2.4 Расчёт сепаратора высокого давления

2.4.1 Исходные данные для расчёта

Задача расчёта – определение доли отгона реакционной смеси, которая поступает из реактора в сепаратор высокого давления.

Для определения доли отгона необходимо рассчитать константы фазового равновесия всех компонентов реакционной смеси, которые входят в водородсодержащий газ, углеводородный газ и гидрогенизат.

Состав углеводородных газов представлен в таблице 2.8.

Таблица 2.8 – Принимаемый состав углеводородных газов

Компоненты	Массовые доли	кг/час
Н2 СН4 С2Н6 С3Н8 С4Н10	0,093 0,435 0,258 0,115 0,099	426,25 1993,75 1182,50 527,08 453,75
Итого	1,000	4 583,33

Состав циркулирующего водородсодержащего газа обозначен в таблице 2.9.

Таблица 2.9 - Состав циркулирующего водородсодержащего газа

Компоненты	Массовые доли	кг/час
H2 СН4 С2Н6 С3Н8 С4Н10	0,192 0,427 0,201 0,103 0,077	6691,76 14 882,21 7 005,44 3 589,85 2 683,68
Итого	1,000	34 852,94

Состав входящих в сепаратор потоков представлен в таблице 2.10.

Таблица 2.10 - Состав входящих в сепаратор потоков

Компонент	кг/ч	Массовые доли
H2 СН4 С2Н6 С3Н8 С4Н10 H2S Бензин ДТ	7 118,01 16 875,96 8 187,94 4 116,93 3 137,43 2 486,98 2 340,69 239 938,73	0,025 0,059 0,029 0,014 0,011 0,009 0,008 0,844
Всего	284 202,67	1,000

Режим работы сепаратора принимаем: Т = 40°С = 313К; Р = 4 МПа.

2.4.2 Расчёт доли отгона на входе в сепаратор высокого давления

Расчёт доли отгона производится методом подбора из условия:

=1 (2.47)

где , – мольные доли компонентов в сырье и жидкой фазе, соответственно;

– мольная доля отгона;

– константа фазового равновесия при температуре и давлении в сепараторе.

Поскольку в сепараторах поддерживается давление выше атмосферного, то расчет констант фазового равновесия компонентов необходимо проводить с поправкой на это давление.

Значение для Н₂, H S и углеводородов С₁ – С₄ находим по номограмме [21, рисунок 2.29]:

, , , , , .

2.4.2.1 Константа фазового равновесия бензина

Константа фазового равновесия определяется через фугитивность.

, (2.48)

, (2.49)

, (2.50)

где - коэффициенты активности жидкой и паровой фаз соответственно.

Средняя температура кипения:

t= (t_HK +t_KK)/2 = (28+180)/2 = 104 C

Молекулярная масса рассчитывается по формуле Воинова:

М = 60 + 0,3∙t + 0,001∙t², (2.51)

где t – средняя температура кипения фракция, °С.

M = 60 + 0,3 * 104 + 0,001 * 104² = 107 кг/кмоль.

Плотность фракции при 15 °С:

ρ¹⁵₁₅=1,03*107/(107+44,29)=0,729

Характеризующий фактор по уравнению (2.29):

Т_кр=566 К, t_ср=114 [23, график 1.12]

Критическое давление:

МПа;

;

.

Для значений и находим коэффициент активности пара [21, с. 61]: .

Фугитивность паров:

МПа

Давление насыщенных паров бензина находим по формуле Ашворта:

, (2.52)

, (2.53)

где – давление насыщенных паров;

– температура однократного испарения °С;

– средняя температура кипения фракции °С.

, (2.54)

;

;

Па = 0,0089 МПа.

Приведённое давление:

.

Для значений МПа и находим коэффициент активности жидкости .

МПа.

Константа фазового равновесия бензина при 40 °С и 4,0 МПа:

Исходные данные для расчёта доли отгона для холодного сепаратора высокого давления (Т = 40 °С; Р = 4,0 МПа) сводим в таблицу 2.11.