МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Омский государственный технический университет

НЕФТЕХИМИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

КАФЕДРА «ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ И БИОТЕХНОЛОГИЯ»

Курсовой проект

НА ТЕМУ: «Разработка технологического процесса для разделения углеводородной смеси».

Студента: Бикбаева Ф. Л.

Пояснительная записка

Шифр проекта: КП-2068998 – 49 – 02

Специальность: 240401 Химическая технология органических веществ

Руководитель проекта

Нелин А. Г.

_______________________

(подпись, дата)

Разработал студент

Гр. ХТБ-410 Бикбаева Ф.

_____________________

(подпись, дата)

Что со шрифтом?

Омск 2014

Задание

на курсовое проектирование

Дисциплина:

«Основы проектирования и оборудование предприятий органического синтеза»

Студент: БИКБАЕВА Фиюза Линнуровна

Тема: Разработка технологического процесса для разделения углеводородной смеси заданного состава

Исходные данные:

1. Состав углеводородной смеси

Таблица 1

№ п/п	НАИМЕНОВАНИЕ	% Мол	Критические параметры
			Т, К	Р, МПа
1.	Н2	1,3
2.	СН4	30,9
3.	С2 Н4	26,9
4.	С2 Н6	14,5
5.	С3 Н6	10,9
6.	С3 Н8	7,7
7.	н-С4 Н10	4,9
8.	С5	2,3
9.	Бензол	0,5
10.	Толуол	0,1
ИТОГО		100,0

2. Годовая производительность, тн - 380000

3. Число часов непрерывной работы в году - 8520

4. Начальное давление, ати – 9,4

5. Начальная температура, ⁰С: - 16

6. Хладагенты: оборотная вода с начальной температурой, ^оС….....…………………..25 пропиленовый холод, параметр,^оС ……………………..….......................6 пропиленовый холод, параметр,^оС ………………..…………………….(-18) пропиленовый холод, параметр,^оС ……………..……………………….(-37) этиленовый холод, параметр,^оС ………………..……….……………….(-56) этиленовый холод, параметр,^оС …………………………………………(-99)

Задание выдал: Нелин А.Г.

Содержание

Введение…………………………………………………………………………………...……..….3

а) краткая характеристика способов разделения углеводородных смесей......3

б) выбор и обоснование (способа) технологии проектируемого процесса…….9

1. Разработка и обоснование номенклатуры готовой продукции……..………….…...….10

2. Разработка и обоснование структурной схемы процесса…….….…………..………....12

3. Структурная схема процесса………………………………………………………..............16

4. Разработка и обоснование технологической схемы..……..........................................17

5. Принципиальная технологическая схема………………………………………..………...22

6. Расчет материального баланса……………………………………………….………….....24

6.1. Расчет часовой производительности.. ………………………………………..24

6.2. Расчет таблиц материальных графов «Количество и состав»………....24

6.3. Сводный баланс установки……………………………………………………..…42

6.4. Расчет коэффициента извлечения основного продукта…………………...44

7. Библиографический список……….……..………….…………..…..……......……………..45

Введение.

а) Краткая характеристика способов разделения углеводородных смесей

Нефтяные газы являются важным видом сырья для нефтехимических синтезов. Прогресс нефтехимической промышленности неразрывно связан с интенсификацией процессов газоразделения. Так газообразные парафиновые (метан, этан, пропан, бутан, пентан), олефиновые (этилен, пропилен, бутилены) и диеновые (дивинил, изопрен) углеводороды являются сырьем для получения различных продуктов, необходимых для народного хозяйства. Это - спирты, кетоны, кислоты, альдегиды, окиси, пластические массы, синтетические каучуки, волокна, моющие средства и др. Необходимость улучшения качества нефтехимических продуктов и снижение их себестоимости привела к значительному расширению ассортимента вырабатываемых газовых фракций, повышенной степени чистоты. Поэтому современные газофракционирующие установки работают по разным технологическим схемам в зависимости от перерабатываемого сырья, ассортимента и качества получаемых продуктов. Основным фактором, влияющим на полноту разделения компонентов и чистоту получаемых продуктов, а также на энергозатраты и эксплуатационные расходы, свя­занные с разделением, является различие в температурах кипения (уп­ругости паров) разделяемых компонентов. Чем ближе температуры ки­пения компонентов, тем труднее эти компоненты разделяются при рек­тификации. Для того чтобы достигнуть хорошего разделения нужны колонны с большим числом тарелок; при этом процесс следует вести с большой кратностью орошения [3]. – не понимаю, какое это имеет отношение к теме?

Почему об абсорбции?

Читайте внимательно название подраздела.

Тему надо раскрыть с тем, чтобы впоследствии выбрать соответствующий способ для разделения Вашей смеси!

