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 16.04.2015Баллоны 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 16.03.2010Технологическое 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 13.06.2012Ректификация 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 20.10.2012Классификация 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 26.06.2014Описание 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 07.10.2010Подготовка 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 06.02.2014Подготовка 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 21.03.2015Применение 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 07.12.2016Расчет 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