5.1.4 Материальный баланс рефлюксной емкости е-19

В емкости происходит разделение газопродуктовой смеси. При этом отделяется углеводородный газ, а жидкая фаза в стабилизационную колонну К-12 для орошения верха колонны.

Рассчитывается материальный баланс емкости Е-19, в который поступает сырье с составом, приведенным в таблице 5.15.

Таблица 5.15─ Состав сырья

Компоненты сырья	Состав, % масс	Количество, кг/час
Водород	0.877	82.958
Сероводород	0,918	86.844
Метан	0,166	15.66
Этан	0.613	57.957
Пропан	1.353	127.966
Бутан	0.533	50.427
Фр.н.к.-60	43,505	4114.586
Фр. 60-105	22,906	2166.343
Фр. 105-180	26,25	2482.509
Фр.180-210	2,879	272.275
Всего	100	9457.525

В емкости поддерживается температура Т_ем = 456 K и давление P =11 атм. Входящим потоком в сепаратор является газопродуктовая смесь на выходе из реакторного блока состав которой был описан ранее.

Давление насыщенных паров P_i тяжёлых компонентов определяют по формуле Ашворта :

, [5, с.20] (5.65) где P_i – давление насыщенных паров, атм.;

Tk – температура однократного испарения, °С;

tcp_i – средняя температура кипения углеводородной фракции, °С.

Функцию Х(Т) находят из уравнения :

[5,с.45] (5.66)

Константа фазового равновесия компонентов К_i при давлении в сепараторе P = 9,5 атм рассчитывается по формуле .

К_i = Рv_i / Р, [5, с. 20] (5.67)

где Р – давление в системе, атм.

По формуле Ашворта рассчитывается давление насыщенных паров и узких фракций: , [5, с. 20] (5.68)

, [5, с. 20] (5.69)

[5, с. 20] (5.70)

Мольную долю отгона е’ входящего потока и составы фаз при температуре Тем= 456 K и давлении P =  11 атм. Рассчитываем 

аналитическим методом Трегубова по формулам (5.71)-(5.72) путем подбора такого значения е’, при котором удовлетворяются эти равенства.

∑ Х_iv = ∑С_i / 1 + e’·( К_i ─ 1) = 1, [5, с. 12] (5.71)

∑Y_iv = ∑ К_i · X_iv = 1, [5, с. 12] (5.72)

где C_i ─ мольная доля компонента в сырье;

XIV ─ мольная доля компонента сырья в жидкой фазе;

Y_iv ─ мольная доля компонента сырья в паровой фазе;

Мольную долю отгона в точке ввода сырья определяют по рисунку 5.3

Рисунок 5.3- График определения мольной

доли отгона

Таким значением мольной доли отгона будет е’ = 0.062. Результаты расчета сведены в таблицу 5.16

Таблица 5.16 – Расчет мольной доли отгона

Компонент	Сi	Рvi, атм.	Кi
Водород	0,003	302,737	0,002
Сероводород	0,003	81,366	0,004
Метан	0,001	214,507	0,001
Этан	0,002	112,985	0,002
Пропан	0,005	64,942	0,003
Бутан	0,002	36,294	0,002
Фр. Н.к.-60	0,282	16,502	1,5
Фр. 60-105	0,29	8,776	0,798
Фр.105-180	0,26	2,542	0,231
Фр. 180-210	0,153	0,748	0,068
всего	1,0

Среднюю молекулярную массу паровой фазы Msrp рассчитываем по формуле:

Msrp = ∑ Y_iv· M_i [5, с. 7] (5.73)

Средние молекулярные массы входящего потока и жидкой фазы после испарения:

MsrF = ∑Сpr_i · М_i, [5, с.7] (5.74)

Msrg = ∑X_iv · М_i, [5, с.7] (5.75)

где Сpr_i, X_iv, Y_iv – мольные доли компонентов входящего потока, жидкой фазы после испарения и паровой фазы;

М_i – молекулярные массы компонентов.

Расчет по данным формулам дал следующее MsrF =86,267; Msrp = 81,89.

