Russian Federation
. The main methods and approaches to calculations of multicomponent rectification are considered. The peculiarity of the calculation of the processes of separation of oil and oil fractions is shown
pseudocomponents, the Fenske-Gilliland method, the McCabe-Thiele method, the "plate-to-plate" method
Многокомпонентная ректификация используется в различных областях химической технологии и нефтепереработки для разделения смесей на компоненты. В нефтепереработке это особенно актуально, поскольку нефть и нефтепродукты представляют собой сложные смеси с неопределенным составом. Процесс ректификации позволяет разделить эти смеси на более чистые компоненты, такие как бензин, дизельное топливо и другие, что является ключевым этапом в производстве нефтепродуктов.
В нефтепереработке особенностью расчёта ректификации является неопределенный состав нефти и нефтяных фракций. Нефть и нефтяные фракции представляют собой сложные смеси углеводородов различного типа, что затрудняет точный анализ и расчёт процесса разделения. Для упрощения расчётов и моделирования сложные смеси заменяются на смеси псевдокомпонентов, которые подбираются согласно кривой разгонки.
Кривая разгонки представляет собой зависимость изменения температуры кипения в процессе лабораторной перегонки образца нефти. Эта кривая отражает распределение компонентов по их температурам кипения. Полученные в ходе лабораторных исследований данные позволяют заменить нефть или нефтяные фракции на смеси псевдокомпонентов с известными концентрациями и, тем самым, применить к расчету процесса ректификации общепринятые методы.
Технологический расчет простой ректификационной колонны проводят для получения основных параметров, которые играют ключевую роль в определении эффективности процесса разделения и качества получаемых продуктов. В частности, в результате вычислений находят:
1) Расходы и концентрации компонентов в отходящих потоках.Они указывают на состав и чистоту получаемых продуктов.
2) Температуры и давления в различных точках колонны. Эти параметры важны для контроля процесса и обеспечения оптимальных условий разделения компонентов.
3) Количество тепла, необходимое для испарения компонентов.Расходы тепла в дальнейшем будут служить исходными данными при оценке потребления энергоносителей и проектировании сопутствующего ректификации теплообменного оборудования.
4) Эффективность разделения компонентов. Данный расчет позволяет оценить, насколько успешно происходит процесс разделения и достигаются ли требуемые характеристики продуктов.
Существует несколько методов расчёта ректификации. Среди упрощенных методов выделяют:
1) Метод Фенске-Джиллилэнда. В его основе лежит уравнение Фенске для расчёта минимального числа теоретических тарелок. Метод не точный, так как средняя относительная летучесть, используемая в этом уравнении, может привести к недооценке минимального числа тарелок, если разница между верхней и нижней относительной летучестью будет значительной [1].
2) Метод МакКейба-Тиле. Это графический метод определения числа теоретических тарелок в колонне. Он основан на равновесной зависимости между фазами пара и жидкости на каждой тарелке в колонне. Метод включает графическое построение рабочей и равновесной линий на диаграмме парожидкостного состава и определение числа тарелок, необходимых для достижения желаемой степени разделения [1].
Для получения более точных результатов необходимо использовать более строгий подход – метод «от тарелки к тарелке». Данный способ учитывает материальный баланс и фазовое равновесие многокомпонентной смеси на каждой ступени разделения, что позволяет оценить изменения концентраций компонентов и температуры по всей высоте колонны. Однако данный подход характеризуется большим объемом вычислительной работы.
Многокомпонентная ректификация используется в различных областях химической технологии и нефтепереработки для разделения смесей на компоненты. В нефтепереработке это особенно актуально, поскольку нефть и нефтепродукты представляют собой сложные смеси с неопределенным составом. Процесс ректификации позволяет разделить эти смеси на более чистые компоненты, такие как бензин, дизельное топливо и другие, что является ключевым этапом в производстве нефтепродуктов.
В нефтепереработке особенностью расчёта ректификации является неопределенный состав нефти и нефтяных фракций. Нефть и нефтяные фракции представляют собой сложные смеси углеводородов различного типа, что затрудняет точный анализ и расчёт процесса разделения. Для упрощения расчётов и моделирования сложные смеси заменяются на смеси псевдокомпонентов, которые подбираются согласно кривой разгонки.
Кривая разгонки представляет собой зависимость изменения температуры кипения в процессе лабораторной перегонки образца нефти. Эта кривая отражает распределение компонентов по их температурам кипения. Полученные в ходе лабораторных исследований данные позволяют заменить нефть или нефтяные фракции на смеси псевдокомпонентов с известными концентрациями и, тем самым, применить к расчету процесса ректификации общепринятые методы.
Технологический расчет простой ректификационной колонны проводят для получения основных параметров, которые играют ключевую роль в определении эффективности процесса разделения и качества получаемых продуктов. В частности, в результате вычислений находят:
1) Расходы и концентрации компонентов в отходящих потоках.Они указывают на состав и чистоту получаемых продуктов.
2) Температуры и давления в различных точках колонны. Эти параметры важны для контроля процесса и обеспечения оптимальных условий разделения компонентов.
3) Количество тепла, необходимое для испарения компонентов.Расходы тепла в дальнейшем будут служить исходными данными при оценке потребления энергоносителей и проектировании сопутствующего ректификации теплообменного оборудования.
4) Эффективность разделения компонентов. Данный расчет позволяет оценить, насколько успешно происходит процесс разделения и достигаются ли требуемые характеристики продуктов.
Существует несколько методов расчёта ректификации. Среди упрощенных методов выделяют:
1) Метод Фенске-Джиллилэнда. В его основе лежит уравнение Фенске для расчёта минимального числа теоретических тарелок. Метод не точный, так как средняя относительная летучесть, используемая в этом уравнении, может привести к недооценке минимального числа тарелок, если разница между верхней и нижней относительной летучестью будет значительной [1].
2) Метод МакКейба-Тиле. Это графический метод определения числа теоретических тарелок в колонне. Он основан на равновесной зависимости между фазами пара и жидкости на каждой тарелке в колонне. Метод включает графическое построение рабочей и равновесной линий на диаграмме парожидкостного состава и определение числа тарелок, необходимых для достижения желаемой степени разделения [1].
Для получения более точных результатов необходимо использовать более строгий подход – метод «от тарелки к тарелке». Данный способ учитывает материальный баланс и фазовое равновесие многокомпонентной смеси на каждой ступени разделения, что позволяет оценить изменения концентраций компонентов и температуры по всей высоте колонны. Однако данный подход характеризуется большим объемом вычислительной работы.
1. Ul'yanov, B. A. Processy i apparaty himicheskoy tehnologii / B. A. Ul'yanov, V. Ya. Badenikov, V. G. Likuchev. – Angarsk: Izd-vo Angarskoy gosudarstvennoy tehnicheskoy akademii, 2005. – 903 s.
