Материальный баланс колонны деэтанизации К-1 на первой технологической нитке УСК до реконструкции колонны

Атестацію аудиторів здійснює атестаційна комісія органу з сертифікації персоналу Системи. Кандидат в аудитори, який претендує на атестацію, подає заявку (додаток В) до акредитованого органу з сертифікації персоналу. Якщо в Системі є декілька органів з сертифікації персоналу з відповідною галуззю акредитації, заявка може бути подана до будь-якого з них.

Орган з сертифікації персоналу проводить атестацію аудиторів за правилами, затвердженими спеціально уповноваженим центральним органом виконавчої влади у сфері підтвердження відповідності".

На підставі позитивного рішення атестаційної комісії орган з сертифікації персоналу оформляє, реєструє в своєму реєстрі та видає сертифікат аудитора за формою, наведеною в додатку Ж. Одержуючи сертифікат, аудитор підписує прийнятий у Системі "Кодекс поведінки аудитора" (додаток И).

Термін дії сертифіката аудитора – до трьох років.

Інформацію про атестованих аудиторів органи з сертифікації персоналу подають згідно з ДСТУ 3415 до Реєстру Системи."

Для продовження дії атестації аудитор за шість місяців до закінчення терміну дії сертифіката подає до органу з сертифікації персоналу заявку за формою додатка В.

Визнання сертифікатів аудиторів, що видані у системах сертифікації інших країн, здійснює атестаційна комісія. Визнанню підлягають сертифікати аудиторів, які видані:

- в міжнародних та регіональних системах сертифікації, до яких приєдналась України та країна, що видала сертифікат;

- угод між спеціально уповноваженим центральним органом виконавчої влади у сфері підтвердження відповідності.та керівними органами систем сертифікації інших країн про взамне визнання сертифікатів аудиторів.

 

 

Расчетная часть

 

 

Материальный баланс колонны деэтанизации К-1 на первой технологической нитке УСК до реконструкции колонны

Исходные данные для расчета:

Состав сырья – Выветренного валанжинского нестабильного конденсата, поступающего на питание колонны:

2,3;

4,9;

10,6;

4,3;

7,8;

4,6;

4,5;

61;

 

Расход сырья ВНК, 110;

относительная плотность ВК УГКМ

636;

Коэффициент извлечения по массе в дистиллят:

1;

0,95;

0,22;

0,038;

0,041;

0,018;

0,026;

0,002;

Определение характеристик исходного сырья.

Мольная масса сырья находится по формуле:

 

, (1)

 

где − молекулярная масса компонентов сырья;

− мольные доли компонентов сырья, исходные данные.

 

= 0,023 16 + 0,049 30 + 0,106 44 + 0,043 58 + 0,078 58 + 0,046 78 + 0,045 78 + 0,61 117,53 = 91,765 .

 

Найдем расход сырья ВК, поступающего в колонну кг/ч:

 

где – расход сырья м³/ч;

– относительная плотность ВАК,

 

Массовые доли компонента в сырье определяются по формуле:

 

(2)

 

 

х (СН₄) = = 0,004,

х (С₂Н₆) = = 0,016,

х (С₃Н₈) = = 0,051,

х () = = 0,049,

х () = = 0,027,

х () = = 0,035,

х() = = 0,036,

х () = = 0,781,

∑х_i = 1,0.

 

Массовый расход компонентов рассчитывается по формуле:

 

, (3)

 

где G_F – расход сырья, м³/ч – исходные данные.

 

G_F(СН₄) = 69960 0,004 = 280,555 ,

G_F (С₂Н₆) = 69960 0,016 = 1120,698 ,

G_F (С₃Н₈) = 69960 0,051 = 3555,738 ,

G_F (С₄Н₁₀) = 69960 0,049 = 3449,005 ,

G_F (i-С₄Н₁₀) = 69960 0,027 = 1901,374 ,

G_F (С₅Н₁₂)= 69960 0,035 = 2470,110 ,

G_F (i-С₅Н₁₂)= 69960 0,036 = 2525,100 ,

G_F () = 69960 0,781 = 54657,515 .

