Расчет вакуумной ректификационной колонны для разгонки нефтепродуктов (Rectif)

Посмотреть архив целиком

Министерство образования Российской Федерации

Ангарская Государственная Техническая академия

Кафедра Химической технологии топлива

























Пояснительная записка к курсовому проекту.

Тема проекта: “Блок ВП(м), установка ГК-3”










Выполнил: ст-нт гр.ТТ-99-1

Семёнов И. А.

Проверил: проф.., к.т.н.

Щелкунов Б.И.







Ангарск 2003

Содержание:


Введение 3

  1. Материальный баланс 4

  2. Определение рабочего флегмового числа и числа теоретических тарелок для 1-й секции 5

  3. Расчёт физико-химических свойств смеси в верхней и нижней частях 9

  4. Гидравлический расчёт колпачковых тарелок 1-й секции 11

  5. Расчёт эффективности тарелок и высоты 1-й секции 21

  6. Определение рабочего флегмового числа и числа теоретических тарелок для 2-й секции 23

  7. Расчёт физико-химических свойств смеси. 26

  8. Гидравлический расчёт колпачковых тарелок 2-й секции 27

  9. Расчёт эффективности тарелок и высоты 2-й секции. 32

  10. Тепловой баланс колонны 33

  11. Расчёт штуцеров колонны 35

  12. Расчёт теплоизоляции 37

Список литературы 38


Введение


Ректификация является одним из важнейших технологических процессов разделения и очистки жидкостей и сжиженных газов в химической, нефтехимической, фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности. Это массообменный процесс, который осуществляется в большинстве случаев в противоточных колонных аппаратах с контактными элементами. Ректификация – это наиболее полное разделение смесей жидкостей, целиком или частично растворимых друг в друге. Процесс заключается в многократном взаимодействии паров с жидкостью – флегмой, полученной при частичной конденсации паров. Процесс основан на том, что жидкости, составляющие смесь, обладают различным давлением пара при одной и той же температуре. Поэтому состав пара, а следовательно, и состав жидкости, получающейся при конденсации пара, будут несколько отличаться от состава начальной смеси: легколетучего компонента в паре будет содержаться больше, чем в перегоняемой жидкости. Очевидно, что в неиспарившейся жидкости концентрация труднолетучего компонента при этом должна увеличиться.


Технологический расчёт колонны


В колонну поступает 76000 кг/ч сырья (мазута).Продуктами перегонки являются:

  1. Фракция НК-350 оС (пары и газы разложения).

  2. Фракция 350-500 оС (вакуумный погон).

  3. Фракция 500-КК оС (гудрон).

Давление в колонне равно

Материальный баланс колонны


Материальный баланс колонны составляем на основе данных о выходах (табл. 1) продуктов из сырья.

Таблица 1.

Наименование продукта

Выход, % масс.

Вакуумный погон (фр. 350 – 500 oC)

34,3

Гудрон (фр. свыше 500 oC)

62,7

Газы разложения

3

Итого:

100


Расчёт:

1. Расход вакуумного погона:

2. Расход гудрона:

3. Расход паров и газов разложения:

Все результаты расчёта по колонне заносим в таблицу 2.


Таблица 2.

Материальный баланс по колонне


Приход

Расход

Наименование

Расход, кг/ч

Наименование

Расход, кг/ч

Мазут

76000

Пары разложения

2280

 


Вакуумный погон

26068

 


Гудрон

47652

Итого:

76000

Итого:

76000


Считаем материальный баланс по каждой секции:

Таблица 3.

Материальный баланс 1-й секции


Приход

Расход

Наименование

%

кг/ч

Наименование

%

кг/ч

Мазут



(пар.фаза)



(пар.фаза)



Пары разложения

37,30

2280

Пары разложения

37,30

2280

Вакуумный погон

26068

Вакуумный погон

26068

(жидкая фаза)



Гудрон

62,70

47652

Гудрон

62,70

47652

Итого:

100

76000

Итого:

100

76000


Таблица 4.

