3.2 Исходные данные для моделирования с-203
В работе было рассмотрено 2 варианта для получения фракции С17-С18. Для моделирования колонны С-203 были использованы усредненные данные режимных параметров и лабораторного контроля по составу фракций, котороые указанны в таблицах 1 и 2, соответственно, за период с 01.12.2010 по 28.01.2011, фиксируемые на колонне С-203.
Таблица 1 – Режимные параметры
|
Режимные параметры |
Значение |
|
Температура низа, оС |
258 |
|
Температура на 7 тарелке, оС |
226 |
|
Температура питания, оС |
286 |
|
Температура переохлаждения, оС |
173 |
|
Давление верха,кПа |
20 |
|
Давление низа,кПа |
33 |
|
Расход фр С14-С17,кг/ч |
9442 |
|
Расход фр.С18 и выше,кг/ч |
1802 |
|
Расход горячего орошения,м3/ч |
20,13 |
Таблица 2 – Составы потоков продуктов колонны С-203
|
|
Массовая доля компонента во фракции, % | |
|
Н-Парафин |
Фр.С14-С17 |
Фр.С18 и выше |
|
Тридекан(С13Н28) |
0,10 |
0 |
|
Тетрадекан(С14Н30) |
31,53 |
0 |
|
Пентадекан(С15Н32) |
29,00 |
0 |
|
Гексадекан(С16Н34) |
24,11 |
0,13 |
|
Гептадекан(С17Н36) |
14,16 |
29,60 |
|
Октадекан(С18Н38) |
0,50 |
52,93 |
|
Нонадекан(С19Н40) |
0,40 |
14,90 |
|
Эйкозан(С20Н42) |
0,20 |
2,44 |
3.3 Разработка модели дополнительной колонны с-204
В процессе моделирования дополнительного узла колонны С-204 было проведено исследования двух моделей. В первом варианте на рисунке 3 показано, что на колонне С-203 снизу выделялась фракция С19 и выше, а сверху фракция С14-С18. Фракция С14-С18 поступает в колонну С-204, на которой и выделялась целевая фракция С17-С18. Во втором варианте на колонне С-203 сверху – фракция С14-С17, а снизу фракция С18 и выше. Фракция С18 и выше поступает в колонну С-204, сверху которой выделяется фракция С17-С18,а снизу С19 и выше.
Рисунок
3 – Технологическая схема выделения
фр.
С14-С17
и
фр. С17-С18.Первый
вариант
Во втором варианте на рисунке 4 показано, что на колонне С-203 сверху – фракция С14-С17, а снизу фракция С18 и выше. Фракция С18 и выше поступает в колонну С-204, сверху которой выделяется фракция С17-С18,а снизу С19 и выше.
Рисунок
4 – Технологическая схема выделения
фр.
С14-С17
и
фр. С17-С18.Второй
вариант
Адекватная модель колонны С-203
В результате моделирования в соответствии с исходными данными была получена следующая модель колонны С-203, которая показана на рисунке 5.