 

Число молей компонентов в массовом расходе сырья определяется по формуле:

 

, (4)

 

,

,

,

,

,

,

,

,

.

Состав и характеристики исходного сырья приведены в таблице 7.

Таблица 7 – Состав и характеристики исходного сырья

Компонент	Мольная доля, хi	Молеку- лярная масса, Мi,	Молеку- лярная масса сырья, Мi хi	Массо-вая доля компо-нента, хi	Массовый расход компо-нентов, ,	Число молей компонента в массовом расходе сырья, ,	Коэф- фициент извлечения по массе, уD
СН4	0,023		0,368	0,004	280,555	17,534
С2Н6	0,049		1,47	0,016	1120,698	37,356	0,98
С3Н8	0,106		4,664	0,051	3555,738	80,812	0,12
i-С4Н10	0,043		2,494	0,0027	1901,374	32,782	0,028
С4Н10	0,078		4,524	0,049	3449,005	59,465	0,032
i-С5Н12	0,046		3,312	0,0,036	2525,001	35,069	0,009
С5Н12	0,045		3,21	0,035	2470,110	34,307	0,013
∑	0,061	117,53	71,693	0,784	54657,515	465,051	0,0009
∑			91,765	1,000	69960,000	762,379

 

Определение характеристик дистиллята.

Массовый расход компонентов в дистилляте определяется по формуле:

 

, (5)

 

D (СН₄) = = 280,555 ,

 

D (С₂Н₆) = = 1064,663 ,

 

D (С₃Н₈) = = 782,262 ,

 

D (i-С₄Н₁₀) = = 72,25 ,

 

D (С₄Н₁₀) = = 141,409 ,

 

D (i-С₅Н₁₂) = = 45,45 ,

 

D (С₅Н₁₂) = = 64,222 ,

 

D (∑ ) = = 109,315 ,

 

 

Массовый расход дистиллята находится по формуле:

 

D = ∑D_i, (6)

 

D = 2560,131 .

 

Массовая доля компонента в дистилляте определяется по формуле:

 

(7)

x_D (СН₄) = = 0,109,

 

x_D (С₂Н₆) = = 0,415,

 

x_D (С₃Н₈) = = 0,305,

 

x_D (i-С₄Н₁₀) = = 0,028,

 

x_D (С₄Н₁₀) = = 0,055,

 

x_D (i-С₅Н₁₂) = = 0,017,

 

x_D (С₅Н₁₂) = = 0,025,

 

x_D (∑ ) = = 0,042,

 

∑х_D = 1,0.

 

Число молей компонента в дистилляте рассчитывается по формуле:

 

, (8)

 

 

N_D (СН₄) = = 17,534 ,

 

N_D (С₂Н₆) = = 35,488 ,

 

N_D (С₃Н₈) = = 17,77 ,

 

N_D (i-С₄Н₁₀) = = 1,245 ,

 

N_D (С₄Н₁₀) = = 2,438 ,

 

N_D (i-С₅Н₁₂) = = 0,631 ,

 

N_D (С₅Н₁₂) = = 0,891 ,

 

N_D (∑ ) = = 0,930 .

 

 

Число молей в дистилляте определяется по формуле:

 

N_D = ∑N_Di, (9)

 

∑N_Di = 76,939 .

Мольная доля компонента в дистилляте находится по формуле:

 

, (10)

 

y_D (СН₄) = = 0,227,

 

y_D (С₂Н₆) = = 0,461,

 

y_D (С₃Н₈) = = 0,231,

 

y_D (i-С₄Н₁₀) = = 0,016,

 

y_D (С₄Н₁₀) = = 0,031,

 

y_D (i-С₅Н₁₂) = = 0,008,

 

y_D (С₅Н₁₂) = = 0,011,

 

y_D (∑ ) = = 0,012,

 

∑y_i=1,0.

