Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Томский политехнический университет

___________________________________________________

«Утверждаю»
Зав. кафедрой ХТТ
___________________			А.В. Кравцов
“_____”		_____________	2007 г.

М.А. Самборская

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТАРЕЛЬЧАТЫХ КОЛОНН ФРАКЦИОНИРОВАНИЯ НЕФТИ

Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплинам «Основы научных исследований и проектирование», « Технологическое проектирование и типовое оборудование нефтехимических процессов» для студентов направления 240100 «Химическая технология и биотехнология» и специальностей 240403 «Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов» и 240802 «Процессы и аппараты химических производств и химическая кибернетика»

Томск 2007

УДК 663.52

Технологическое проектирование тарельчатых колонн фракционирования нефти: Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплинам «Основы научных исследований и проектирование», « Технологическое проектирование и типовое оборудование нефтехимических процессов» для студентов направления 240100 «Химическая технология и биотехнология» и специальностей 240403 «Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов» и 240802 «Процессы и аппараты химических производств и химическая кибернетика».

– Томск: Изд-во ТПУ, 2007. – 16 с.

Составитель доц., канд. техн. наук М. А. Самборская

Рецензент

доцент кафедры ОХТ Ю.Б. Швалев

Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию методическим семинаром кафедры химической технологии топлива ХТФ

«8 « февраля 2007 г.

Зав. кафедрой ХТТ

профессор А. В. Кравцов

Введение

Проектирование современного химического производства предполагает решение множества сложных и разнообразных задач, связанных с различными отраслями хозяйственной и коммерческой деятельности, с социальными и политическими проблемами, поэтому проектирование - процесс многостадийный. На практике широко используют декомпозицию – разбиение на отдельные подзадачи, решением которых занимаются специалисты. В процессе проектирования химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих предприятий выделяют следующие основные направления: технологическое проектирование; проектно-конструкторские разработки; строительное проектирование; составление смет и проектов производства работ.

Технологическое проектирование – это разработка следующих частей проекта: технологической, монтажно-технологической (механико-технологической), контроля и автоматики, теплотехнической, электротехнической, организации труда, технико-экономической.

В рамках технологического проектирования осуществляется проработка регламента на проектирование, анализ технологических схем, расчет балансов, конструктивных параметров аппаратов, технологических режимов, разработка номенклатуры оборудования и его компоновка.

Целью лабораторных работ является технологическое проектирование тарельчатых ректификационных колонн фракционирования нефти.

1. Технологический расчет многокомпонентной ректификации

В общем случае методы расчета процесса многокомпонентной ректификации в тарельчатых колоннах можно разделить на две группы:

1. Аналитические методы, позволяющие выполнить достаточно точный расчет многокомпонентных смесей.

2. Методы, позволяющие выполнить приближенный расчет идеальных и неидеальных многокомпонентных смесей.

Аналитические методы предполагают потарелочный расчет ректификационной колонны (метод «от тарелки к тарелке»), который, в основном, воспроизводит алгоритм расчета бинарной смеси [ ]. Поскольку для многокомпонентных смесей нельзя заранее полностью задать составы всех продуктовых потоков колонны, как это делается для бинарной смеси, возникает необходимость использовать итерационные методы. В качестве отправной точки расчетов предварительно задаются полным составом одного из продуктов колонны (дистиллятом или кубовым остатком) и проводят все расчеты, переходя от тарелки к тарелке, пока не будет достигнута требуемая степень разделения. Найденные в результате последовательного применения уравнений баланса и парожидкостного равновесия количества и полные составы обоих продуктов колонны должны удовлетворять материальному балансу по каждому компоненту исходной смеси. Если это условие не выполняется, то корректируют состав одного из продуктов и повторяют расчет. Итерации ведут до тех пор, пока уравнения баланса по каждому компоненту не будут выполняться с некоторой заранее заданной точностью. Для оценки результатов расчета, выбора направления и корректировки составов разработаны многочисленные алгоритмы и критерии, описанные в специальной литературе [ ].

Приближенные методы используются как для проектных расчетов, так и для предварительной оценки составов продуктов разделения, которые являются исходными данными для метода «от тарелки к тарелке». Они обычно основаны на сведении многокомпо­нентной смеси к псевдобинарной. Они применяются в тех случаях, когда желательно сделать предварительную оценку нескольких вариантов процесса, однако, если не требуется особой точности, могут использоваться и для основного расчета.

Для уменьшения трудностей, связанных с расчетами многокомпонентной ректификации, часто вводится понятие «ключевых компонентов».

Последовательность технологического расчета многокомпонентной ректификации зависит от выбранного метода. Однако всегда сначала рас­сматриваются предельные случаи работы колонны: режим полного ороше­ния (для определения минимального числа теоретических тарелок) и режим минимального орошения (для определения минимального флегмового числа). На этом этапе рассчитываются составы и расходы всех потоков в колонне, после чего определяется оптимальное число тарелок и оптимальное орошение.

Затем рассчитывается диаметр колонны и осуществляется выбор типа тарелок. На основании диаметра и типа тарелок принимается межтарельчатое расстояние, выбираются (или рассчитываются) крышка и днище и определяется высота аппарата. Затем рассчитывают диаметры и расположение патрубков, внутренние устройства, соединения частей колонны и изготавливаются чертежи аппарата.