Рассчитываем массовую долю отгона еmass по формуле :

emass= e’· (Msrp / MsrF) [5, с. 52] (5.76)

еmass = = 0,0588

Зная массовую долю отгона рассчитываем количество паровой фазы Gр:

Gр = еmass∙ Fpot, [5, c. 52] (5.77)

где Fpot – количество входящего потока, кг/час

Gр = 0,0588∙9457,525 = 556,613 кг/час

Зная количество паровой фазы рассчитываем количество жидкой фазы Gg = Fpot – Gр [5, c. 52] (5.78)

Gg = 9457,525˗ 556,613 = 8900,913 кг/час

Массовые составы паровой и жидкой фаз Y_i, X_i рассчитываем по формулам:

Y_i = Y_iv∙ MsrF/ Msrp [5, c. 52] (5.79)

X_i = X_iv∙ MsrF/ Msrg [5, c. 52] (5.80)

Результаты расчетов по формулам (5.79) – (5.80) в форме материального баланса сепаратора приведены в таблице 5.17

Таблица 5.17 – Материальный баланс емкости Е-19

Компонент	Входящий поток		Паровая фаза		Жидкая фаза
	% масс.	кг/час	%масс.	кг/час	%масс.	кг/час
1	2	3	4	5	6	7
Водород	0.877	82.958	0.0032	10.224	0.877	72.734
Сероводород	0.918	86.844	0.0039	19.606	0,918	67.238
Метан	0.166	15.66	0.0008	2.528	0,166	13.132
Этан	0.613	57.957	0.0081	13.545	0.613	44.412
Пропан	1.353	127.966	0.036	29.231	1.353	98.735
бутан	0.533	50.427	0.074	7.212	0.533	43.215
Н.к-60	43.505	4114.586	16,943	311.258	43,505	3803.328
Фр.60-105	22.906	2166.343	25,697	139.957	22,906	2026.386
Фр. 105-180	26.25	2482.509	31,171	21.463	26,25	2461.046
Фр.180-210	2.879	272.275	26,062	1.588	2,879	270.687
Итого	100,000	9457.525	100	556,612	100	8900.913

Таблица 5.18-Материальный баланс установки гидроочистки

Приход								Расход
1	2		3	4		5			6		7		8
Состав	кг/ч		т/год	%масс		Состав			кг/ч		т/год		%масс.
1.ВСГ в т.ч.:	6223.2		49885	9.07		1.ВСГ на очистку в т.ч.:			6786.092		54397		9.89
водород	5146.58		41255	82.7		-водород			4786.634		38370		6.976
метан	364.68		2923	5.86		-метан			368.091		2950		0.53
Этан	278.18		2230	4.47		-Этан			233.319		1870		0.34
пропан	232.75		1865	3.74		-пропан			138.634		1111		0.202
Продолжение таблицы 5.18
1	2	3			4		5			6		7		8
Бутан	108.91	873			1.75		-Бутан			22.939		184		0.033
пентан	92.1	738			1.48		-сероводород			171.602		1375		0.25
							-пентан-60			679.442		5446		0.99
							-фр.60-105			263.712		2114		0.384
							-фр.105-180			77.461		621		0.113
							-фр.180-210			43.837		351		0.064
							-вода			0.421		3		0.0006
2. сырье	68612.8	550000			100		2.стабиль-ный гидроочищенный бензин:			58526.934		469152		85.3
							-водород			1.918		15		0.0028
							-сероводород			2.284		18		0.0033
							-метан			0.479		4		0.0007
							-этан			4.764		38		0.0069
							-пропан			21.57		173		0.031
							-бутан			43.294		347		0.063
							-н.к.-60			9916.572		79491		14.45
							-60-105			15039.765		120559		21.92
							-105-180			18243.44		146239		26.589
							-180-210			15252.848		122267		22.23
							3. Флегма			8900.913		71350		12.97
							4.У/в газ:			556,612		4462		0.811
							-водород			10.224		82		0.0149
							-сероводород			19.606		157		0.028
Продолжение таблицы 5.18
1	2	3			4		5			6		7		8
							-метан			2.528		20		0.0037
							-этан			13.545		109		0.0197
							-пропан			29.231		234		0.0426
							-бутан			7.212		58		0.0105
							-фр.н.к-60			311.258		2495		0.453
							-фр. 60-105			139.957		1122		0.204
							-фр.105-180			21.463		172		0.031
							-фр. 180-210			1.588		13		0.0023
							4. Кислая вода			65.449		524		0.095
ВСЕГО:	74836,0	559885			109,07		ВСЕГО:			74836,0		559885		109,07