Абсорбция. Это процесс поглощения газа или пара жидким пог­лотителем (абсорбентом). Обратный процесс - выделение поглощённого газа из поглотителя - называется десорбцией. В промышленности аб­сорбция с последующей десорбцией широко применяется для выделе­ния из газовых смесей ценных компонентов (например, для извлечения из коксового газа бензола), для очистки технологических и горючих га­зов от вредных примесей (например, при очистке их от сероводорода), для санитарной очистки газов и т. д. В некоторых случаях десорбцию не проводят, если извлекаемый компонент и поглотитель являются дешё­выми или отбросными продуктами или, если в результате абсорбции получается готовый продукт [2].

Конденсация. При переработке газового сырья используют метод парциальной конденсации, который основан на различной способности углеводородов к конденсации, то есть переходу из газообразного в жидкое состояние. Из много компонентной смеси в первую очередь конденсируются высококипящие углеводороды. Конденсационным разделением может быть решён ряд технологических задач, в том числе частичная конденсация газовой смеси с последующим выделением из неё тяжёлых углеводородов С₅ - С₆ и выше, полная конденсация углеводородной части газовой смеси для извлечения азотно-гелиевого концентрата.

Конденсация многокомпонентных смесей может быть осуществлена подбором соответствующих температуры и давления. Процесс проводят в сепараторах. Газ вначале осушают для предотвращения образования гидратов при низких температурах и освобождают от примесей двуокиси углерода и сероводорода, затем сжимают и дросселируют в сепаратор. Здесь при снижении давления температура газа понижается и выделяется конденсат. Если газ обогащён компонентами С₅ и выше, его конденсацию ведут при невысоком давлении и умеренных температурах. При небольшом содержании высококипящих углеводородов смесь разделяют методом низкотемпературной конденсации при 4,0 - 4,5 МПа, и температуре -70 °C и ниже. Газовый конденсат направляется далее на разделение [5].

Ректификация. Для разделения смеси жидкостей обычно прибе­гают к перегонке. Разделение путём перегонки основано на различной температуре кипения отдельных веществ, входящих в состав смеси. Так, если смесь состоит из двух компонентов, то при испарении компонент с более низкой температурой кипения (низкокипящий компонент, НК) переходит в пары, а компонент с более высокой температурой кипения (высококипящий компонент, ВК) остаётся в жидком состоянии. Полу­ченные пары конденсируются, образуя так называемый дистиллят; не­испарённая жидкость называется остатком. Таким образом, в результате перегонки НК переходит в дистиллят, а ВК - в остаток.

Описанный процесс, называемый простой перегонкой, не даёт, однако, возможности произвести полное разделение компонентов смеси и получить их в чистом виде. Оба компонента являются летучими и по­тому оба переходят в пары, хотя и в различной степени. Поэтому обра­зующиеся при перегонке пары не представляют собой чистого НК. Пос­кольку он вследствие большей летучести испаряется в большей степени, чем ВК, то пары обогащены НК по сравнению с содержанием его в ис­ходной смеси. Таким образом, в дистилляте содержание НК выше, чем в исходной смеси, а в остатке, наоборот, содержание НК ниже, чем в ис­ходной смеси.

Для достижения наиболее полного разделения компонентов при­меняют более сложный вид перегонки - ректификацию. Ректификация заключается в противоточном взаимодействии паров, образующихся при перегонке, с жидкостью, получающейся при конденсации паров.

Представим себе аппарат, в котором снизу вверх движутся пары, а сверху (навстречу парам) подаётся жидкость, представляющая собой почти чистый НК. При соприкосновении поднимающихся паров со сте­кающей жидкостью происходит частичная конденсация паров и час­тичное испарение жидкости. При этом из паров конденсируется пре­имущественно ВК, а из жидкости испаряется преимущественно НК. Та­ким образом, стекающая жидкость обогащается ВК, а поднимающиеся пары обогащаются НК. В результате чего выходящие из аппарата пары представляют собой почти чистый НК. Эти пары поступают в конденса­тор (дефлегматор), где и конденсируются. Часть конденсата, возвра­щаемая на орошение аппарата, называется флегмой, другая часть - от­водится в качестве дистиллята.

В настоящее время перегонка и ректификация широко распрост­ранены в химической технологии и применяются для получения разно­образных продуктов в чистом виде, а также для разделения газовых сме­сей после их сжижения (разделение углеводородных газов) [2].

Низкотемпературная ректификация используется для разделения газов, широких по фракционному составу и содержащих лёгкие компоненты: метан, азот, водород, этан и этилен. Она заключается в конденсации газов и последующей ректификации полученного конденсата.

Конденсация сопровождается выделением тепла, которое отводят обычно путём искусственного охлаждения. В промышленных установках для охлаждения газов используют дросселирование сжатого газа (эффект Джоуля - Томсона); адиабатическое и политропное расширение газа с совершением внешней работы в специальных аппаратах - дестандерах; применяют также различные хладагенты.

Для снижения энергетических затрат в холодильном цикле стремятся провести конденсацию при возможно более высокой температуре, чему способствует повышение давления. Практически давление повышают до 3 - 4 МПа. Достижение более высоких давлений связано с трудностями компримирования и становится невозможным при температурах выше критических для данного давления, при которых вещество не переходит из газообразного в жидкое состояние.

