 |
Материальный баланс установки стабилизации конденсата
|
|
|
|
Материальный баланс колонны стабилизации К-2 на первой технологической нитке УСК после реконструкции колонны
Исходные данные для расчета:
Состав сырья – Конденсата газового деэтанизированного, поступающего на питание колонны:
0,03;
4,6;
2,7;
4,9;
3,6;
3,5;
80,4.
Расход сырья КГД, 
104.
относительная плотность ВК УГКМ 
| 654. |
Коэффициент извлечения по массе в дистиллят:
1;
0,98;
0,93;
0,95;
0,58;
0,59;
0,06.
Определение характеристик исходного сырья.
Мольная масса сырья находится по формуле (1):
= 0,0003 
30 + 0,046 44 + 0,027 
58 + 0,049 58 + 0,036 78 +
+ 0,035 78 + 0,809 117,53 = 106,047 
Найдем расход сырья ВК, поступающего в колонну кг/ч по формуле (2):
кг/ч.
Массовые доли компонента в сырье определяются по формуле (3):
х (С2Н6) = 
= 0,00008
х (С3Н8) = 
= 0,019,
х (
) = 
= 0,015
х () = 
= 0,027,
х (
) = 
= 0,024,
х() = 
= 0,024,
х () = 
= 0,888,
∑хi = 1,0.
Массовый расход компонентов рассчитывается по формуле (4):
GF (С2Н6) = 67886 
0,00008 = 5,699 кг/ч,
GF (С3Н8) = 67886 0,019 = 1281,689 кг/ч,
GF (С4Н10) = 67886 0,015 = 991,662 кг/ч,
GF (i-С4Н10) = 67886 0,027 = 1799,684 кг/ч,
GF (С5Н12)= 67886 0,024 = 1641,372 кг/ч,
GF (i-С5Н12)= 67886 0,024 = 1595,779 кг/ч,
GF () = 67886 0,888 = 59837,995 кг/ч.
Число молей компонентов в массовом расходе сырья определяется по формуле (5):
моль/ч,
моль/ч,
моль/ч,
моль/ч,
моль/ч,
моль/ч,
моль/ч,
моль/ч.
Состав и характеристики исходного сырья приведены в таблице 19.
Таблица 19 – Состав и характеристики исходного сырья
| Компонент | Мольная доля, хi | Молеку- лярная масса, Мi, кг/моль | Молеку-
лярная
масса сырья,
Мi  хi
| Массо-вая доля компо-нента, хi | Массовый
расход
компо-нентов,
 ,
кг/ч
| Число
молей
компонента в
массовом расходе сырья,
 , кмоль/ч
| Коэф- фициент извлечения по массе, уD |
| С2Н6 | 0,0008 | 0,009 | 0,00008 | 5,699 | 0,189 | ||
| С3Н8 | 0,041 | 2,024 | 0,019 | 1281,68 | 29,129 | 0,98 | |
| i-С4Н10 | 0,027 | 1,566 | 0,015 | 991,662 | 17,097 | 0,93 | |
| С4Н10 | 0,049 | 2,842 | 0,027 | 1799,68 | 31,029 | 0,95 | |
| i-С5Н12 | 0,036 | 2,592 | 0,024 | 1641,37 | 22,796 | 0,58 | |
| С5Н12 | 0,035 | 2,52 | 0,024 | 1595,77 | 22,263 | 0,59 | |
∑ 
| 0,809 | 117,53 | 94,494 | 0,888 | 59837,9 | 509,129 | 0,06 |
| ∑ | 1,000 | 106,434 | 1,000 | 67886,8 | 631,535 |
|
|
|
Определение характеристик дистиллята.
Массовый расход компонентов в дистилляте определяется по формуле (6):
D (С2Н6) = 
= 5,699 кг/ч,
D (С3Н8) = 
= 1256,056 кг/ч,
D (i-С4Н10) = 
= 922,246 кг/ч,
D (С4Н10) = 
= 1709,7 кг/ч,
D (i-С5Н12) = 
= 951,996 кг/ч,
D (С5Н12) = 
= 941,509 кг/ч,
D (∑ ) = 
= 3590,28 кг/ч.
Массовый расход дистиллята находится по формуле (7):
D = 9377,487 кг/ч.
Массовая доля компонента в дистилляте определяется по формуле (8):
xD (С2Н6) = 
= 0,0006,
xD (С3Н8) = 
= 0,133,
xD (i-С4Н10) = 
= 0,098,
xD (С4Н10) = 
= 0,182,
xD (i-С5Н12) = 
= 0,101,
xD (С5Н12) = 
= 0,100,
xD (∑ ) = 
= 0,382,
∑хD = 1,0.
