4. Ход работы:

1. Изменяем программу расчета числа теоретических тарелок, используя собственные исходные данные. Расчет проводится в среде Microsoft Excel. Текст программы приведен в приложении Б.

2. Рассчитываем среднюю температуру кипения и мольную долю каждой фракции.

3. Вычисляем константу фазового равновесия по уравнению Ашворта:

;

,

где Т – температура однократного испарения К;

Т₀ - температура кипения при 0,1 МПа, К,

Р – давление насыщенного пара, Па.

Среднее давление в колонне принимаем 0,15 МПа.

4. В качестве начального приближения ТГДС принимаем Т_{кип ср} = 210⁰С. Тогда ключевым компонентом целесообразнее будет выбрать фракцию с температурой кипения Т_{кип ср} = 185⁰С. Коэффициент обогащения примем равным 50. Пусть мольная доля ключевого компонента в дистилляте X_iD = 0,17, тогда мольная доля компонента в кубе X_iW = 0.17/50 = 0,0034.

5. С помощью функции Excel «Подбор параметра» итерациями определяем мольный и массовый состав потоков. Результат расчета приведен в таблице 1.

Таблица 1. Мольный и массовый состав потоков в колонне

Состав куба		Состав дистиллята
мольный	массовый	мольный	массовый
4,87E-14	0,0000	0,195681	0,1438
6,828E-12	0,0000	0,118813	0,1044
5,168E-10	0,0000	0,124569	0,1155
6,198E-08	0,0000	0,167084	0,1736
1,267E-06	0,0000	0,102039	0,1125
1,634E-05	0,0000	0,118385	0,1353
0,0034	0,0017	0,17	0,2092
0,0570247	0,0308	0,004243	0,0057
0,0651949	0,0380	2,15E-05	0,0000
0,0767351	0,0484	9,7E-08	0,0000
0,037365	0,0250	6,9E-10	0,0000
0,0560635	0,0388	6,2E-11	0,0000
0,0628873	0,0457	4,26E-12	0,0000
0,0378184	0,0286	1,65E-13	0,0000
0,0329827	0,0255	1E-14	0,0000
0,0389183	0,0307	9,29E-16	0,0000
0,0549791	0,0442	1,2E-16	0,0000
0,0651357	0,0530	1,58E-17	0,0000
0,0517228	0,0453	1,75E-18	0,0000
0,3594288	0,5445	4,36E-21	0,0000
0,9996739	310,9066	1,000834	1,0000

При данном составе потоков в колонне ТГДС составляет 218 ⁰С.

Число теоретических тарелок N _min составляет 7.15.

6. Далее была проведена проверка фракционных составов продуктовых потоков требованиям ГОСТ. Доля отогнанного бензина при различных температурах приведена в таблице 2.

Таблица 2. Доля отогнанного бензина при различных температурах

№	Tкип ср.,С	Доля бензина
1	73,00	0,0370
2	100,00	0,2741
3	120,00	0,3888
4	140,00	0,5583
5	155,00	0,6668
6	165,00	0,7964
7	185,00	0,9946
8	210,00	1,0000
9	230,00	1,0000
10	250,00	1,0000
11	265,00	1,0000
12	275,00	1,0000
13	285,00	1,0000
14	295,00	1,0000
15	305,00	1,0000
16	315,00	1,0000
17	325,00	1,0000
18	335,00	1,0000
19	345,00	1,0000
20	474,00	1,0000

Сравнение с ГОСТ 2084-77

- 10% бензина перегоняется при температуре не выше 70⁰ С.

В данном случае 27% бензина отгоняется при температуре 100⁰ С.

- 50% бензина отгоняется при температуре не выше 115⁰С.

В данном случае 55% бензина отгоняется при 140⁰С.

- 90% бензина отгоняется при температуре не выше 180⁰С, конец кипения наступает при температуре не выше 195⁰ С.

В данном случае конец кипения наступает при температуре 210⁰ С.

Следовательно, полученный в результате лабораторной работы бензин не удовлетворяет требованиям данного ГОСТ.

Сравнение с ГОСТ Р 51313-99

- 90% бензина перегоняется при температуре не выше 190⁰ С.

В данном случае 99% перегоняется уже при температуре 185⁰ С.

- конец кипения бензина не выше 210⁰С.

Для данного бензина конец кипения наступает при 210⁰ С.

Следовательно, бензин, полученный на колонне, рассчитываемой в лабораторной работе, удовлетворяет требованиям данного ГОСТ.

Сравнение с ГОСТ Р 51866 - 2002

- объемная доля испарившегося бензина при 70⁰ С, согласно данному ГОСТ составляет 20-48%.

Объемная доля испарившегося бензина при 70⁰ С лабораторной работе составляет только 16%;

- при 100 ⁰С доля испарившегося бензина должна составлять не менее 46-71%.

В работе, испарившаяся доля бензина при 100 ⁰С составляет лишь 27%;

- при 150 ⁰С доля испарившегося бензина должна составлять не менее 75%.

В данной работе доля испарившегося бензина при 155⁰ С составляет 66,6%.

Следовательно, фракционный состав бензина, полученный в результате выполнения лабораторной работы, не удовлетворяет требованиям данного ГОСТ.

