Расчет технологической установки по разделению четырехкомпонентной смеси

ВВЕДЕНИЕ

В химической, нефтехимической, фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности часто возникает необходимость разделить смеси двух или большего числа жидкостей на отдельные составляющие. Наиболее характерным примером является разделение нефтепродуктов на отдельные фракции, обладающие различными летучестями.

Ректификация – разделение однородных смесей на составляющие вещества или группы составляющих в результате противоточного взаимодействия паровой смеси и жидкой смеси. Пар обогащается низкокипящим компонентом, а жидкость - высококипящим компонентом. Часть выходящего из аппарата пара (или жидкости) возвращается обратно после конденсации (для пара) или испарения (для жидкости). Такое противоточное движение контактирующих потоков сопровождается процессами теплообмена и массообмена, которые на каждой стадии контакта до состояния равновесия.

Современный этап развития нефтеперерабатывающей и нефтехимимческой промышленности характеризуется значительным ростом объемов добычи и переработки нефти и газа, расширение ассортимента и повышением качества выпускаемой продукции, строительство установок большой единичной мощности, увеличением глубины переработки нефти. Во многих производственных процессах требуется разделять исходное сырье на составляющие компоненты с помощью различных массообменных процессов [1].

Процесс разделения основан на том, что все жидкости, составляющие смеси, имеют разные летучести или, иначе говоря, - разные температуры кипения при одинаковом внешнем давлении. Следствием такого свойства жидкостей является различное количество паров компонентов над жидкой смесью. Пары над смесью оказываются обогащенными парами более летучих компонентов. Если смесь таких паров отделить от жидкой фазы и полностью сконденсировать, то состав полученного конденсата будет таким же, что и состав паров. Следовательно, новая жидкая смесь окажется в большей степени обогащенной относительно более летучим компонентом по сравнению с исходной жидкой смесью.

Для этого широко применяют ректификацию, которая осуществляется в аппаратах, называемых ректификационными колоннами. Они бывают с непрерывным контактом фаз - насадочные колонны, и со ступенчатым контактом фаз - аппараты тарельчатого типа (с колпачковыми, ситчатыми, клапанными и решетчатыми тарелками) [2].

При проектировании атмосферно-вакуумных установок качество нефти является важнейшей характеристикой, поскольку именно оно определяется ассортимент продуктов и технологическую схему процесса, режим работы аппаратов и выбор конструкционных материалов, а также расход реагентов [3].

Расчет ректификационных колонн является довольно сложной задачей ввиду сложности самого объекта моделирования. Для упрощения этого процесса применяют современные программы, предназначенные для расчетов процессов ректификации.

Таким образом, целью данного курсового проекта является расчет и проектирование ректификационной колонны в программе «Aspen HYSYS».

1 Характеристика исходных компонентов

По заданию к курсовому проекту даны два сырьевых  потока, содержащие в общем случае шесть исходных компонентов.

Состав исходной смеси приведен в таблице 1.

Таблица 1 – Состав исходной смеси, мольные доли

Определим зависимость между температурой T и энтальпией H. Для этого с помощью программы «Aspen HYSYS» определим основные и критические свойства компонентов. Основные и критические свойства компонентов указаны в таблице 2.

Таблица 2 – Основные и критические свойства компонентов