Кіріспе. Мұнай мен оның әлемдік экономикадағы ролі. Органикалық заттардың өнеркәсібінің негізгі бағыттары



бет17/23
Дата02.12.2019
өлшемі5,51 Mb.
#52825
1   ...   13   14   15   16   17   18   19   20   ...   23
Байланысты:
ОЗХТ УМК КАЗ
ОЗХТ УМК КАЗ

Есеп: каталитикалық риформинг шикізаты ретінде ксилолдар алуға тығыздығы 420 – 0,7513 тар бензин фракциялары 120-140°С қолданылады. Шикізаттағы (молярлық көлемдегі) 5-градусты фракциялар құрамы:

120-150°С – 0,20

125-130°С – 0,24

130-135°С – 0,30

135-140°С – 0,26

Бензинді фракциялардың орташа молекулалық массасын табу (кг/кмоль).

Мәні =0,000831 (қайта санау үшін 420 ны 1515).

7. Қаныққан бу қысымы – бұл белгілі бір температурада сұйықпен тепе теңдікте болатын бу фазасынан туындаған қысым. Таза заттың қаныққан бу қысымы тек емпературадан тәуелді болады. Мұнайөнімі мен мұнайфракциялары үшін қаныққан бу қысымы тек температурадан ғана тәуелді емес ол бу қысымы мен сұйық фаза құрамы мен олардығң қатынасынана тәуелді болады. Төмен қысымдағы тар мұнай фракцияларының қаныққан бу қысымын есептеу үшін Ашворта формуласы қолданылады:


(1)

мұндағы Р – қаныққан бу қысымы, МПа;

Т – сәйкесті температура, К;

Т0орташа қайнау температурасы, К.



f(T) мен f(T0) температураларының функциясы мына теңдеумен суреттеледі:
(2)

(3)
В.П. Антонченков нақтылаған Ашворта формуласының түрі мынадай:
lg(p)=A[1-(T0lgT0/TlgT)lgB], (4)
мұндағы А=2,9+0,0125Т0-0,058М+0,0000482Т0М;

В=10+0,5·10-60+ТМ2; (5)

М – мұнайөнімінің молекулалық массасы, яғни осы формулада қаныққан бу қысымы Т мен Т0 функциясы болып қана қоймай, фракцияның молекулалық массасы болады. Қаныққан бу қысымын бір температурадан екінші температураға қайта есептеу үшін номограммалар қолданады. Біршама кең таралған Кокс (график) номограммасы болып табылады.

Рауль және Дальтон заңына бағынатын ерітінділер мен қоспалар үшін, қаныққан будың жалпы қысымы (Р0см) мына формуламен есептеледі:

Р0смi ,

мұндағы Рi – берілген температурадағы қоспа компоненттерінің парциалды қысымы.

Рi= Р0i·xI,

мұндағы Р0i – қоспа компоненттерінің қаныққан бу қысымы; xi – қоспа компоненттерінің мольдік үлесі.

Жоғары қысым аумағында шынайы газдар Рауль мен Дальтон заңына бағынбайды. Мұндай жағдайларда есептік және графиктік әдістермен табылған қаныққан бу қысымы критикалық параметрлермен, сығылу факторларымен, фугитивтілікпен нақтыланады.

8. Заттың критикалық жағдайы дегеніміз оның бу және сулы фазасы арасындағы шекара жоғалып кетеді, яғни олардың негізгі қасиеттері бірдей болады. Әр зат үшін қандай да бір қысымды жоғарлатқанда сұйыққа өтпейтін температура болады. Бұл температура критикалық температура Ткр деп аталады. Критикалық температураға сай келетін қаныққан бу қысымы критикалық қысым Ркр деп аталады. Критикалық температура мен қысымдағы бу көлемі критикалық көлем Vкр деп аталады. Критикалық параметрлер эмпирикалық формула бойынша анықталады:


Ткр=355+0,97а-0,00049а2 (6)

Келесідей есептеледі:



а = (1,8 Тср.мол.-359)1515



(7)
t70, t10 –70 және 10% мұнайөнімінің айдалу температурасы
Орташа қайнау температурасы мен тығыздық шамасы белгілі болғанда мұнай фракциялары үшін критикалық температура мен қысымды графиктік жолмен табуға болады. Үлкен көмірсутектер санынан тұратын мұнай фракциялары үшін критикалық параметрлерді псевдокритикалық яғни орташаланған параметрлер деп атайды.

