Ректификация сжиженных углеводородных газов
Требования и основные характеристики сжиженных газов. Характеристика исходного сырья, реагентов и продуктов. Описание технологического процесса и технологической схемы ректификации сжиженных углеводородных газов. Определение температуры ввода сырья.
| Рубрика | Производство и технологии | 
| Вид | курсовая работа | 
| Язык | русский | 
| Дата добавления | 19.02.2014 | 
| Размер файла | 125,3 K | 
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Введение
Сжиженные газы нашли широкое применение благодаря экономичности их транспортировки при отсутствии трубопроводов в труднодоступные районы, а также вследствие удобства их хранения. Кроме того, в последние годы увеличение объема производства сжиженных газов в значительной мере определяется все возрастающим использованием их в качестве моторных топлив для двигателей внутреннего сгорания. В жидком состоянии газ занимает объем примерно в 250 раз меньший, чем в газообразном. Из природного и попутного нефтяного газов сжиженные газы получают различными способами, рассмотренными выше: низкотемпературной конденсацией, абсорбцией, и ректификацией.
Низкотемпературная ректификация (НТР) осуществляется путем охлаждения газовой смеси до заданной температуры с последующим разделением её методом ректификации.
Процесс ректификации термодинамически более выгоден, чем процесс абсорбции. Схема НТР эффективнее схемы низкотемпературной абсорбции (НТА), а аппаратурное оформление проще. Принципиальное отличие схемы НТР от НТК в том, что сырье, поступающее на установку после охлаждения, без предварительной сепарации подается в ректификационную колонну. [1]
Целью курсовой работы является расчет, с помощью которого можно получить состав дистиллята и остатка, основных параметров ректификации, технологического режима работы и размеров колонны. Полученные при расчете данные достаточны для выполнения прочностных расчетов.
1. Характеристика исходного сырья, реагентов и продуктов
1.1 Требования и основные характеристики сжиженных газов
По физико-химическим показателям сжиженные газы должны соответствовать требованиям и нормам, приведенным в таблицах 1 и 2. Качество СПБТ должно соответствовать ГОСТ 20448-90.
Таблица 1 - Физико-химические показатели сжиженных газов по ГОСТ 20448-90
| №п/п | Показатели | Норма для марки | |||
| ПТ | СПБТ | БТ | |||
| 1 | Доля компонентов, масс.%: метан, этан, этилен (в сумме) | не нормируется | |||
| пропан, пропилен, не менее (сумме) | 75 | не нормируется | |||
| бутаны и бутилены (в сумме), не менее | не норм | - | 60 | ||
| не более | 60 | - | |||
| 2 | Объемная доля жидкого остатка, %, не более | 0,7 | 1,6 | 1,8 | |
| 3 | Давление насыщенных паров (избыточное): при температуре 45 °С, не более | 1,6 | 1,6 | 1,6 | |
| 4 | Доля сероводорода и меркаптановой серы, масс.%, не более | 0,16 | - | - | |
| В том числе сероводорода, не более | 0,013 | 0,013 | 0,013 | ||
| 5 | Содержание свободной воды и щелочи | 0,003 | 0,003 | 0,003 | 
Таблица 2 - Физико-химические показатели сжиженных газов по ГОСТ 27578-87
| Показатели | ПТ | |
| Массовая доля компонентов, %: Сумма метана, этана Пропан Сумма углеводородов °C и выше Сумма непредельных углеводородов, не более | Не нормируется 8510 Не нормируется 6 | |
| 2. Содержание жидкого остатка при 40 °C, свободной воды и щелочи | Отсутствие | |
| 3. Давление насыщенных паров, избыточное, МПа, при температуре плюс 45 °C, не более минус 20 °C, не менее минус 35 °C, не менее 4. Массовая доля серы и сернистых соединений, %, не более В том числе сероводорода, не более | - - 0,07 0,01 0,03 | 
2. Описание технологического процесса и технологической схемы ректификации сжиженных углеводородных газов
Сжиженные углеводородные газы поступают на установку ректификации, в межтрубное пространство теплообменника Т-01, где за счет тепла потока кубовой жидкости колонны К-01, подогревается и поступают в колонну для отделения ПГФ. Кубовый продукт этой колонны - ПГФ, выводится, охлаждается и направляется на склад. Дистиллят колонны отправляется на дальнейшее разделенее в колонну К-01.
