3.1.4 Расчет температур выхода фракций из колонны
Для расчетов принимаем:
- перепад давления на одной сборной тарелке 0,5 кПа;
- перепад давления на одной структурной насадке 0,3 кПа
- количество водяного пара: подаваемого вниз колонны К-1 принимаем равным 1,0 % масс от количества мазута
Gв.п(низ К-1) = 0,01*400000 = 4000 кг/ч;
По практическим данным [13] принимаем: температуру выхода паров из верха колонны равной 70оС; температуру вывода гудрона из куба колонны – 350оС (охлаждение квенчем); температуру вывода затемненного продукта с тарелки, расположенной над зоной ввода сырья 360оС.
Зная перепад давления в пакетах насадки, определяем температуру боковых дистиллятов. Температуру вывода боковых дистиллятов колонны определяем по изотерме жидкой фазы [14]:
хi'* ki=1
где ki - константа фазового равновесия i-компонента;
хi' - мольная доля i-компонента в смеси углеводородов.
Константы фазового равновесия для компонентов находим по уравнению:
ki= pнi/Р,
где pнi - давление насыщенных паров i-компонента углеводородной смеси при температуре отбора продукта, кПа;
Р – общее давление в точках вывода боковых фракций, кПа
Давления насыщенных паров компонентов pнi находим по номограмме [15].
Массовые доли узких фракций возьмем по таблице 3.
Мольные доли компонентов хi' пересчитаем из массовых долей по формуле:
;
где М, Мi – молярная масса смеси и компонента, соответственно, кг/моль.
Молярную массу найдем по формуле Крэга [15]:
;
где
- относительная плотность компонента
[таблица 3].
При помощи MS Excel проводим подбор температуры боковых выводов колонны. Результаты заносим в таблицы 10 – 11;
Таблица 10 Расчёт температуры вывода фр. 360-560 °С
Расчёт температуры вывода фр.360-560 °С |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Исходные данные: |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
Расход дистиллята, G= |
|
166880,00 |
кг/ч |
|
|
|
|
|||||||
|
Давление в колонне, Р= |
8,70 |
кПа |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Результаты расчёта: |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
Температура в колонне,°С |
286,32 |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Состав дистиллята, молярные массы Mi, давление насыщенных паров (Рі), константы фазового равновесия (Кi) фракций |
|||||||||||||||
Фракция |
Мi, |
Массовые |
Расход, |
Расход, |
Мольные |
Рнi, |
Кi |
y'I*Ki |
|||||||
|
кг/кмоль |
доли, yi |
кг/ч |
кмоль/ч |
доли, y'i |
кПа |
|
|
|||||||
360-370 |
302,73 |
0,0894 |
20279,50 |
66,99 |
0,28 |
23,66 |
2,72 |
0,7692 |
|||||||
370-380 |
313,13 |
0,0624 |
14154,82 |
45,21 |
0,19 |
18,44 |
2,12 |
0,4046 |
|||||||
380-390 |
323,73 |
0,0608 |
13791,87 |
42,60 |
0,18 |
14,29 |
1,64 |
0,2954 |
|||||||
390-400 |
334,53 |
0,0587 |
13315,51 |
39,80 |
0,17 |
11,00 |
1,26 |
0,2125 |
|||||||
400-410 |
345,53 |
0,0559 |
12680,36 |
36,70 |
0,15 |
8,41 |
0,97 |
0,1498 |
|||||||
410-420 |
356,73 |
0,0518 |
11750,31 |
32,94 |
0,14 |
6,39 |
0,73 |
0,1021 |
|||||||
420-430 |
368,13 |
0,0508 |
11523,47 |
31,30 |
0,13 |
4,82 |
0,55 |
0,0732 |
|||||||
430-440 |
379,73 |
0,0483 |
10956,37 |
28,85 |
0,12 |
3,61 |
0,41 |
0,0505 |
|||||||
440-450 |
391,53 |
0,048 |
10888,32 |
27,81 |
0,12 |
2,68 |
0,31 |
0,0361 |
|||||||
450-460 |
403,53 |
0,0476 |
10797,58 |
26,76 |
0,11 |
1,97 |
0,23 |
0,0256 |
|||||||
460-470 |
415,73 |
0,0472 |
10706,85 |
25,75 |
0,11 |
1,44 |
0,17 |
0,0180 |
|||||||
470-480 |
428,13 |
0,0462 |
10480,01 |
24,48 |
0,10 |
1,05 |
0,12 |
0,0124 |
|||||||
480-490 |
440,73 |
0,0458 |
10389,27 |
23,57 |
0,10 |
0,75 |
0,09 |
0,0086 |
|||||||
490-500 |
453,53 |
0,0458 |
10389,27 |
22,91 |
0,10 |
0,54 |
0,06 |
0,0060 |
|||||||
500-510 |
466,53 |
0,0453 |
10275,85 |
22,03 |
0,09 |
0,38 |
0,04 |
0,0040 |
|||||||
510-520 |
479,73 |
0,0439 |
9958,28 |
20,76 |
0,09 |
0,26 |
0,03 |
0,0027 |
|||||||
520-530 |
493,13 |
0,0432 |
9799,49 |
19,87 |
0,08 |
0,18 |
0,02 |
0,0018 |
|||||||
530-540 |
506,73 |
0,04 |
9073,60 |
17,91 |
0,08 |
0,12 |
0,01 |
0,0011 |
|||||||
540-550 |
520,53 |
0,0356 |
8075,50 |
15,51 |
0,07 |
0,08 |
0,01 |
0,0006 |
|||||||
550-560 |
534,53 |
0,0331 |
7508,40 |
14,05 |
0,06 |
0,06 |
0,01 |
0,0004 |
|||||||
Итого |
|
1,0000 |
166880,00 |
473,61 |
2,00 |
|
|
1,0008 |
|||||||
Температуру вывода широкой масляной фракции принимаем равной 285оС.
Таблица 11 Расчёт температуры вывода фр. <360 °С
Расчёт температуры вывода фр.<360 °С |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Исходные данные: |
|
|
|
|
|
|
||
|
Расход дистиллята, G= |
|
17560,00 |
кг/ч |
|
|
|
|
|
|
Давление в колонне, Р= |
7,60 |
кПа |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Результаты расчёта: |
|
|
|
|
|
|
||
|
Температура в колонне,°С |
180,81 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Состав дистиллята, молярные массы Mi, давление насыщенных паров (Рі), константы фазового равновесия (Кi) фракций |
|||||||||
Фракция |
Мi, |
Массовые |
Расход, |
Расход, |
Мольные |
Рнi, |
Кi |
y'I*Ki |
|
|
кг/кмоль |
доли, yi |
кг/ч |
кмоль/ч |
доли, y'i |
кПа |
|
|
|
310-320 |
253,73 |
0,20 |
3512,00 |
13,84 |
0,37 |
16,96 |
2,23 |
0,83 |
|
320-330 |
263,13 |
0,20 |
3512,00 |
13,35 |
0,36 |
12,93 |
1,70 |
0,61 |
|
330-340 |
272,73 |
0,20 |
3512,00 |
12,88 |
0,35 |
9,79 |
1,29 |
0,44 |
|
340-350 |
282,53 |
0,20 |
3512,00 |
12,43 |
0,33 |
7,36 |
0,97 |
0,32 |
|
350-360 |
292,53 |
0,20 |
3512,00 |
12,01 |
0,32 |
5,50 |
0,72 |
0,23 |
|
Итого |
|
1,00 |
17560,00 |
37,31 |
1,00 |
|
|
1,00 |
|
Температуру вывода фракции <360о принимаем 180оС.