Тп.кр және Рп.кр фракцияның молекулалық массасы мен сипаттамалық факторлар тәуелділігінен график бойынша табады.

Қолайлы салыстыратын жағдайда болатын заттар үшін Т-Р-V күйі, келтірілген деп аталады. Келтірілген параметрлер мына формуламен анықталады:

Тпр = Т/Ткр;

Рпр = Р/Рпр

Vпр = V/Vпр


Тпр, Рпр, Vпр мәндерін сығылу факторы, энтальпия және т.б. үшін технологиялық есептеулерде жиі қолданады.

9. Жоғары қысымдағы және жоғары температурадағы мұнайөнімдері мен олардың буы шынайы күйінен ауытқиды, сондықтан есептеуші формулаларға түзетуші коэфициентін енгізеді.

Егер Ван-дер-Ваальстың негізгі теңдеуіне z коэфициент енгізеді, ол сығылу коэффициенті деп аталады, сонда газ күйінің теңдеуі мына түрде болады:

PV = zRT,

мұндағы z –сығылу коэффициент, ол газ табиғатынан, t, p тәуелді (мұнай буы)

z эксперименталды немесе график көмегімен табылады. Қысым (Рпр) мен температура (Тпр) келтірілген мәнін біліп, z график бойынша табуға болады. Шынайы газдар үшін z=1. мұнай булары мен газды қоспалар үшін 7.3 мен 7.4 формуладағы критикалық параметрлер орнына (Ркр және Ркр) псевдокритикалық параметрлер мәнін қоюға болады (Тп.кр және Рп.кр). Псевдокритикалық параметрлер газтәрізді жеке көмірсутектердің қоспасы үшін, аддитивтілік ережесі бойынша формуламен анықтайды:

Тп.кр = уi·Ткрi;

Рп.кр=уi·Tкрi;

Pп.кр=уi·Ркрi (8)

уi – компоненттердің мольдік үлесі.

10.Фугитивтілік (ұшқыштық). Химиялық таза сұйықтың ұшқыштығы сұйық фазамен тепе теңдік жағдайында оның буының қысымымен өлшенеді.

Рауль және Дальтон заңы бойынша тепе теңдік жағдайында бу және сұйық фазасындағы компоненттің парциалды қысымы өзара тең болады:


(1)

Осыдан келіп



(2)
Р – жүйедегі жалпы қысым; Р°i – жүйе температурасындағы таза компоненттің қаныққан бу қысымы; уi мен хi - бу мен сұйықтағы сәйкесті компоненттің мольдік концентрациясы; k – фазалық тепе теңдік const.

Шынайы газдар мен булар Дальтон мен Рауль заңына бағынбайды әрі жоғары қысым жағдайында сәйкесті түзетулер енгізуді талап етеді. Дегенмен (1) теңдеу сақталады, егер Р мен Р°i орнына мына мәндерді fж және fп енгізсе яғни бу мен сұйықтың фугитивтілігі, сонда (1) мына түрге келеді

fп · уi = fж ·хi; а k= fж/ fп; (3)
Фугитивтілік қысым сияқты сол бірлікте өлшенеді. Фугитивтіліктің қысымға қатысы активтілік коэфициенті деп аталады.

Идеалды газ үшін  =1



(4)

осыдан f = · Р (5)

Р – жүйедегі немесе қаныққан бу қысымы

 енгізілген температура мен қысымдағы функция болып табылады. Сондықтан  графиктік анықтауға болады.



Мысалы:

115°С және 1,2МПа қ-пентан үшін фазалық тепе теңдіктің константасын (k) есептеу. Оның критикалық параметрлері:

tкр = 197,2°С, Ркр = 3,34МПа.

