Константа фазового равновесия ДТ

Константа фазового равновесия определяется через фугитивность.

Средняя температура кипения ДТ:

t= (t_HK +t_KK)/2 = (180+350)/2 = 265 C

Молекулярная масса рассчитывается по формуле Воинова:

М = 60 + 0,3∙t + 0,001∙t², (2.55)

где t – средняя температура кипения фракция, °С.

M_ДТ = 60 + 0,3 * 265 + 0,001 *265² = 217 кг/кмоль.

Плотность фракции при 15 °С :

ρ¹⁵₁₅=1,03*217/(217+44,29)=0,856

Характеризующий фактор:

Т_кр=742, t_ср=265⁰C [21, график 1.12]

Критическое давление:

МПа

;

.

Для значений и находим коэффициент активности пара [21, с. 61]: .

Фугитивность паров:

МПа

Давление насыщенных паров бензина находим по формуле Ашворта:

,

,

Па = 0,0032МПа.

Приведённое давление:

.

Для значений МПа и находим коэффициент активности жидкости:

[21, с. 61].

МПа.

Константа фазового равновесия ДТ при 40 °С и 3,8 МПа:

Исходные данные для расчёта доли отгона на ЭВМ для холодного сепаратора высокого давления (Т = 40 °С; Р = 4 МПа) сводим в таблицу 2.11.

Таблица 2.11 – Исходные данные расчета доли отгона

Компонент	М, кг/кмоль	Масса, кг	Массовая доля	КР
H2		7118,01	0,025
СН4		16875,96	0,059
С2Н6		8187,94	0,029
С3Н8		4116,93	0,014
С4Н10		3137,43	0,011
H2S		2486,98	0,009
Бензин		2340,69	0,008	0,0062
ДТ		239938,7	0,844	0,0031
Итого		284202,67	1,0000

Мы задаемся значением доли отгона е и рассчитываем мольные доли компонентов в жидкости до тех пор, пока сумма этих компонентов не будет равна 1 ± 0,001. Результаты расчета доли отгона приведены в таблице 2.12.

Таблица 2.12 – Результаты расчета доли отгона

Значения	H2	CH4	C2H6	C3H8	C4H10	H2S	Б	ДТ	Σ
Масса	7118,01	16875,96	8187,94	4116,93	3137,43	2486,98	2340,69	239938,7	284202,67
Мi									-
XFi	0,025	0,059	0,029	0,014	0,011	0,009	0,008	0,844
Кi							0,0062	0,0031	-
t ср.	-	-	-	-	-	-			-
X/M	0,013	0,004	0,001	0,000	0,000	0,000	0,000	0,004	0,022
Х’	0,567	0,167	0,044	0,014	0,009	0,012	0,003	0,184
fi	-	-	-	-	-	-	5,25	2,77	-
Pi	-	-	-	-	-	-	0,0014	0,0008	-
ρ1515	-	-	-	-	-	-	0,729	0,856	-
Ткр	-	-	-	-	-	-			-
Ркр	-	-	-	-	-	-	6,41	3,95	-
Тпр	-	-	-	-	-	-	0,55	0,42	-
Рж	-	-	-	-	-	-	0,0014	0,0008	-
Рп	-	-	-	-	-	-	5,25	2,77	-
	-	-	-	-	-	-	0,0014	0,0008	-
	-	-	-	-	-	-	0,729	0,856	-
fп.р.	-	-	-	-	-	-			-
fж.р.	-	-	-	-	-	-	6,41	3,95	-
Крi							0,0062	0,0031
x’	0,0140	0,0038	0,0053	0,0055	0,0086	0,0066	0,0171	0,9391	1,00000
y’	0,6991	0,2063	0,0531	0,0166	0,0086	0,0133	0,0001	0,0029	1,0000
e'(K-1)+1	40,5249	44,5580	8,2597	2,6133	1,0000	1,8066	0,1984	0,1959	99,1567
M*x'	0,0280	0,0600	0,1592	0,2429	0,4987	0,2258	1,8282	195,3368	198,3795
М*y'	1,3983	3,3014	1,5916	0,7286	0,4987	0,4517	0,0113	0,6055	8,5871
x	0,0001	0,0003	0,0008	0,0012	0,0025	0,0011	0,0092	0,9847	1,0000
y	0,1628	0,3845	0,1854	0,0848	0,0581	0,0526	0,0013	0,0705	1,0000

Рассчитанная мольная доля отгона равняется е = 0,80663.

Результаты расчёта доли отгона:

- входит в сепаратор 284 202,67кг/ч;

- температура 40 °С;

- давление Р = 4,0 МПа;

My = = 8,5871 кг/кмоль;

Mx = = 198,3795 кг/кмоль.

Рассчитаем массовую долю отгона по уравнению:

e_M = e · My / (My · e + Mx · (1-e)), (2.56)

e_M =0,80663· 8,5871 / (8,5871· 0,80663 + 198,3795·(1- 0,80663)) = 0,1529.

- пары из сепаратора: 43 454,59 кг/ч;

- жидкость из сепаратора: 240 748,08 кг/ч.

Основные размеры сепаратора

Количество газов, выводимых из сепаратора высокого давления G_г=43 454,59 кг/ч.

Средняя молекулярная масса паров рассчитана ранее и составляет
= 8,5871 кг/кмоль.

Нагрузка сепаратора по парам рассчитывается по формуле:

(2.57)

где - массовый расход паров в сепаратор, кг/ч;

- коэффициент сжимаемости, для смеси, значительно разбавленной водородом, равный 1.

Принимаем допустимую скорость движения газового потока = 0,2 м/с.

Площадь поперечного сечения:

м²

Диаметр сепаратора рассчитывается по формуле:

м. (2.58)

Принимается диаметр D = 2,4 м

Высота сепаратора рассчитывается по формуле:

H = H₁ + 2/3∙H₁, (2.59)

где Н₁ – высота цилиндрической части сепаратора, м.

Н₁ = 2∙D = 2*2,4= 4,8 м. (2.60)

H = 4,8 + (2/3)*4,8= 8,0 м.

Принимаем сепаратор со следующими характеристиками:

F = 4,51 м², D = 2,4 м, H = 8,0 м.

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА