ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ КОЛОННЫ

Таблица 2

Физико-химические свойства сырья

№ компонента	Пределы выкипания фракции	% масс.	tср, C	Мi	% мольн.
	28-58	2,09	43,0	65,057	5,62427	0,667814
	58-72	2,13	65,0	72,845	5,12050	0,687682
	72-85	1,99	78,5	78,103	4,45738	0,702087
	85-102	2,77	93,5	84,373	5,74712	0,713809
	102-140	7,77	121,0	97,037	14,03947	0,736061
	140-180	8,73	160,0	117,590	13,00545	0,777088
	180-240	13,64	210,0	148,390	16,11139	0,823778
	240-350	23,55	295,0	212,225	19,44219	0,869474
	350-К.К.	37,33	-	397,500	16,45224	0,915580
Итого	-		-	-		-

Пересчет массовых долей в мольные ведём по формуле:

Результаты расчётов физико-химических свойств сырья отбензинивающей колонны приведены в табл.2.

4. МИНИМАЛЬНОЕ ЧИСЛО ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ТАРЕЛОК

Проведём расчет методом температурной границы деления смеси.

Для этого определяем мольный отбор дистиллята Е' по отношению к сырью:

где D' и F' - мольный расход дистиллята и сырья в колонне, кмоль/ч.

В нашем случае Е' принимаем равным сумме мольных долей первых трёх фракций, которые должны пойти в дистиллят:

Е' = 0,15202

Определяем самую тяжелую фракцию, которая должна пойти в дистиллят - это третья фракция 72-85оС. Задаемся степенью извлечения этой фракции в дистиллят φD3 = 0,85. Это означает, что 85% этой фракции от потенциального её содержания в нефти пойдёт в дистиллят. В общем случае, чем выше степень извлечения фракции, тем больше требуется теоретических тарелок в колонне.

Степень извлечения этой фракции в остаток φW3:

φW3 =1 - φD3 = 0,15

Содержание данной фракции в дистилляте и в остатке рассчитываем по формулам:

= 0,85·4,45738/0,15202= 0,24923

=0,15·4,45738/(1-0,15202)= 0,00788

Рассчитываем коэффициент распределения ψi этой фракции:

= 31,60878

Принимаем среднее давление в колонне Pср=4,5 ат = 0,45 МПа.

Определяем температурную границу деления смеси. Температурная граница - это значение температуры ТЕ, находящееся между значениями температур кипения при рабочих условиях двух фракций, лежащих по разные стороны воображаемой линии деления нефти. Эти фракции называются ключевыми. В первом приближении значение ТЕ можно найти как среднее арифметическое между температурами кипения этих ключевых фракций.

В нашем случае ключевыми фракциями являются третья и четвёртая фракции: 72-85оС и 85-102оС. При среднем давлении в колонне Рср находим температуры кипения этих фракций - Т3 и Т4. Для расчётов используем уравнение Ашворта.

Определяем функцию f(То) всех фракций по формуле:

где То - средняя температура кипения фракции при атмосферном давлении (табл.2), К

Например, для первой фракции 28-58оС:

7,4281630

Результаты расчетов для всех фракций приведены в табл. 3.

Таблица 3

Значения параметра f(То) фракций

Параметр	Значение параметра
f(T0)1	7,4281630
f(T0)2	6,6299711
f(T0)3	6,2005121
f(T0)4	5,7691102
f(T0)5	5,0837524
f(T0)6	4,2968571
f(T0)7	3,5191702
f(T0)8	2,5855713
f(T0)9	1,5689269

Вычисляем параметр f(Т) для ключевых фракций по формуле:

где Рср - среднее давление в колонне, ат

= 4,68922

=4,36297

Температура кипения фракции при данном давлении:

, К

Получаем Т3 = 412,38 К, Т4 = 429,34 К.

Истинная величина ТЕ находится между Т3 и Т4 и определяется методом подбора такого её значения, которое удовлетворяет следующим условиям:

428,216 К(TE)= 4,38361

Рассчитываем при температуре TE коэффициенты относительной летучести ai всех фракций:

;

где Рi - давление насыщенных паров фракции определяем по уравнению Ашворта при температуре TE, ат:

;

Например, для первой фракции:

1= =2,78758

Результаты расчетов представлены в таблице 4.

