5.5 Расчет газосепарации газопродуктовой смеси
Сепарацию газопродуктовой смеси осуществляем последовательно в двух сепараторах: горячем сепараторе высокого давления и холодном сепараторе высокого давления и ректификационной колонне.
По курсовому проекту принимаем, что горячий сепаратор высокого давления — горизонтальный, условия работы: температура 2000С; давление 4,6 МПа. Холодный сепаратор высокого давления - горизонтальный, рабочие условия: температура 40 0С, давление 4,4 МПа.
Рассчитываем два новых сепаратора, целью расчета является определение габаритных размеров (диаметра и длины — для горизонтального, диаметр и высота для вертикального) и подбор стандартных аппаратов.
5.5.1 Исходные данные для расчета горизонтальног сепаратора с-1
Состав и расход газопродуктовой смеси на входе в газосепаратор С-1 представлен в табл. 5.23.
Таблица 5.23. Состав и расход ГПС на входе в газосепаратор С-1
Компонент |
Молярная масса, кг/кмоль |
Расход, кг/ч |
Массовая доля |
Расход, кмоль/ч |
Мольная доля |
1. Водород |
2 |
4681 |
0,0361 |
2340 |
0,6853 |
2. Метан |
16 |
3710 |
0,0286 |
232 |
0,0679 |
3. Этан |
30 |
4358 |
0,0336 |
145 |
0,0425 |
4. Пропан |
44 |
2826 |
0,0218 |
64 |
0,0188 |
5. И-Бутан |
58 |
980 |
0,0076 |
17 |
0,0049 |
6. Н-Бутан |
58 |
982 |
0,0076 |
17 |
0,0050 |
7. Сероводород |
34 |
1083 |
0,0083 |
32 |
0,0093 |
8. Бензин — отгон |
107 |
1470 |
0,0113 |
14 |
0,0040 |
9. Гидрогенизат |
198 |
109599 |
0,8451 |
554 |
0,1622 |
Итого |
|
129688 |
1,0000 |
3415 |
1,0000 |
5.5.2 Расчет материального баланса
В газосепараторе осуществляется процесс однократного испарения. Основные уравнения процесса однократного испарения:
для
жидкой фазы:
для
паровой фазы:
где xi— мольная концентрация компонента жидкой фазы;
yi — мольная концентрация компонента паровой фазы;
-
мольная концентрация компонента исходной
смеси;
e — мольная доля отгона;
Ki — константа фазового равновесия компонента.
Константу фазового уравнения для углеводородов, сероводорода определяем с помощью диаграмм [6]. Длябензин — отгона и гидроочищенного дизельного топлива по формуле:
где Рi — давление насыщенных паров компонента, МПа;
Р — общее давление в системе, МПа.
Материальный баланс однократного испарения ГПС в холодном сепараторе высокого давления представлен в табл. 5.25.
Результат расчета состава фаз на выходе из газосепаратора представлен в табл. 5.24.
Таблица 5.24. Состав газовой и жидкой фаз на выходе из сепаратора С-1 при температуре 2000С и давлении 4,6 МПа (мольная доля отгона 0,821).
Компонент |
Мольная доля () |
Константа фазового равновесия (Ki) |
Мольная доля компонента газопаровой фазы (yi) |
Мольная доля компонента жидкой фазы (xi) |
1. Водород |
0,6853 |
16,00 |
0,8239 |
0,0515 |
2. Метан |
0,0679 |
6,10 |
0,0799 |
0,0131 |
3. Этан |
0,0425 |
3,10 |
0,0484 |
0,0156 |
4. Пропан |
0,0188 |
1,90 |
0,0206 |
0,0108 |
5. И-Бутан |
0,0049 |
1,40 |
0,0052 |
0,0037 |
6. Н-Бутан |
0,0050 |
1,25 |
0,0051 |
0,0041 |
7. Сероводород |
0,0093 |
2,80 |
0,0105 |
0,0038 |
8. Бензин - отгон |
0,0040 |
0,19 |
0,0023 |
0,0119 |
9. Гидрогенизат |
0,1622 |
0,005 |
0,0041 |
0,8855 |
Итого |
1,0000 |
|
1,0000 |
1,0000 |