Файл: Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине Процессы и аппараты нефтегазпереработки и нефтехимии.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 08.02.2024
Просмотров: 31
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Министерство образования и науки Российской Федерации
федеральное образовательное учреждение высшего образования
«Самарский государственный технический университет»
(ФГБОУ ВО Сам ГТУ)
Кафедра Химической Технологии
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту
по дисциплине « Процессы и аппараты нефтегазпереработки и нефтехимии »
Расчет ректификационной колонны
для разделения бинарной смеси
Студент группы Н3-20(с) ____________________ Л.В. Пахомов
подпись, дата
Руководитель проекта ____________________ М.С. Вдовенко
подпись, дата
Нормоконтролёр ____________________ М.С. Вдовенко
подпись, дата
Самара 2022
Содержание
Техническое задание ………………………………………………………. . 2
Введение… ……………………………………………………………. 4
-
Технологический расчет колонны…………………………………… . 6-
Материальный баланс колонны …………..……………..….......... 6 -
Выбор и обоснование давления в колонне ……………………. … 10 -
Выбор и обоснование типа используемых контактных устройств………………………………………………………………11 -
Температурный режим колонны…………………………………. 11-
Расчет температуры верха колонны…………………………. 12 -
Расчет температуры куба колонны ………………………….. 13 -
Расчет оптимальной температуры сырья на входе в колонну………………………………………………………… 13
-
-
Диаграммы и рабочие линии процесса ……………………….. . 13-
Построение диаграммы в диапазоне рабочих температур………………………………………………….. 13 -
Построение диаграммы равновесия жидкость-пар в
-
-
координатах …………………………………………… 15
-
Определение минимального и оптимального флегмового
числа процесса ………………………………………………… 15
-
Построение рабочих линий процесса………………………... 20
-
Тепловой баланс колонны ………..……………………………… 20
-
Гидравлический расчет колонного аппарата ………………………….. 23-
Расчет нагрузки по парам и жидкости в различных сечениях колонны……………………………………………………………… 23 -
Определение диаметра колонны………………………………….. 25 -
Ступени контакта процесса…………………………………………29-
Определение числа ступеней контакта………………………. 29 -
Определение КПД тарелки и их реального числа ……………36
-
-
Определение межтарельчатого уноса…………………………….. 43 -
Расчет гидравлического сопротивления контактных устройств… 43
-
-
Механический расчет аппарата ……………………… ………………... 44-
Определение высоты колонны ……………………………………..44 -
Выбор и обоснование материала корпуса и днища …………...... 44 -
Расчет толщины обечайки …………………………………………. 44 -
Расчет толщины днища ………………………………………… 44 -
Расчет диаметров патрубков колонны …………………………... 45 -
Расчет тепловой изоляции колонны …………………………….. 49
-
-
Заключение………………………………………………………………. 50
Список используемой литературы ………………………………………….... 51
Введение
С хема ректификационной установки
Рисунок 1. Принципиальная схема ректификационной установки
Принципиальная схема ректификационной установки представлена на рисунке 1. Исходная смесь из промежуточной емкости 9 центробежным насосом 10 подается в теплообменник 5, где подогревается до температуры кипения. Нагретая смесь поступает на разделение в ректификационную колонну 1 на тарелку питания, где состав жидкости равен составу исходной смеси XF.
Стекая вниз по колонне, жидкость взаимодействует с поднимающимся вверх паром, образующимся при кипении кубовой жидкости в кипятильнике
2. Начальный состав пара примерно равен составу кубового остатка Xw, т.е. обеднен легколетучим компонентом. В результате массообмена с жидкостью пар обогащается легколетучим компонентом. Для более полного обогащения верхнюю часть колонны орошают в соответствии с заданным флегмовым числом жидкостью (флегмой) состав XP, которая получается в дефлегматоре 3 путем конденсации пара, выходящего из колонны. Затем жидкость направляется в делитель флегмы 4. Часть конденсата выводится из дефлегматора в виде готового продукта разделения – дистиллята, который охлаждается в теплообменнике 6, и направляется в сборник дистиллята 11 при помощи насоса 10.
Из кубовой части колонны насосом 10 непрерывно выводится кубовая жидкость – продукт, обогащенный труднолетучим компонентом, который охлаждается в холодильнике остатка 7 и направляется в емкость 8.
Таким образом, в ректификационной колонне осуществляется непрерывный неравномерный процесс разделения исходной бинарной смеси на дистиллят с высоким содержанием легколетучего компонента и кубовой остаток, обогащенный труднолетучим компонентом.
