Расчёт сепарации газопродуктовой смеси

Сепарация газопродуктовой смеси происходит в холодном сепараторе высокого давления предназначенного для отделения водородосодержащего газа от гидрогенизата.

Целью расчёта является определение состава и количество паровой и жидкой фаз. Расчёт проводим с помощью констант фазового равновесия.

= ,

где Xo – мольная концентрация компонента в ГПС;

К – константа фазового компонента;

е – мольная доля отгона.

Уравнение решается методом подбора мольной доли отгона е, удовлетворяющей условию:

åxi = 1;

Условия работы холодного сепаратора высокого давления. Давление в сепараторе – 6,7 МПа, температура - 50°С.

Условия работы холодного сепаратора низкого давления. Давление в сепараторе – 2,0 МПа, температура - 40°С.

Состав продуктов на входе в сепаратор высокого давления берём из таблицы материального баланса реактора, умноженную на 2. Определяем молярную массу по формуле Войнова:

М = 60 + 0,3 ×t + 0,001 × t .

Определяем молекулярный вес фракций и подбираем соответствующую среднемолекулярную температуру кипения фракций, °С.

Таблица 2.16

Определение состава паровой и жидкой фаз в сепараторе высокого давления С-1

Наименование	Расход, кг/ч	Мi, кмоль/кг	Ni, кмоль/ч	Xoi=Ni/ΣNi	Кi	Кi-1	Xi=X0i/1+е (Кi-1)	Yi=Ki´Xi
Водород		2,00	2301,46	0,64	60,00	59,00	0,02	0,91
Сероводород		34,00	60,29	0,02	1,40	0,40	0,01	0,02
Метан		16,00	96,78	0,03	10,00	9,00	0,00	0,04
Этан		30,00	70,86	0,02	1,10	0,10	0,02	0,02
Пропан		44,00	50,67	0,01	0,40	-0,60	0,02	0,01
Бутаны		58,00	13,93	0,00	0,15	-0,85	0,01	0,00
изо-бутан		59,00	13,69	0,00	0,20	-0,80	0,01	0,00
изо-пентан		72,00	9,02	0,00	0,08	-0,92	0,01	0,00
Пентан		72,00	13,50	0,00	0,06	-0,94	0,01	0,00
н-гексан		86,00	5,95	0,00	0,03	-0,97	0,01	0,00
Бензин-отгон		106,77	46,98	0,01	0,02	-0,99	0,04	0,00
Гидрогенизат		209,15	918,86	0,26	0,00	-1,00	0,84	0,00
Итого			3601,98	1,00			1,00	1,00

мольная доля отгона равна 0,697

Таблица 2.17

Материальный баланс однократного испарения в холодном сепараторе высокого давления С-1

Компоненты	Мi, кг/кмоль	Приход	Расход
Парожидкостная смесь	Паровая фаза	Жидкая фаза
Расход, кг/ч	Массовая доля	кмоль/ч	Мольная доля	Расход кг/ч	Массовая доля	кмоль/ч	Мольная доля	Расход кг/ч	Массовая доля	кмоль/ч	Мольная доля
Водород	2,00		0,02	2301,46	0,64		0,40	2284,98	0,91		0,00	16,48	0,02
Сероводород	34,00		0,01	60,29	0,02		0,14	46,05	0,02		0,00	14,23	0,01
Метан	16,00		0,01	96,78	0,03		0,13	92,77	0,04		0,00	4,01	0,00
Этан	30,00		0,01	70,86	0,02		0,13	50,85	0,02		0,00	20,01	0,02
Пропан	44,00		0,01	50,67	0,01		0,09	24,34	0,01		0,01	26,33	0,02
Бутаны	58,00		0,00	13,93	0,00		0,02	3,58	0,00		0,00	10,34	0,01
изо-бутан	59,00		0,00	13,69	0,00		0,02	4,33	0,00		0,00	9,36	0,01
изо-пентан	72,00		0,00	9,02	0,00		0,01	1,41	0,00		0,00	7,61	0,01
Пентан	72,00		0,00	13,50	0,00		0,01	1,64	0,00		0,00	11,86	0,01
н-гексан	86,00		0,00	5,95	0,00		0,00	0,35	0,00		0,00	5,60	0,01
Бензин-отгон	106,77		0,02	46,98	0,01		0,01	1,57	0,00		0,02	45,40	0,04
Гидрогенизат	209,15		0,90	918,86	0,26		0,04	2,12	0,00		0,95	916,74	0,84
Итого			1,00	3601,98	1,00		1,00	2514,05	1,00		1,00	1087,98	1,00

Выбираем для данной технологической схемы горизонтальные сепараторы.

Расчёт сепаратора С–1

Необходимое сечение сепаратора определяем по формуле: 7,2 м²

где – объём газовой фазы, м³/с;

– допустимая скорость движения газов в сепараторе;

0.5– коэффициент заполнения сепаратора.

Объём парожидкостной фазы:

3,16 м³

где – общее число молей парожидкостной смеси, кмоль/ч;

z– коэффициент сжимаемости, z=0,8;

Р– давление в газосепараторе, МПа;

t– температура в газосепараторе, ^оС.

Допустимая скорость газового потока:

0,88 м³/с,

где ρ_Ж– плотность жидкой фазы при температуре сепарации, кг/м³,

812 кг/м³

где ρ₀– плотность жидкой фазы при нормальных условиях;

α– температурная поправка.

ρ_П– плотность паровой фазы, кг/м³,

1,18 кг/м³

где G_П– массовое количество газовой фазы, кг/ч.

Диаметр газосепаратора:

2,34 м

Длина газосепаратора:

14,25 м

где – скорость движения жидкой фазы, м³/мин;

τ– время пребывания жидкой фазы в сепараторе, обычно 10-20 мин.

Скорость движения жидкости

0,95 м³/мин

где – расход жидкой фазы, м^;3/мин

– сечение сепаратора, занятое потоком жидкости, обычно

Дата добавления: 2015-07-14