1 Расчет бензольной ректификационной колонны установки лг 35-8/300б

1.1 Задание на проектирование

Рассчитать ректификационную колонну установки ЛГ 35-8/300Б, предназначенную для выделения товарного бензола.

Производительность колонны по сырью 14000 кг/ч.

Состав сырья, мас.% : бензол – 42.2, толуол – 54.6, арены состава С₈(принять зам-ксилол) – 3.2.

Температура сырья 115⁰С. Давление, МПа : верхнее сечение колонны – 0.15, секция питания – 0.17, нижнее сечение – 0.185.

Содержание бензола в дистилляте 99.9 мас.%, в кубовом остатке 0.05 мас.%.

1.2 Место бензольной ректификационной колонны в технологической схеме установки лг 35-8/300б

Бензольная колонна (К-103) входит в состав блока экстракции установки ЛГ 35-8/300Б, технологическая схема которого представлена в справочнике [13] и учебно-методическом пособии [14].

Ароматические углеводороды (бензол, толуол, ксилолы) получают в процессе каталитического риформинга гидроочищенной фракции 62 – 105⁰С с последующей экстракцией из стабильного катализата диэтиленгликолем, триэтиленгликолем, сульфоланом или смесью триэтиленгликоля и сульфолана [15, 16]. Из экстрактной фазы, полученной в экстракционной колонне К-101, в отпарной ректификационной колонне К-102 отгоняют рисайкл (насыщенные углеводороды, оставшиеся в экстрактной фазе, вместе с частью бензола), возвращаемый в экстрактор, и экстракт.

Далее по технологической схеме установки, разработанной в Ленгипронефтехиме, предусмотрена водная отмывка примесей экстрагентов, попадающих в экстракт. Значительное снижение расхода воды достигается при промывке не всего экстракта, а кубового остатка толуольной колонны К-104, в котором концентрируются экстрагенты [17, 18]. Предложенная реконструкция узла водной отмывки экстрагентов (сульфолана и триэтиленгликоля), попадающих в экстракт, осуществлена на установке ЛГ 35-8/300Б ПО «Киришинефтеоргсинтез».

В предбензольной колонне К-107 из экстракта отгоняется головная фракция, в которой в виде азеотропных смесей с бензолом концентрируются примеси насыщенных углеводородов. Дистиллят колонны К-107 возвращается в экстрактор, а кубовый остаток служит сырьем бензольной колонны К-103.

Колонна К-103 предназначена для выделения товарного бензола, а в следующей ректификационной колонне К-104 отгоняется товарный толуол.

1.3 Материальный баланс бензольной колонны

В связи с тем, что в задании на проектирование указано требующееся содержание бензола в дистилляте и кубовом остатке, при составлении материального баланса колонны может быть использован метод ключевых компонентов [1, 3]. Бензол выбран в качестве легкого ключевого компонента, а ближайший к нему более высококипящий углеводород – толуол, концентрирующийся в кубовом остатке, служит тяжелым ключевым компонентом. В соответствии с допущением метода, м-ксилол – углеводород, менее летучий по сравнению с тяжелым ключевым компонентом, считается остающимся полностью в кубовом остатке.

Из системы уравнений материального баланса колонны в целом по потокам и по бензолу

(1.1)

(1.2)

находят расход дистиллята

D= (1.3)

D= кг/ч

и расход кубового остатка

(1.4)

W= 14000 – 5910 = 8090 кг/ч

Материальный баланс бензольной колонны, составленный с учетом метода ключевых компонентов, приведен в табл.1.1. Все последующие расчеты выполняются с использованием концентраций компонентов, выраженных в мольных долях:

(1.5)

Таблица 1.1 - Материальный баланс бензольной колонны

	Сырье			Дистиллят			Кубовый остаток
Компо-нент	мас. доля	Fi, кг/ч	мол. доля	мас. доля	Di, кг/ч	мол. доля	мас. доля	Wi, кг/ч	мол. доля
Бензол	0.422	5908	0.4645	0.999	5904	0.9992	0.0005	4	0.0006
Толуол	0.546	7644	0.5096	0.001	6	0.0008	0.9441	7638	0.9510
м-Ксилол	0.032	448	0.0259	---	---	---	0.0554	448	0.0484
Всего	1.000	14000	1.0000	1.000	5910	1.0000	1.0000	8090	1.0000

Проверка выполнения материального баланса по ключевым компонентам :

D_i + W_i = F_i

5904 + 4 = 5908 кг/ч бензола

6 + 7638 = 7644 кг/ч толуола.