Состав углеводородной смеси

Таблица 1.

• 2. Годовая производительность, тн — 189 000
• 3. Число часов непрерывной работы в году — 8520
• 4. Начальное давление, ати — 0,6
• 5. Начальная температура, ⁰С: — 16
• 6. Хладагенты:

оборотная вода с начальной температурой, ^оС…25.

пропиленовый холод, параметр,^оС …6.

пропиленовый холод, параметр,^оС …(-18).

пропиленовый холод, параметр,^оС …(-37).

этиленовый холод, параметр,^оС …(-56).

этиленовый холод, параметр,^оС …(-99).

Переведем исходное давление в систему СИ, для этого избыточное давление преобразуем в абсолютное:

Р = 1 + 0,6 = 1,6 атм.

В системе СИ давление имеет размерность Па, следовательно:

Р = 1,6: 10 = 0,16 МПа.

Для того чтобы определить способ для разделения углеводородной смеси, необходимо знать фазовое состояние исходной смеси.

Фазовое состояние можно определить, сравнивая температуру критическую углеводородной среды с исходной температурой, т.к. критическая температура определяет границы фазового состояния. Критическая температура является величиной аддитивной, следовательно, определяется как сумма произведений мольной доли каждого компонента на его критическую температуру:

Зная мольные доли и критические температуры каждого компонента, мы можем найти критическую температуру смеси. Для этого необходимо найти общую производительность:

= = 189 000 * 1000 / 8520 = 22 183.1 кгч.

Далее найдем производительность по каждому отдельному компоненту в смеси. Для этого общую производительность умножим на вес каждого компонента в смеси:

Для водорода: = 22 183,1 * 0,002 = 44,37 кгч Для метана: 22 183.1 0,094 = 2085,21 кгч Для этилена: 22 183.1 0,112 = 2484,51 кгч Для этана: 22 183.1 0,014 = 310,56 кгч Для пропилена: 22 183.1 0,566 = 12 555,64 кгч Для пропана: 22 183.1 0,048 = 1064,79 кгч Для бутана: 22 183.1 0,131 = 2905,99 кгч Для пентана: 22 183,1 0,032 = 709,86 кгч Для бензола: 22 183.1 0,001 = 22,18 кгч Проверим полученные результаты, найдя сумму полученных производительностей по каждому компоненту:

= 44,37 + 2085,21 + 2484,51 + 310,56 + 12 555,64 + 1064,79 + 2905,99 + 709,86 + 22,18 = 22 183,1кг/ч.

Полученный результат сходится с первоначальным, следовательно, производительность посчитана верно.

Далее нам необходимо рассчитать молярный расход каждого компонента. Для этого производительность каждого компонента нужно разделить на молярный вес этого компонента:

Водород:

Х = 44.37 / 2 = 22,185 кмоль/час Далее все оставшиеся компоненты рассчитываются подобно, а результаты вносятся в таблицу 2.

Определяем мольную долю каждого компонента в смеси:

Водород:

22.185 • 100 / 634,98 = 3,50%.

Далее все оставшиеся компоненты рассчитываются подобно, а результаты вносятся в таблицу 2.

Чтобы перевести температуры из К в °С нужно вычесть 273.15.

Водород:

33,6 — 273,15 = -239,89°С Далее все оставшиеся компоненты рассчитываются подробно, а результаты вносятся в таблицу 2.

Чтобы найти Х`(мольный вес) нужно:

Водород:

3,5/100 = 0,035.

Далее все оставшиеся компоненты рассчитываются подробно, а результаты вносятся в таблицу 2.

Теперь находим Т _крит по формуле: Х^`_i ^.Т _крит

Водород:

0,035 • (-239,89) = (-8,40) °С Далее все оставшиеся компоненты рассчитываются подробно, а результаты вносятся в таблицу 2 и складываются.

Так мы получим значение температуры:

Т крит. смеси = 13.7 0С В связи с тем, что критическая температура меньше исходной температуры, следует, что смесь находится в газовом фазовом состоянии.

Подберем наиболее подходящий способ разделения углеводородной смеси.

Адсорбционно-ректификационный считается эффективным для разделения газов с содержанием углеводородов С₃ — С₅, но в нашем случае необходимо разделить большое число компонентов, в состав которых входит водород, метан, этан, этилен к каждому из которых нужен соответствующий адсорбер. Также невозможно обеспечить непрерывность этого процесса, это значительно усложняет технологический процесс из-за трудностей при транспортировании адсорбента, делает его нецелесообразным из-за больших капиталовложений.

В абсорбционно-ректификационном способе существует аналогичная проблема в подборе абсорбентов, но тут используется жидкий абсорбент, что делает процесс проще в техническом плане. Однако абсорбционно-ректификационный способ значительно проще, его также использовать нецелесообразно, из-за присутствия в нашей смеси водорода, и легких углеводородов, невозможно добиться такой степени чистоты компонентов, как конденсационно-ректификационным способом, т.к. эти компоненты лучше разделить конденсацией. А не столь низкая температура, может только благоприятно сказаться на экономически более целесообразном выборе конденсационно-ректификационного способа.

Рассчитаем для примера критическую температуру МВФ и этилена.

Таблица 3.

Критические параметры для смеси МФВ и этилена.

Критическая температура МВФ =(-124,33° С), но максимально возможный холод — этиленовый, имеет температуру (-99° С), значит, нам нужно утяжелять фракцию, тем самым повышая температуру ее конденсации. Если вместе с МВФ мы выделим весь этилен, то критическая температура смеси будет (-84,19)° С, это означает, что мы сможем добиться режима полной конденсации, используя этиленовый холод.