физико-химические свойства сырья

№ компонента
Пределы выкипания фракции
% масс.
tср, C
Мi
% мольн.


1
28-58
2,09
43,0
65,057
5,62427
0,667814

2
58-72
2,13
65,0
72,845
5,12050
0,687682

3
72-85
1,99
78,5
78,103
4,45738
0,702087

4
85-102
2,77
93,5
84,373
5,74712
0,713809

5
102-140
7,77
121,0
97,037
14,03947
0,736061

6
140-180
8,73
160,0
117,590
13,00545
0,777088

7
180-240
13,64
210,0
148,390
16,11139
0,823778

8
240-350
23,55
295,0
212,225
19,44219
0,869474

9
350-К.К.
37,33
-
397,500
16,45224
0,915580

Итого
-
100
-
-
100
-


Пересчет массовых долей в мольные ведём по формуле:

Результаты расчётов физико-химических свойств сырья отбензинивающей колонны приведены в табл.2.

4. МИНИМАЛЬНОЕ ЧИСЛО ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ТАРЕЛОК
Проведём расчет методом температурной границы деления смеси.

Для этого определяем мольный отбор дистиллята Е' по отношению к сырью:
,
где D' и F' – мольный расход дистиллята и сырья в колонне, кмоль/ч.

В нашем случае Е' принимаем равным сумме мольных долей первых трёх фракций, которые должны пойти в дистиллят:

Е' = 0,15202

Определяем самую тяжелую фракцию, которая должна пойти в дистиллят – это третья фракция 72-85оС. Задаемся степенью извлечения этой фракции в дистиллят φD3 = 0,85. Это означает, что 85% этой фракции от потенциального её содержания в нефти пойдёт в дистиллят. В общем случае, чем выше степень извлечения фракции, тем больше требуется теоретических тарелок в колонне.

Степень извлечения этой фракции в остаток φW3:
φW3 =1 - φD3 = 0,15
Содержание данной фракции в дистилляте и в остатке рассчитываем по формулам:

= 0,85·4,45738/0,15202= 0,24923

=0,15·4,45738/(1-0,15202)= 0,00788

Рассчитываем коэффициент распределения ψi этой фракции:
= 31,60878
Принимаем среднее давление в колонне Pср=4,5 ат = 0,45 МПа.

Определяем температурную границу деления смеси. Температурная граница – это значение температуры ТЕ, находящееся между значениями температур кипения при рабочих условиях двух фракций, лежащих по разные стороны воображаемой линии деления нефти. Эти фракции называются ключевыми. В первом приближении значение ТЕ можно найти как среднее арифметическое между температурами кипения этих ключевых фракций.

В нашем случае ключевыми фракциями являются третья и четвёртая фракции: 72-85оС и 85-102оС. При среднем давлении в колонне Рср находим температуры кипения этих фракций - Т3 и Т4. Для расчётов используем уравнение Ашворта.

Определяем функцию f(То) всех фракций по формуле:
,

где То – средняя температура кипения фракции при атмосферном давлении (табл.2), К


Например, для первой фракции 28-58оС:

7,4281630

Результаты расчетов для всех фракций приведены в табл. 3.

Таблица 3

Значения параметра f(То) фракций

Параметр
Значение параметра

f(T0)1
7,4281630

f(T0)2
6,6299711

f(T0)3
6,2005121

f(T0)4
5,7691102

f(T0)5
5,0837524

f(T0)6
4,2968571

f(T0)7
3,5191702

f(T0)8
2,5855713

f(T0)9
1,5689269


Вычисляем параметр f(Т) для ключевых фракций по формуле:
,
где Рср – среднее давление в колонне, ат
= 4,68922

=4,36297

Температура кипения фракции при данном давлении:
, К
Получаем Т3 = 412,38 К, Т4 = 429,34 К.

Истинная величина ТЕ находится между Т3 и Т4 и определяется методом подбора такого её значения, которое удовлетворяет следующим условиям:

428,216 К

f(TE)= 4,38361

Рассчитываем при температуре TE коэффициенты относительной летучести i всех фракций:
;
где Рi – давление насыщенных паров фракции определяем по уравнению Ашворта при температуре TE, ат:
;
Например, для первой фракции:

1= =2,78758

Результаты расчетов представлены в таблице 4.


Таблица 4


Коэффициенты относительной летучести фракций при температуре ТЕ

Обозначение параметра
Значение параметра

1
2,78758

2
1,79813

3
1,35547

4
0,97816

5
0,51985

6
0,19619

7
0,04881

8
0,00304

9
0,00000345

Смотрите также файлы