Задачи для решения

1. Составить материальный баланс установки алкилирования бутан-бутиленовой фракции производительностью 60000 т/год по сырью, если известно: состав сырья (в масс. %): С₃Н₈ 2,9; изо-С₄Н₈ 24,5; н-С₄Н₈ 24,5; изо-С₄Н₁₀ 37,0; н-С₄Н₁₀ 23,2; С₅Н₁₀ 5,5; С₅Н₁₂ 6,9; глубина превращения бутиленов 100% и амиленов 95%; алкилат состоит на 95% из авиаалкилата и 5% автоалкилата; общая масса изобутана, вступающего в реакцию, 102% от бутиленов.

2. Напишите реакции алкилирования: 1) этилена и изобутана; 2) пропена и изобутана; 3) изобутилена и изобутана; 4) 2-метил-2-бутена и изобутана.

3. Составить материальный баланс установки алкилирования при переработки бутан-бутиленовой фракции производительностью 78000 т/год. Выход легкого алкилата составляет 79,1 % масс.; тяжелого алкилата 3,4 % масс.; пропана 2,1 % масс.; отработанной ББФ 15,4 % масс.

4. Составить материальный баланс процесса изомеризации фракции н.к.-62⁰С производительностью 120000 т/год. Вместе с сырьем подается ВСГ, составляющий 0,8 % масс. от сырья. Выход продуктов (% масс.): сухой газ 1,6; сжиженный газ 16,8; изомеризат 82,4.% масс. щий 0,8ается аци и на 1000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

Литература

1. Сарданашвили А.Г., Львова А.И. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа, М., Химия, 1973.

2. Гусейнов Д.А., Спектор Ш.Ш. Технологические расчеты процессов нефтепереработки, М.-Л., Химия, 1964.

3. КузнецовА.А., Кагерманов С.Н., Судаков Е.М. Расчеты процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности, Л., Химия, 1974.

Практическое занятие №8 Тема: Технологический расчет основных аппаратов установок переработки органических веществ

Диаметр колонны определяют в зависимости от максимального расхода паров и их допустимой скорости в свободном сечении колонны. Предварительно вычисляют объем паров проходящих в 1 ч через сечение колонны в нескольких ее, так как нагрузка колонны по парам различна. Распределения объема паров, проходящих через поперечное сечение аппарата в единицу времени, широко пользуются формулой

где Т - температура системы, К;

Р - давление в системе, МПа; G_i - расход компонента, кг/ч; М - молекулярная масса компонен

(8.1)

(12)

та.

Если давление паров и газов выше 0,4 МПа, то в формулу (1) необходимо ввести величину Z.

(8.2)

(12)

П о наибольшему объему паров вычисляют диаметр. Допусти­мая скорость паров влияет на эффективность ректификации, так как с увеличением скорости паров возрастает механический унос капель жидкости на вышележащую тарелку. Кроме того, чем вы­ше допустимая скорость, тем меньше диаметр колонны и расход металла. Допустимая скорость зависит от типа ректификационных тарелок, расстояния между ними, давления в колонне и др.

В практике нефтепереработки для определения допустимой ско­рости паров в колоннах с тарелками широко пользуются уравне­нием Саудерса и Брауна

линейная (и_д. _л, м/с)

(8.3)

(12)

массовая (кг/м²·с)

(8.4)

(12)

где К - коэффициент, зависящий от расстояния между тарелками и условий ректификации; ρ_п и ρ_ж - абсолютная плотность соответственно паров и жидкости, кг/м³.

Рисунок 8.1 - Значение коэффициента К в зависимости от расстояния меж­ду тарелками в колонне и усло­вий ректификации:

1 - максимальные значения для пер­форированных ситчатых, решетчатых, каскадных и других тарелок подобно­го типа; 2 - максимальные значения для колпачковых тарелок с минималь­ным шагом между колпачками при благоприятных нагрузках по жидко­сти, а также для нормальных условий работы ситчатых, каскадных и решет­чатых тарелок; 3 - для колпачковых тарелок при нормальной жидкостной нагрузке при атмосферном и более высоких давлениях; За, 3б - для колпачковых тарелок при жидкостной нагрузке меньше нормальной (до 90 м³/(м·ч); 4 - для колпачковых тарелок старого типа (кривая, построенная Саудерсом и Брауном); 5 - для отпарных колонн; 6 - для абсорбционных колонн; 7 - для вакуумных колонн; 8 - колонна выделения о-ксилола; 9 - колонна выделения этилбензола; 10 - дебутановая колонна ГФУ; 11- колонна выделения широкой бензиновой фракции; 12 - бензольная колонна; 13 - деизопентановая колонна; 14 - колонна выделе­ния, технического ксилола; 15 - колон­на выделения толуола; 16 - деизобутановая колонна; 17 - депентановая колонна; 18 - две депентановые ко­лонны.