7. Зная расход нефти (3500 кг/час) и рассчитывая долю отгона по формуле:

= 0,28

мы можем рассчитать расходы куба и дистиллята, используя уравнение материального баланса колонны:

W = 2734.375 кг/час;

D = 3500 – 2734.375 = 765.625 кг/час

Выводы по работе:

• Рассчитав в данной работе число теоретических тарелок колонны по методу Фенске – Андервуда, можно сделать вывод о том, что для разделения Северо-Лугинецкой нефти требуется достаточно большое число тарелок (N_min = 7,15).

• Полученный фракционный состав дистиллята удовлетворяет только требованиям ГОСТ Р 51313-99, требованиям остальных рассмотренных ГОСТ не удовлетворяет. Следовательно, бензин, полученный на данной ректификационной колонне, нуждается в дополнительных присадках, повышающих его качество.

Приложение А.

№	Tкип ср.,С	%мс сум.	% мс фр.	Мм	Пл	x0 мс	x0 ' мл	f (Tкип)	f (TГДС)	Рi, кПа	ki=Pi/P	ψкк	ξ	ψi	Nmin	XiW	XiD	Lnψi*Lnαi/Lnαj		%mass/Mm
1	73,00	1,95	1,96	92,00	0,6319	0,047	0,130958	6,370	3,416	1718,1	11,454			4,02E+12		4,8704E-14	0,1956807	29,02174		0,0213
2	100,00	3,37	1,42	110,00	0,7352	0,063	0,157496	5,596	3,416	1087,6	7,251			1,74E+10		6,82763E-12	0,1188126	23,57984		0,0129
3	120,00	4,94	1,57	116,00	0,7461	0,071	0,150523	5,107	3,416	759,2	5,061			2,41E+08		5,16819E-10	0,1245686	19,30043		0,0135
4	140,00	7,3	2,36	130,00	0,759	0,077	0,133888	4,677	3,416	520,5	3,470			2695867		6,19779E-08	0,1670841	14,80723		0,0182
5	155,00	8,83	1,53	138,00	0,7688	0,082	0,114895	4,388	3,416	387,5	2,583	50	0,28106	80509,14	7,152118	1,26742E-06	0,1020388	11,29613		0,0111
6	165,00	10,67	1,84	143,00	0,7738	0,086	0,09627	4,209	3,416	316,5	2,110			7245,345	7,152118	1,63394E-05	0,1183846	8,888114		0,0129
7	185,00	13,66	2,99	154,00	0,7822	0,089	0,078243	3,881	3,416	208,4	1,389			50		0,0034	0,17	3,912023		0,0194
8	210,00	16,4	2,74	168,00	0,7912	0,092	0,059676	3,519	3,416	120,6	0,804			0,074406		0,057024692	0,004243	-2,59822		0,0163
9	230,00	19,68	3,28	181,00	0,7992	0,095	0,03981	3,263	3,416	76,5	0,510			0,00033		0,065194873	2,151E-05	-8,01676		0,0181
10	250,00	23,86	4,18	196,00	0,8058	0,097	0,021716	3,031	3,416	47,9	0,319			1,26E-06		0,07673512	9,702E-08	-13,581		0,0213
11	265,00	26,02	2,16	208,00	0,8128	0,100	0,010593	2,872	3,416	33,6	0,224			1,85E-08		0,037364966	6,902E-10	-17,807		0,0104
12	275,00	29,37	3,35	215,00	0,8133	0,102	0,006045	2,772	3,416	26,5	0,177			1,11E-09		0,056063542	6,195E-11	-20,6234		0,0156
13	285,00	33,32	3,95	226,00	0,8137	1,000	1,000	2,677	3,416	21,0	0,140			6,77E-11		0,062887284	4,259E-12	-23,4157		0,0175
14	295,00	35,79	2,47	235,00	0,8153			2,586	3,416	16,7	0,111			4,36E-12		0,037818411	1,649E-13	-26,1584		0,0105
15	305,00	37,99	2,20	240,00	0,817			2,499	3,416	13,3	0,089			3,04E-13		0,032982656	1,004E-14	-28,8205		0,0092
16	315,00	40,64	2,65	245,00	0,8192			2,415	3,416	10,8	0,072			2,39E-14		0,03891831	9,288E-16	-31,3664		0,0108
17	325,00	44,46	3,82	250,00	0,8229			2,336	3,416	8,8	0,059			2,18E-15		0,054979089	1,201E-16	-33,7572		0,0153
18	335,00	49,04	4,58	253,00	0,8332			2,259	3,416	7,3	0,049			2,43E-16		0,065135708	1,581E-17	-35,9544		0,0181
19	345,00	52,92	3,91	272,00	0,8375			2,186	3,416	6,2	0,041			3,39E-17		0,051722801	1,752E-18	-37,9241		0,0144
20	474,00	100.00	47,05	471,00	0,921			1,458	3,416	3,2	0,021			1,21E-20		0,359428826	4,361E-21	-45,8584		0,0999
Сумма			100,01													0,999673948	1,000834			0,3866
Метод Фенске - Андервуда								ТГДС, С	Рои, Кпа
								218	150
кк №7	ψкк =	50		ТГДС №8		ψтгдс ≈	1
XiW =	0,0034	XiD =	0,17	XтгдсW =	0,003	XтгдсD =	0,094								`

Федеральное агентство по образованию

Томский Политехнический Университет

Кафедра ХТТ

Дисциплина – принципы моделирования ХТС