Ввиду того, что температуры кипения углеводородов С₁ - С₆ весьма различны, для экономии холода конденсацию проводят в несколько ступеней. Вначале конденсируются углеводороды С₃ и выше при температурах от -30 до -40 °C и давления до 3 МПа. Выделившийся газ подвергают глубокому охлаждению до температур ниже -70°C для конденсации этана и этилена. Остаточный газ состоит в основном из метана, водорода, азота и гелия. Полученные конденсаты раздельно направляют на ректификацию [5].

Чёткая ректификация предназначена для разделения близкокипящих углеводородов с целью получения индивидуальных компонентов, со степенью чистоты 95 % и выше (до 99,99 %). В зависимости от температуры и давления изменяется относительная летучесть компонентов смеси: она уменьшается при повышении общего давления и увеличении температуры. Поэтому для лучшего разделения необходимо понижать давление и температуру, но целесообразность этих мер зависит от экономических показателей процесса. При глубоком вакууме и низких температурах легко разделяются углеводороды С₁ - С₅, однако это экономически рационально лишь для выделения микроколичеств углеводородов.

В промышленности для разделения близкокипящих компонентов газов используют аппараты с большим числом контактных устройств и высокой кратностью орошения. Такой метод и называют чёткой ректификацией. По мере уменьшения относительной летучести разделяемых компонентов (особенно при малых её значениях, когда α = 1,05-1,30) число теоретических тарелок для достижения определённой степени разделения увеличивается. Например, при α = 1,05 требуется примерно вдвое больше теоретических тарелок, чем при α = 1,10.

При повышенном требовании к чистоте продуктов число необходимых тарелок тоже растёт. Так, при повышении степени чистоты отбираемого продукта с 90 до 99 мол. % число теоретических тарелок возрастает в два раза. Колонны для выделения этилена имеют более 100 тарелок при кратности орошения ≈ 10, а для выделения пропилена 120-150 тарелок при кратности орошения 18 - 25.

Ректификация, абсорбция, конденсация являются типовыми процессами, на которых основываются способы разделения природных газов.

В настоящее время в промышленности применяются следующие способы разделения природных газов: - неверно. Это не Ваш курсовой проект.

Как же мне оценивать уровень Ваших знаний?

Зачем мне читать всё это далее?

Так дело не пойдёт...

Вам требуются дополнительные индивидуальные занятия?

18.05.14

1) компрессионный,

2) абсорбци­онный,

3) адсорбционный,

4) низкотемпературной ректификации,

5) комбинированные методы:

а) абсорбционно-ректификационный,

б) конденсационно-ректификационный [3].

1. Компрессионный способ применяется в сочетании с другими способами. Самостоятельное значение он имеет лишь для газобензиновых заводов, на которых из попутного газа компримированием и охлаждением выделяют конденсат (сырой газовый бензин).

Недостатком компрессионного способа является то, что в большинстве случаев он применяется в сочетании с другими способами, самостоятельно практически не используется [3].

2. Абсорбционный способ широко применяется для извлечения бензина и сжижения газов из природных и попутных газов. При этом методе газы орошают абсорбентом (соляровые, керосиновые и лигриновые дистилляты), который извлекает из них тяжёлые углеводороды. Последние отгоняются в десорбере.

Углеводороды разделяют двумя путями: либо последовательно, по мере уменьшения их летучести, либо выделяют смесь углеводородов и в дальнейшем фракционируют их в отдельных колоннах. Глубина извлечения углеводородов возрастает с увеличением давления. Одновременно увеличивается в абсорбенте и содержание несконденсированных углеводородов - метана и этана, что вызывает затруднения при регенерации растворителя.

Недостатком абсорбционного способа является высокое содержание в абсорбенте несконденсированных углеводородов - метана и этана, что вызывает затруднения при регенерации растворителя [3].

3. Адсорбционный способ применяется для разделения природных и попутных газов, а также нефтезаводских газов. Метод основан на различной поглощаемости углеводородов твёрдыми поверхностями. Преимущества адсорбции заключаются в высокой степени извлечения отдельных компонентов из тощего сырья. В качестве адсорбента чаще всего применяется активированный уголь, обладающий высокой способностью к поглощению лёгких углеводородов.

Недостатком адсорбционного способа является то, что он применим для разделения малокомпонентных смесей и в случае многокомпонентной смеси будет невысокая степень извлечения отдельных компонентов [3].

4. Способ низкотемпературной ректификации позволяет получать этилен 99,9 %-ной чистоты. Для получения низких температур в промышленности используют эффект дросселирования, основанный на свойстве большинства газов сильно охлаждаться при резком снижении давления. Во многих отраслях промышленности широко используют аммиачное охлаждение, на нефтеперерабатывающем заводе оно применяется редко, т. к. в наличии имеется доступный и дешёвый пропан.

Недостатком способа низкотемпературной ректификации является то, что он применим в основном для перегонки жидких углеводородных смесей, и при разделении многокомпонентной газо-жидкостной смеси лучше всего использовать этот способ в сочетании с другим, то есть наиболее выгодными будут комбинированные методы.