Коэффициент К опреде­ляется в зависимости от расстояния между тарелками, типа тарел­ки, нагрузки по жидкости и некоторых условий работы колонны, На рис.1 приведен график для определения коэффициента К в уравнениях (3) и (4), полученный на основе обобщения рабо­ты ректификационных колонн.

Скорость паров в атмосферных колоннах 0,46-0,84 м/с, в ва­куумных 2,5-3,5 м/с (при расстоянии между тарелками 610 мм), в колоннах, работающих под давлением, 0,2-0,7 м/с, в шлемовых трубах атмосферных колонн 12-20 м/с, в шлемовых трубах ва­куумных колонн 30-60 м/с. Диаметр колонны (d, м) определяют по уравнению

(8.5)

(12)

где V—объем паров, м³/с; и — допустимая линейная скорость движения паров, м/с.

Если найденный диаметр не совпадает со значением, данным в ГОСТ, то принимают ближайший больший диаметр из следующих приведенных значений: 1,0: 1,2: 1,4: 1,6: 1,8: 2,0: 2,2: 2,4: 2,6: 2,8.

Высота

Высота колонны зависит от числа, и типа ректификации тарелок в колонне, а также расстояния между ними. Для хорошей ректификации расстояние между тарелками должен быть таким, чтобы не было уноса жидкости с нижележащих на вышележащие; оно зависит от конструктивного рассмотровых люков и др. Обычно это расстояние приник до 0,9, чаще всего 0,5-0,7 м. Если эта величина общую рабочую высоту колонны (Н, м) можно определить по формулам

с колпачковыми тарелками

Н=аn_пр (8.6)

для насадочных колонн

Н=h_Эn_Т (8.7)

где а-расстояние между тарелками, м; n_пр - число лрактичеcких тарелок; h_Э - высота насадки, эквивалентная одной теоретической тарелке.

Фактическая высота колонны больше, так как учесть высоту, занятую отбойными тарелками, свободное пространство между верхней тарелкой и верхним днищем высоту слоя жидкости внизу колонны, высоту постамента. Высоту низа колонны рассчитывают, исходя из запаса продукта внизу колонны, необходимого для нормальной работы насоса. Расстояние от уровня жидкости внизу колонны до нижней тарелки принимается равным 1- 2 м, чтобы пар, поступа­ющий из кипятильника, равномерно распределялся по сечению

колонны.

Высота свободного пространства между верхней тарелкой и верхним днищем колонны может быть принята равной 1/2 диамет­ра колонны, если днище полукруглое, и 1/4 диаметра, если днище полуэллипс.

Пример1. Определить высоту колонны (рис.2), в которой тарелки размещены следующим образом: в концентрационной части 23 тарелки ректификационные и 4 отбойные, в отпарной части 4 тарелки ректификационные. В низ колонны поступает 31560 кг/ч (8,766 кг/с) мазута плотностью 737 кг/м³ при темпе­ратуре низа колонны. Диаметр низа колонны 3 м.

Решение. Высоту от верхнего днища до первой ректификационной тарелки h₁ прини­мают конструктивно равной ¹/2 диаметра, т. е. 1,5 м. Высоты h₂ и h₄ определяют, исходя из числа тарелок в этой части колонны и рас­стояния между ними (принимаем а = 0,6 м)

Рисунок 8.2 - Схема ректификационной колонны

h₂=(n-1)а=(27-1)0,6=15,6 м

h₄=(n-1)а=(4-1)0,6=1,8 м

Высоту h₅ берут из расчета расстояния между тарелками

h₃=а*3=0,6*3=1,8 м.

Высоту h₅ принимают равной 2 м. Высоту h₆ определяют, исходя из запаса остатка на 600 с. Объем мазута внизу колонны составляет

Площадь поперечного сечения колонны

Отсюда

Высоту юбки h₇ принимают, исходя из практических данных, равной 4 м. Общая высота колонны составляет

H = h₁ + h₂ + h₃ + h₄ + h₅ + h₆ + h₇ =

= 1,5 + 15,6 + 1,8 + 1,8 + 2,0 + 1,0 + 4,0 = 27,7 м