Материальный баланс стадии процесса

На основе расчетов были получены данные, которые легли в основу расчета материального баланса процесса, представленного в таблице.

 

Расчет теплофизических свойств компонентов шлама и бензина - растворителя

Целью расчета является получение данных по физико-химическим свойствам компонентов для расчета теплового баланса и оборудования.

Свойства для компонентов бензиновой фракции, которая представлена гептаном и октаном, находятся по справочным данным.

Свойства для компонентов масла представлены в виде суммы трех индивидуальных компонентов - фенантрена, эйкозана, гексадициклопентана, в соотношениях, в которых находятся эти соединения в масле.

 

Исходные данные для расчета физико-химических свойств индивидуальных компонентов масла

Соединение	Молярная масса, г∕моль	Ткрит., К	Коэффициенты в уравнение для вязкости
			VISB	VISTO
Фенантрен	178	878	513,28	405,81
Эйкозан	282,556	764	811,29	401,67
ГДЦП	294,567	791	977,42	412,29

Плотность

Плотность гептана и октана находим по справочным данным. [13]

Плотности компонентов масла рассчитываються по модифицированному уравнению Гольдгаммера. [33]

 

ρ =ρ_n + ρ₁(1-τ)^0,3,

где ρ_n - плотность пара, [кг/м³];

ρ₁ - модифицированный коэффициент, ρ₁=1;

τ - условное время контакта, с^-1.

 

lq (ρ ∕ ρ_n.к.) = 5 (τ -1),

 

где ρ_n.к. - плотность парового конденсата, [кг/м³]

 

ρ_{n.к. =} М ∕ 82,06 · Т_к; τ = Т ∕ Т_крит.,

 

где Т_крит. - критическая температура;

Т_к - температура кипения, К.

 

ρ = (1-Т ∕ Т_крит.)^0,3, [г/см³].

 

Расчет плотности индивидуальных компонентов

Соединение	Ткрит., К	τс^-1^´	Температура, К
			303	323	343	363	383	403	423	443
Гептан	537,2	0,367	681	660	640	620	605	590	550	520
Октан	568,8	0,398	702	680	600	650	630	610	600	570
Фенантрен	878	0,424	880	870	861	852	842	831	821	810
Эйкозан	764	0,486	860	848	837	825	812	799	786	772
ГДЦП	791	0,471	865	854	843	831	819	807	794	781

 

Коэффициенты динамической вязкости

Соединение	Температура, К
	303	323	343	363	383	403	423	443
Гептан	0,4	0,3	0,23	0,21	0,18	0,16	0,13	0,12
Октан	0,55	0,41	0,35	0,28	0,26	0,21	0,18	0,15
Фенантрен	2,628	2,276	1,838	1,520	1,253	1,00	0,99	0,98
Эйкозан	2,89	2,03	1,81	1,43	1,099	1,00	0,88	0,79
ГДЦиклопентан	2,859	2,011	1,789	1,391	1,05	0,95	0,76	0,75

 

2.
Вязкость

Вязкость гептана и октана находится по справочным данным [33].

Вязкость компонентов масла рассчитывается по уравнению:

 

lq μ = VISB[(1 ∕ Т) - VISТО)]∙[сП] [13],

 

где μ - динамическая вязкость, Па∙с∙10³.

Теплоемкость

Теплоемкость гептана и октана находим по справочным данным [13]. Теплоемкость компонентов масла рассчитывается по формулам:

1) Расчет Ср₂₉₃ по методу Шоу-Брайта:

 

Ср₂₉₃ = (Р_сh + В) ∕ (А∙R_р),

 

где А = 19,8; В = 8.

2) Расчет по методу Сегдена:

Р_сh - сумма атомных и структурных составляющих.

3) Расчет мольной рефракции:

_r = [(n² - 1) ∕ (n² + 2)]: μ ∕ ρ.

 

4) Определение коэффициента «В» в управлении Ватсона находится по известному или рассчитанному значению С_р²⁹³.

Итоговое уравнение:

Ср = В∙ 4180 ∕ (0,1745 - 0,083τ)^2,8, [Дж/(кг∙К)] [33]

Теплоемкость индивидуальных компонентов

Соединение	Температура, К
	303	323	343	363	383	403	423	443
Гептан	2262	2346	2388	2430	2514	2555	2594	2639
Октан	2178	2304	2346	2388	2430	2514	2555	2597
Фенантрен	1276,3	1322,3	1372,6	1426,6	1492,3	1559,7	1603,3	1667,6
Эйкозан	2266	2367	2469	2585	2740	2831	2963	3118
ГДЦП	2203	2294	2398	2500	2610	2731	2855	2991

 

Теплопроводность

Теплопроводность гептана и октана находится по справочным данным [32]. Теплопроводность компонентов масла рассчитывается по методу Смита:

 

λ = 1,29∙Ср∙ρ∙√ρ ∕ μ, [33]

 

где λ - теплопроводность, Вт/(м∙К)∙10⁴.

 

Теплопроводность индивидуальных компонентов

Соединение	Температура, К
	303	323	343	363	383	403	423	443
Гептан	1226	1162	1098	1034	970	906	842	778
Октан	1260	1200	1140	1080	1020	960	900	840
Фенантрен	1540	1504	1468	1432	1396	1360	1324	1288
Эйкозан	2284	2230	2176	2124	2069	2015	1964	1970
ГДЦП	4940	4723	4563	4382	4216	4066	3905	3766

 

Теплота испарения

 

Теплота испарения индивидуальных компонентов

Соединение	Температура, К
	303	323	343	363	383	403	423	443
Гептан	167,6	180,3	196,3	203,8	264,8	293,1	323,4	345,7
Октан	170,1	190,4	201,2	208,4	281,9	301,2	343,7	368,1
Фенантрен	356,6	374,2	392,8	409,7	425,6	441,3	455,6	469,1
Эйкозан	356,6	373,9	390,2	404,4	419,6	432,6	444,6	455,2
ГДЦП	370,4	389,4	407	423	437,6	452,7	465,8	477,4

 

Теплота испарения гептана и октана находится по справочным данным. [32]

Теплота испарения компонентов масла рассчитывается по методу Ватсона:

_исп. = L_исп.к.∙[(1 - τ) ∕ (τ - τ_к)]^0,38 [33]

 

где L_исп. - теплота испарения, [кДж/кг]

Все расчеты приведены в интервале температур Т = 303 ÷ 443 К.

 

Тепловой баланс РПИ

Стадия обезвоживания и отгонки бензина

Тепловой баланс стадии

Приход	Q, кВт	Расход	Q, кВт
С насыщенным водяным паром в рубашку	903,4	На нагрев исходного шлама	196,6
		На испарение воды и углеводородной фракции	576,8
		На нагрев обезвоженного шлама (масло+твердая фаза)	130
Итого:	903,4		903,4