Расчет колонны для стабилизации бензина по методу ключевых компонентов (ректификационная колонна с диаметром 0,2 м и 84 клапанными тарелками), страница 8

Фракция	М	Состав
		моль. доля	% (масс.)	кмоль/ч	кг/ч
80 - 95 95 - 110 110 - 125 125 - 140 140 +	93,91 101,26 109,06 117,31 277,6	0,002 0,025 0,053 0,060 0,860	0,08 1,01 2,3 2,8 93,81	2,56 30,17 63,69 72,79 1022,45	240,19 3054,89 6946,1 8539,22 283833,3
Итого		1	100	1191,66	302313,7

3.3 Определение доли отгона сырья

Основываясь на литературных данных, примем температуру питания колонны t_F = 210 °C. Давление в колонне Р = 0,4 МПа.

Определим мольную долю отгона сырья методом последовательных итераций. Для ее определения в первом приближении зададимся  = 0,25.

Вычислим величину

где z_i - мольная доля узкой фракции;

k_i - константа фазового равновесия;

- доля отгона.

Если δ = 0, то принятое значение доли отгона является верным. Если равенство не выполняется, то находим новое значение доли отгона путем сложения предыдущего значения с абсолютной величиной δ.

Константу фазового равновесия найдем по уравнению

где р_i - давление насыщенны паров (ДНП) фракции, Па;

Р - рабочее давление, Па.

ДНП находим из уравнения Ашворта:

где р - ДНП фракции, Па;

Т - рабочая температура, К;

Т₀ - средняя температура кипения фракции, К.

Значение f(T₀) рассчитывается аналогично f(T).

При температуре питания t_F = 210 °C:

Расчет констант равновесия представлен в таблице 3.3.1.

Таблица 3.3.1 - Константы фазового равновесия

Компонент	Моль. доля	Tср, К	f(T0)	рi, Па	ki
до 28 28 - 50 50 - 65 65 - 80 80 – 95 95 – 110 110 – 125 125 – 140 140+	1,93 2,95 2,48 2,82 3,05 3,27 4,59 5,24 73,67	287 312 330,5 345,5 360,5 375,5 390,5 405,5 613	8,712 7,588 6,887 6,386 5.936 5.531 5.164 4.832 4,885	3884477,0 2686197,4 2008184,0 1568784,7 1213012,5 928703,7 703351,5 527647,5 553854,7	9,710 6,716 5,021 3,922 3,033 2,322 1,758 1,319 1,385

В ходе итерационного решения находим, что мольная доля отгона нефти  = 0,2718.

Массовая доля отгона нефти определяется по формуле:

где e_F - массовая доля отгона;

  - мольная доля отгона;

       М_t - молекулярная масса нефти при температуре питания. Определяется графически по графику зависимости молекулярных масс фракций от средних температур отбора (рисунок 3.1.3). М_t = 175,49;

М - молекулярная масса нефти.

.

3.4 Температуры верха и низа колонны

Определение температур верха и низа колонны будем определять из уравнений изотерм:

где y_i - мольная доля компонентов в дистилляте;

x_i - мольная доля компонентов в остатке;

k_i - константы фазового равновесия компонентов.

Константы фазового равновесия определяем по уравнению 3.3.2. Давление в колонне Р = 0,4 МПа.

Для определения температуры верха колонны зададимся двумя значениями температуры 100 °C и 130 °C.

При 100 °C

Расчет констант равновесия и значения Σ(y_i/k_i) представлен в таблице 3.4.1.

Таблица 3.4.1 - Расчет значения Σ(y_i/k_i) при 100 °C

Компонент	Моль. доля	Tср, К	f(T0)	рi, Па	ki	yi/ ki
до 28 28 - 50 50 - 65 65 - 80 80 - 95 95 - 110	0,12 0,18 0,15 0,17 0,19 0,19	287 312 330.5 345.5 360.5 375,5	8,712 7,588 6,887 6,386 5,936 5,531	894509,8 498668,6 314959,6 213554,1 142796,1 94360,1	2,236 1,247 0,787 0,534 0,357 0,236	0,054 0,144 0,191 0,318 0,532 0,806
						2,045