Верхним продуктом колонны К-01 является пропановая фракция, нижним - СПБТ (смесь пропана и бутана технических). С верхней части колонны пары, конденсируясь в воздушном холодильнике ВХ-01, направляется в рефлюксную емкость Е-01, где отделяется сухой газ, а сконденсировавшиеся углеводороды насосом подаются в качестве орошения на верх колонны К-01, часть поступает в холодильник ВХ-02, после направляется на склад.
Нижний продукт колонны К-01 поступает в трубное пространство теплообменника Т-01, где охлаждается сырьевым потоком и поступает в воздушный холодильник ВХ-03 и после охлаждения направляется на склад. Из куба колонны часть нижнего продукта выводится в рибойлер И-01, где нагревается и проходя через него, возвращается под нижнюю тарелку колонны К-01.
3. Технологический расчет
3.1 Исходные данные
1. Состав сырья в% массовых, в таблице 3.
Таблица 3 - Массовый и мольный состав исходного сырья
| № | Компонент | Молекулярная масса i-компонента, Мi, кг/кмоль | Темпера-тура кипения t, °C | Массовая доля i-компонента, | Мольная доля i-компонента, | |
| 1 | С2Н6 | 30 | -88,63 | 0,0001 | 0,0002 | |
| 2 | С3Н8 | 44 | -42,1 | 0,3213 | 0,4099 | |
| 3 | и-С4Н10 | 58 | -11,7 | 0,0794 | 0,0768 | |
| 4 | С4Н10 | 58 | -0,5 | 0,3037 | 0,2939 | |
| 5 | и-С5Н12 | 72 | 27,9 | 0,0032 | 0,022 | |
| 6 | С5Н12 | 72 | 36,1 | 0,0000 | 0,0000 | |
| 7 | С6Н14 | 86 | 68,7 | 0,0000 | 0,0000 | |
| 1,0000 | 1,0000 | 
2. Производительность - 375 000 кг/ч.
3.2 Физико-химические свойства компонентов сырья
Произведем пересчет массовых долей в мольные доли по формуле [1]:
(1).
Где - молекулярная масса i-компонента, кг/кмоль;
- массовая доля компонента i-компонента;
- мольная доля компонента i-компонента.
Рассчитываем среднюю молекулярную массу сырья по формуле:
, (2).
Где - молекулярная масса i-компонента, кг/кмоль;
- массовая доля компонента i-компонента;
- мольная доля компонента i-компонента;
-средняя молекулярная масса сырья.
Определяем массовые (кг/ч) и мольные (кмоль/ч) количества компонентов сырья:
, (3)
где - производительность, кг/ч;
- массовое количество i - компонента газа, поступающего на установку, кг/час;
- массовая доля компонента i-компонента;
, (4)
где - мольное количество i - компонента газа, поступающего на установку, кмоль/ч;
- массовое количество i - компонента газа, поступающего на установку, кг/час;
- молекулярная масса i-компонента, кг/кмоль.
Результаты расчета занесены в таблицу 4.
Таблица 4 - Массовые и мольные количества компонентов
| № | Компонент | Массовое количество i - компонента, кг/ч | Мольное количество i-компонента,, кмоль/ч | |
| 1 | С2Н6 | 37,50 | 1,2500 | |
| 2 | С3Н8 | 230100,00 | 2738,3523 | |
| 3 | и-С4Н10 | 29775,0000 | 513,3621 | |
| 4 | С4Н10 | 113887,5000 | 1963,5776 | |
| 5 | и-С5Н12 | 34200,0000 | 475,0000 | |
| 6 | С5Н12 | 43237,5000 | 600,5208 | |
| 7 | С6Н14 | 33375,0000 | 388,0814 | |
| ? | 375000,0000 | 6680,1442 | 
Затем находим относительную долю дистиллята (мольная доля отбора):
. (5)
Где - сумма мольных концентраций компонентов, отбираемых в дистиллят, в сырье;
- содержание в дистилляте компонентов с и-бутана по изо-пентан;
- содержание в остатке компонентов с этана по пропан.
