регистрация / вход

Расчет вакуумной ректификационной колонны для разгонки нефтепродуктов

Министерство образования Российской Федерации Ангарская Государственная Техническая академия Кафедра Химической технологии топлива Пояснительная записка к курсовому проекту.

Министерство образования Российской Федерации

Ангарская Государственная Техническая академия

Кафедра Химической технологии топлива

Пояснительная записка к курсовому проекту.

Тема проекта: “Блок ВП(м), установка ГК-3”

Выполнил: ст-нт гр.ТТ-99-1

Семёнов И. А.

Проверил: проф.., к.т.н.

Щелкунов Б.И.

Ангарск 2003

Содержание:

Введение 3

  1. Материальный баланс 4
  2. Определение рабочего флегмового числа и числа теоретических тарелок для 1-й секции 5
  3. Расчёт физико-химических свойств смеси в верхней и нижней частях 9
  4. Гидравлический расчёт колпачковых тарелок 1-й секции 11
  5. Расчёт эффективности тарелок и высоты 1-й секции 21
  6. Определение рабочего флегмового числа и числа теоретических тарелок для 2-й секции 23
  7. Расчёт физико-химических свойств смеси. 26
  8. Гидравлический расчёт колпачковых тарелок 2-й секции 27
  9. Расчёт эффективности тарелок и высоты 2-й секции. 32
  10. Тепловой баланс колонны 33
  11. Расчёт штуцеров колонны 35
  12. Расчёт теплоизоляции 37

Список литературы 38

Введение

Ректификация является одним из важнейших технологических процессов разделения и очистки жидкостей и сжиженных газов в химической, нефтехимической, фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности. Это массообменный процесс, который осуществляется в большинстве случаев в противоточных колонных аппаратах с контактными элементами. Ректификация – это наиболее полное разделение смесей жидкостей, целиком или частично растворимых друг в друге. Процесс заключается в многократном взаимодействии паров с жидкостью – флегмой, полученной при частичной конденсации паров. Процесс основан на том, что жидкости, составляющие смесь, обладают различным давлением пара при одной и той же температуре. Поэтому состав пара, а следовательно, и состав жидкости, получающейся при конденсации пара, будут несколько отличаться от состава начальной смеси: легколетучего компонента в паре будет содержаться больше, чем в перегоняемой жидкости. Очевидно, что в неиспарившейся жидкости концентрация труднолетучего компонента при этом должна увеличиться.


Технологический расчёт колонны

В колонну поступает 76000 кг/ч сырья (мазута).Продуктами перегонки являются:

  1. Фракция НК-350 о С (пары и газы разложения).
  2. Фракция 350-500 о С (вакуумный погон).
  3. Фракция 500-КК о С (гудрон).

Давление в колонне равно

Материальный баланс колонны

Материальный баланс колонны составляем на основе данных о выходах (табл. 1) продуктов из сырья.

Таблица 1.

Наименование продукта

Выход, % масс.

Вакуумный погон (фр. 350 – 500 o C)

34,3

Гудрон (фр. свыше 500 o C)

62,7

Газы разложения

3

Итого:

100

Расчёт:

1. Расход вакуумного погона:

2. Расход гудрона:

3. Расход паров и газов разложения:

Все результаты расчёта по колонне заносим в таблицу 2.

Таблица 2.

Материальный баланс по колонне

Приход

Расход

Наименование

Расход, кг/ч

Наименование

Расход, кг/ч

Мазут

76000

Пары разложения

2280

Вакуумный погон

26068

Гудрон

47652

Итого:

76000

Итого:

76000

Считаем материальный баланс по каждой секции:

Таблица 3.

Материальный баланс 1-й секции

Приход

Расход

Наименование

%

кг/ч

Наименование

%

кг/ч

Мазут

(пар.фаза)

(пар.фаза)

Пары разложения

37,30

2280

Пары разложения

37,30

2280

Вакуумный погон

26068

Вакуумный погон

26068

(жидкая фаза)

Гудрон

62,70

47652

Гудрон

62,70

47652

Итого:

100

76000

Итого:

100

76000

Таблица 4.

Материальный баланс 2-й секции

Приход

Расход

Наименование

%

кг/ч

Наименование

%

кг/ч

(пар.фаза)

(пар.фаза)

Пары разложения

8,04

2280

Пары разложения

8,04

2280

Вакуумный погон

91,96

26068

(жидкая фаза)

Вакуумный погон

91,96

26068

Итого:

100

28348

Итого:

100

28348

Определение рабочего флегмового числа и числа теоретических тарелок для 1-й секции.

Для выполнения расчёта заменяем имеющиеся фракции углеводородов на простые алканы нормального строения:

1. Фракция НК-350 о С. Так как данная фракция состоит преимущественно из паров диз. топлива, то за НК примем температуру равную 240 о C. Средняя температура равна: (350+240)/2=295 о С.

Принимаем: н-гексадекан (С16 Н34 ), tкип =287 о С, М=226 кг/кмоль.

2. Фракция 350-500 о С. tср =(350+500)/2 = 425 о С.