Шешуі: ол үшін қысым мен келтірілген температура мәнін тауып,  - активтілік коэфициентін табамыз:


(6)

(7)

График бойынша  = 0,76 fп = 0,76 ·1,2 = 0,91Мпа

Сұйық фаза сол температурада болады, бірақ Кокс графигі Р0пентана = 0,8МПа арқылы анықтауға болатын сәйкесті қаныққан бу қысымы Р0 тұрады. Бұл жағдайдағы келтірілген қысым:

(8)

Тпр = 0,82 мен Рпр = 0,24 мәні үшін график бойынша активтілік коэфициентін табамыз =0,81, тогда fж = 0,810,8 = 0,65МПа 



(9)
Негізгі әдебиет 7 [15-21]

Қосымша әдебиет 4 [3-15]

Бақылау сұрақтары:

  1. Мұнай фракцияларының компоненттік құрамы, орташа қайнау температурасы, тығыздығы, сипаттамалық фактор (К), молекулалық массасы, қаныққан бу қысымы туралы теориялық мәліметтерді біліп, есептер шығару жолын көрсет.

  2. Критикалық және келтірілген параметрлер.

  3. Сығылу (фактор) коэфициенті.

2 Тәжірибелік сабақ. Мұнай мен мұнайөнімдерінің жылулық қасиеттері



Тапсырмалар:

    1. Жылусыйымдылық

    2. Бутүзілу жылуы

    3. Энтальпия

    4. Жану жылуы


Әдістемелік ұсыныстар

Жылулық қасиеттерге жылусыйымдылық, жылулық бутүзілуі (булану) энтальпия, Жану жылуы және т.б.

1. Жылусыйымдылық, С –1 градуста зат массасы бірлігін қыздыруға арналған жылу мөлшері. Суреттеу тәсілінен тәуелді зат құрамын массалық [кДж/(кг·К)], молярлық [кДж/(кмоль·К)], көлемдік [кДж/(м3·К)] деп бөледі.

Практикада көбнесе меншікті жылусыйымдылығын қолданады, оның өлшем бірлігі СИ жүйесінде Дж/(кг·К).

Қыздыру температурасы жоғарлаған сайын сұйық мұнайөнімдерінің жылусыйымдылығы өседі, сондықтан мұнайөңдеуде шынайы және орташа жылусыйымдылығы қабылданған.

Шынайы меншікті жылусыйымдылығын есептеу үшін [кДж/(кг·К)] Крэг формуласы кең қолданылады:



(1)

Т-температура, жылусыйымдылығы анықталған, К.



Мұнайөнімінің химиялық құрамын ескеретін біршама дәл формула Ватсон мен Нельсондікі:

(2)
К – сипаттамалық фактор,

Т-температура, жылусыйымдылығы анықталған, К.



Мұнайөнімінің буының жылусыйымдылығын Бальке мен Кэй (кДж/(кг·К)) теңдеуі бойынша есептеуге болады :

(3)

Тұрақты температурада анықталатын газдар үшін жылусыйымдылық дегеніміз (изобарлық жылусыйымдылық) Ср ментұрақты көлемде (изохорлы жылусыйымдылық) Сv.

Шынайы газдар үшін Ср көп болады Сv, яғни

Ср – Сv = R (4)

R- газды тұрақтылық, 8,315 кДж/(кг·К) тең.

Шынайы газдардың жылусыйымдылығы мына формуламен есептеледі:

Ср = Срº - Ср (5)

Ср°- шынайы газға есептегендегі изобарлы жылусыйымдылық, кДж/(кг·К)

Ср – қысымға жылусыйымдылықтың түзетуі,

Ср – формула бойынша есептеледі:

Срº мен Ср1- келтірілген қысым мен температурадан тәуелді график бойынша анықталған түзетулер;

 - ацентриялық факторы, оны мына формуламен анықтауға болады:

 = 0,1745+0,0838 Тпр;

Тпр – келтірілген температура.


2. Химиялық таза заттар үшін бутүзілу жылуы дегеніміз (булану) жылу мөлшері, қаныққан мерзімге өткендегі сұйықпен сіңірілген, кДж/кг суреттеледі.

Мұнайөнімінің булану жылуын мына Трутон формуласымен есептеуге болады (кДж/кг):



(1)

К- пропорционалдық коэфициенті

Т- мұнайөнімінің қайнау температурасы, К

М- молекулалық масса


Көптеген көмірсутектер мен олардың қоспасы үшін атмосфералық қысымда К=83,7-91,2

К біршама дәл мәнін мына формуламен табуға болады:

К=36,63+19,13 ед Т (7)

Т- мұнайөнімінің қайнау температурасы, К.