 

Состав и характеристики дистиллята приведены в таблице 8.

 

 

Таблица 8 – Состав и характеристики дистиллята

Компонент	Массовый расход компонента Di,	Массовая доля компонента в дистилляте xDi	Число молей компонента в дистилляте ND,	Мольная доля компонента в дистилляте yi
СН4	280,555	0,109	17,534	0,227
С2Н6	1064,663	0,415	35,488	0,461
С3Н8	782,262	0,305	17,778	0,231
i-С4Н10	72,252	0,028	1,245	0,016
С4Н10	141,409	0,055	2,438	0,031
i-С5Н12	45,450	0,017	0,631	0,008
С5Н12	64,222	0,025	0,891	0,011
∑	109,315	0,042	0,930	0,012
∑	2560,130	1,000	76,939	1,000

 

Определение характеристик кубового остатка.

Массовый расход компонента в остатке находится по формуле:

 

(11)

 

W_i (СН₄) = 280,555 – 280,555 = 0

 

W_i (С₂Н₆) = 1120,698 – 1064,663 = 56,034 ,

 

W_i (С₃Н₈) = 3555,738 – 782,262 = 2773,476 ,

 

W_i (i-С₄Н₁₀) = 1901,374 – 72,252 = 1829,122 ,

 

W_i (С₄Н₁₀) = 3449,005 – 141,409 = 3307,596 ,

 

W_i (i-С₅Н₁₂) = 2525,001 – 45,45 = 2479,551 ,

 

W_i (С₅Н₁₂) = 2470,110 – 64,22 = 2405,887 ,

 

W_i (∑ ) = 54657 – 109,315 = 54548,200 ,

 

СН₄ – полностью поступает в дистиллят.

Массовый расход кубового остатка определяется по формуле:

W = ∑ W_i, (12)

 

∑ W_i = 67399,869 .

 

Массовая доля компонентов в остатке рассчитывается по формуле:

 

, (13)

 

x_W (С₂Н₆) = = 0,0008,

 

x_W (С₃Н₈) = = 0,041,

 

x_W (i-С₄Н₁₀) = = 0,027,

 

x_W (С₄Н₁₀) = = 0,049,

 

x_W (i-С₅Н₁₂) = = 0,036,

 

x_W (С₅Н₁₂) = = 0,035,

 

x_W (∑ ) = = 0,809,

 

∑ x_W =1,0.

 

Число молей компонента в кубовом остатке находится по формуле:

 

, (14)

 

 

N_W (С₂Н₆) = = 1,867 ,

 

N_W (С₃Н₈) = = 63,033 ,

 

N_W (i-С₄Н₁₀) = = 31,536 ,

 

N_W (С₄Н₁₀) = = 57,027 ,

 

N_W (i-С₅Н₁₂) = = 34,438 ,

 

N_W (С₅Н₁₂) = = 33,415 ,

 

N_W (∑ ) = = 464,121 .

 

Число молей в кубовом остатке рассчитывается по формуле:

 

N_W = ∑N_Wi, (15)

 

∑N_Wi = 685,440 .

 

Мольная доля компонента в остатке находится по формуле

 

, (16)

 

 

x (С₂Н₆) = = 0,002,

 

x (С₃Н₈) = = 0,091,

 

x (i-С₄Н₁₀) = = 0,046,

 

x (С₄Н₁₀) = = 0,083,

 

x (i-С₅Н₁₂) = = 0,050,

 

x (С₅Н₁₂) = = 0,048,

 

x (∑ ) = = 0,677,

 

∑х_i =1,0.

 

Состав и характеристики кубового остатка представлены в таблице 9.

