![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Материальный баланс колонны деэтанизации
Расчетная часть
Исходные данные для расчета
Состав сырья – Выветренного валанжинского нестабильного конденсата, поступающего на питание колонны. СН4 0, 043; С2Н6 0, 046; С3Н8 0, 142; С4Н10 0, 116; С5Н12 0, 187; С6Н14 0, 197; С7Н16 0, 107; С8Н18 0, 086; С9Н20 0, 054; С10Н22 0, 022;
Расход сырья ВНК, м3/ч 110;
Коэффициент извлечения по массе в дистиллят СН4 1; С2Н6 0, 97; С3Н8 0, 12; С4Н10 0, 032; С5Н12 0, 013; С6Н14 0, 005; С7Н16 0, 005; С8Н18 0, 0008; С9Н20 0, 0004; С10Н22 0, 0002; Материальный баланс колонны деэтанизации
Определение характеристик исходного сырья. Мольная масса сырья находится по формуле
где
+ 0, 107 Найдем расход сырья ВАК, поступающего в колонну кг/ч: где
Массовые доли компонента в сырье определяются по формуле
х (СН4) =
х (С2Н6) =
х (С3Н8) =
х (С4Н10) =
х (С5Н12) =
х (С6Н14) =
х (С7Н16) =
х (С8Н18) =
х (С9Н20) =
х (С10Н22) =
∑ хi = 1.
Массовый расход компонентов рассчитывается по формуле
где GF – расход сырья, м3/ч – исходные данные.
GF(СН4) = 82020
GF (С2Н6) = 82020
GF (С3Н8) = 82020
GF (С4Н10) = 82020
GF (С5Н12)= 82020
GF (С6Н14) = 82020
GF (С7Н16) = 82020
GF (С8Н18) = 82020
GF (С9Н20) = 82020
GF (С10Н22) =82020
Число молей компонентов в массовом расходе сырья определяется по формуле
NF (СН4) =
NF (С2Н6) =
NF (С3Н8) =
NF (С4Н10) =
NF (С5Н12) =
NF (С6Н14) =
NF (С7Н16) =
NF (С8Н18) =
NF (С9Н20) =
NF (С10Н22) =
Состав и характеристики исходного сырья приведены в таблице 2.
Таблица 2 – Состав и характеристики исходного сырья
Определение характеристик дистиллята. Массовый расход компонентов в дистилляте определяется по формуле
D (СН4) =
D (С2Н6) =
D (С3Н8) =
D (С4Н10) =
D (С5Н12) =
D (С6Н14) =
D (С7Н16) =
D (С8Н18) =
D (С9Н20) =
D (С10Н22) =
Массовый расход дистиллята находится по формуле
D = ∑ Di, (10)
D = 3579, 274 кг/ч.
Массовая доля компонента в дистилляте определяется по формуле
xD (СН4) =
xD (С2Н6) =
xD (С3Н8) =
xD (С4Н10) =
xD (С5Н12) =
xD (С6Н14) =
xD (С7Н16) =
xD (С8Н18) =
xD (С9Н20) =
xD (С10Н22) =
∑ хD = 1.
Число молей компонента в дистилляте рассчитывается по формуле
ND (СН4) =
ND (С2Н6) =
ND (С3Н8) =
ND (С4Н10) =
ND (С5Н12) =
ND (С6Н14) =
ND (С7Н16) =
ND (С8Н18) =
ND (С9Н20) =
ND (С10Н22) =
Число молей в дистилляте определяется по формуле
ND = ∑ NDi, (13)
ND = 121, 338 кмоль/ч.
Мольная доля компонента в дистилляте находится по формуле
yD (СН4) =
yD (С2Н6) =
yD (С3Н8) =
yD (С4Н10) =
yD (С5Н12) =
yD (С6Н14) =
yD (С7Н16) =
yD (С8Н18) =
yD (С9Н20) =
yD (С10Н22) =
∑ yi=1.
Состав и характеристики дистиллята приведены в таблице 3.
Таблица 3 – Состав и характеристики дистиллята
Определение характеристик кубового остатка. Массовый расход компонента в остатке находится по формуле
Wi (СН4) = 742, 594 – 742, 594 = 0 кг/ч,
Wi (С2Н6) = 1489, 507 – 1444, 821 = 44, 685 кг/ч,
Wi (С3Н8) = 6743, 795 – 809, 255 = 5934, 539 кг/ч
Wi (С4Н10) = 7261, 884 – 232, 380 = 7029, 503 кг/ч,
Wi (С5Н12) = 14532, 4 – 188, 921 = 14343, 481 кг/ч,
Wi (С6Н14) = 18286, 39 – 91, 431 = 18194, 958 кг/ч,
Wi (С7Н16) = 11549, 07 – 57, 745= 11491, 326 кг/ч,
Wi (С8Н18) = 10581, 97 – 8, 465= 10573, 506 кг/ч,
Wi (С9Н20) = 7460, 485 – 2, 984 = 7457, 507 кг/ч,
Wi (С10Н22) = 3371, 897 – 0, 674 = 3371, 222 кг/ч.