Еще l теңдеуді сұйық және бу фазасының энтальпиясы айырмашылығы бойынша есептеуге болады, ол біркелкі температура мен қысымда алынған:
l =Jtп - Jtж J,кДж/кг (2)

3. Сұйық мұнай фракцияларының меншікті энтальпиясы (Jtж) кДж/кг жылу мөлшерін көрсетеді, онда 1кг (1кмоль) сұйықты қыздыруға қажетті яғни Оº С (273К) берілген температураға дейін. Jtж мына формуламен табады:



(3)

Т- сұйық температурасы



а деп белгілейміз, оның емпературадан тәуелділік мәні анықтамалық кестеде келтірілген.

Бу энтальпиясы (Jtп) жылу мөлшері шамасына сұйық энтальпиясы көп, сұйық булануы мен Буды қыздыруға жұмсалған. Jtп мына формуламен анықтайды:

Jпt = (129,58 + 0,136Т + 0,00059Т2)(4 - 1515) – 309 (4)

Т- бу температурасы

Оны қысқартуға болады, в деп белгілеп, в мәнін қосымшадан табуға болады.

Мұнайөнімі буының энтальпиясы қысым жоғарлаған сайын төмендейді. Мұнай буының энтальпиясын анықтау үшін жоғары қысымда алдымен атмосфералық қысымда энтальпиясын табады және одан жоғары қысымдағы түзетуін есептейді (J):

Jрп = Jtп - J (5)

J – келтірілген қысым мен температурадағы функциясы болып табылады және график бойынша анықталады.


J·М/Ткр=f (Тпрпр) (6)
1 есеп. Тығыздығы P420 – 0,750 мен молекулалық массасы – 100 болатын 400º С және 4,0 МПа, бензин буының энтальпиясын анықта, егер tкр=270º С және Ркр=3,4МПа болса.

4. Жану жылуы (Q – отынның Жану бөлу қабілеті) – қалыпты жағдайда 1 кг сұйық (қатты) немесе 1м3 газтәрізді отын толық жанғандағы бөлінетін жылу мөлшері.

СИ жүйесінде жану жылуын өлшейді кДж/кг; кДж/моль; кДж/ м3.

Мұнайөнімдерінің жоғарғы және төменгі жану жылуын бөліп қарайды. Алдыңғысы түтіндік газдарды суытқанда бөлінетін жылуды сонымен қатар жанғанда түзілетін жылу конденсациясын, су буын ескереді. Екіншісі ондай емес, яғни төменгі жану жылуы жоғарғы көрсетілген жылу шамасынан төмен болады.

Практикада жылу өнімі көбнесе су буының конденсациясы температурасына дейін суытылмайды, сондықтан есептерде отынның жұмысшы құрамына саналған төменгі жану жылуын Qрн қолданады.

Судың жылу конденсациясы ~ 2500 кДж/кг тең болғандықтан, ал Жану өніміндегі су мөлшері сутек жанғанда түзілгшен (2Н22=2Н2О, яғни 1кг сутек жанғандағы 9 кг су түзіледі) су мен отын (w) ылғалдығынан шығады, онда Qрн = Qв- 2500 (9Н+W);

Qв - жоғарғы т.с, кДж/кг

Н – отындағы сутек құрамы, масс. үлес

W – отындағы су құрамы, масс. үлес.

Отынның т.с. есептеу үшін Менделеев формуласы қолданылады:

Qв = 33915С + 125600Н + 10880 (S-0) (7)

және Qрн = 33915С + 125600Н + 10880(S-0) - 2500(9Н+W) (8)

С, Н, S, О – отындағы сутектің, көміртектің, күкірттің және оттектің сәйкесті қосылыстары, массалық үлесі.

33915, 125600, 10880 – т.с сәйкесті С, Н және S кДж/кг



Жанғыш газдар қоспасының т.с. аддитивтілік ережесі бойынша анықталады:

(9)

Отынның қалыпты жануын ұстап тұру үшін ауа немесе оттек керек. Оттек немесе ауаның теориялық көлемі анықтамалық әдебиеттерден алуға болады VT

Өнеркәсіптік жағдайда көбінше ауа қолданылады, оның шынайы мөлшері теориялықтан біршама көбірек алынады, яғни жану толықтығын қамтамасыз ету үшін. Ауаның шынайы көлемінің Vр теориялыққан қатынасын ауаның артық коэфициенті деп атайды α = Vр/VТ.

