3. Выбор колонны

Для процессов деэтанизации выберем тарельчатую колонну, так как:

• очень хорошо зарекомендовали себя в газо- и нефтепереработке [3];

• достигается очень высокая степень разделения смеси [3];

• насадочные колонны рассчитаны на небольшой объем (в нашем случае, наоборот, это промышленное производство) [4].

При выборе конструкции тарелок будем руководствоваться информацией о том, в настоящее время провальные тарельчатые колонны с успехом используются при разделении различных смесей. Главными критериями выбора в пользу таких тарелок стали:

• высокая производительность;

• сравнительно невысокая цена;

• небольшое гидравлическое сопротивление;

• высокая эффективность работы тарелок (может быть достигнут оптимальный режим ректификации).

Для оборудования колонны деэтанизации используем комбинированные решетчато-ситчатые тарелки, которые характеризуются простотой конструкции и высокой эффективностью.

2. Конструирование и расчет химического оборудования

1. Выбор материала ректификационной колонны

Выбор марки стали для колонны в соответствии с рекомендациями [5], обусловлен условиями работы аппарата, и, соответственно, необходимостью удовлетворения выбранной маркой стали определенных критериев: хладостойкость, совместимость по агрессивности среды, доступность на рынке и сравнительная дешевизна.

В соответствии с рекомендациями [6] материал для изготовления стальных сварных аппаратов должен быть химически и коррозионностойким в заданной среде, при рабочих параметрах, обладать хорошей свариваемостью и соответствующими прочностными и пластическими характеристиками в рабочих условиях, допускать холодную и горячую механическую обработку, а также иметь низкую стоимость и высокую распространенность на рынке.

Рабочая среда - смесь углеводородов С₂ и выше обладает невысокой коррозионной активностью. В качестве исполнительной марки стали выбираем низколегированную низкоуглеродистую сталь. Поскольку проектируемая колонна будет размещена на открытой площадке в виду суровых климатических условий региона, необходимо изготовление колонны из холодостойской стали.

В качестве исполнительной марки стали выбираем сталь 09Г2С, рекомендованную для изготовления сварной аппаратуры в химической, пищевой и других отраслях промышленности, при расчетной температуре от -70 до 300 0С.

Сталь 09Г2С обладает коррозионной стойкостью в заданных условиях эксплуатации, дешевезной и доступностью на рынке, хорошей свариваемостью и хладостойкостью.

3.2 Исходные данные для расчета

Исходные данные для расчетов:

• состав сырья (мол. %): СН₄ – 0,980, С₂Н₆ – 1,107, С₃Н₈ – 36,357, С₄Н₁₀ – 41,775, С₅Н₁₂ – 19,781;

• содержание С₄Н₁₀ в дистилляте должно быть не более 1,3 % мол.;

• содержание С₃Н₈ в кубовом остатке не более 2 % мол.;

• сырье подается в колонну при температуре -10 ⁰С (263К);

• производительность колонны 42000 т/год (4794,5 кг/час)

• температура низа колонны 112,75 ⁰С;

• температура верха колонны 6,65 ⁰С.

3.3 Расчет состава сырья [7]

Средняя масса сырья:

Пересчет в массовые доли производится по формуле:

Все расчеты сведены в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 – Расчет компонентного состава исходной смеси и средней молекулярной массы

№ п/п	Компо-ненты сырья	Молеку-лярная масса, Mi	Состав сырья в мольных долях,		Состав сырья в массовых долях	Количество в сырье
						кг/час	кмоль/ч
1	СН4	16	0,0098	0,157	0,003	13,679	0,855
2	С2Н6	30	0,0111	0,332	0,006	28,972	0,966
3	С3Н8	44	0,3636	15,997	0,291	1395,580	31,718
4	С4Н10	58	0,4178	24,230	0,441	2113,773	36,444
5	С5Н12	72	0,1978	14,242	0,259	1242,495	17,257
	Сумма		1,000	Мср≈55	1,000	4794,5	87,240