Главная » Рефераты    
рефераты Разделы рефераты
рефераты
рефератыГлавная
рефератыЕстествознание
рефератыУголовное право уголовный процесс
рефератыТрудовое право
рефератыЖурналистика
рефератыХимия
рефератыГеография
рефератыИностранные языки
рефератыРазное
рефератыИностранные языки
рефератыКибернетика
рефератыКоммуникации и связь
рефератыОккультизм и уфология
рефератыПолиграфия
рефератыРиторика
рефератыТеплотехника
рефератыТехнология
рефератыТовароведение
рефератыАрхитектура
рефератыАстрология
рефератыАстрономия
рефератыЭргономика
рефератыКультурология
рефератыЛитература языковедение
рефератыМаркетинг товароведение реклама
рефератыКраеведение и этнография
рефератыКулинария и продукты питания
рефераты
рефераты Информация рефераты
рефераты
рефераты

Расчет вакуумной ректификационной колонны для разгонки нефтепродуктов

Расчет вакуумной ректификационной колонны для разгонки нефтепродуктов

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 [pic]

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:

[pic]

2. Расход гудрона:

[pic]

3. Расход паров и газов разложения:

[pic]

Все результаты расчёта по колонне заносим в таблицу 2.

Таблица 2.

Материальный баланс по колонне

|Приход |Расход |

|Наименование |Расход, |Наименование |Расход, |

| |кг/ч | |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).

[pic]

Состав куба дистиллята определяется на основе ср. температур кипения

фракции и рассчитывается по формуле:

[pic]

где Pатм- атмосферное давление, PНК и PВК –давление насыщенных паров

индивидуальных компонентов при температуре фракции, определяются по

уравнению Антуана:

[pic], [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.

[pic]

Расчёт состава дистиллата: PНК и PВК рассчитываются при температуре равной

425 оС.

[pic]

Температуры на выходе из дистиллата и куба определяем по формуле

методом последовательного приближения:

[pic]

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 [pic] по формуле:

[pic]

При температуре tD=363 оС [pic]

При температуре tW=408 оС [pic]

Средняя относительная летучесть:[pic]

Строим кривую равновесия по формуле:

[pic]

[pic]

Рис.1 Кривая равновесия

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

Рассчитываем минимальное флегмовое число:

[pic]

Оптимальное (рабочее) флегмовое число определяем на основе критерия

оптимальности :[pic], где [pic]. Зависимость критерия оптимальности от

коэффициента избытка флегмы изображена на рисунке 2.

[pic]

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

По графику определяем что [pic]. Отсюда находимо рабочее флегмовое

число: [pic]

Исходя из рабочего флегмового числа строим рабочую линию и определяем

теоретическое число тарелок в верхней и нижней части секции.

[pic]

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:

[pic]

[pic]

Расчёт средних концентраций пара:

[pic]

[pic]

Средние температуры верха и низа:

Определяются по той же формуле что и температуры на выходе из

дистиллата и куба.

[pic]

[pic]

Средние молекулярные массы пара:

[pic]

[pic]

Средние молекулярные массы жидкости:

[pic]

[pic]

Средние плотности пара:

[pic]

[pic]

Средние массовые доли:

[pic]

[pic]

Средние плотности жидкости:

Плотность НК компонента при температур tН=388 оС равна [pic]

Плотность ВК компонента при температур tН=388 оС равна [pic]

[pic]

Плотность НК компонента при температур tВ=369 оС равна [pic]

Плотность ВК компонента при температур tВ=369 оС равна [pic]

[pic]

Средние вязкости жидкости:

Вязкость НК компонента при температур tН=388 оС равна [pic]

Вязкость ВК компонента при температур tН=388 оС равна [pic]

[pic][pic]

Вязкость НК компонента при температур tВ=369 оС равна [pic]

Вязкость ВК компонента при температур tВ=369 оС равна [pic]

[pic][pic]

Средние коэффициенты диффузии жидкости и пара:

Для низа колонны:

[pic]

[pic]

[pic][pic]

[pic]

Для верха колонны:

[pic]

[pic]

[pic][pic]

[pic]

Гидравлический расчёт колпачковых тарелок 1-й секции.

Определяем количество пара поднимающегося вверх по колонне. Примем

допущение, что расход пара во всей колонне является величиной постоянной и

находится:

[pic]

Определяем расход жидкости в верхней и нижней части колонны:

[pic]

[pic]

Для расчёта диапазон колебания нагрузки принимаем равными:

К3=0,8 – коэффициент уменьшения нагрузки

К4=1,1 – коэффициент увеличения нагрузки

1. Диапазон колебания нагрузки.

[pic]

Такое значение приемлемо для колпачковых тарелок.

2. Расчёт оценочной скорости для нижней части:

[pic]

Для верхней части:

[pic]

3. Диаметр нижней части:

[pic]

Верхней части:

[pic]

4. Так как диаметры оказались одинаковыми принимаем колонну одного

диаметра DК=2,4 м

Действительную скорость пара в нижней части находим:

[pic]

В верхней части:

[pic]

5. По таблице 6 [1] периметр слива [pic]и относительное сечение

перелива [pic]. Относительная активная площадь тарелки:

[pic]

6. Фактор нагрузки для нижней части колонны:

[pic]

Для верхней части:

[pic]

Коэффициент поверхностного натяжения для нижней части колонны:

[pic]

Для верхней части:

[pic]

Принимая минимальное расстояние между тарелками [pic], по табл. 6.7

[1] определяем комплекс В1 для верхней и нижней частей колонны:

[pic]

Допустимая скорость пара в рабочем сечении колонны для нижней части:

[pic]

Для верхней части:

[pic]

7. Проверяем условие допустимости скоростей пара для верхней и нижней

частей колонны:

[pic]

[pic]

Условие не выполняется, поэтому необходимо увеличивать межтарельчатое

расстояние, а при достижении максимального значения принимать тарелку

большего диаметра до тех пор пока условие не сойдётся. Расчёт для нижней и

верхней частей колонны ведём раздельно.

Расчёт нижней части секции:

[pic]

[pic]

Принимаем следующее диаметр:

[pic]

[pic]

Принимаем следующее диаметр:

[pic]

[pic]

Принимаем следующее диаметр:

[pic]

[pic]

Принимаем следующее диаметр:

[pic]

[pic]

Увеличиваем межтарельчатое расстояние:

[pic]

[pic]

Увеличиваем межтарельчатое расстояние:

[pic]

[pic]

Увеличиваем межтарельчатое расстояние:

[pic]

[pic]

Условие выполнилось. Продолжаем расчёт дальше.

8. Удельная нагрузка на перегородку в нижней части:

[pic]

[pic]

Условие не выполняется. Увеличиваем диаметр колонны:

[pic]

[pic]

Увеличиваем межтарельчатое расстояние:

[pic]

[pic]

Условие выполнилось. Продолжаем расчёт дальше.

Удельная нагрузка на перегородку в нижней части:

[pic]

Условие не выполняется. Увеличиваем диаметр колонны:

[pic]

[pic]

Условие выполнилось. Продолжаем расчёт дальше.

8. Удельная нагрузка на перегородку в нижней части:

[pic]

Условие выполнилось. Продолжаем расчёт дальше.

9. Фактор паровой нагрузки:

[pic]

Подпор жидкости над сливным порогом:

[pic]

10. Глубина барботажа hб=0,03 м (табл. 6.4. [1]), высота прорези

колпачка h3=0,02 м (табл. 6.10. [1]), зазор установки колпачка h4=0,018 м

(табл. 6.8. [1]).

Высота парожидкостного слоя на тарелках:

[pic]

11. Высота сливного порога:

[pic]

12. Градиент уровня жидкости на тарелке:

[pic]

13. Динамическая глубина барботажа:

[pic]

14. Значение комплекса В2 (табл. 6.9. [1]):

[pic]

Минимально допустимая скорость пара в свободном сечении тарелок:

[pic]

Относительное свободное сечение тарелок [pic](табл. 6.6.).