Газтәрізді отын үшін α =1,05 – 1,20.



2 есеп. Газтәрізді отын жануы үшін (көлем құрамы: 95% CH4 и 5% C2H6) мына мөлшердегі ауа беріледі 1м3 газ үшін 10,58 м3. Ауа коэффициенін табу.
Негізгі әдебиет 7 [22-28]

Қосымша әдебиет 4 [16-21]

Бақылау сұрақтары:

  1. Мұнай мен мұнайөнімдерінің жылулық қасиеттерінің теориялық мәліметтері мен есептелу жолдары.

  2. Жылусыйымдылық, зат массасы бірлігін қыздыруға арналған жылу мөлшері.

  3. Мұнайөнімінің булану жылуы.

  4. Сұйық мұнай фракцияларының меншікті энтальпиясы.

  5. Жану жылуы.

3 Тәжірибелік сабақ. Көмірсутекті шикізаттың біріншілік өңдеу қондырғысының ректификациялық бағанын есептеу


Тапсырмалар:

1. ИТК, ОИ тұрғызу

2.Ректификациялық бағанның температуралық режимі

3. Бағанның жоғарғы жағының температурасы

4. Бүйірлік ағынның шығу температурасы.

5. Бағанның төменгі жағы температурасы

6. Бағанға түсетін шикізат температурасы.

7. Ректификациялық бағанның материалдық баланс.

8. Ректификациялық бағанның жылулық балансы.
Әдістемелік ұсыныстар

Ректификациялық бағанның технологиялық режимі жоғарғы және бүйірлік дистилляттар мен қалдықтар шығуы, шикізат берілу орындарында температурамен анықталады. Ағындар температурасын ілеспелі жақындау жолымен келесі теңдіктер орындалмайынша есептеледі:

Сұйық ағындар үшін:

ki · хi = 1 (1)

Булы ағындар үшін:

Және отгонның берілген молярлы үлесімен сұйық булы ағындар үшін е:




мұндағы хoi – шикізаттағы бастапқы компоненттің молярлық үлесі.

Дегенмен температура анық түрде 1.3 теңдеуге кірмесе оны өзгерту фазалық теңдік тұрақтысына әсер етеді ki, нақтырақ Рi компоненттердің қаныққан бу қысымына



(4)

Температурадан отгон үлесі де тәуелді е.


2. Бағанның бас жағынан кететін бу фракцияларының температурасы, ось фракцияның ОИ соңғы температурасы ретінде анықтайды (100% отгон). Күрделі қоспаның ОИ соңғы температурасы тепе теңдікті қанағаттандыратын мәнге ие болуы керек (2). Баған бас жағының температурасын есептегенде, су буымен жұмыс жасайтын (өткір орошения қолданғанда) орошения мен су буын ескеруге болады. Су буының қатысында көмірсутек қоспаларының парциалдық қысымы анықталады:

(5)

у′ - көмірсутекті будың мольдік үлесі,

Nув.п, Nв.п – көмірсутекті және су буы, кмоль.
(6)

Мысалы. Бензинді екіншілік өңдеу бағанына 120-180˚С бензиндік фракция беріледі. Бағанның бас жағынан 120-140˚С фракция, төмен жағынан у′ = 0,95 бағанның жоғарғы жағынан кететін, будағы қайнауы төмен компоненттің мольдік үлесі 140-180˚С. Баған басындағы температураны анықтау, қысымды атмосфералыққа тең деп қабылдап.

Шешуі: екікомпонентті жүйелер үшін есептеу жүргіземіз және (2) теңдеуді қолданамыз, сонда (2) мына түрде жазамыз:



(7)

у′1 = 0,95  у′2 үлесі

k1 мен k2 табу үшін алдымен компоненттердің қаныққан бу қысымын анықтайды. Ол үшін Ашворта формуласын қолданамыз, компоненттердің Тқайн ретінде фракцияның бастапқы және соңғы қайнау фракцияларының орташа арифметикасы болады. Бағанның жоғарғы температурасы ретінде фракцияның орташа қайнау температурасы қабылданады, бағанның жоғарғы жағынан кететін 132 ˚С.