Таблица 9 – Состав и характеристики кубового остатка

Компонент	Массовый расход компонентов в остатке Wi,	Массовая доля Компонента в остатке xWi	Число молей компонентов в массовом расходе NWi,	Мольная доля компонентов в остатке xi
СН4
С2Н6	56,034	0,0008	1,867	0,002
С3Н8	2773,476	0,0411	63,033	0,091
i-С4Н10	1829,122	0,027	31,536	0,046
С4Н10	3307,596	0,049	57,027	0,083
i-С5Н12	2479,551	0,036	34,438	0,050
С5Н12	2405,887	0,035	33,415	0,048
∑	54548,200	0,809	464,121	0,677
∑	67399,869	1,000	685,440	1,000

 

Составим материальный баланс деэтанизатора в таблице 10, исходя из полученных результатов.

 

В соответствии с данными расчета материального баланса колонны К-1 расходы потоков составляют:

 

 

Рисунок 3 – Распределение потоков продукта деэтанизации

– массовый расход ВНК ;

– число молей в ВНК ;

– массовый расход ГД ;

– число молей в ГД ;

– массовый расход КГД ;

– число молей в КГД .

 

 

Мольная доля компонента в дистилляте находится по формуле

 

, (21)

 

где K_i – константа фазового равновесия компонента дистиллята (определяем при Р = 2,7 МПа и t^oC = 28^oC (температура дистиллята) [стр. 26,1].

 

x (СН₄) = = 0,018,

 

х (∑С₂) = = 0,118,

 

х (С₃Н₆) = = 0,074,

 

х (С₃Н₈) = = 0,165,

 

х (∑С₄Н₈) = = 0,145,

 

х (изо − С₄Н₁₀) = = 0,067,

 

х (норм − С₄Н₁₀) = = 0,086,

 

х (∑С₅Н₁₀) = = 0,020,

 

х (изо − С₅Н₁₂) = = 0,049,

 

х (норм − С₅Н₁₂) = = 0,036,

 

х (∑С₆) = = 0,219,

 

∑х_i=1.

 

Результаты расчета приведены в таблице 5.

 

 

Таблица 5 – Расчет необходимого давления из условий конденсации дистиллята

Компонент	Мольная доля компонента в дистилляте yi	Константа равновесия Ki при Р=2,7 МПа и toC=28oC	Мольная доля компонента в дистилляте xi
СН4	0,127		0,018
∑С2	0,219	1,85	0,118
С3Н6	0,067	0,9	0,074
С3Н8	0,084	0,51	0,165
∑С4Н8	0,110	0,76	0,145
Изо − С4Н10	0,057	0,85	0,067
Норм − С4Н10	0,102	1,18	0,086
∑С5Н10	0,011	0,54	0,020
Изо − С5Н12	0,004	0,082	0,049
Норм − С5Н12	0,002	0,036	0,036
С6	0,217	0,219	0,219
∑

 

По уравнению изотермы конденсации методом подбора давления в верхней части колонны и температуры верха. Согласно расчёта, условие изотермы выполняется (y_i = ∑ = 1). Значение давления в верхней части колонны 2,7 МПа принято правильно.

Определим мольный состав равновесных паров. Методом подбора при давлении 2,7 МПа, используя уравнение изотермы кипения, определим t^oCпитания

 

у_i = K_i ∙ x_i, (22)

 

 

у(СН₄) = 8 0,03 = 0,24,

 

у (∑С₂) = 4 0,05 = 0,1,

 

у (С₃Н₆) = 1,1 0,16 = 0,176,

 

у (С₃Н₈) = 1,6 0,19 = 0,019,

 

у (∑С₄Н₈) = 0,053 0,75 = 0,04,

 

у (изо − С₄Н₁₀) = 2,1 0,41 = 0,041,

 

у (норм − С₄Н₁₀) = 0,19 0,74 = 0,141,

 

у (∑С₅Н₁₀) = 0,04 2,32 = 0,093,

 

у (изо − С₅Н₁₂) = 0,048 1,0 = 0,048,

 

у (норм − С₅Н₁₂) = 0,042 1,1 = 0,0462,

 

у (∑С₆) = 0,001 93,25 = 0,093.