Принимаем: н-гексакозан (С26 Н54 ), tкип =417 о С, М=366 кг/кмоль.

3. Фракция 500-КК о С

Принимаем: н-пентатриаконтан (С35 Н72 ), tкип =511 о С, М=492 кг/кмоль.

Заменяем перегоняемую смесь углеводородов в 1-й секции на бинарную смесь. В качестве низкокипящеко (НК) компонента принимаем н-гексакозан (С26 Н54 ), а в качестве выкокипящего (ВК) - н-пентатриаконтан (С35 Н72 ).

Производим расчёт мольных концентрация на входе и на выходах из секции.

Мольную концентрацию на входе определяем на основе массовой концентрации, которую рассчитали в материальном балансе 1-й секции (табл. 3).

Состав куба дистиллята определяется на основе ср. температур кипения фракции и рассчитывается по формуле:

где Pатм - атмосферное давление, PНК и PВК –давление насыщенных паров индивидуальных компонентов при температуре фракции, определяются по уравнению Антуана:

, [Па.]

где A, В, С – параметры Антуана для каждого компонента. t- температура, о С.

Параметры уравнения для каждого компонента приведены в таблице 5.

Таблица 5.

Параметры уравнения Антуана

Наименование

Коэф-нты

А

В

С

н-гексадекан

7,03044

1831,317

154,528

н-гексакозан

7,62867

2434,747

96,1

н-пентатриаконтан

5,778045

1598,23

40,5

Расчёт состава куба: PНК и PВК рассчитываются при температуре равной 500 о С.

Расчёт состава дистиллата: PНК и PВК рассчитываются при температуре равной 425 о С.

Температуры на выходе из дистиллата и куба определяем по формуле методом последовательного приближения:

Температура на выходе из дистиллата равна: tD =363 о С

Температура на выходе из куба равна: tW =408 о С

Температура на входе равна: tF =376 о С

Определяем относительную летучесть по формуле:

При температуре tD =363 о С

При температуре tW =408 о С

Средняя относительная летучесть:

Строим кривую равновесия по формуле:

Рис.1 Кривая равновесия

Состав пара уходящего с питательной тарелки равен yf =0,738 мол.дол.

Рассчитываем минимальное флегмовое число:

Оптимальное (рабочее) флегмовое число определяем на основе критерия оптимальности :, где . Зависимость критерия оптимальности от коэффициента избытка флегмы изображена на рисунке 2.

Рис.2 Зависимость критерия оптимальности от коэф-та избытка флегмы

По графику определяем что . Отсюда находимо рабочее флегмовое число:

Исходя из рабочего флегмового числа строим рабочую линию и определяем теоретическое число тарелок в верхней и нижней части секции.

Рис.3 Теоретические ступени

Число теоретических тарелок NТТ =6

Число теоретических тарелок в нижней части NН =4

Число теоретических тарелок в верхней части NВ =2

Расчёт физико-химических свойств смеси в верхней и нижней частях.

Расчёт средних концентраций жидкости:

Расчёт средних концентраций пара:

Средние температуры верха и низа:

Определяются по той же формуле что и температуры на выходе из дистиллата и куба.

Средние молекулярные массы пара:

Средние молекулярные массы жидкости:

Средние плотности пара:

Средние массовые доли:

Средние плотности жидкости:

Плотность НК компонента при температур tН =388 о С равна

Плотность ВК компонента при температур tН =388 о С равна

Плотность НК компонента при температур tВ =369 о С равна

Плотность ВК компонента при температур tВ =369 о С равна

Средние вязкости жидкости:

Вязкость НК компонента при температур tН =388 о С равна

Вязкость ВК компонента при температур tН =388 о С равна

Вязкость НК компонента при температур tВ =369 о С равна

Вязкость ВК компонента при температур tВ =369 о С равна

Средние коэффициенты диффузии жидкости и пара:

Для низа колонны:

Для верха колонны:

Гидравлический расчёт колпачковых тарелок 1-й секции.

Определяем количество пара поднимающегося вверх по колонне. Примем допущение, что расход пара во всей колонне является величиной постоянной и находится:

Определяем расход жидкости в верхней и нижней части колонны:

Для расчёта диапазон колебания нагрузки принимаем равными:

К3 =0,8 – коэффициент уменьшения нагрузки

К4 =1,1 – коэффициент увеличения нагрузки

1. Диапазон колебания нагрузки.

Такое значение приемлемо для колпачковых тарелок.

2. Расчёт оценочной скорости для нижней части:

Для верхней части:

3. Диаметр нижней части:

Верхней части:

4. Так как диаметры оказались одинаковыми принимаем колонну одного диаметра DК =2,4 м

Действительную скорость пара в нижней части находим:

В верхней части:

5. По таблице 6 [1] периметр слива и относительное сечение перелива . Относительная активная площадь тарелки:

6. Фактор нагрузки для нижней части колонны:

Для верхней части:

Коэффициент поверхностного натяжения для нижней части колонны:

Для верхней части:

Принимая минимальное расстояние между тарелками , по табл. 6.7 [1] определяем комплекс В1 для верхней и нижней частей колонны:

Допустимая скорость пара в рабочем сечении колонны для нижней части:

Для верхней части:

7. Проверяем условие допустимости скоростей пара для верхней и нижней частей колонны:

Условие не выполняется, поэтому необходимо увеличивать межтарельчатое расстояние, а при достижении максимального значения принимать тарелку большего диаметра до тех пор пока условие не сойдётся. Расчёт для нижней и верхней частей колонны ведём раздельно.