Кестеге есептеулерді енгіземіз:




Фракция,

˚С


Ткип, ˚С

Бағанның бас жағы Т, ˚С

у′i

Pi, кПа

(Ашворт)


ki =

уi/ ki

120-140

130

132

0,95

105,9

1,05

0,90

140-180

160

132

0,05

48,8

0,48

0,10



















∑ = 1,00

Тексеру көрсеткендей, температура 132˚С шартты қанағаттандырады, онда теңдік сақталады (2). Осылайша, температура дұрыс таңдалды. Егер теңдік сақталмаса (2), онда одан ары температура таңдаймыз.



3. Бүйірлік дистилляттың шығу температурасын шығарылатын фракцияның буының парциалды қысымы мен отгонның нольдік үлесінде ОИ бастапқы температурасы ретінде анықтауға болады. Т начала күрделі қоспаның ОИ бастапқы Т мына теңдікті қанағаандыратын мәнге ие болу керек (1). Су буымен жұмыс жасайтын бағандағы фракцияның парицалды қысымын санағанда су буының (Gвп), бу орошениясының (Gор) шығарылатын фракция құрамын, жоғарғы өнім буының (Д) әсерін ескеру керек:

(8)

Мысалы. Молярлық массасы М=210кг/кмоль дизелдік фракция (240-350 ˚С) бүйірлік ағын ретінде мына мөлшерде шығарылады G=25600кг/ч. Отбор ағысындағы қысым 0,17мПа құрайды. Отбор табақшасы арқылы 2800кг/ч су буы өтеді, 8970кг/ч бензин буы (М-115кг/кмоль) және 18310кг/ч реактор отынның буы (М-158кг/моль). Дизельді отынның шығару температурасын анықтау.

Шешімі. Дизельдік фракция шығу температурасын ОИ бастапқы нұктесі ретінде табамыз. Осы фракцияның ИТК қисығынан тұрғызылған ОИ сызығы табылды, ОИ бойынша 0%-ды отгон 275˚С температураға сай келеді. Отбор табақшасында тұрған және басқа компоненттер табылған температурасы, мына формуламен анықталатын шығарылатын фракцияның парциалды қысымын реттеуге қажет:
(9)

(10)

(11)

(12)

(13)

сонда


(14)
Кокс графигі бойынша температураны табамыз, ол дизельді фракция парциалды қысымына сай келеді. Ол = 246˚С. Осылайша, берілген шарттағы дизельдік фракция бағаннан мына температурада 246 ˚С шығарылуы керек.

4. Бұл температураны мына теңдеуді қолданып есептейді. Мысалы. Газды бензиннің тұрақтандыру қондырғысының пропанды бағанының төменгі өнімі (молярлықүлесте):


пропан – 0,04

изо-бутан – 0,21

н-бутан – 0,62

пентандар – 0,13

Бағанның төменгі бөлігіндегі қысым 1,5МПа.

Шешімі. Практикалық мәліметтен шығатыны, температура береміз 106˚С. Әр компонент үшін



(1)

(Pi) компоненттердің қаныққан бу қысымын Ашворта формуласы мен Кокс графигі бойынша анықтаймыз. Есептеулерді кестеге енгіземіз:




Компонент

Х′i

Pi, МПа

Ki

Х′i· Ki

Пропан

0,04

4,30

2,87

0,11

изо-бутан

0,21

1,75 (Ашворт)

1,17

0,25

н-бутан

0,62

1,41

0,94

0,58

пентандар

0,13

0,65

0,43

0,06

∑=1Т дұрыс таңдалған әрі мынаған тең 106˚С


5. Көбінше шикізат бағанаға булысұйық күйінде түседі. Осы жағдайда температураны отгонның берілген үлесі немесе мына теңдік (3) орындалатындай берілген температура бойынша таңдайды. Қажет болса сұйық (Х′i) және бу фазалы (У′i) құрамын мына теңдеу бойынша есептейді:



(1)

(2)

Отгонның молярлық үлесін е′ массалыққа мына формула бойынша есептеп жүзеге асырады:



(3)

Му – бу фазасының молярлық массасы, кг/кмоль

Мо – бастапқы шикізаттың молярлық массасы, кг/кмоль

Мына теңдеулер көмегімен (4) және (5) шикізат отгоны үлесі, қысымы, температурасы белгілі болғанда бірреттік булануда сұйық пен будың кез келген компонентінің концентрациясын анықтауға болады.