Таблица 4

Коэффициенты относительной летучести фракций при температуре ТЕ

Обозначение параметра	Значение параметра
12,78758
21,79813
31,35547
40,97816
50,51985
60,19619
70,04881
80,00304
90,00000345

Определяем минимальное число теоретических тарелок в колонне:

= lg(31,60878)/lg(1,35547)=11,35433

. СОСТАВ ДИСТИЛЛЯТА И ОСТАТКА

Находим коэффициенты распределения всех фракций i:

Например, для первой фракции:

=113568,3604

Рассчитываем составы дистиллята и остатка по формулам:

Например, для первой фракции:

При верном подборе ТЕ выполняются условия:

Результаты расчета составов дистиллята и остатка представлены в табл.5.

Таблица 5

Состав дистиллята и остатка

№	Пределы выкипания фракции	Рi, ат	ai	Yi
	28-58	12,54411	2,78758	113568,360	0,36995	3,257.10-6
	58-72	8,09158	1,79813	782,20603	0,33444	0,00043
	72-85	6,09963	1,35547	31,60878	0,24923	0,00788
	85-102	4,40172	0,97816	0,77823	0,04629	0,05948
	102-140	2,33933	0,51985	0,00059	0,00010	0,16555
	140-180	0,88285	0,19619			0,15337
	180-240	0,21963	0,04881			0,19000
	240-350	0,01369	0,00304			0,22928
	350-к.к.	1,556.10-5	3,45.10-6			0,19402
S	-	-	-	-	1,00000	1,00000

. МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС КОЛОННЫ

Таблица 6

Материальный баланс колонны

ФРАКЦИЯ	С ЫР Ь Ё
	% мольн.	кмоль/ч	% масс.	кг/ч	тыс т/г
28-58	5,62427	236,04052	2,08843	15356,08824	125,30568
58-72	5,12050	214,89827	2,12898	15654,26471	127,73880
72-85	4,45738	187,06836	1,98705	14610,64706	119,22288
85-102	5,74712	241,19664	2,76767	20350,54412	166,06044
102-140	14,03947	589,21173	7,77585	57175,33824	466,55076
140-180	13,00545	545,81585	8,72882	64182,48529	523,72908
180-240	16,11139	676,16674	13,64575	100336,38235	818,74488
240-350	19,44219	815,95470	23,55057	173165,98529	1413,03444
350-К.К.	16,45224	690,47140	37,32688	274462,38235	2239,61304
Итого		4196,82420		735294,11765
ФРАКЦИЯ	Д И С Т И Л Л Я Т
	% мольн.	кмоль/ч	% масс.	кг/ч	тыс т/г
28-58	36,99471	236,02893	33,51556	15355,33404	125,29953
58-72	33,44424	213,37665	33,92609	15543,42239	126,83433
72-85	24,92262	159,00811	27,10663	12419,05000	101,33945
85-102	4,62866	29,53116	5,43842	2491,64030	20,33178
102-140	0,00984	0,06277	0,01329	6,09086	0,04970
140-180
180-240
240-350
350-К.К.
Итого		638,008		45815,538	373,855
ФРАКЦИЯ	О С Т А Т О К
	% мольн.	кмоль/ч	% масс.	кг/ч	тыс т/г
28-58	0,00033	0,01159	0,00011	0,75419	0,00615
58-72	0,04276	1,52162	0,01608	110,84232	0,90447
72-85	0,78847	28,06025	0,31786	2191,59706	17,88343
85-102	5,94764	211,66547	2,59020	17858,90382	145,72866
102-140	16,55463	589,14896	8,29166	57169,24738	466,50106
140-180	15,33700	545,81584	9,30884	64182,48519	523,72908
180-240	18,99976	676,16674	14,55250	100336,38235	818,74488
240-350	22,92769	815,95470	25,11550	173165,98529	1413,03444
350-К.К.	19,40171	690,47140	39,80724	274462,38235	2239,61304
Итого		3558,817		689478,580	5626,145