Рисунок 5 – Модель колонны С-203
Оценка адекватности модели
Проверка адекватности модели проводилась путем сопоставления расчетных и фактических данных по режимным параметрам, которые указаны в таблице 3, расходов по потоков, указанные в таблице 4, и составы потоков, которые показаны в таблице 5, колонны С-203.[8]
Таблица 3 – Режимные параметры
|
Режимные параметры |
Фактические данные |
Данные по модели |
Относительная погрешность,% |
|
Температура низа, оС |
258 |
261,8 |
2 |
|
Температура на 7 тарелке, оС |
226 |
228 |
0,9 |
Таблица 4 – Расходы по потокам
|
Параметры |
Фактические данны |
Данные по модели |
Относительная погрешность |
|
Расход фр С14-С17,кг/ч |
9442 |
9440 |
0,02% |
|
Расход фр.С18 и выше,кг/ч |
1802 |
1804 |
0,11% |
|
Расход горячего орошения, |
20,13 |
19 |
5,61% |
Таблица 5 – Составы потоков
|
Фракция, компонент |
Массовая доля компонента в смеси,% | ||
|
Фактические данны |
Данные по модели |
Относительная погрешность | |
|
Фр. С14-С17 |
|
|
|
|
Тридекан (С13Н28) |
0,10 |
0,10 |
0 |
|
Тетрадекан (С14Н30) |
31,53 |
31,8 |
0,30 |
|
Пентадекан (С15Н32) |
29,00 |
29,6 |
0,60 |
|
Гексадекан (С16Н34) |
24,11 |
24,2 |
0,10 |
|
Гептадекан (С17Н36) |
14,16 |
14,2 |
0,10 |
|
Октадекан (С18Н38) |
0,50 |
0,10 |
0,40 |
|
Нонадекан (С19Н40) |
0,40 |
0 |
0,40 |
|
Эйкозан (С20Н42) |
0,20 |
0 |
0,20 |
Продолжение таблицы 5
|
Фракция, компонент |
Массовая доля компонента в смеси,% | ||
|
Фактические данны |
Данные по модели |
Относительная погрешность | |
|
Фр. С17-С19 |
|
|
|
|
Тридекан (С13Н28) |
0 |
0 |
0 |
|
Тетрадекан (С14Н30) |
0 |
0 |
0 |
|
Пентадекан (С15Н32) |
0 |
0 |
0 |
|
Гексадекан (С16Н34) |
0,13 |
0,1 |
0 |
|
Гептадекан (С17Н36) |
29,6 |
29 |
0,6 |
|
Октадекан(С18Н38) |
52,93 |
53 |
0,1 |
|
Нонадекан (С19Н40) |
14,9 |
15,2 |
0,3 |
|
Эйкозан (С20Н42) |
2,44 |
2,7 |
0,3 |
Модель колонны С-204. Первый вариант
В первой модели (рисунок 6) на колонне С-203 снизу выделялась фракция С19 и выше, а сверху фракция С14-С18. Фракция С14-С18 поступает в колонну С-204, на которой и выделялась фракция С17-С18.
Рисунок 6 – Первый вариант модели колонны С-204
Для того чтобы получить необходимую модель надо было изменить режимные параметры у колонны С-203. Режимные параметры указаны в таблице 6.
Таблица 6 – Режимные параметры колонны С-203 в первом варианте
|
Режимные параметры |
Значения |
|
Температура низа, оС |
274,7 |
|
Температура на 7 тарелке, оС |
236 |
|
Температура питания, оС |
286 |
|
Температура переохлаждения, оС |
170 |
|
Давление верха, кПа |
20 |
|
Давление низа, кПа |
30 |
|
Расход фр С14-С18, кг/ч |
10804,6 |
|
Расход фр.С19 и выше,кг/ч |
440 |
|
Расход горячего орошения, м3/ч |
15 |
Т.к. поменялись режимные параметры, то, следовательно, поменялись составы потоков. Составы фракций указаны в таблице 7.
Таблица 7 – Составы потоков в первом варианте у колонны С-203
|
|
Массовая доля компонента во фракции, % | |
|
Н-Парафин |
Фр.С14-С18 |
Фр.С19 и выше |
|
Тридекан(С13Н28) |
0,10 |
0 |
|
Тетрадекан(С14Н30) |
27,83 |
0 |
|
Пентадекан (С15Н32) |
25,91 |
0 |
|
Гексадекан (С16Н34) |
21,15 |
0 |
|
Гептадекан (С17Н36) |
17,27 |
0,01 |
|
Октадекан (С18Н38) |
7,83 |
26,54 |
|
Нонадекан (С19Н40) |
0,01 |
62,27 |
|
Эйкозан (С20Н42) |
0 |
11,30 |
Далее был сделан расчет колонны С-204.Подробный расчет колонны указан в Приложение …В таблице 8 указаны основные параметры, в таблице 9 показаны составы дистиллята и кубового остатка колонны С-204.
