Расчет колонны для стабилизации бензина по методу ключевых компонентов (ректификационная колонна с диаметром 0,8 м и 27 клапанными тарелками), страница 14

Используя справочные данные о плотности нефтяных фракций /1/, определим плотность узких фракций при их средней температуре выкипания графически по рисунку 3.3. Справочные и расчетные значения представим в виде таблицы 3.18.

Рисунок 3.3 – Зависимость плотности нефтяных фракций от их средней температуры выкипания

Таблица 3.18 – Плотность узких нефтяных фракций

Компонент	Средняя температура выкипания фракций, 0С	Плотность узких нефтяных фракций, ρ420
28 – 40 0С	34	0,571
40 – 60 0С	50	0,617
60 – 80 0С	70	0,675
80 – 100 0С	90	0,727
100 – 120 0С	110	0,736
120 – 140 0С	130	0,754
140 – 160 0С	150	0,765
160 – 180 0С	170	0,477

Рассчитаем плотности для смеси компонентов сырья и смеси компонентов остатка, причем значениями плотности углеводородных компонентов можно пренебречь, т.к. их содержание невелико.

,                                    (3.79)

,                                    (3.80)

где    ρF_смеси – относительная плотность смеси компонентов сырья;

ρW_смеси – относительная плотность смеси компонентов остатка;

ρ_фр – относительная плотность узких фракций, данные табл. 3.18;

ν_фр – выход отдельных фракций (на фракцию 0 – 180 ⁰С), % (масс.).
(n-l) – количество компонентов смеси, (n-l=12-4=8).

;

.

Энтальпии смеси компонентов сырья и смеси компонентов остатка в жидкой фазе рассчитывается по уравнениям (3.81) и (3.82) соответственно:

,          (3.81)

,        (3.82)

где    IF_ж – энтальпия смеси компонентов сырья в жидкой фазе, кДж/кг;

IW_ж – энтальпия смеси компонентов остатка в жидкой фазе, кДж/кг; 

ρF_смеси – относительная плотность смеси компонентов сырья;

ρW_смеси – относительная плотность смеси компонентов остатка;

t_F, t_W – температуры питания и остатка соответственно, ⁰С.

;

.

Энтальпия смеси компонентов сырья в паровой фазе:

,        (3.83)

где    IF_П – энтальпия смеси компонентов сырья в паровой фазе, кДж/кг;

ρF_смеси – относительная плотность смеси компонентов сырья;

t_F – температура питания , ⁰С.

Рассчитаем значение теплоемкости для ТКК (фракция 28 – 40 ⁰С) при температуре t_D=73,957 ⁰С по уравнению:

,                (3.84)

где    С_фр,h – теплоемкость ТКК (фракция 28 – 40 ⁰С) при температуре t_D=73,957 ⁰С, кДж/(кг_*⁰С);

t_D – температура в верхней части колонны , ⁰С;

ρ_фр,h – относительная плотность ТКК (фракция 28 – 40 ⁰С).

.

Тогда теплоемкость смеси компонентов дистиллята в жидкой фазе:

,                               (3.85)

где    CD_ж – теплоемкость смеси компонентов дистиллята при t_D=73,957 ⁰С, кДж/(кг_*⁰С);

С_фр,h – теплоемкость ТКК (фракция 28 – 40 ⁰С) при температуре t_D=73,957 ⁰С, кДж/(кг_*⁰С);

ρ_фр,h – относительная плотность ТКК (фракция 28 – 40 ⁰С);

ν_фр – выход отдельных фракций (на фракцию 0 – 180 ⁰С), данные
табл. 3.5, % (масс.). i – порядковый номер компонентов дистиллята.

Количество теплоты, вводимое сырьем в жидкой и паровой фазе, определяется по формулам:

,                           (3.86)

,                                    (3.87)

где    QF_ж – количество теплоты, вводимое сырьем в жидкой фазе, кВт;

QF_п – количество теплоты, вводимое сырьем в паровой фазе, кВт;

IF_ж – энтальпия смеси компонентов сырья в жидкой фазе, кДж/кг;

IF_П – энтальпия смеси компонентов сырья в паровой фазе, кДж/кг;

е – массовая доля отгона;

F – производительность колонны по сырью, кг/ч.

,

.

Тогда тепло, подводимое сырьем в колонну в парожидкостном состоянии, составит:

,                                       (3.88)

где    QF – количество теплоты, подводимое сырьем в колонну, кВт;

QF_ж – количество теплоты, вводимое сырьем в жидкой фазе, кВт;

QF_п – количество теплоты, вводимое сырьем в паровой фазе, кВт.

.

Количество теплоты, которое уносится потоком остатка из колонны, рассчитывается по уравнению: