Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Витебский государственный университет им. П. М. Машерова

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Расчетная часть1.docx

Скачиваний:

Добавлен:

01.07.2025

Размер:

92.66 Кб

Скачать

☆

1 / 41 2 3 4 > Следующая >>>

5 Расчетная часть

5.1 Материальный баланс установки

Таблица 5.1 - Материальный баланс установки

Наименование сырья, конечного продукта	%	Масса, тонн/год	Масса, тонн/сутки	Масса, кг/с
Поступило: Комбинированное сырье Водородосодержащий газ	97,52 2,48	449746,56 11153,71	1322,78 32,8	15,31 0,37
Итого	100	460981,27	1355,58	15,68
Получено: Углеводородный газ	3,30	15212,4	44,74	0,52
Изомеризат Пенекса на смешение бензинов	84,42	389160,4	1144,59	13,24
Изомеризат**(Кубовый продукт стабилизатора после регенерации блока осушки)	2,59	13368,5	39,3	0,46
Гептановая фракция (кубовый продукт V-17)	8,51	39229,5	115,4	1,33
Потери	1,18	8297,6	24,4	0,28
Итого	100,00	460981,27	1355,58	15,68

5.2 Технологический расчет основного аппарата

5.2.1 Материальный баланс колонны.

Таблица 5.2 - Материальный баланс колонны V-17

Наименование сырья, конечного продукта	%	Масса, тонн/год		Масса, тонн/сутки		Масса, кг/с
1	2	3		4		5
Поступило: Комбинированное сырье + куб стабилизатора	100	449746,56		1322,78		15,31
Итого	100	449746,56	1322,78		15,31

Продолжение таблицы 5.2

1	2	3	4	5
Получено: Изомеризат Пенекса	48,18	200312,51	589,16	6,82
Гептановая фракция (кубовый продукт V-17)	8,21	36924,2	108,6	1,25
Боковой погон	43,11	193885,7	570,25	6,98
Потери	0,53	2383,7	7,01	0,08
Итого :	100	449746,56	1322,78	15,31

Находим расходы дистиллята и кубового остатка

Питание:

-молярная масса гексановой фракции, равная 120 ;

-молярная масса бензина, равная 86 ;

X_F-мольная концентрация гексановой фракции в бензине, мол. доля, ;

-массовая концентрация бензина в гексановой фракции масс. доля, .

Дистиллят:

где -мольная концентрация дистиллята, мол. доля, ;

-массовая концентрация дистиллята, масс. доля, .

Кубовый остаток:

, (4)

X_W-мольная концентрация остатка, мол. доля, ;

-массовая концентрация остатка, масс. доля, .

Относительный мольный расход питания:

F= , (5)

где F-расход сырья при ректификации, .

F= = =4,14 ( ).

Определяем минимальное число флегмы:

R_мин= (6)

R_мин= ,

где =0,74 – мольная доля бензиновой фракции в паре, равновесной с жидкостью питания.

R=1,3·R_мин+0,3 (7)

R=1,3·2,63+0,3= 3,68

В= =

Уравнения рабочих линий:

а) верхней(укрепляющей) части колонны:

y= ·x+ (8)

y= +

y=0,43·x+0,52

б) нижней(исчерпывающей) части колонны:

y= (9)

y= -

y=2,8·x-1,79·0,23

y=2,8·x-0,4

Определение скорости пара и диаметра колонны

Средние концентрации жидкости:

а)в верхней части колонны

(10)

= =

б) в нижней части колонны

= (11)

(11)

Средние концентрации пара находим по уравнениям рабочих линий

а) в верхней части колонны:

(12)

= 0,15 + 0,567 = 0,727

б) в нижней части колонны:

- (13)

·0,2 - ·0,23 = 0,136

Средние температуры пара определяем по диаграмме t-x,y [приложение 2]:

а) =0,31 =112ºC,

б) =0,14 =126ºС.

Средние мольные массы и плотности пара:

а) = · + ·(1- ) (14)

=120·0,31+86·(1-0,31)=37,2+59,7=96,8 ( )

= (15)

= =1,22( )

б) = + ·(1- ) (16)

=120·0,14+86·(1-0,14)=16,82+73,96=89,96 (

= (17)

= =0,89( ).

Средняя плотность пара в колонне:

= (18)

Температура в верху колонны при равна 101ºС, а в кубе-испарителе при равна 123ºС по диаграмме t-x, y.

Плотность бензина при 101ºС =434 ,а гексановой фракции при 121ºС =658 [7, с. 512].

Принимаем среднюю плотность жидкости в колонне:

(19)

Определяем скорость пара в колонне. По данным каталога-справочника «Колонные аппараты» принимаем расстояние между тарелками h=0,3 м. Для решетчатых тарелок по графику [7, с. 323] находим значение коэффициента С: 0,03.

