студент
Россия
Рассмотрены основные методы и подходы к расчету многокомпонентной ректификации. Показана особенность расчета процессов разделения нефти и нефтяных фракций
псевдокомпоненты, метод Фенске-Джиллилэнда, метод МакКейба-Тиле, метод «от тарелки к тарелке»
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. Ульянов, Б. А. Процессы и аппараты химической технологии / Б. А. Ульянов, В. Я. Бадеников, В. Г. Ликучёв. – Ангарск: Изд-во Ангарской государственной технической академии, 2005. – 903 с.