3.3 Определение температуры ввода сырья
Принимаем, что сырьё подаётся в колонну в виде кипящей жидкости, т.е. доля отгона e =0. В этом случае температура ввода сырья определяется по уравнению изотермы жидкой фазы:
(6)
где - константа фазового равновесия i-го компонента при температуре ввода сырья .
, (7)
где - константа фазового равновесия i-го компонента при температуре ввода сырья ;
- давление насыщенных паров i-го компонента при tв;
- давление в секции питания колонны, мм рт. ст.
Определяем полные составы паровой и жидкой равновесных фаз, образующихся при однократном испарении.
Расчёт температуры ввода сырья tF проводится методом последовательного приближения, результаты представлены в таблице 9.
Таблица 5 - Результаты расчета температуры ввода сырья
| Компонент | Температура , °C | Мольная доля i-компонента | Количество i-компонента в паровой фазе, | Количество i-компонента в жидкой фазе, | |
| С2Н6 | -88.63 | 0,0002 | 0,0004 | 0,0001 | |
| С3Н8 | -42.09 | 0,4099 | 0,8689 | 0,2132 | |
| и-С4Н10 | -11.7 | 0,0768 | 0,0305 | 0,0967 | |
| С4Н10 | -0.5 | 0,2939 | 0,0839 | 0,3839 | |
| и-С5Н12 | 27.9 | 0,0711 | 0,0077 | 0,0983 | |
| С5Н12 | 36.1 | 0,0899 | 0,0072 | 0,1253 | |
| С6Н14 | 68.7 | 0,0581 | 0,0013 | 0,0824 | |
| 1,0000 | 1,0000 | 1,0000 | 
Получаем =88,28 °С.
3.4 Расчет числа тарелок и составов дистиллята и остатка
Расчет проводится с использованием метода температурной границы деления.
Минимальное число теоретических тарелок определяется по уравнению Фенске:
, (8)
где шm - коэффициент распределения суммарной фракции, состоящей из компонентов, отбираемых в дистилляте (с этана по пропан),
;
шк - коэффициент распределения суммарной фракции, состоящей из компонентов, отбираемых в остатке (с пропана по изопентан),
;
бm и бk - относительные летучести компонентов, коэффициенты распределения которых равны соответственно шm и шк: т. к. значения бm и бk пока неизвестны в первом приближении принимаем бm=б1=K1/K7; бк = б5 = 1
K1 и К7 - константы фазового равновесия 1-го и 7-го компонентов при температуре ввода сырья.
,
аналогично для остальных компонентов
, (9).
1,646
Относительная летучесть компонента, лежащего на границе деления, для которого ше = 1, определится в первом приближении по уравнению:
4,782
Составы дистиллята и остатка в первом приближении определяются по уравнениям:
Аналогично рассчитанные концентрации остальных компонентов приведены в таблице 6.
Таблица 6 - Содержание компонентов в дистилляте и остатке
| Компонент | Относительная летучесть, | Содержание компонента x'Fi | Содержание компонента в дистилляте | Содержание компонента в остатке | |
| С2Н6 | 21,227 | 0,0002 | 0,0005 | 0,0000 | |
| С3Н8 | 13,614 | 0,4099 | 0,9295 | 0,0800 | |
| и-С4Н10 | 8,476 | 0,0768 | 0,0398 | 0,1004 | |
| С4Н10 | 6,580 | 0,2939 | 0,0301 | 0,4614 | |
| и-С5Н12 | 3,056 | 0,0711 | 0,0000 | 0,1162 | |
| С5Н12 | 2,502 | 0,0899 | 0,0000 | 0,1470 | |
| С6Н14 | 1,000 | 0,0581 | 0,0000 | 0,0950 | |
| 1,0000 | 1,0000 | 1,0000 | 
Используя результаты расчета, представленные в таблице 3, определим коэффициенты распределения:
Относительные летучести и , значения которых будут использованы для расчета для второго приближения, определяются по уравнениям:
Минимальное число тарелок во втором приближении
Результаты последовательных приближений представлены в таблицах 7, 8 и 9.
Таблица 7 - Приближения: 2,3,4
| Компонент | Приближения | ||||||
| второе | третье | четвёртое | |||||
| y(2)i,D | x(2)i,W | y(3)i,D | x(3)i,W | y(4)i,D | x(4)i,W | ||
| С2Н6 | 0,00042 | 0,00004 | 0,00047 | 0,00005 | 0,00047 | 0,000002 | |
| С3Н8 | 0,82370 | 0,14718 | 0,92948 | 0,08001 | 0,92950 | 0,08001 | |
| и-С4Н10 | 0,12261 | 0,04779 | 0,08238 | 0,07333 | 0,05016 | 0,09379 | |
| С4Н10 | 0,39190 | 0,23170 | 0,12861 | 0,39892 | 0,04654 | 0,45103 | |
| и-С5Н12 | 0,04266 | 0,08916 | 0,00085 | 0,11571 | 0,00008 | 0,11620 | |
| С5Н12 | 0,04152 | 0,12061 | 0,00040 | 0,14672 | 0,00003 | 0,14695 | |
| С6Н14 | 0,00689 | 0,09060 | 2.83E-06 | 0.09498 | 0.00000 | 0.09498 | |
| 1.42971 | 0.7271453 | 1.14220 | 0.90970 | 1.02680 | 0.98298 | ||
| 13.61635 | 4.909728 | 13.61539 | 6.27872 | 13.61516 | 6.61907 | ||
| N(2)min | N(3)min | N(4)min | |||||
| 4.930173 | 6.49717 | 6.972873 | |||||
| ?2? | ?3? | ?4? | |||||
| 8.27874 | 9.333664 | 9.577046 | |||||
| ?m(2) | ?k(2) | ?m(3) | ?k(3) | ?m(4) | ?k(4) | ||
| 11.62097 | 0.25581 | 11.6237 | 0.10722 | 11.62467 | 0.08271 | 
Таблица 8 - Приближения: 5,6,7
| Компонент | Приближения | ||||||
| пятое | шестое | седьмое | |||||
| y(5)i,D | x(5)i,W | y(6)i,D | x(6)i,W | y(7)i,D | x(7)i,W | ||
| С2Н6 | 0.000478 | 0.000002 | 0.00047 | 0.000002 | 0.00047 | 0.000002 | |
| С3Н8 | 0.929517 | 0.080000 | 0.92952 | 0.079998 | 0.92952 | 0.079998 | |
| и-С4Н10 | 0.042195 | 0.098852 | 0.03985 | 0.100339 | 0.03983 | 0.100353 | |
| С4Н10 | 0.033542 | 0.459287 | 0.03017 | 0.461426 | 0.03014 | 0.461446 | |
| и-С5Н12 | 0.000040 | 0.116230 | 3.22E-05 | 0.116236 | 0.00003 | 0.116236 | |
| С5Н12 | 0.000013 | 0.146969 | 9.78E-06 | 0.146971 | 0.00001 | 0.146971 | |
| С6Н14 | 0.0000000 | 0.0949829 | 9.19E-09 | 0.094983 | 0.000000 | 0.094983 | |
| ? | 1.005788 | 0.9963245 | 1.000071 | 0.999955 | 1.000016 | 0.999990 | |
| ?? | ?m5 | ?k5 | ?m6 | ?k6 | ?m7 | ?k7 | |
| 13,6151 | 6,6988 | 13,6151 | 6,7174 | 13,6151 | 6,7216 | ||
| N(5)min | N(6)min | N(7)min | |||||
| 7,1184 | 7,1248 | 7,1264 | |||||
| ??? | ??? | ??? | |||||
| 9,6331 | 9,6461 | 9,6494 | |||||
| 11,6249 | 0,0776 | 11,6249 | 0,0764 | 11,6250 | 0,0767 | 
Таблица 9 - Приближения: 8,9,10
| Kомпонент | Приближения | ||||||
| восьмое | девятое | десятое | |||||
| y(8)i,D | x(8)i,W | y(9)i,D | x(9)i,W | y(10)i,D | x(10)i,W | ||
| С2Н6 | 0,00047 | 0,00002 | 0,00048 | 0,00000 | 0,00048 | 0,00000 | |
| С3Н8 | 0,92952 | 0,07999 | 0,92952 | 0,07999 | 0,92952 | 0,08000 | |
| и-С4Н10 | 0,03982 | 0,10036 | 0,03982 | 0,10036 | 0,03983 | 0,10036 | |
| С4Н10 | 0,03013 | 0,46145 | 0,03013 | 0,46145 | 0,03013 | 0,46145 | |
| и-С5Н12 | 0,00003 | 0,11624 | 0,00003 | 0,11624 | 0,00003 | 0,11624 | |
| С5Н12 | 0,00001 | 0,14697 | 0,00001 | 0,14697 | 0,00001 | 0,14697 | |
| С6Н14 | 0,00000 | 0,09498 | 0,00000 | 0,09499 | 0,00000 | 0,09498 | |