Скорость пара в колонне:

=С· (20)

=0,012· =0,38 (

Объемный расход проходящего через колонну пара при средней температуре в колонне:

= (21)

ºС

, (22)

где -мольная масса дистиллята, равная

(23)

=0,92·120+(1-0,92)·86=117,2 ;

Р-давление насыщенного пара, Па;

Р₀- атмосферное давление при Т₀=273К, равное 101325 Па.

V= = =3,67( )

Диаметр колонны:

(24)

D= =3,76 (м)

По каталогу-справочнику «Колонные аппараты» принимаем диаметр колонны 4000 мм. Тогда скорость пара в колонне будет:

(25)

=0.34 ( ).

Гидравлический расчет тарелок

В задачу гидравлических расчетов основных параметров тарелки входит определение высоты сливного порога , подпора жидкости над сливным порогом , высоты прорезей колпачка и сопротивления тарелки .

Величину рассчитываем без учета уноса жидкости, тогда:

(26)

где = 40680 3600 (27)

Высота прорезей в клапанах

Примем клапан с прямоугольными прорезями шириной b=4 мм. Количество прорезей в одном клапане = 26. Общее количество клапанов на тарелке

, (28)

= 13284/3600 (29)

принимаем высоту прорези

Глубина барботажа при давлении составит:

, (30)

Найдем высоту сливного порога:

(31)

высота установки клапана

(32)

где скорость пара в паровых патрубках или отверстиях клапанной тарелки, м/с;

коэффициент сопротивления тарелки, для клапанной тарелки .

(33)

0,08 свободное сечение тарелки при шаге клапанов , в долях .

Величину перепада уровня жидкости на тарелке ориентировочно оцениваем по уравнению: (34)

где эквивалентный коэффициент сопротивления перетоку жидкости по тарелке, для клапанных тарелок ; длина пути жидкости на тарелке, м ; П периметр слива, м

Сопротивление слоя жидкости на тарелке рассчитываем по уравнению:

(35)

где ускорение свободного падения.

Общее сопротивление тарелки с переливными устройствами равно:

(36)

После определения гидравлического сопротивления тарелки проверяем достаточность принятого расстояния между тарелками по соотношению:

(37)

Принятое расстояние соответствует требованиям.

Определение числа тарелок и высоты колонны

3.3 Определение числа тарелок и высоты колонны

Наносим на диаграмму y-x рабочие линии верхней и нижней части колонны и находим число ступеней изменения концентрации . В верхней части колонны , в нижней части колонны 20, всего 5 ступеней.

Число тарелок рассчитываем по формуле:

n= , (26)

где η-средний к.п.д. тарелок.

Для определения среднего к.п.д. тарелок η находим коэффициент относительной летучести разделяемых компонентов

(27)

и динамический коэффициент вязкости исходной смеси при средней температуре в колонне, равной 111ºС.

При этой температуре давление насыщенного пара бензина =1411 мм.рт.ст., гексановой фракции =535,1 мм рт.ст.[7, с. 536], откуда

Динамический коэффициент вязкости бензина при 111ºС равен 0,22· Па·с, гексана 0,19· Па·с [7, с. 556].

Принимаем динамический коэффициент вязкости исходной смеси

(28)

=0,205·

Тогда

По графику [7, с. 323] находим η=0,36.

Число тарелок:

а) в верхней части колонны

(29)

б) в нижней части колонны

(30)

= 55

Общее число тарелок n=100, с запасом n=105, из них в верхней части колонны 45 и в нижней части колонны 55.

Высота тарельчатой части колонны:

где h-расстояние между тарелками, м.

32,7м.

Высота колонны складывается из следующих величин:

(32)

h₁ - расстояние от верхней тарелки до верха колонны:

(33)

h₂- высота верхней тарельчатой части:

(34)

h₃ - высота зоны питания (эвопарационная часть колонны):

(35)

h₄- высота нижней тарельчатой части:

h₅ - расстояние от нижней тарелки до верха слоя жидкости в кубе (сепарационная часть):

Принимаем h₅= 8 м ( табл. 8.2 [2])

h₆ - высота слоя жидкости в кубе (десятиминутный запас колонны):

(37)

Где: S – сечение колонны:

(38)

h_юбки - высота юбки:

Принимаем h_юбки= 7 м ( табл. 8.2 [2])

Высота колонны, следовательно:

48,46 = 49 м (39)

Высота питающей тарелки:

Тепловой расчет:

Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в дефлегматоре-конденсаторе:

(51)

Здесь

· , (52)

где и - удельные теплоты конденсации бензина и гексановой фракции при 101ºС, соответственно равные 896100 и 781000 .

896100+(1-0,94)·781000=842334+46860=889194( ).

(Вт)

Расход теплоты, получаемой в кубе-испарителе от греющего пара:

+ (53)

Здесь тепловые потери приняты в размере 3% от полезно затрачиваемой теплоты, удельные теплоемкости взяты соответственно при =101ºC, ºC и ºC; температура кипения исходной смеси ºС определена по диаграмме t-x,y[приложение 2].