СН4 – полностью поступает в дистиллят. Массовый расход кубового остатка определяется по формуле
W = ∑ Wi, (16)
W = 78440, 725 кг/ч.
Массовая доля компонентов в остатке рассчитывается по формуле
xW (С2Н6) =
xW (С3Н8) =
xW (С4Н10) =
xW (С5Н12) =
xW (С6Н14) =
xW (С7Н16) =
xW (С8Н18) =
xW (С9Н20) =
xW (С10Н22) =
∑ xW =1.
Число молей компонента в кубовом остатке находится по формуле
ND (С2Н6) =
ND (С3Н8) =
ND (С4Н10) =
ND (С5Н12) =
ND (С6Н14) =
ND (С7Н16) =
ND (С8Н18) =
ND (С9Н20) =
ND (С10Н22) =
Число молей в кубовом остатке рассчитывается по формуле
NW = ∑ NWi, (19)
NW = 958, 014 кмоль/ч.
Мольная доля компонента в остатке находится по формуле
x (С2Н6) =
x (С3Н8) =
x (С4Н10) =
x (С5Н12) =
x (С6Н14) =
x (С7Н16) =
x (С8Н18) =
x (С9Н20) =
x (С10Н22) =
∑ хi =1.
Состав и характеристики кубового остатка представлены в таблице 4. Таблица 4 – Состав и характеристики кубового остатка
Составим материальный баланс деэтанизатора в таблице 8, исходя из полученных результатов.
Мольная доля компонента в дистилляте находится по формуле
где Ki – константа фазового равновесия компонента дистиллята (определяем при Р = 2, 7 МПа и toC = 28oC (температура дистиллята) [стр. 26, 1].
x (СН4) =
х (∑ С2) =
х (С3Н6) =
х (С3Н8) =
х (∑ С4Н8) =
х (изо − С4Н10) =
х (норм − С4Н10) =
х (∑ С5Н10) =
х (изо − С5Н12) =
х (норм − С5Н12) =
х (∑ С6) =
∑ хi=1.
Результаты расчета приведены в таблице 5.
Таблица 5 – Расчет необходимого давления из условий конденсации дистиллята
По уравнению изотермы конденсации методом подбора давления в верхней части колонны и температуры верха. Согласно расчёта, условие изотермы выполняется (yi = ∑ Определим мольный состав равновесных паров. Методом подбора при давлении 2, 7 МПа, используя уравнение изотермы кипения, определим toCпитания
уi = Ki ∙ xi, (22)
у(СН4) = 8
у (∑ С2) = 4
у (С3Н6) = 1, 1
у (С3Н8) = 1, 6
у (∑ С4Н8) = 0, 053
у (изо − С4Н10) = 2, 1
у (норм − С4Н10) = 0, 19
у (∑ С5Н10) = 0, 04
у (изо − С5Н12) = 0, 048
у (норм − С5Н12) = 0, 042
у (∑ С6) = 0, 001
Условие изотермы выполняется ∑ уi = 1 при tокип = 112оС.
Результаты расчета приведены в таблице 6.
Таблица 6 – Результаты определения мольного состава равновесных паров
Для построения рабочей линии и линии равновесия заданная многокомпонентная смесь (сырье) сводится к псевдобинарной, состоящей из двух ключевых компонентов: ∑ С2 и С3Н8. Определение концентрации С2Н6 в исходной бинарной системе находится по формуле
xF =
xF =
Определение концентрации ∑ С2 в дистилляте производится по формуле
xD =
xD =
Определение концентрации ∑ С2 в остатке по формуле
xW =
xW =
Построение кривой фазового равновесия. Для построения кривой фазового равновесия в координатах «х - у» используют уравнение равновесия концентрации бинарной системы
у =
где α – относительная летучесть псевдобинарной смеси при условии ввода сырья
α =
α =
Задаваясь рядом произвольных значений «х» по формуле (26) определим равновесные концентрации компонента в газовой фазе «у». По найденным значениям «х - у» строится кривая равновесия фаз.
Таблица 7 – Данные для построения кривой равновесия фаз
у1 =
у2 =
у3 =
у4 =
У5 = У6 =
У7 =
У8 =
Построение рабочей линии в координатах «х - у». Определение координат точки В при х = 0
B =
где R – флегмовое число
R = Rmin ∙ β, (29)
где β = 1, 4, коэффициент избытка флегмы, Rmin – минимальное флегмовое число
Rmin =
где уР – равновесная концентрация этана в паровой фазе
уР =
уР =
Подставим данные в формулу (26) и получим результат
Rmin =
Подставим данные в формулу (24) и получим результат
B =
Число теоретических тарелок находится построением ступенчатой линии между линией равновесия и линией рабочей концентрации в пределах хW снизу вверх и от хD сверху вниз. В результате построения ступенчатой линии число теоретических контактов (тарелок) составило: - в концентрационной части – 28; − в отпарной части – 4. Действительное число контактов (тарелок)
ND =
ND =
Результаты, полученные при расчете материального баланса, сводим в таблицу 8.
В соответствии с данными расчета материального баланса колонны К-1 расходы потоков составляют:
Рисунок 8 – Распределение потоков продукта деэтанизации
|