Коэффициент запаса сечения тарелок:

[pic]

Так как К1 1, то пар будет проходить через тарелку равномерно.

[pic]

[pic]

Выбираем площадь прорезей колпачка S3 =0,0046 м2 (табл. 6.10 [1]) и

определяем скорость пара в прорезях:

[pic]

Максимальная скорость пара в прорезях колпачка:

[pic]

Коэффициент В5 берётся по табл. 6.11. [1].

Степень открытия прорезей колпачка:

[pic]

Условие выполняется и пар проходит через все сечения прорезей и

тарелка работает эффективно.

12. Фактор аэрации:

[pic]

13. Коэффициент гидравлического сопротивления тарелки [pic] (табл.

6.13 [1]).

Гидравлическое сопротивление тарелок:

[pic]

14. Коэффициент вспениваемости при вакуумной перегонки мазута К5=0,75

Высота сепарационного пространства между тарелками:

[pic]

15. Межтарельчатый унос жидкости:

[pic]

Величина не превышает 0,1 кг/кг. Продолжаем расчёт.

16. Площадь поперечного сечения колонны:

[pic]

Скорость жидкости в переливных устройствах:

[pic]

Допустимая скорость жидкости в переливных устройствах:

[pic]

Действительные скорости жидкости меньше допустимых.

Таким образом для верха и низа секции принимаем одинаковую тарелку.

Больше всего подходит стандартная тарелка ТСК-Р, которая имеет

следующие характеристики:

Диаметр тарелки: D = 3600 мм;

Периметр слива: lw = 2,88 м;

Высота сливного порога: [pic]; [pic];

Свободное сечение тарелки: [pic]

Сечение перелива: [pic]

Относительная площадь для прохода паров: [pic];

Межтарельчатое расстояние: [pic]; [pic];

Количество колпачков: [pic]; [pic];

Работа тарелки характеризуется следующими параметрами:

Высота парожидкостного слоя:[pic]

Фактор аэрации:[pic]

Гидравлическое сопротивление тарелки:[pic]

Межтарельчатый унос:[pic]

Скорость жидкости в переливе: [pic]

Скорость пара в колонне:[pic]

Расчёт эффективности тарелок и высоты 1-й секции.

1. Определяем значение критерия Фурье для колпачковой тарелки:

[pic]

[pic]

[pic][pic]

[pic]

2. Определяем общее числа единиц переноса:

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

Для верха колонны:

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

3. Локальная эффективность контакта:

[pic]

Для верха колонны:

[pic]

4. Эффективность тарелки по Мэрфи:

[pic]

[pic]

Для верха колонны:

[pic]

[pic]

5. Действительное число тарелок:

[pic]

Для верха колонны:

[pic]

6. Рабочая высота секции для низа:

[pic]

Для верха:

[pic]

Общая рабочая высота:

[pic]

7. Общая высота секции:

[pic]

Определение рабочего флегмового числа и числа теоретических тарелок для 2-й

секции.

Расчёт второй секции колонны производим только для верхней части.

Заменяем перегоняемую смесь углеводородов во 2-й секции на бинарную

смесь. В качестве низкокипящеко (НК) компонента принимаем н-гексадекан

(С16Н34 ), а в качестве выкокипящего (ВК) - : н-гексакозан (С26Н54 ).

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 2-й секции (табл.

3).

[pic]

Расчёт состава дистиллата: PНК и PВК рассчитываются при температуре

равной 295 оС.

[pic]

Температуры на выходе из дистиллата и куба определяем по формуле

методом последовательного приближения:

[pic]

Температура на выходе из дистиллата равна: tD=235 оС

Температура на входе равна: tF=308 оС

Определяем относительную летучесть [pic] по формуле:

[pic]

При температуре tD=235 оС [pic]

При температуре tW=308 оС [pic]

Средняя относительная летучесть:[pic]

Строим кривую равновесия по формуле:

[pic]

[pic]

Рис.1 Кривая равновесия

Состав пара уходящего с питательной тарелки равен yf=0,501 мол.дол.