 

Условие изотермы выполняется ∑у_i = 1 при t^о_кип = 112^оС.

 

Результаты расчета приведены в таблице 6.

 

 

Таблица 6 – Результаты определения мольного состава равновесных паров

Компонент	Мольная доля Компонентов	Константа равновесия Ki при Р = 3,0 МПа и toC = 140oC	Мольный состав равновесных паров уi
СН4	0,03		0,24
∑С2	0,05		0,1
С3Н6	0,16	1,1	0,176
С3Н8	0,19	1,6	0,019
∑С4Н8	0,75	0,053	0,04
Изо − С4Н10	0,41	0,1	0,041
Норм − С4Н10	0,44	0,19	0,141
∑С5Н10	2,32	0,04	0,093
Изо − С5Н12	1,0	0,048	0,048
Норм − С5Н12	1,1	0,042	0,0462
С6	93,25	0,001	0,093

 

Для построения рабочей линии и линии равновесия заданная многокомпонентная смесь (сырье) сводится к псевдобинарной, состоящей из двух ключевых компонентов: ∑С₂ и С₃Н₈.

Определение концентрации С₂Н₆ в исходной бинарной системе находится по формуле

 

x_F = , (23)

 

 

x_F = = 0,205.

 

Определение концентрации ∑С₂ в дистилляте производится по формуле

 

x_D = , (24)

 

 

x_D = = 0,722.

 

Определение концентрации ∑С₂ в остатке по формуле

 

x_W = , (25)

 

 

x_W = = 0,167.

 

Построение кривой фазового равновесия.

Для построения кривой фазового равновесия в координатах «х - у» используют уравнение равновесия концентрации бинарной системы

 

у = , (26)

 

 

где α – относительная летучесть псевдобинарной смеси при условии ввода сырья

 

α = , (27)

 

 

α = = 2,5.

 

Задаваясь рядом произвольных значений «х» по формуле (26) определим

равновесные концентрации компонента в газовой фазе «у».

По найденным значениям «х - у» строится кривая равновесия фаз.

 

Таблица 7 – Данные для построения кривой равновесия фаз

Х	0,1	0,2	0,3	0,4	0,6	0,7	0,8	0,9
У	0,22	0,38	0,49	0,56	0,75	0,84	0,92

 

у₁ = = 0,22,

 

у₂ = = 0,38,

 

у₃ = = 0,49,

 

у₄ = = 0,56,

 

У₅ = = 0,75,

У₆ = = 0,84,

 

У₇ = = 0,92,

 

У₈ = = 1.

 

 

Построение рабочей линии в координатах «х - у».

Определение координат точки В при х = 0

 

B = , (28)

 

где R – флегмовое число

 

R = R_min ∙ β, (29)

 

где β = 1,4, коэффициент избытка флегмы,

R_min – минимальное флегмовое число

 

R_min = , (30)

 

где у_Р – равновесная концентрация этана в паровой фазе

 

у_Р = , (31)

 

 

у_Р = = 0,39.

 

Подставим данные в формулу (26) и получим результат

 

R_min = = 1,79.

 

Подставим данные в формулу (24) и получим результат

 

B = = 0,21.

 

 

Число теоретических тарелок находится построением ступенчатой линии

между линией равновесия и линией рабочей концентрации в пределах х_W снизу вверх и от х_D сверху вниз. В результате построения ступенчатой линии число теоретических контактов (тарелок) составило:

- в концентрационной части – 28;

− в отпарной части – 4.

Действительное число контактов (тарелок)

 

N_D = , (32)

 

N_D = = 35.

 

Результаты, полученные при расчете материального баланса, сводим в таблицу 8.

 

В соответствии с данными расчета материального баланса колонны К-1 расходы потоков составляют:

 

 

Рисунок 8 – Распределение потоков продукта деэтанизации

– массовый расход ВНК ;

– число молей в ВНК ;

– массовый расход ГД ;

– число молей в ГД ;

– массовый расход КГД ;

– число молей в КГД .