Расчет колонны для стабилизации бензина по методу ключевых компонентов (ректификационная колонна с диаметром 0,8 м и 27 клапанными тарелками), страница 3

Расчет стабилизационной колонны по методу ключевых компонентов заключается в выборе границы деления многокомпонентной смеси и определении легкого ключевого компонента (ЛКК) и тяжелого ключевого компонента (ТКК). В данном случае принимаем, что ЛКК –  н-С₄Н₁₀, ТКК – фракция 28 – 40 ⁰С, а также, что компоненты легче ЛКК и тяжелее ТКК полностью переходят соответственно в дистиллят и остаток.

Определим потенциальное содержание ЛКК (н-С₄Н₁₀) среди легких компонентов:

,                                              (3.4)

где    Y_п – потенциальное содержание ЛКК (н-С₄Н₁₀) среди легких компонентов, доли (масс.);

ν`_УВ – выход углеводородов (на фракцию 0 – 180 ⁰С), % (масс.), i – порядковый номер углеводорода, n – количество легких компонентов (n=4).

Для определения содержания ЛКК в дистилляте необходимо задать долю от исходного содержания ЛКК в дистилляте.

,                                            (3.5)

где    у_D,l – содержание ЛКК в дистилляте, доли (масс.);

U_D – доля от исходного содержания ЛКК в дистилляте. Принимаем U_D=0,9.

.

Для определения содержания ЛКК в остатке необходимо задать долю от исходного содержания ЛКК в остатке.

,                                         (3.6)

где    x_W,l – содержание ЛКК в остатке, доли (масс.);

U_W – доля от исходного содержания ЛКК в остатке. Принимаем U_W=0,05;

ν_фр – выход отдельных фракций (на фракцию 0 – 180 ⁰С), доли (масс.), принимаем порядковый номер ЛКК l=4, а ТКК h=5.

Производительность колонны по дистилляту определяем по уравнению:

,                                            (3.7)

где    D – производительность колонны по дистилляту, кг/ч;

F – производительность колонны по сырью, кг/ч.

Тогда количество остатка по уравнению (3.8) составит:

,                                                  (3.8)

где    W – производительность колонны по остатку, кг/ч.

.

Количество ЛКК в дистилляте:

,                                              (3.9)

где    d_l – количество ЛКК в дистилляте, кг/ч;

y_D,l – содержание ЛКК в остатке, доли (масс.);

D – производительность колонны по дистилляту, кг/ч.

Количество ЛКК в остатке:

,                                              (3.10)

где    w_l – количество ЛКК в остатке, кг/ч;

x_W,l – содержание ЛКК в остатке, доли (масс.);

W – производительность колонны по остатку, кг/ч.

.

Рассчитаем коэффициенты извлечения ЛКК в дистиллят и остаток по формулам (1.11) и (1.12) соответственно:

,                                            (3.11)

,                                            (3.12)

где    φ_D,l – коэффициент извлечения ЛКК в дистиллят;

φ_W,l – коэффициент извлечения ЛКК в остаток;

d_l – количество ЛКК в дистилляте, кг/ч;

w_l – количество ЛКК в остатке, кг/ч.

,

.

Рассчитанные значения коэффициентов извлечения удовлетворяют условию извлечения: φ_D,l=0,95>0,8 и φ_W,l=0,05<0,2.

В соответствии с методикой расчета легкие компоненты до ЛКК
(н-С₄Н₁₀) полностью переходят в дистиллят, а тяжелые компоненты после ТКК (фракция 28 – 40 ⁰С) полностью переходят в остаток.

Содержание компонентов в дистилляте определим по формуле:

,                                             (3.13)

где    d – содержание компонентов в дистилляте, кг/ч;

ν_фр – выход отдельных фракций (на фракцию 0 – 180 ⁰С), доли (масс.).
i – порядковый номер легких компонентов, не включая ЛКК;

F – производительность колонны по сырью, кг/ч.

Содержание компонентов в остатке определим по формуле:

 

,                                             (3.14)

где    w – содержание компонентов в остатке, кг/ч;

F – производительность колонны по сырью, кг/ч;

ν_фр – выход отдельных фракций (на фракцию 0 – 180 ⁰С), доли (масс.).
i – порядковый номер тяжелых компонентов, не включая ТКК.

Количество ТКК в дистилляте и остатке определяется из уравнений материального баланса (3.15) и (3.16) соответственно:

,                                     (3.15)

,                                   (3.16)