Федеральное агентство по образованию
Томский Политехнический Университет
Кафедра ХТТ
Дисциплина – принципы моделирования ХТС
Расчет однократного испарения и конденсации нефти Вариант 4
Исполнитель
Студентка группы 5530
Деньгина Ольга
Руководитель
Кузьменко Е.А.
Томск, 2007
-
Цель работы: рассчитать однократное испарение и однократную конденсацию нефти, используя программу, написанную в среде Excel.
-
Исходные данные:
В качестве исходных данных, в работе используются показатели разгонки Северо-лугинецкой нефти в аппарате АРН-2 и характеристика полученных фракций (таблица 1).
-
Основные теоретические положения
Основой расчета процесса однократного испарения или конденсации является определение доли пара (отгона) или доли конденсата многокомпонентной смеси при заданной температуре отгона (конденсации). Расчет основан на составлении уравнений материального баланса и уравнения равновесия пара и жидкости при данной температуре.
Расчет однократного испарения. Уравнение материального баланса в мольных единицах имеет вид:
(1)
где F – число молей исходного сырья;
W и P – число молей жидкости и пара в смеси;
xFi, xWi и yPi – мольные доли компонента в смеси, жидкости и паре.
Так как число молей исходного сырья известно, то число молей жидкости и пара можно выразить через долю отгона , а мольную долю компонента в паре – уравнением равновесия
(2)
где ki – константа равновесия при заданной температуре.
Тогда уравнение (5.1) примет вид
(3)
Сокращая на F, выражая xWi через остальные слагаемые и суммируя уравнения по всем компонентам, получим
(4)
Для увеличения точности расчетов и при малой доле отгона целесообразно использовать аналогичное (4) уравнение, записанное относительно паровой фазы:
(5)
Вычисляя значения констант равновесия компонентов по какой-либо формуле, например, по уравнению Ашворта и решая нелинейное уравнение (4 или 5) относительно доли отгона любым численным методом, можно определить долю отгона и рассчитать составы фаз по уравнениям:
(6)
(7)
Расчет однократной конденсации. Уравнение материального баланса в мольных единицах имеет вид:
(8)
где P– число молей исходного пара;
B и G – число молей жидкости и пара после конденсации;
yPi, yGi, и xBi – мольные доли компонента в соответствующей фазе.
Обозначая долю конденсата и, рассуждая аналогично предыдущему, получим соответствующие уравнения для определения и составов сосуществующих фаз.
(9)
Откуда
(10)
и 
(11)
(12)
Константы фазового равновесия псевдокомпонентов можно определять по законам идеальных газов как отношение давления насыщенных паров Pi к общему давлению в системе P:
(13)
Для процессов однократного испарения нефтяных смесей значения Pi рекомендуется определять по уравнению Ашворта:
Давление насыщенных паров углеводородов и нефтяных фракций P, (МПа), обычно рассчитывают по уравнению Ашворта:
; (14)
где Т – температура однократного испарения К;
Т0 - температура кипения при 0,1 МПа, К,
Р – давление насыщенного пара, Па