7 Технологический расчет колонны

На основании практических данных по установке АВТ [6] колонна четкой ректификации бензина снабжена клапанными тарелками. Число тарелок: 60 (36 тарелок над зоной ввода сырья и 24 тарелок под зоной ввода сырья, гидравлическое сопротивление тарелки – 250 Па). Расстояние между тарелками принимается равным 0,25 метра. Давление на входе в колонну принято равным 350 кПа; за счет гидравлического сопротивления тарелок давление равно:

внизу колонны 350+24∙0,25=356 кПа,

вверху – 350-36∙0,25=341 кПа.

7.1 Расчёт температуры вверху колонны к-4

В колонну четкой ректификации подается бензиновая фракция 28-180°С. Целевыми продуктами являются фракции 28-70°С и 70-180°С. Фракция 28-70°С состоит из фр. 28-40оС – 0,62 %(масс.) на нефть, фр. 40-62оС – 2,26-0,62=1,64 %(масс.) на нефть [табл. 23, 2]; расход фракции 40-62оС составит 357143∙0,0113=4035 кг/ч, а расход фр. 28-40 оС – 6429-4035=2394 кг/ч и 7500-6429=1071 кг/ч фр. 62-70оС.

Молекулярные массы фракций находим по формуле Воинова [15]:

М28-40=60+0,3∙(28+40)/2+0,001∙((28+40)/2)2=71,4;

М40-62=60+0,3∙(40+62)/2+0,001∙((40+62)/2)2=77,9;

М62-70=60+0,3∙(62+70)/2+0,001∙((62+70)/2)2=84,2.

Раход фракций составляет:

G’28-40=2394/71,4=33,53 кмоль/ч;

G’40-62=4035/77,9=51,80 кмоль/ч;

G’62-70=(7500-6429)/84,2=12,72 кмоль/ч

Отсюда молярные доли компонентов:

=33,53/(33,53+51,80+12,72)=0,342;

=51,80/(33,53+51,80+12,72)=0,528

=12,72/(33,53+51,80+12,72)=0,130

Будем рассматривать каждую узкую бензиновую фракцию как отдельный компонент и вести расчет для двухкомпонентной системы. Тогда выражение (3.2) [15] можно записать в виде

.

Чтобы найти константы фазового равновесия k1 и k2, необходимо вначале определить давление насыщенных паров компонентов. Для этого используем формулу Ашворта [(1.5) 15], приняв в качестве температур кипения компонентов средние арифметические температуры начала и конца кипения фракций.

По графику Кокса [15] находим средние температуры кипения фракций при давлении 341 кПа:

фр. 28-40°С – 345 К (72 оС);

фр. 40-62°С – 345 К (85 оС);

фр. 62-70°С – 384 К (111 оС);

0,342∙345+0,528∙358+0,13∙384=357К (84 оС)

Значение функции температуры по формуле [15]:

;

поэтому зададимся температурой 93,5°С, близкой к средней температуре кипения фракции:

;

Давления насыщенных паров компонентов по формуле Ашворта:

lg(pнi-3158)=7,6715-2,68∙

где Т-температура вверху колонны, К;

Т0- температура кипения фракции при атмосферном давлении, К

lg(pнi-3158)=7,6715-2,68∙ рHi=497,0 кПа;

lg(pнi-3158)=7,6715-2,68∙ рHi=322,4 кПа;

lg(pнi-3158)=7,6715-2,68∙ рHi=216,5 кПа;

Все расчеты сведем в таблицу.

Таблица 7.1. К расчету температуры верха колонны.

Фракция, °С	Средняя температура кипения при атм.давлении, °С	Температура верха колонны, °С		, кПа
28-40	34	94	0,342	497,0	1,46	0,23
40-62	51	94	0,528	322,4	0,95	0,56
62-70	66	94	0,13	216,5	0,63	0,21
			Итого			1,00

Равенство (3.2) выполнено, следовательно, температура верха колонны подобрана верно и составляет 94°С.