Таблица 8 – Режимные параметры колонны С-204
|
Режимные параметры |
Значение |
|
Температура верха, оС |
213 |
|
Температура низа, оС |
271 |
|
Давление верха, кПа |
20 |
|
Давление низа, кПа |
30 |
|
Минимальное флегмовое число |
2,2 |
Продолжение таблицы 8
|
Режимные параметры |
Значение |
|
Рабочее флегмовое число |
2,9 |
Таблица 9 – Составы дистиллята и кубового остатка
|
|
Сырье |
Дистиллят(Фр.С14-С17) |
Кубовый остаток(Фр.С17-С18) | |||||||
|
|
Х'f* |
Xf** |
Расход, кг/час |
Y'D* |
YD** |
Расход, кг/час |
X'W* |
XW** |
Расход, кг/час | |
|
Тридекан (С13Н28) |
0 |
0 |
0,95 |
0 |
0 |
0,95 |
0 |
0 |
0 | |
|
Тетрадекан (С14Н30) |
0,28 |
0,31 |
3006,50 |
0,31 |
0,34 |
3006,5 |
0 |
0 |
0 | |
|
Пентадекан (С15Н32) |
0,26 |
0,27 |
2799,19 |
0,29 |
0,29 |
2799,2 |
0 |
0 |
0 | |
|
Гексадекан (С16Н34) |
0,21 |
0,20 |
2284,69 |
0,24 |
0,23 |
2284,5 |
0 |
0 |
0,18 | |
|
Гептадекан (С17Н36) |
0,17 |
0,16 |
1866,34 |
0,16 |
0,14 |
1509,9 |
0,3 |
0,31 |
356,42 | |
|
Октадекан (С18Н38) |
0,08 |
0,07 |
845,90 |
0 |
0 |
3,55 |
0,7 |
0,69 |
842,34 | |
|
Нонадекан (С19Н40) |
0 |
0 |
0,88 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 | |
* X',Y' – массовая доля компонента в смеси,%;
** X,Y – мольная доля компонента в смеси.
В таблице 10 показаны конструктивные параметры, которые рассчитаныпо методу Фенске-Андервуда в Приложении В.
Таблица 10 – Конструктивные параметры колонны С-204
|
Параметры |
Значение |
|
Диаметр колонны, м |
2 |
|
Высота колонны, м |
18 |
|
Минимальное число теоретических тарелок |
17 |
|
Рабочее число тарелок |
34 |
Далее в программе Aspen Hysys была смоделирована модель колонны С-204(рисунок 7).В таблице 11 показано сравнение режимных параметров расчетных данных и данные по модели.
Рисунок 7 – Модель колонны С-204
Таблица 11 – Режимные параметры
|
Режимные параметры |
Расчетные данные |
Данные по модели |
Относительная погрешность,% |
|
Температура верха, оС |
213,0 |
208,0 |
1 |
|
Температура низа, оС |
271,0 |
259,9 |
4 |
|
Давление верха, кПа |
20 |
20 |
0 |
|
Давление низа, кПа |
30 |
30 |
0 |
|
Расход фр. С14-С17, кг/час |
9604,1 |
9604,1 |
0 |
|
Расход фр. С17-С18, кг/час |
1200,6 |
1200,0 |
0 |
Модель колонны С-204. Второй вариант
Во втором варианте (рисунок 8) на колонне С-203 сверху выделяется фракция С14-С17, а снизу – фракция С18 и выше. Фракция С18 и выше поступает в колонну С-204, сверху которой выделяется фракция С17-С18,а снизу С19 и выше.
Рисунок 8 – Второй вариант модели колонны С-204
Для того чтобы получить необходимую модель надо было изменить режимные параметры у колонны С-203. Режимные параметры указаны в таблице 12.
Таблица 12 – Режимные параметры колонны С-203 во втором варианте
|
Режимные параметры |
Значения |
|
Температура низа, оС |
263,3 |
|
Температура на 7 тарелке, оС |
226 |
|
Температура питания, оС |
286 |
|
Температура переохлаждения, оС |
173 |
|
Давление верха, кПа |
20 |
|
Давление низа,кПа |
33 |
|
Расход фр. С14-С17, кг/ч |
9714 |
|
Расход фр. С18 и выше, кг/ч |
1531 |
|
Расход горячего орошения, кг/ч |
11 |
Т.к. поменялись режимные параметры, то, следовательно, поменялись составы потоков. Составы фракций указаны в таблице 13.