| 1,00004 | 0,99999 | 1,00000 | 1,00000 | 1,00000 | 1,00000 | ||
| 13,6151 | 6,7227 | 13,6151 | 6,7229 | ||||
| N(8)min | N(9)min | N(10)min | |||||
| 7,1264 | 7,1268 | 7,1268 | |||||
| 9,6499 | 9,6500 | 9,6501 | |||||
| 11,625 | 0,0766 | 11,625 | 0,0761 | 11,625 | 0,0761 | 
Число теоретических тарелок в колонне находится как оптимальное по формуле:
Число реальных тарелок определяется с учетом эффективности выбранного типа тарелок
где з коэффициент полезного действия тарелки, в данном случае ведется расчет для клапанной тарелки з = 0,35
Для определения количества тарелок в концентрационной части колонны используем уравнение Фенске:
, (10)
В качестве i-го и (i +1) - го компонентов следует принимать распределенные компоненты, т.е. хi,D> 0, хi+1,D> 0, хI,W > 0, хi+1,W >0. Для расчёта используем концентрации н-бутана и изо-пентана.
Следовательно, концентрационная секция колонны должна иметь 16 тарелок, а отгонная - 21.
3.5 Материальный баланс колонны
Расчет производим исходя из уравнения материального баланса
(11),
где - сырье, кг/ч;
- дистиллят, кг/ч;
- остаток, кг/ч.
Производим пересчет сырья в мольные концентрации.
Средний молекулярный вес сырья:
=58,91 г./моль
Принимаем: индекс относится к остатку; индекс - к дистилляту; индекс 1,2,3,4,5,6,7 - к компонентам.
Принимаем степени извлечения пропана в дистилляте 0,9, исходя из требований на пропановую фракцию не менее 85%, степень извлечения изобутана в остатке 0,9 - содержание не более 60%.
Составим материальный баланс колонны, по дистилляту используя следующие формулы:
, (12)
где - массовое количество i - компонента, кг/час;
- степень извлечения i-компонента;
- количество i - компонента в дистилляте, кг/час.
Среднюю молекулярную массу дистиллята рассчитываем по формуле:
, (13)
где - мольная доля i - компонента;
- молекулярная масса i - компонента кг/моль;
- средняя молекулярная масса дистиллята, кг/моль.
Mассовая доля i-компонента в дистилляте определяется по формуле:
, (14)
где - количество i - компонента в дистилляте, кг/час.
Расчеты приведены в таблицу 10.
Таблица 10 - Материальный баланс колонны по дистилляту
| Степень извлечения i-компонента, | Массовое количество i - компонента, кг/ч | Количество i - компонента | Массовая доля i - компонента, | Мольная доля i - компонента, | ||
| С2Н6 | 1 | 37,5000 | 37,5 | 0,001 | 0,0005 | |
| С3Н8 | 0,9 | 120487,5000 | 108438,8 | 0,98 | 0,98 | |
| i-С4Н10 | 0,1 | 29775,0000 | 2977,5 | 0,02 | 0,02 | |
| С4Н10 | 0 | 113887,5000 | 0 | 0,00 | 0 | |
| i-С5Н12 | 0 | 34200,0000 | 0 | 0,00 | 0 | |
| С5Н12 | 0 | 43237,5000 | 0 | 0,00 | 0 | |
| С6Н14 | 0 | 33375,0000 | 0 | 0,00 | 0 | |
| 375000,0000 | 111453,8 | 1,00 | 1 | 
Материальный баланс колонны по остатку по формуле:
, (15)
Где - массовое количество i - компонента, кг/час;
- степень извлечения i-компонента;
- количество i-компонента в остатке, кг/час.
- молекулярная масса i - компонента кг/моль.
Массовое содержание i - компонента в остатке рассчитывается по формуле:
, (16)
где - массовая доля i - компонента;
- количество i-компонента в остатке, кг/час.
Среднюю молекулярную массу остатка рассчитываем по формуле:
, (17)
где - мольная доля i - компонента;
- молекулярная масса i - компонента кг/моль;
- средняя молекулярная масса остатка, кг/моль;
Расчеты приведены в таблице 11
Таблица 11 - Материальный баланс колонны по остатку
| Степень извлечения i-компонента | Массовое количество i - компонента, кг/ч | Количество i-компонента в остатке, кг/час. | Мольная доля i - компонента, | Массовая доля i - компонента, | |||
| С2Н6 | 30 | 0 | 37,5000 | 0 | 0,000 | 0,000 | |
| С3Н8 | 44 | 0,1 | 120487,5000 | 12048,75 | 0,048 | 0,048 | |
| i-С4Н10 | 58 | 0,9 | 29775,0000 | 26797,5 | 0,106 | 0,106 | |
| С4Н10 | 58 | 0,9 | 113887,5000 | 113887,7 | 0,406 | 0,406 | |
| i-С5Н12 | 72 | 1 | 34200,0000 | 34200 | 0,136 | 0,136 | |
| С5Н12 | 72 | 1 | 43237,5000 | 43237,5 | 0,171 | 0,171 | |
| С6Н14 | 86 | 1 | 33375,0000 | 33375 | 0,132 | 0,132 | |
| 375000,0000 | 263546,25 | 1,000 | 1,000 | 
= 111453,8+263546,25=375000 кг.
3.6 Определение температуры верха и низа колонны
Для расчёта температуры верха колонны используем уравнение изотермы паровой фазы:
, (18)
где - константа фазового равновесия i-го компонента при температуре верха:
(19),
где - давление насыщенных паров i-го компонента при tв;
- давление в верхней части колонны;
(20),
где - содержание i-компонентов в дистилляте;
- константа фазового равновесия i-го компонента при температуре верха.
Давление насыщенных паров определяется по уравнению Антуана:
, (21)
где Аi, Вi, Сi - константы, приведены в таблице 9;
t - температура, С.
Таблица 12 - Константы уравнения Антуана [6]
| Компонент | A | B | C | |
| С2Н6 | 6,58 | 756,60 | 267,60 | |
| С3Н8 | 6,67 | 819,70 | 253,10 | |
| и-С4Н10 | 6,75 | 882,80 | 240,00 | |
| С4Н10 | 6,83 | 945,90 | 240,00 | |
| и-С5Н12 | 6,78 | 1020,01 | 233,10 | |
| С5Н12 | 6,89 | 1075,82 | 233,36 | |
| С6Н14 | 6,88 | 1171,53 | 224,37 | 
Давление рв определяется с учетом перепада давления на тарелках
рв = рэв - = 10530 мм рт. ст.
принимаем = 5 мм рт. ст.
Подбор температуры верха по уравнению изотермы паровой фазы проводится методом последовательных приближений. Результаты расчёта приведены в таблице 13.
Таблица 13 - Результаты расчета температуры верха колонны
| № п/п | Компоненты | Константа фазового равновесия i-го компонента при температуре низа колонны . | Давление насыщенных паров i-го компонента при мм рт. ст. | Температура верха колонны, °С | ||
| 1 | С2Н6 | 3,2982 | 35340,4691 | 0,0003 | 61 | |
| 2 | С3Н8 | 2,2254 | 23511,7185 | 0,8686 | ||
| 3 | и-С4Н10 | 1,4420 | 15234,9151 | 0,0649 | ||
| 4 | С4Н10 | 1,1425 | 12070,8246 | 0,0659 | ||
| 5 | и-С5Н12 | 0,5511 | 5822,7796 | 0,0002 | ||
| 6 | С5Н12 | 0,4595 | 4854,5579 | 0,0001 | ||
| 7 | С6Н14 | 0,1940 | 2049,3604 | 0,0000 | ||
| Сумма | 
В результате расчета температура верха колонны = 61 °С
Для расчёта температуры низа колонны используется уравнение изотермы жидкой фазы:
, (22)
где Кi - константа фазового равновесия i-го компонента при температуре низа колонны:
Кi = Pi / н, (23)
где н - давление в нижней части колонны.
рн = рэв + = 10565 мм рт. ст.
Расчёт температуры низа колонны проводится методом последовательных приближений, результаты представлены в таблице 14.
Таблица 14 - Результаты расчета температуры низа колонны
| № п/п | Компоненты | Константа фазового равновесия i-го компонента при температуре низа колонны | Давление насыщенных паров i-го компонента при , мм рт. ст. | Температура верха колонны tн,°С | ||
| 1 | С2Н6 | 1,7990 | 18943,6993 | 0.0000 | 104 | |
| 2 | С3Н8 | 1,0701 | 11268,5124 | 0.1780 | ||
| 3 | и-С4Н10 | 0,6134 | 6459,0841 | 0.1447 | ||
| 4 | С4Н10 | 0,4571 | 4813,1625 | 0.5272 | ||
| 5 | и-С5Н12 | 0,1963 | 2067,2931 | 0.0641 | ||
| 6 | С5Н12 | 0,1549 | 1631,5456 | 0.0675 | ||
| 7 | С6Н14 | 0,0553 | 582,2464 | 0.0184 | ||
| Сумма | 1.0000 | 
В результате расчета температуры низа колонны =104 °С.
3.7 Расчет флегмового числа
Для определения флегмового числа используем уравнения Андервуда [4], принимая неизменным вес паров в концентрационной части колонны:
, (24)
, (25)
где i - относительная летучесть i - го компонента,
- корень уравнения Андервуда,
Rмин - минимальное флегмовое число,
q - величина, характеризующая физическое состояние питания - доля питания, поступающего в виде жидкости
Подача сырья в колонну может осуществляться:
а) в виде кипящей жидкости (е = 0), q =1, 1 - q = 0 = е,
б) в виде насыщенных паров (е = 1), q = 0, 1 - q = 1 = е,
в) в виде жидкости, недогретой до температуры кипения q 1, 1 - q 0,
г) в виде перегретых паров q 0, 1 - q 1,
д) в виде парожидкостной смеси 0 е 1, 1 - q = е.
Корни определяются из первого уравнения, их число определяется числом компонентов смеси (для расчёта Rмин - используют значение , лежащее в интервале между значениями относительных летучестей распределённых компонентов).
Результаты решений уравнения Андервуда сведены в таблицу 15.
Таблица 15 - Результаты решений уравнения Андервуда
| ai | 21.2265 | 13.6141 | 8.4764 | 6.5803 | 3.0561 | 2.5019 | 1 | |
| иi | 21.2231 | 9.7587 | 7.8068 | 3.3565 | 2.6652 | - | ||
| Rmin | 1.9591 | 2.2823 | 0.4957 | -0.9385 | -0.9997 | - | 
Получаем корень уравнения Андервуда =9,7587; минимальное флегмовое число Rмин. = 2,2823
Реальное флегмовое число определяется по соотношению:
R = 1,35Rmin + 0,35= 3,4310
Паровое минимальное орошение Smin рассчитывается по уравнению:
, (26)
Реальное паровое орошение в колонне целесообразно находить из теплового баланса или по уравнению:
3.8 Определение материальных потоков в колонне
Количество дистиллята:
D = Fе = 3750000,2972= 111453,75 кг/ч.
Количество остатка:
W = F - D = 375000 -111327,59= 263672,41 кг/ч.
При составлении тепловых балансов энтальпии потоков определяются по формулам Крэга:
для жидкости
, (27)
для паров
, (28)
Плотность потоков может быть определена по эмпирической формуле Крэга:
, (29)
Список источников
сжиженный газ технологический ректификация
1. Бусыгина Н.В., Бусыгин И.Г. Технология переработки природного газа и газового конденсата. О.: ИПК «Газпромпечать», 2002 г.