Рассчитываем минимальное флегмовое число:

[pic]

Оптимальное (рабочее) флегмовое число определяем на основе критерия

оптимальности :[pic], где [pic]. Зависимость критерия оптимальности от

коэффициента избытка флегмы изображена на рисунке 2.

[pic]

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

По графику определяем что [pic]. Отсюда находимо рабочее флегмовое

число: [pic]

Исходя из рабочего флегмового числа строим рабочую линию и определяем

теоретическое число тарелок в верхней и нижней части секции.

[pic]

Рис.3 Теоретические ступени

Число теоретических тарелок NТТ=3

Расчёт физико-химических свойств смеси.

Расчёт средней концентрации жидкости:

[pic]

Расчёт средней концентрации пара:

[pic]

Расчёт средней температуры:

Определяются по той же формуле что и температуры на выходе из

дистиллата.

[pic]

Средняя молекулярная масса пара:

[pic]

Средняя молекулярная масса жидкости:

[pic]

Средняя плотность пара:

[pic]

Средняя массовая доля:

[pic]

Средняя плотность жидкости:

Плотность НК компонента при температур t =256 оС равна [pic]

Плотность ВК компонента при температур t =256 оС равна [pic]

[pic]

Средняя вязкость жидкости:

Вязкость НК компонента при температур t =256 оС равна [pic]

Вязкость ВК компонента при температур t =256 оС равна [pic]

[pic][pic]

Средние коэффициенты диффузии жидкости и пара:

Для низа колонны:

[pic]

[pic]

[pic][pic]

[pic]

Гидравлический расчёт колпачковых тарелок 2-й секции.

Определяем количество пара поднимающегося вверх по колонне. Примем

допущение, что расход пара во всей колонне является величиной постоянной и

находится:

[pic]

Определяем расход жидкости в верхней и нижней части колонны:

[pic]

1. Расчёт оценочной скорости:

[pic]

2. Определяем диаметр:

[pic]

3. Принимаем колонну диаметра DК=1,0 м

Действительную скорость пара в нижней части находим:

[pic]

4. По таблице 6 [1] периметр слива [pic]и относительное сечение

перелива [pic]. Относительная активная площадь тарелки:

[pic]

5. Фактор нагрузки:

[pic]

Коэффициент поверхностного натяжения:

[pic]

Принимая минимальное расстояние между тарелками [pic], по табл. 6.7

[1] определяем комплекс В1:

[pic]

Допустимая скорость пара в рабочем сечении колонны:

[pic]

6. Проверяем условие допустимости скоростей пара для верхней и нижней

частей колонны:

[pic]

Условие не выполняется, поэтому необходимо увеличивать межтарельчатое

расстояние, а при достижении максимального значения принимать тарелку

большего диаметра до тех пор пока условие не сойдётся.

[pic]

[pic]

Увеличиваем межтарельчатое расстояние:

[pic]

[pic]

Увеличиваем межтарельчатое расстояние:

[pic]

[pic]

Увеличиваем межтарельчатое расстояние:

[pic]

[pic]

Увеличиваем межтарельчатое расстояние:

[pic]

[pic]

Условие выполнилось. Продолжаем расчёт дальше.

7. Удельная нагрузка на перегородку:

[pic]

[pic]

Условие выполнилось. Продолжаем расчёт дальше.

8. Фактор паровой нагрузки:

[pic]

Подпор жидкости над сливным порогом:

[pic]

9. Глубина барботажа hб=0,03 м (табл. 6.4. [1]), высота прорези

колпачка h3=0,02 м (табл. 6.10. [1]), зазор установки колпачка h4=0,01 м

(табл. 6.8. [1]).

Высота парожидкостного слоя на тарелках:

[pic]

10. Высота сливного порога:

[pic]

11. Градиент уровня жидкости на тарелке:

[pic]

12. Динамическая глубина барботажа:

[pic]

13. Значение комплекса В2 (табл. 6.9. [1]):

[pic]

Минимально допустимая скорость пара в свободном сечении тарелок:

[pic]

Относительное свободное сечение тарелок [pic](табл. 6.6. [1]).

Коэффициент запаса сечения тарелок:

[pic]

Так как К1 >1, то пар будет проходить через тарелку равномерно.