Мысалы. Температурасы 330˚С және Р- 170кПа болғанда бағанға берілетін мұнай отгонының үлесін анықта. Мұнай құрамы мен фракцияның орташа қайнау температурасы берілген. Әр фракцияның бу қысымы Ашворта формуласы бойынша анықталып, отгонның молярлық үлесін береміз е′ = 0,75 ол алғашқы екі фракцияның молярлық үлесі қосындысына жақын, 350˚С дейін қайнайтын.


Фракция, ˚С

Х′oi

tcp, ˚С

Pi, кПа

ki

kiХ′oi/1+ е′( ki -1)

н.к – 180

0,47

115

3090

18,18

0,60

180-350

0,31

270

310

1,82

0,35

350-450

0,11

400

23

0,13

0,04

450-510

0,06

480

5,5

0,03

0,01

>510

0,04

-

0

-

-

Мұнай отгонының ∑=1 молярлық үлесі берілген жағдайда анық болады.

7. АВТ қондырғысының негізгі атмосфералық бағаны 207 кг/с мұнай өңдейді. Түсті өнімнің массасылқ шығымы сай келеді: газ – 1,8%; бензин – 22,1%; дизелдік отын – 31,8%.

Қондырғы жылына 335 күн жұмыс жасайды. Шығындар мынаған тең – 0,83%. Қондырғының материалдық балансын санаймыз:




Фракция, ˚С

Х′oi

tcp, ˚С

Pi, кПа

ki

kiХ′oi/1+ е′( ki -1)

н.к – 180

0,47

115

3090

18,18

0,60

180-350

0,31

270

310

1,82

0,35

350-450

0,11

400

23

0,13

0,04

450-510

0,06

480

5,5

0,03

0,01

>510

0,04

-

0

-

-

8. Ректификациялық бағанның жылулық балансы.

Q вх = Q вых (1)

Бағанның жылулық ағыны түседі:

1) t0 температураға дейін қызған шикізат, сұйық түріндегі шикізат берілген жағдайда

Qо = GоJ ж tо (2)

Отгонның массалық үлесі е болғанда бусұйықты күйде шикізат берілгенде
Q0 = Gое J п tо + Gо(1-е) J ж tо (3)

2) буланушы агентпен Qв.п немесе ыстық ағынмен Qг.с

Бағанның төмен жағынан қызу тәсілінен тәуелді бағанға түскен қосынды жылулық ағын мынаған тең:

Q вх= Gое J п tо + Gо(1-е) J ж tо+ Qв.п (4)

немесе

Q вх= Gое J п tо + Gо(1-е) J ж tо+ Qг.с (5)


Бағаннан жылулық ағын шығады:

1) дистиллят буымен Q д= Gд ·J п tд

2) төменгі сұйық өніммен Q w= G w ·J ж tw

3) жоғарғы орошениемен - Gор. Пары орошения, покидающие колонну, имеют ту же температуру, что и пары дистиллята – tд, и после их конденсации орощающая жидкость входит в колонну с температурой tор=>:

Q ор= G ор (J tдп - J ор ж) (6)

Бағанды тастап кететін қосынды жылулық ағын:

Q вых= G д·J tдп + G w·J twж + Gор (J tдп - Jtор ж) (7)

сонда Q вх= Q вых мына түрде жазылады:

Gо·е J п tо + Gо(1-е) J ж tо+ Qв.п= G д·J tдп + G w·J twж + Gор (J tдп - Jtор ж) (8)

Өнімдері бүйірден шығып жұмыс жасайтын күрделі баған үшін олардың жылуы шығындарды санағанда ескерілуі керек. Мұндай жылулық бағандарға көп енгізіледі, оның артығы циркуляциялық орошениямен түсіріледі. Осыдан жылулық баланс дефициті бойынша қажетті орошения саны, циркулденуші сұйық мөлшері мен оның суыту дәрежесі анықталады.



Мысалы: 0,7 мПа қысыммен жұмыс жасайтын ректификациялық бағанда, 35,07 кг/с мұнай кіреді Gо =35,07 кг/с (Р420=0,868), ол 350оС дейін қызған және су буы 0,95кг/с (Gвп =0,95 кг/с; Р=0,4МПа; t=400 оС).