Число молей компонента в дистилляте рассчитывается по формуле (9):
ND (С2Н6) = 
= 0,190 кмоль/ч,
ND (С3Н8) = 
= 28,547 кмоль/ч,
ND (i-С4Н10) = 
= 15,901 кмоль/ч,
ND (С4Н10) = 
= 29,478 кмоль/ч,
ND (i-С5Н12) = 
= 13,222 кмоль/ч,
ND (С5Н12) = 
= 13,007 кмоль/ч,
ND (∑ ) = 
= 30,548 кмоль/ч.
Число молей в дистилляте определяется по формуле (10):
∑NDi = 130,961 
Мольная доля компонента в дистилляте находится по формуле (11):
yD (С2Н6) = 
= 0,001,
yD (С3Н8) = 
= 0,218,
yD (i-С4Н10) = 
= 0,121,
yD (С4Н10) = 
= 0,225,
yD (i-С5Н12) = 
= 0,101,
yD (С5Н12) = 
= 0,100,
yD (∑ ) = 
= 0,233,
∑yi=1,0.
Состав и характеристики дистиллята приведены в таблице 20.
Таблица 20 – Состав и характеристики дистиллята
| Компонент | Массовый расход компонента Di, кг/ч | Массовая доля компонента в дистилляте xDi | Число молей компонента в дистилляте ND, кмоль/ч | Мольная доля компонента в дистилляте yi |
| С2Н6 | 5,699211 | 0,0006 | 0,190 | 0,001 |
| С3Н8 | 1256,056 | 0,1339 | 28,547 | 0,218 |
| i-С4Н10 | 922,2464 | 0,0983 | 15,901 | 0,121 |
| С4Н10 | 1709,7 | 0,1823 | 29,478 | 0,225 |
| i-С5Н12 | 951,9963 | 0,1015 | 13,222 | 0,101 |
| С5Н12 | 941,5097 | 0,1004 | 13,077 | 0,100 |
| ∑
| 3590,28 | 0,3829 | 30,548 | 0,233 |
| ∑ | 9377,487 | 1,000 | 130,961 | 1,000 |
|
|
|
Определение характеристик кубового остатка.
Массовый расход компонента в остатке находится по формуле (12):
Wi (С2Н6) = 5,699 – 5,699 = 0 кг/ч,
Wi (С3Н8) = 1281,689 – 1256,056 = 25,634 кг/ч,
Wi (i-С4Н10) = 991,622 – 922,246 = 69,416 кг/ч,
Wi (С4Н10) = 1799,684 – 1709,7 = 89,984 кг/ч,
Wi (i-С5Н12) = 1641,372 – 951,996 = 689,377 кг/ч,
Wi (С5Н12) = 1595,779 – 941,509 = 654,269 кг/ч,
Wi (∑ ) = 59837,995 – 3590,28 = 56247,716 кг/ч.
С2Н6 – полностью поступает в дистиллят.
Массовый расход кубового остатка определяется по формуле (13):
∑ Wi = 57776,396 кг/ч.
Массовая доля компонентов в остатке рассчитывается по формуле (14):
xW (С3Н8) = 
= 0,0004,
xW (i-С4Н10) = 
= 0,001,
xW (С4Н10) = 
= 0,002,
xW (i-С5Н12) = 
= 0,012,
xW (С5Н12) = 
= 0,011,
xW (∑ ) = 
= 0,974,
∑ xW =1,0.
Число молей компонента в кубовом остатке находится по формуле (15):
NW (С3Н8) = 
= 0,583 
NW (i-С4Н10) = 
= 1,197 
NW (С4Н10) = 
= 1,551
NW (i-С5Н12) = 
= 9,575
NW (С5Н12) = 
= 9,087
NW (∑ ) = 
= 478,582
Число молей в кубовом остатке рассчитывается по формуле (16):
∑NWi = 500,574
Мольная доля компонента в остатке находится по формуле (17):
x (С3Н8) = 
= 0,001,
x (i-С4Н10) = 
= 0,002,
x (С4Н10) = 
= 0,003,
x (i-С5Н12) = 
= 0,019,
x (С5Н12) = 
= 0,018,
x (∑ ) = 
= 0,956,
∑хi =1,0.
Состав и характеристики кубового остатка представлены в таблице 21.
Таблица 21 – Состав и характеристики кубового остатка
| Компонент | Массовый расход компонентов в остатке Wi, кг/ч | Массовая доля Компонента в остатке xWi | Число молей компонентов в массовом расходе NWi, кмоль/ч | Мольная доля компонентов в остатке xi |
| С2Н6 | ||||
| С3Н8 | 25,634 | 0,0004 | 0,583 | 0,001 |
| i-С4Н10 | 69,416 | 0,001 | 1,197 | 0,002 |
| С4Н10 | 89,984 | 0,002 | 1,551 | 0,003 |
| i-С5Н12 | 689,377 | 0,012 | 9,575 | 0,019 |
| С5Н12 | 654,269 | 0,011 | 9,087 | 0,018 |
| ∑
| 56247,716 | 0,974 | 478,582 | 0,956 |
| ∑ | 57776,396 | 1,000 | 500,574 | 1,000 |
Составим материальный баланс деэтанизатора в таблице 22, исходя из полученных результатов.