Таблица 13 – Составы потоков во втором варианте у колонны С-203
|
|
Массовая доля компонента во фракции, % | |
|
Н-Парафин |
Фр.С14-С17 |
Фр.С18 и выше |
|
Тридекан(С13Н28) |
0,10 |
0 |
|
Тетрадекан (С14Н30) |
31,67 |
0 |
|
Пентадекан (С15Н32) |
28,82 |
0 |
|
Гексадекан (С16Н34) |
23,49 |
0,20 |
|
Гептадекан (С17Н36) |
15,83 |
21,45 |
|
Октадекан (С18Н38) |
0,09 |
57,22 |
|
Нонадекан (С19Н40) |
0 |
17,93 |
|
Эйкозан (С20Н42) |
0 |
3,20 |
Далее был сделан расчет колонны С-204.Подробный расчет колонны указан в Приложение В. В таблице 14 указаны основные параметры колонны С-204.
Таблица 14 – Режимные параметры колонны С-204
|
Режимные параметры |
Значение |
|
Температура верха, оС |
247,8 |
|
Температура низа, оС |
289,6 |
|
Давление верха, кПа |
20 |
|
Давление низа, кПа |
30 |
|
Минимальное флегмовое число |
3,6 |
|
Рабочее флегмовое число |
4,6 |
В таблице 15 показаны составы дистиллята и кубового остатка колонны С-204.
Таблица 15 – Составы дистиллята и кубового остатка
|
|
Сырье |
Дистиллят |
Кубовый остаток | ||||||||
|
Компонент |
Х'f* |
Xf** |
Расход, кг/час |
Y'D* |
YD** |
Расход, кг/час |
X'W* |
XW** |
Расход, кг/час | ||
|
Гексадекан (С16Н34) |
0,20 |
0,002 |
3,1 |
0,4 |
0,005 |
3,1 |
0 |
0 |
0 | ||
|
Гептадекан (С17Н36) |
21,50 |
0,230 |
328,4 |
27,3 |
0,30 |
328,4 |
0 |
0 |
0 | ||
|
Октадекан (С18Н38) |
57,20 |
0,590 |
876,0 |
71,8 |
0,74 |
865,6 |
3,2 |
0,03 |
10,4 | ||
|
Нонадекан (С19Н40) |
17,90 |
0,170 |
274,5 |
0,5 |
0,01 |
6,0 |
82 |
0,83 |
268,5 | ||
|
Эйкозан (С20Н42) |
3,20 |
0,030 |
49,0 |
0 |
0 |
0 |
15 |
0,15 |
49,0 | ||
* X',Y' – массовая доля компонента в смеси,%;
** X,Y – мольная доля компонента в смеси.
Таблица 16 – Конструктивные параметры колонны С-204
|
Параметры |
Значение |
|
Диаметр колонны, м |
1 |
|
Высота колонны, м |
19 |
|
Минимальное число теоретических тарелок |
19 |
|
Рабочее число тарелок |
37 |
Далее в программе Aspen Hysys была смоделирована модель колонны С-204(рисунок 8)
Рисунок 9 - Модель колонны С-204
Далее в таблице 17 сравниваются расчетные данные и данные по модели.
Таблица 17 – Режимные параметры
|
Режимные параметры |
Расчетные данные |
Данные по модели |
Относительная погрешность,% |
|
Температура верха, оС |
247,8 |
245,4 |
1 |
|
Температура низа, оС |
289,6 |
282,6 |
2 |
|
Давление верха, кПа |
20 |
20 |
0 |
|
Давление низа, кПа |
33 |
33 |
0 |
|
Расход фр. С17-С19, кг/час |
1203,1 |
1200,3 |
0 |
|
Расход фр. С20 и выше, кг/час |
327,9 |
330,7 |
1 |