Бағаннан шығады: бензинді фракция (Gбф =2,85 кг/с; Р420=0,765); керосинді фракция (Gкф =5,97 кг/с; Р420=0,781); дизельдік фракция (Gдф =6,31кг/с, Р420=0,846); және мазут (Gмаз =19,94 кг/с, Р420=0,951).

Отпорлы бағандағы бүйірлік өнімдер отпаркасы үшін: керосиндіге (контур Б) су буы беріледі (Gвп – 0,12 кг/с); дизельдіге (контур А) су буы беріледі (Gвп – 0,13 кг/с). Отпорлы бағаннан су буы фракция бағанымен бірге негізгі бағанға оралады.

Бағанның жылулық балансын құрып, өткір және циркуляциялық орошенияның қажетті шығынын жібереді.



Бағанның температуралық режимі мына суретте келтірілген



Шешімі. Жылулық балансты дизельдік, керосиндік және бензиндік секциялар бойынша кесте түрінде құрамыз.

Қызған су буының энтальпиясын оның парциалдық қысымын ескере отырып аламыз.

Барлық есептеулерді кестеге енгіземіз.

Кесте 1


Дизелді фракциялардың секциясының жылулық балансы – контур А

Өнім

tоС

G, кг/с

J·10-3, кДж/кг

Q, Вт

Кіріс













Бу фазасы, фр.:

бензинді


керосинді

дизельді


сұйық фаза:

мазут


су буы

350

350
400


2,,85


5,97

6,31


19,94

0,95

1119

1112


1084

818


3276

3189150


6638640

6840040


16310920

3112200


Барлығы










36090950

Шығыс













Сұйық фаза:

мазут


бу фазасы, фр.:

бензинді


керосинді

дизельді


су буы

340
315

315


19,94
2,85

5,97


6,31

0,95


789
1023

1017


990

3100


15732660
2915550

6071490


6246900

2945000


Барлығы










33911600

Кесте 2


Керосинді фракция секциясының жылулық балансы – контур Б



Өнім

tоС

G, кг/с

J·10-3, кДж/кг

Q, Вт

Кіріс













Будағы фракция:

бензинді


керосинді

дизельді


су буы:

бағанның төмен жағынан отпарлы секциядан


315


315


2,85


5,97

6,31


0,95

0,13

1023

1017


990

3100


3276

2915550


6071490

6246900


2945000

425880


Барлығы










18604820

Шығысы













Будағы фракция:

бензинді


керосинді

сұйық дизельдік фрак.

Су буы

200


315

200

2,85

5,97


6,31

1,08


741


736

760


2863

2111850


4393920

4795600


3092040

Барлығы










14393410

Кесте 3


Бензинді фракцияның секциясының жылулық балансы – контур В

Өнім

tоС

G, кг/с

J·10-3, кДж/кг

Q, Вт

Кіріс













Бу фракциясы:

бензинді


керосинді

су буы:


отпорлы секцияның бағанның төмен жағынан

200

200


400

2,85


5,97

1,08


0,12

741


736

2863


3276

2111850


4393920

3092040


393120

Барлығы










9990930

Шығымы













Будағы бенз. Фракц.:

Сұйық кер. Фрак.

Су буы


110

200


110

2,85

5,97


1,20

556

458


2700

1584600

2734260


3240000

Барлығы










7558860

Бензиндік фракция секциясы бойынша жылулық баланстың келетін бөлігін жоғарлату:

Qб=9990930-7558860=2432070 Вт (9)

Артығын орошениемен алып тастау керек. Көбінесе бағанның жоғарғы жағынан өткір орошение ұйымдастырады. Орошения температурасын мынаған тең деп қабылдап 40оС (Jж=80кДж/кг), оның шығымын есептейміз:


(10)

Төменгі екі секцияда келетін және кететін жылулық ағындардың арасындағы айырым мынаны құрайды 6390760 Вт.



Бұл артық мөлшерін бір немесе бірнеше циркуляциялық орошениямен алып тастайды. Бір циркуляциялық орошения қабылдаймыз (Р420=0,817) шығу температурасы 250 оС және қайтуы 90 оС. Сұйық орошенияның осы температурадағы энтальпиясы мынаған сәйкес болады 583 кДж/кг. Циркуляциялық орошения құрамы

(11)

Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   13   14   15   16   17   18   19   20   ...   23




©engime.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет