Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

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 ), t_кип=287 ^оС, М=226 кг/кмоль.

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

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

3. Фракция 500-КК ^оС

Принимаем: н-пентатриаконтан (С₃₅Н₇₂), t_кип=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 P_атм- атмосферное давление, P_НК  и P_ВК –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: P_НК  и P_ВК рассчитываются при температуре равной 500 ^оС.

Расчёт состава дистиллата: P_НК  и P_ВК 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: t_D=363 ^оС

Температура на выходе из куба равна: t_W=408 ^оС

Температура на входе равна: t_F=376 ^оС

           

       Определяем относительную летучесть  по формуле:

       При температуре t_D=363 ^оС

       При температуре t_W=408 ^оС

       Средняя относительная летучесть:

       Строим кривую равновесия по формуле:

Рис.1 Кривая равновесия

 

Состав пара уходящего с питательной тарелки равен y_f=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 N_ТТ=6

       Число теоретических тарелок в нижней части N_Н=4

       Число теоретических тарелок в верхней части N_В=2

Средние вязкости жидкости:

Вязкость НК компонента при температур t_Н=388 ^оС равна

Вязкость ВК компонента при температур t_Н=388 ^оС равна

Вязкость НК компонента при температур t_В=369 ^оС равна

Вязкость ВК компонента при температур t_В=369 ^оС равна

 

Рис.1 Кривая равновесия

 

Состав пара уходящего с питательной тарелки равен y_f=0,501 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 N_ТТ=3

Средняя вязкость жидкости:

Вязкость НК компонента при температур t =256 ^оС равна

Вязкость ВК компонента при температур t =256 ^оС равна

 

Тепловой баланс колонны.

           

       Для расчёта энтальпий углеводородов воспользуемся формулами:

       Для жидких углеводородов:

       Для газообразных углеводородов:

       Расчёт 1-й секции:

 

       Приход:

       1. Паровая фаза:

                   а) фр. НК-350 ^оС

                   б) фр. 350-500 ^оС

                   в) Водяной пар (15 ата; t = 420 ^оС)

       2. Жидкая фаза:

                   а) фр. 500-КК ^оС

 

       Расход:

       1. Паровая фаза:

                   а) фр. НК-350 ^оС

                   б) фр. 350-500 ^оС

в) Водяной пар (15 ата; t = 420 ^оС)

       2. Жидкая фаза:

                   а) фр. 500-КК ^оС

       Результаты расчёта заносим в таблицу 6.

 

Таблица 6.

Приход

Расход

Наименование

t, ^oC

кг / ч кДж/кг кДж/ч Наименование

t, ^oC

кг/ч кДж/кг кДж/ч Мазут

 

      Паровая фаза:

 

      Паровая фаза:         нк - 350 385 2280 1414,163 3224291,24 нк - 350 ^оС 420 2280 1516,414 3457423,97 фр. 350 - 500 385 26068 1384,908 36101783,6 фр. 350 – 500 420 26068 1485,149 38714861,93 Вод. пар 385 5000 3251,5 16257500 Жидкая фаза:         Жидкая фаза         Гудрон 420 47652 971,820 46309170,65 Гудрон 400 47652 912,462 43480621,5 Вод. пар 480 5000 3282,4 16412000           Итого: 81000 104893456,6 Итого: 81000 99064196,4

Избыток тепла в 1-й секции составляет:

 

Расчёт 2-й секции производим по такой же схеме и результаты выводим в таблицу 7.

 

Таблица 7.

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:

 

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:

       Решая уравнение получаем значение температуры

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:

Расчёт штуцеров колонны

           

       Расчёт диаметров штуцеров производим на основе скорости движения потоков по формуле:

 

1. Внутренний диаметр штуцера для входа исходного сырья:

       Принимаем скорость движения сырья

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

 

2. Внутренний диаметр штуцера для входа водяного пара:

       Принимаем скорость движения сырья

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

 

3. Внутренний диаметр штуцера для выхода гудрона:

       Принимаем скорость движения сырья

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

 

4. Внутренний диаметр штуцера для выхода вакуумного погона:

       Принимаем скорость движения сырья

       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

       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

       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

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

 

Расчёт теплоизоляции

           

       В качестве теплоизолирующего материала примем минеральную вату.

       Принимаем температуру окружающего воздуха t_о=20 ^оС и ветер, движущийся со скоростью w=10 м/с. Так же принимаем коэффициент теплоотдачи от изоляционного материала в окружающую среду . Температура стенки изоляционного материала по технике безопасности не должна превышать 45 ^оС. Принимаем её равной

       Тепловые потери:

       Приближённо принимаем, что всё термическое сопротивление сосредоточено в слое изоляции, тогда толщина слоя изоляционного материала определяется уравнением:

       где  теплопроводность изоляционного материала при средней температуре; q – удельная тепловая нагрузка;  - средняя температура по колонне и температура внешней стенки изоляционного материала.

 

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.

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.