-
Технологический расчет аппарата
В таблице 1 приведено техническое задание - исходные данные для выполнения курсового проекта. Таблица 1 – Исходные данные | ||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||
|
Определение легко и тяжело летучего компонента
Температура кипения компонентов при атмосферном давлении
-
Гептан – 98,42 0С -
Октан – 125,6 0С
Легко летучий – гептан , тяжело летучий – октан
Молярные массы
1. 1 Материальный баланс колонны
Производительность колонны по дистилляту D и кубовому остатку W определяем из уравнений материального баланса колонны
; , отсюда находим
Проверка
Найдем массовый расход гептана и октана в сырье, дистилляте и кубовом продукте , кг/с: |
|
|
Проверка
Мольный расход гептана и октана в сырье, дистилляте и кубовом продукте , кмоль/с:
Проверка
Нагрузки ректификационной колонны по пару и жидкости определяем рабочим флегмовым числом R , для чего:
Производим пересчет массовых концентраций потоков в мольные
Либо через мольные расходы, по формуле,
Проверка:
Материальный баланс колонны сведен в таблице 2.
Таблица 2
Материальный баланс колонны
Компонент | Молярная масса,Mi | Сырьё | Дистиллят | Кубовый остаток | |||||||||||
Массовый расход , GiF | Массовая доля | Мольный расход , NiF | Мольная доля | Массовый расход , GiD | Массовая доля | Мольный расход , NiD | Мольная доля | Массовый расход , GiW | Массовая доля | Мольный расход , NiW | Мольная доля | ||||
Гептан | 100,21 | 11,273 | 0,42 | 0,1125 | 0,4522 | 10,795 | 0,99 | 0,10772 | 0,9913 | 0,4781 | 0,03 | 0,0340 | 0,034 | ||
Октан | 114,23 | 15,568 | 0,58 | 0,13629 | 0,5478 | 0,1090 | 0,01 | 0,00095 | 0,0087 | 15,4589 | 0,97 | 0,03149 | 0,966 | ||
Сумма | | 26,841 | 1 | 0,24879 | 1 | 10,904 | 1 | 0,10867 | 1 | 15,937 | 1 | 0,03255 | 1 |
-
Выбор и обоснование давления в колонне
Давление в колонне принимается атмосферным, что объясняется наличием данных по температурам насыщения ( кипения) в справочной литературе, Наиболее важным основанием является наличие данных по равновесному состоянию пары компонентов гептан-октан при атмосферном давлении.
Принятие атмосферного давления в колонне позволяет получить минимальное значение толщин обечайки и днища колонны, уменьшает массу колонны, не требуется производить мероприятий по уплотнению соединений арматуры и измерительных приборов колонны.
-
Выбор и обоснование типа используемых контактных устройств
Критерием выбора контактных устройств является получение наименьших размеров колонны ( диаметр и высота) , достаточно изученная методика расчета.
Так как производительность колонны высока, применение насадочной колонны может привести к большим диаметрам и необходимости разделение потока сырья на две , а может быть и на три и более колонны, так как насадочные колонны всегда больше по размеру, чем тарельчатые колоны . К тому же разделяемые жидкости не ядовиты и не загрязняют поверхности, что дополнительно определяет отказ от насадочной колонны.
Применение клапанных тарелок прямоточных ТПК обуславливается возможностью большого диаметра колонны , а колонны диаметром 3.8 --4 метра с клапанными тарелками и с ситчатыми тарелками производятся на двух предприятиях Черновицкий и Салаватский машиностроительный заводы. Однако применение ситчатых тарелок дает большие диаметры колонн, поэтому применим в расчете тарелки клапанные прямоточные
-
Температурный режим колонны
Температурный режим колонны
Температурный режим колонны определяется компонентным составом разделяемой смеси , температурами кипения при атмосферном давлении
-
Гептан – 98,42 0С -
Октан – 125,6 0С
-
Расчет температуры верха колонны
Расчет температур верха колонны возможен после проведения полного расчета колоны, расчета диаметра колонны, скоростей сред, и получения потерь давления паровой и жидкой по высоте колонны , самой высоты колонны. Поэтому принятие температур может быть только ориентировочным так как предварительно необходимо построить диаграммы равновесных состояний что согласно требований по содержанию расчетно-пояснительной записки по заданию , должно быть выполнено в пункте тем 1.5 n 1.5.1.