В соответствии с данными расчета материального баланса колонны К-2 расходы потоков составляют:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– массовый расход КГД 
– число молей в КГД 
;
– массовый расход ШФЛУ 
; 
– число молей в ШФЛУ ;
– массовый расход КГС ; 
– число молей в КГС .
Рисунок 6 – Распределение потоков продукта стабилизации
Материальный баланс установки стабилизации конденсата
Сравним производительность установки стабилизации конденсата до замены и после замены внутренних контактных устройств на колоннах стабилизации и деэтанизации, а также сравним четкость разделения сырья, используя результаты расчетов, которые были приведены выше.
Поскольку на установке стабилизации конденсата две технологические нитки работают в одинаковом режиме, то для упрощения расчета составим материальный баланс на одну технологическую нитку.
Число рабочих дней – 355.
Используя результаты расчетов материального баланса колонн стабилизации и деэтанизации до замены внутренних контактных устройств (таблицы 10,14), составим материальный баланс установки стабилизации конденсата (таблица 23).
Таблица 23 – Материальный баланс установки стабилизации конденсата до замены внутренних контактных устройств
| Наименование статей баланса | % масс | Количество | |||
| кг/ч | т/час | т/сут | т/год | ||
| Поступает: | |||||
| Нестабильный газовый конденсат | 1679,04 | 596059,20 | |||
| Получаем: | |||||
| Конденсат газовый стабильный | 73,21 | 51219,457 | 51,219457 | 1229,266968 | 436389,77 |
Продолжение таблицы 23
| Наименование статей баланса | % масс | Количество | |||
| кг/ч | т/час | т/сут | т/год | ||
| Широкая фракция легких углеводородов | 23,12 | 16179,52 | 16,17952 | 388,30848 | 137849,51 |
| Газ деэтанизации | 3,66 | 2560,13 | 2,56013 | 61,44312 | 21812,31 |
| Итого | 99,99 | 69959,107 | 69,959107 | 1679,018568 | 596051,59 |
| Потери | 0,0012 | 0,893 | 0,000893 | 0,021432 | 7,60836 |
Используя результаты расчетов материального баланса колонн стабилизации и деэтанизации после замены внутренних контактных устройств (таблицы 18,22), составим материальный баланс установки стабилизации конденсата (таблица 24).
Таблица 24 – Материальный баланс установки стабилизации конденсата после замены внутренних контактных устройств
|
|
|
| Наименование статей баланса | % масс | Количество | |||
| кг/ч | т/час | т/сут | т/год | ||
| Поступает: | |||||
| Нестабильный газовый конденсат | 1679,04 | 596059,20 |
Продолжение таблицы 24
| Наименование статей баланса | % масс | Количество | |||
| кг/ч | т/час | т/сут | т/год | ||
| Получаем: | |||||
| Конденсат газовый стабильный | 82,58 | 57776,396 | 57,776396 | 1386,633504 | 492254,8939 |
| Широкая фракция легких углеводородов | 13,40 | 9377,487 | 9,377487 | 225,059688 | 79896,18924 |
| Газ деэтанизации | 2,96 | 2073,163 | 2,073163 | 49,755912 | 17663,34876 |
| Итого | 98,95 | 69227,046 | 69,227046 | 1661,449104 | 589814,4319 |
| Потери | 1,048 | 732,954 | 0,732954 | 17,590896 | 6244,76808 |
Сравним производительность, а также эффективность разделения углеводородного сырья установки стабилизации конденсата до замены и после замены внутренних контактных устройств на колоннах стабилизации и деэтанизации, используя диаграммы (рисунок 7 и рисунок 8).
Рисунок 7 – Диаграмма «эффективность разделения углеводородного сырья на установке стабилизации конденсата до замены внутренних контактных устройств на колоннах стабилизации и деэтанизации».
Рисунок 8 – Диаграмма «эффективность разделения углеводородного сырья на установке стабилизации конденсата после замены внутренних контактных устройств на колоннах стабилизации и деэтанизации».
В результате замены внутренних контактных устройств на колоннах стабилизации и деэтанизации на установке стабилизации конденсата заметно повысилась эффективность разделения углеводородного сырья, тем самым повлияв и на производительность установки по каждому типу продукции в целом. Доказательством служит увеличение выпуска стабильного конденсата за счет снижения уноса более тяжелых углеводородов в дистиллят.
|
|
|