Материальный баланс 2-й секции


Приход

Расход

Наименование

%

кг/ч

Наименование

%

кг/ч

(пар.фаза)



(пар.фаза)



Пары разложения

8,04

2280

Пары разложения

8,04

2280

Вакуумный погон

91,96

26068

(жидкая фаза)



 



Вакуумный погон

91,96

26068

Итого:

100

28348

Итого:

100

28348


Определение рабочего флегмового числа и числа теоретических тарелок для 1-й секции.


Для выполнения расчёта заменяем имеющиеся фракции углеводородов на простые алканы нормального строения:

1. Фракция НК-350 оС. Так как данная фракция состоит преимущественно из паров диз. топлива, то за НК примем температуру равную 240 оC. Средняя температура равна: (350+240)/2=295 оС.

Принимаем: н-гексадекан (С16Н34 ), tкип=287 оС, М=226 кг/кмоль.

2. Фракция 350-500 оС. tср=(350+500)/2 = 425 оС.

Принимаем: н-гексакозан (С26Н54 ), tкип=417 оС, М=366 кг/кмоль.

3. Фракция 500-КК оС

Принимаем: н-пентатриаконтан (С35Н72), tкип=511 оС, М=492 кг/кмоль.


Заменяем перегоняемую смесь углеводородов в 1-й секции на бинарную смесь. В качестве низкокипящеко (НК) компонента принимаем н-гексакозан (С26Н54 ), а в качестве выкокипящего (ВК) - н-пентатриаконтан (С35Н72).

Производим расчёт мольных концентрация на входе и на выходах из секции.

Мольную концентрацию на входе определяем на основе массовой концентрации, которую рассчитали в материальном балансе 1-й секции (табл. 3).

Состав куба дистиллята определяется на основе ср. температур кипения фракции и рассчитывается по формуле:

где Pатм- атмосферное давление, PНК и PВК –давление насыщенных паров индивидуальных компонентов при температуре фракции, определяются по уравнению Антуана:

, [Па.]

где A, В, С – параметры Антуана для каждого компонента. t- температура, оС.

Параметры уравнения для каждого компонента приведены в таблице 5.


Таблица 5.

Параметры уравнения Антуана


Наименование

Коэф-нты

А

В

С

н-гексадекан

7,03044

1831,317

154,528

н-гексакозан

7,62867

2434,747

96,1

н-пентатриаконтан

5,778045

1598,23

40,5


Расчёт состава куба: PНК и PВК рассчитываются при температуре равной 500 оС.

Расчёт состава дистиллата: PНК и PВК рассчитываются при температуре равной 425 оС.

Температуры на выходе из дистиллата и куба определяем по формуле методом последовательного приближения:

Температура на выходе из дистиллата равна: tD=363 оС

Температура на выходе из куба равна: tW=408 оС

Температура на входе равна: tF=376 оС

Определяем относительную летучесть по формуле:

При температуре tD=363 оС

При температуре tW=408 оС

Средняя относительная летучесть:

Строим кривую равновесия по формуле:

Рис.1 Кривая равновесия


Состав пара уходящего с питательной тарелки равен yf=0,738 мол.дол.


Рассчитываем минимальное флегмовое число:

Оптимальное (рабочее) флегмовое число определяем на основе критерия оптимальности :, где . Зависимость критерия оптимальности от коэффициента избытка флегмы изображена на рисунке 2.

Рис.2 Зависимость критерия оптимальности от коэф-та избытка флегмы


По графику определяем что . Отсюда находимо рабочее флегмовое число:

Исходя из рабочего флегмового числа строим рабочую линию и определяем теоретическое число тарелок в верхней и нижней части секции.


Рис.3 Теоретические ступени


Число теоретических тарелок NТТ=6

Число теоретических тарелок в нижней части NН=4

Число теоретических тарелок в верхней части NВ=2

Расчёт физико-химических свойств смеси в верхней и нижней частях.

Расчёт средних концентраций жидкости:

Расчёт средних концентраций пара:

Средние температуры верха и низа:

Определяются по той же формуле что и температуры на выходе из дистиллата и куба.

Средние молекулярные массы пара:

Средние молекулярные массы жидкости:

Средние плотности пара:


Случайные файлы

Файл
18117.rtf
100798.rtf
41810.rtf
155759.rtf
28959-1.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.