[pic]

[pic]

Выбираем площадь прорезей колпачка S3 =0,0023 м2 (табл. 6.10 [1]) и

определяем скорость пара в прорезях:

[pic]

Максимальная скорость пара в прорезях колпачка:

[pic]

Коэффициент В5 берётся по табл. 6.11. [1].

Степень открытия прорезей колпачка:

[pic]

Условие выполняется и пар проходит через все сечения прорезей и

тарелка работает эффективно.

14. Фактор аэрации:

[pic]

15. Коэффициент гидравлического сопротивления тарелки [pic] (табл.

6.13 [1]).

Гидравлическое сопротивление тарелок:

[pic]

17. Коэффициент вспениваемости при вакуумной перегонки мазута К5=0,75

Высота сепарационного пространства между тарелками:

[pic]

18. Межтарельчатый унос жидкости:

[pic]

Величина не превышает 0,1 кг/кг. Продолжаем расчёт.

19. Площадь поперечного сечения колонны:

[pic]

Скорость жидкости в переливных устройствах:

[pic]

Допустимая скорость жидкости в переливных устройствах:

[pic]

Действительная скорость жидкости меньше допустимых. Таким образом для

2-й секции принимаем данную тарелку.

Больше всего подходит стандартная тарелка ТСК-Р, которая имеет

следующие характеристики:

Диаметр тарелки: D = 1000 мм;

Периметр слива: lw = 0,683м;

Высота сливного порога: [pic];

Свободное сечение тарелки: [pic]

Сечение перелива: [pic]

Относительная площадь для прохода паров: [pic];

Межтарельчатое расстояние: [pic];

Количество колпачков: [pic];

Работа тарелки характеризуется следующими параметрами:

Высота парожидкостного слоя:[pic]

Фактор аэрации:[pic]

Гидравлическое сопротивление тарелки:[pic]

Межтарельчатый унос:[pic]

Скорость жидкости в переливном устройстве: [pic]

Скорость пара в колонне:[pic]

Расчёт эффективности тарелок и высоты 2-й секции.

1. Определяем значение критерия Фурье для колпачковой тарелки:

[pic]

[pic]

2. Определяем общее числа единиц переноса:

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

3. Локальная эффективность контакта:

[pic]

4. Эффективность тарелки по Мэрфи:

[pic]

[pic]

5. Действительное число тарелок:

[pic]

6. Рабочая высота секции для низа:

[pic]

7. Общая высота секции:

[pic]

Тепловой баланс колонны.

Для расчёта энтальпий углеводородов воспользуемся формулами:

Для жидких углеводородов:

[pic]

Для газообразных углеводородов:

[pic]

Расчёт 1-й секции:

Приход:

1. Паровая фаза:

а) фр. НК-350 оС

[pic]

[pic]

б) фр. 350-500 оС

[pic]

[pic]

в) Водяной пар (15 ата; t = 420 оС)

[pic]

[pic]

2. Жидкая фаза:

а) фр. 500-КК оС

[pic]

[pic]

Расход:

1. Паровая фаза:

а) фр. НК-350 оС

[pic]

[pic]

б) фр. 350-500 оС

[pic]

[pic]

в) Водяной пар (15 ата; t = 420 оС)

[pic]

[pic]

2. Жидкая фаза:

а) фр. 500-КК оС

[pic]

[pic]

Результаты расчёта заносим в таблицу 6.

Таблица 6.

Тепловой баланс 1-й секции колонны

|Приход |Расход |

Наименование |t, oC |кг/ч |кДж/кг |кДж/ч |Наименование |t, oC |кг/ч |кДж/кг

|кДж/ч | |Паровая фаза: | | | | |Паровая фаза: | | | | | |нк - 350 |385

|2280 |1414,16 |3224291,24 |нк - 350 |100 |2280 |749,797 |1709537 | |фр.

