ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Расчет ректификации нефтяных смесей из "Перегонка и ректификация в нефтепереработке" Расчет ректификации нефтяных смесей производится путем решения системы уравнений материального баланса, фазового равновесия и теплового баланса на каждой тарелке. Такой расчет называют термодинамическим расчетом и выполняют его на ЭВМ. Особенности расчета ректификации нефтяных смесей обусловлены в первую очередь непрерывным характером разделяемой смеси и специфическими требованиями, предъявляемыми к продуктам ректификации. [c.87] Другой особенностью расчета процесса ректификации нефтяных смесей является необходимость комплексной оценки свойств получаемых продуктов. Как известно, расчет процесса ректификации выполняется с целью определения таких условий его проведения, которые обеспечивают получение продуктов с заданными эксплуатационными свойствами. В то же время большинство эксплуатационных свойств нефтепродуктов определяется не температурными пределами выкипания получаемых фракций, лежащих в основе термодинамического расчета процесса ректификации. Эго вызывает необходимость использоваиия дополнительных расчетов для перехода от эксплуатационных свойств нефтепродуктов к температурам выкипания нефтяных смесей или для обратных пересчетов. [c.88] Задание 1 — кривая ИТК сырья задание 2 — требование на содержание примесей в продуктах задание 3 — условие подачи сырья в колонну подпрограмма 1— разбиение непрерывной исходной смеси на условные дискретные компоненты и переход от кривой ИТК к концентрациям компонентов подпрограмма 2 — расчет по линейной модели ориентировочных значений показателей четкости и температурных границ разделения и далее на их основе расчет величин отборов продуктов подпрограмма 3 — расчет доли отгона сырья на входе в колонну и определение их энтальпии подпрограмма 4 — поверочный расчет тарельчатой модели ректификационной колонны с определением состава продуктов, температуры и величины потоков пара и жидкости на тарелках подпрограмма 5 —ручное или машинное изменение параметров задачи, числа тарелок или режима работы колонны по дпpiD грамма 6 — уточнение содержания примесей в продуктах на основе обратного перехода от условных дискретных компонентов к непрерывной смеси подпрограмма 7 — расчет составов продуктов из концентраций в кривые ИТК и стандартной разгонки и вычисление дополнительных показателей качества нефтепродуктов. [c.89] В первой части программы по заданным температуре и давлению на входе в колонну определяют долю отгона сырья, составы паровой и жидкой фаз и их энтальпии. Состав сырья, заданный кривой ИТК, вводят в машину в виде координат дискретных точек. Аналогичным образом вводят кривые зависимости средних молекулярных масс и плотностей компонентов от их температур кипения. Задание на дискретизацию записывают в виде таблицы температурных границ условных компонентов (ее готовят вручную или вводят в качестве готового массива). Истинные дискретные компоненты на кривой ИТК изображаются ступенями, при этом для представления каждого компонента требуются две координаты. В порядке подготовки данных для расчета массовые концентрации и массовый расход сырья переводят в мольные величины. [c.89] Третья часть программы осуш,ествляет выдачу на печать результатов расчета, а также вычисление дополнительных показателей качества нефтепродуктов. Например, по специальным программам кривые ИТК пересчитываются в кривые фракционной разгонки, определяются основные характеристики четкости ректификации, температуры вспышки и кристаллизации дизельных топлив, октановые числа бензинов и т. д. [c.89] Принципиальная схема произвольной структуры —I—разделительного процесса с -1 т фазовыми превращениями— простой перегонкой, ректификацией, отпариванием, абсорбцией, экстракцией и т. п. — может рассматриваться как противоточный каскад из N секций (рис. 1-48). В текущую /-ю секцию могут подаваться паровой // и жидкостной [, потоки сырья, а также паровые и жидкостные потоки, выходящие из произвольной к-и сехции (кФ1) в количестве, пропорциональном коэффициентам распределения потоков и /й. Коэффициенты а к обозначают долю потока, поступающего в секцию / из секции к. В /-ю секцию может подводиться или отводиться из секции тепло в количестве Qj. [c.90] Общая система уравнений материального баланса, фазового равновесия и теплового баланса для такой структуры, записанная в векторно-матричной форме, выглядит следующим образом. [c.90] Зависимыми переменными общей системы уравнений в этом случае являются жидкостные потоки Lj и эффективные температуры Т/. Включение в исходные данные тепловых нагрузок по всем секциям обеспечивает, с одной стороны, единообразное математическое описание процесса разделения и, с другой, — дает возможность, не меняя алгоритма, рассч итывать любой разделительный процесс простую перегонку и ректификацию с водяным паром или без такового, абсорбцию, экстрактивную ректификацию и т. д. [c.92] В основу потарелочного термодинамического расчета ректификации нефтяных смесей в сложных разделительных системах в работе [84] положены коэффициенты разделения компонентов р,-между смежными секциями колонны. В качестве итерируемых величин приняты логарифмы коэффициентов разделения T] = lg pi, обеспечивающие получение более стабильного решения. Подробно с использованием коэффициентов разделения для анализа и расчета процесса ректификации можно ознакомиться по работе [84]. [c.93] Таким образом, при уточнении состава продуктов по приведенным у Лвнениям вместо итерационного решения исходной системы уравнений высокой размерности с большим числом компонентов решается небольшая система уравнений без итераций. [c.93] Для расширения возможностей и границ иопользования рассмотренного выше точного термодинамического расчета целесообразно комбинировать его с приближенным расчетом (линейной моделью процесса). Так, если заданы требования на содержание примесей в продуктах, то по специальной программе могут быть найдены параметры линейной модели, при которых эти требования выполняются. При расчете по линейной модели определяют также величины допустимых потоков, необходимые для получения заданных значений примесей. Полученную при этом четкость разделения используют для подбора числа тарелок, кратности орошения или тепловых нагрузок на конденсатор и кипятильник. [c.93] При расчете перегонки и ректификации неидеальных смесей для сложных разделительных систем целесообразно после первой итерации определить значения констант и энтальпий потоков с учетом влияния состава смеси, затем для этих значений найти у зависимости их от температур и давлений в виде экспоненциальных или гиперболических зависимостей и дополнить этими уравнениями общую систему уравнений на последующих итерациях и, наконец, на последней итерации снова уточнить значения констант и энтальпий с учетом влияния состава смеси. [c.94] При расчете ректификации нефтяных смесей, как известно, наибольшую сложность вызывает расчет перегонки нефти в атмосферной колонне. В связи с этим рассмотрим некоторыг рекомендации, касающиеся выбора числа тарелок в колонне, расхода водяного пара, давления процесса и опособов определения температур потоков для первого приближения в расчете. [c.94] Очевидно, вычисленная температура нагрева нефти должна быть меньше температуры ее термического разложения. [c.95] Вернуться к основной статье