Технологический расчет основного аппарата

Материальный баланс колонны.

Таблица 5.2 - Материальный баланс колонны V-17

 

Наименование сырья, конечного продукта	%	Масса, тонн/год	Масса, тонн/сутки	Масса, кг/с
Поступило: Комбинированное сырье + куб стабилизатора		449746,56	1322,78	15,31
Итого		449746,56	1322,78	15,31

Продолжение таблицы 5.2

 

1[а1]
Получено: Изомеризат Пенекса	48,18	200312,51	589,16	6,82
Гептановая фракция (кубовый продукт V-17)	8,21	36924,2	108,6	1,25
Боковой погон	43,11	193885,7	570,25	6,98
Потери	0,53	2383,7	7,01	0,08
Итого:		449746,56	1322,78	15,31

Находим расходы дистиллята и кубового остатка

 

Питание:

,

-молярная масса гексановой фракции, равная 120 ;

-молярная масса бензина, равная 86 ;

X_F -мольная концентрация гексановой фракции в бензине, мол. доля, ;

-массовая концентрация бензина в гексановой фракции масс. доля, .

=

 

Дистиллят:

,

где -мольная концентрация дистиллята, мол. доля, ;

-массовая концентрация дистиллята, масс. доля, .

 

Кубовый остаток:

 

, (4)

X_W- мольная концентрация остатка, мол. доля, ;

- массовая концентрация остатка, масс. доля, .

=

 

Относительный мольный расход питания:

F= , (5)

где F-расход сырья при ректификации, .

 

F= = =4,14 ().

Определяем минимальное число флегмы:

R_мин= (6)

R_мин= ,

где =0,74 – мольная доля бензиновой фракции в паре, равновесной с жидкостью питания.

R=1,3·R_мин+0,3 (7)

R=1,3·2,63+0,3= 3,68

В= =

 

Уравнения рабочих линий:

а) верхней(укрепляющей) части колонны:

y= ·x+ (8)

 

y= +

 

y=0,43·x+0,52

 

б) нижней(исчерпывающей) части колонны:

 

y= (9)

 

y= -

 

y=2,8·x-1,79·0,23

 

y=2,8·x-0,4

Определение скорости пара и диаметра колонны

Средние концентрации жидкости:

 

а)в верхней части колонны

 

(10)

= =

 

б) в нижней части колонны

 

= (11)

(11)

Средние концентрации пара находим по уравнениям рабочих линий

а) в верхней части колонны:

 

(12)

= 0,15 + 0,567 = 0,727

б) в нижней части колонны:

 

- (13)

·0,2 - ·0,23 = 0,136

 

Средние температуры пара определяем по диаграмме t-x,y [приложение 2]:

 

а) =0,31 =112ºC,

б) =0,14 =126ºС.

 

 

Средние мольные массы и плотности пара:

а) = · + ·(1- ) (14)

 

=120·0,31+86·(1-0,31)=37,2+59,7=96,8 ()

= (15)

 

= =1,22()

 

б) = + ·(1- ) (16)

 

=120·0,14+86·(1-0,14)=16,82+73,96=89,96 (

= (17)

 

= =0,89().

 

 

Средняя плотность пара в колонне:

= (18)

 

=

 

Температура в верху колонны при равна 101ºС, а в кубе-испарителе при равна 123ºС по диаграмме t-x, y.

Плотность бензина при 101ºС =434 ,а гексановой фракции при 121ºС =658 [7, с. 512].

 

Принимаем среднюю плотность жидкости в колонне:

=

(19)

(19)

 

 

Определяем скорость пара в колонне. По данным каталога-справочника «Колонные аппараты» принимаем расстояние между тарелками h=0,3 м. Для решетчатых тарелок по графику [7, с. 323] находим значение коэффициента С: 0,03.

 

Скорость пара в колонне:

=С· (20)

=0,012· =0,38 (

 

Объемный расход проходящего через колонну пара при средней температуре в колонне:

= (21)

ºС

, (22)

где -мольная масса дистиллята, равная

(23)

=0,92·120+(1-0,92)·86=117,2 ;

Р- давление насыщенного пара, Па;

Р₀ - атмосферное давление при Т₀=273К, равное 101325 Па.

 

V= = =3,67 ()

 

Диаметр колонны:

D=

(24)

D= =3,76 (м)

По каталогу-справочнику «Колонные аппараты» принимаем диаметр колонны 4000 мм. Тогда скорость пара в колонне будет:

 

(25)

=0.34 ().