350 - 500 |385 |26068 |1384,91 |36101783,6 |Вод. пар |100 |5000 |2689,9

|13449500 | |Вод. пар |385 |5000 |3251,5 |16257500 |Жидкая фаза | | | | |

| | | | | |фр. 350 - 500 |385 |26068 |941,64 |24546565 | |Итого: | |33348

| |55583574,8 |Итого: | |33348 | |39705601,7 | |

Избыток тепла в 1-й секции составляет:

[pic]

Избытки тепла в секциях снимаются за счёт циркуляционных орошений.

В качестве НЦО примем флегму 1-й секции.

Температуру, до которой необходимо охладить флегму, найдём из

энтальпии возвращаемой флегмы:

[pic][pic]

Решая уравнение получаем значение температуры

[pic]

t = 255 оС

Избыток тепла во второй секции снимаем за счёт подачи охлаждённой

флегмы до 40 оС, а так же за счёт ВЦО:

Расход ВЦО найдём по уравнению:

[pic]

Расчёт штуцеров колонны

Расчёт диаметров штуцеров производим на основе скорости движения

потоков по формуле:

[pic]

1. Внутренний диаметр штуцера для входа исходного сырья:

Принимаем скорость движения сырья [pic]

[pic]

[pic]

Принимаем штуцер с внутренним диаметром равным D1=0,4 м

2. Внутренний диаметр штуцера для входа водяного пара:

Принимаем скорость движения сырья [pic]

[pic]

[pic]

Принимаем штуцер с внутренним диаметром равным D2=0,2 м

3. Внутренний диаметр штуцера для выхода гудрона:

Принимаем скорость движения сырья [pic]

[pic]

[pic]

Принимаем штуцер с внутренним диаметром равным D3=0,2 м

4. Внутренний диаметр штуцера для выхода вакуумного погона:

Принимаем скорость движения сырья [pic]

[pic]

[pic]

Принимаем штуцер с внутренним диаметром равным D4=0,15 м

5. Внутренний диаметр штуцера для входа флегмы в 1-ю секцию:

Принимаем скорость движения сырья [pic]

[pic]

[pic]

Принимаем штуцер с внутренним диаметром равным D5=0,125 м

6. Внутренний диаметр штуцера для выхода паров углеводородов с верха

колонны:

Принимаем скорость движения сырья [pic]

[pic]

[pic]

Принимаем штуцер с внутренним диаметром равным D6=0,25 м

7. Внутренний диаметр штуцера для входа флегмы во 2-ю секцию:

Принимаем скорость движения сырья [pic]

[pic]

[pic]

Принимаем штуцер с внутренним диаметром равным D7=0,04 м

Расчёт теплоизоляции

В качестве теплоизолирующего материала примем минеральную вату.

Принимаем температуру окружающего воздуха tо=20 оС и ветер,

движущийся со скоростью w=10 м/с. Так же принимаем коэффициент теплоотдачи

от изоляционного материала в окружающую среду [pic]. Температура стенки

изоляционного материала по технике безопасности не должна превышать 45 оС.

Принимаем её равной [pic]

Тепловые потери:

[pic]

Приближённо принимаем, что всё термическое сопротивление

сосредоточено в слое изоляции, тогда толщина слоя изоляционного материала

определяется уравнением:

[pic]

где [pic] теплопроводность изоляционного материала при средней

температуре; q – удельная тепловая нагрузка; [pic] - средняя температура по

колонне и температура внешней стенки изоляционного материала.

[pic]

Список литературы

1. Ульянов Б.А., Асламов А.А., Щелкунов Б.И. Ректификация бинарных и

многокомпонентных смесей: Уч. Пособие – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 1999-

240 с.

2. Ульянов Б.А., Щелкунов Б. И. Гидравлика контактных тарелок: Уч.

Пособие – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 1996 г.

3. Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии: М.

1991 г.

4. Татевский А.Е. Физико-химические свойства индивидуальных

углеводородов: М. 1960г. –412 с.

5. Иоффе И.Л. Проектирование процессов и аппаратов химической технологии:

М. 1991г.

6. Павлов К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов.: М. 1987

г.

7. Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчёта химической

аппаратуры.: М. 1970г.

рефераты Рекомендуем рефератырефераты

     
Рефераты @2011