2. Балыбердина И.Т. Физические методы переработки и использование газа. М. «Недра», 1988 г.
3. Введенский А.А. Термодинамические расчеты нефтехимических процессов. Л.: «Гостоптехиздат», 1960 г. - 576 с.
4. Кузнецов А.А, Кагерманов С.М, Судаков Е.Н. Расчеты процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности. М.: «Химия», 1966 г. - 336 с.
5. Мурин В.И., Кисленко Н.Н., Сурков Ю.В. Технология переработки природного газа и конденсата. Справочник. В 2 ч. М: ООО «Недра - Бизнесцентр» 2002 г. - Ч. 1 -517 с.
6. Рид Р. Свойства газов и жидкостей. Л.: «Химия», 1982 г. -592 с.
7. Сарданашвили А.Г., Львова А.Н. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа. М.: Химия, 1980 г.
8. Кикоин И.К. Справочник. Таблица физических величин, М.: «Автомиздат», 1976 г. - 1008 с.
9. Рыбкин С.А. Вентиляционные установки машиностроительных заводов, М.: «Машгиз», 1960
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
- Назначение товарного парка сжиженных газов. Схема сбора факельного газа и подтоварной воды. Подача синтетического спирта в трубопроводы. Система программирования промышленных контроллеров. Схема поступления и откачки пропан-пропиленовой фракции. 
 дипломная работа [2,7 M], добавлен 16.04.2015
- Баллоны для сжатых и сжиженных газов и пропан-бутана, кислородные и ацетиленовые баллоны, запорные вентили. Хранение и транспортировка, маркировка, объем, конструкция баллонов. Меры безопасности при работе с газовыми баллонами и при их транспортировке. 
 реферат [753,5 K], добавлен 16.03.2010
- Технологическое описание структурной схемы проекта по автоматизации процесса переработки предельных углеводородных газов. Изучение функциональной схемы автоматизации и обоснование выбора средств КИП установки. Математическая модель контура регулирования. 
 контрольная работа [67,1 K], добавлен 13.06.2012
- Ректификация нефтяных смесей. Системы теплообмена установок первичной перегонки нефти и ректификации углеводородных газов. Оценка возможности повышения эффективности системы теплообмена. Рассмотрение оптимизированной схемы с позиции гидравлики. 
 дипломная работа [854,7 K], добавлен 20.10.2012
- Классификация углеводородных газов. Процесс очистки газов от механических примесей. Осушка газа от воды гликолями. Технология удаление сероводорода и углекислого газа. Физико-химические свойства абсорбентов. Процесс извлечения тяжелых углеводородов. 
 презентация [3,6 M], добавлен 26.06.2014
- Описание технологической схемы установки утилизации теплоты отходящих газов технологической печи. Расчет процесса горения, состав топлива и средние удельные теплоемкости газов. Расчет теплового баланса печи и ее КПД. Оборудование котла-утилизатора. 
 курсовая работа [160,1 K], добавлен 07.10.2010
- Подготовка газов к переработке, очистка их от механических смесей. Разделение газовых смесей, низкотемпературная их ректификация и конденсация. Технологическая схема газофракционной установки. Специфика переработки газов газоконденсатных месторождений. 
 дипломная работа [628,4 K], добавлен 06.02.2014
- Подготовка нефти к транспортировке. Обзор различных систем внутрипромыслового сбора: самотечных и герметизированных высоконапорных. Типы танкеров для перевозки сжиженных газов. Техническая и экологическая безопасность в процессе транспортировки нефти. 
 курсовая работа [488,8 K], добавлен 21.03.2015
- Применение лопастных насосов для перекачки жидкостей - от химикатов до сжиженных газов. Одноступенчатые и многоступенчатые насосы. Организации монтажа насоса, проведение контроля его качества. Обслуживание и ремонт насоса. Соблюдение техники безопасности. 
 курсовая работа [436,5 K], добавлен 07.12.2016
- Расчет горения топлива и температуры газов после воздухоподогревателя. Определение теплоемкости компонентов уходящих газов. Нахождение кинематической вязкости и коэффициента теплоотдачи внутри труб. Подсчет потерь давления при движении дымовых газов. 
 курсовая работа [2,5 M], добавлен 21.12.2021