Расчёт нижней части секции:

Принимаем следующее диаметр:

Принимаем следующее диаметр:

Принимаем следующее диаметр:

Принимаем следующее диаметр:

Увеличиваем межтарельчатое расстояние:

Увеличиваем межтарельчатое расстояние:

Увеличиваем межтарельчатое расстояние:

Условие выполнилось. Продолжаем расчёт дальше.

8. Удельная нагрузка на перегородку в нижней части:

Условие не выполняется. Увеличиваем диаметр колонны:

Увеличиваем межтарельчатое расстояние:

Условие выполнилось. Продолжаем расчёт дальше.

Удельная нагрузка на перегородку в нижней части:

Условие не выполняется. Увеличиваем диаметр колонны:

Условие выполнилось. Продолжаем расчёт дальше.

8. Удельная нагрузка на перегородку в нижней части:

Условие выполнилось. Продолжаем расчёт дальше.

9. Фактор паровой нагрузки:

Подпор жидкости над сливным порогом:

10. Глубина барботажа hб =0,03 м (табл. 6.4. [1]), высота прорези колпачка h3 =0,02 м (табл. 6.10. [1]), зазор установки колпачка h4 =0,018 м (табл. 6.8. [1]).

Высота парожидкостного слоя на тарелках:

11. Высота сливного порога:

12. Градиент уровня жидкости на тарелке:

13. Динамическая глубина барботажа:

14. Значение комплекса В2 (табл. 6.9. [1]):

Минимально допустимая скорость пара в свободном сечении тарелок:

Относительное свободное сечение тарелок (табл. 6.6.). Коэффициент запаса сечения тарелок:

Так как К1 <1, то пар будет проходить лишь через отдельные колпачка. Контакт пара и жидкости окажется не достаточно эффективным, но положение можно исправить, уменьшив число колпачков.

Выбираем площадь прорезей колпачка S3 =0,0046 м2 (табл. 6.10 [1]) и определяем скорость пара в прорезях:

Максимальная скорость пара в прорезях колпачка:

Коэффициент В5 берётся по табл. 6.11. [1].

Степень открытия прорезей колпачка:

Условие выполняется и пар проходит через все сечения прорезей и тарелка работает эффективно.

15. Фактор аэрации:

16. Коэффициент гидравлического сопротивления тарелки (табл. 6.13 [1]).

Гидравлическое сопротивление тарелок:

17. Коэффициент вспениваемости при вакуумной перегонки мазута К5 =0,75

Высота сепарационного пространства между тарелками:

18. Межтарельчатый унос жидкости:

Величина не превышает 0,1 кг/кг. Продолжаем расчёт.

19. Площадь поперечного сечения колонны:

Скорость жидкости в переливных устройствах:

Допустимая скорость жидкости в переливных устройствах:

Действительные скорости жидкости меньше допустимых. Таким образом для нижней части 1-й секции принимаем данную тарелку.

Расчёт верхней части секции:

Для упрощения конструкции колонны в верхней части секции принимаем тарелки того же диаметра что и в нижней DК = 3,6 м

1.Действительную скорость пара в верхней части:

2. По таблице 6 [1] периметр слива и относительное сечение перелива . Относительная активная площадь тарелки:

3. Фактор нагрузки для верхней части колонны:

Коэффициент поверхностного натяжения для верхней части секции:

Принимая минимальное расстояние между тарелками , по табл. 6.7 [1] определяем комплекс В1 :

Допустимая скорость пара в рабочем сечении колонны:

4. Проверяем условие допустимости скоростей пара:

Условие не выполняется, поэтому необходимо увеличивать межтарельчатое расстояние, а при достижении максимального значения принимать тарелку большего диаметра до тех пор пока условие не сойдётся.

Условие выполнилось. Продолжаем расчёт дальше.

5. Удельная нагрузка на перегородку в нижней части:

Условие выполнилось. Продолжаем расчёт дальше.

6. Фактор паровой нагрузки:

Подпор жидкости над сливным порогом:

7. Глубина барботажа hб =0,03 м (табл. 6.4. [1]), высота прорези колпачка h3 =0,02 м (табл. 6.10. [1]), зазор установки колпачка h4 =0,018 м (табл. 6.8. [1]).

Высота парожидкостного слоя на тарелках:

8. Высота сливного порога:

9. Градиент уровня жидкости на тарелке:

10. Динамическая глубина барботажа:

11. Значение комплекса В2 (табл. 6.9. [1]):

Минимально допустимая скорость пара в свободном сечении тарелок:

Относительное свободное сечение тарелок (табл. 6.6. [1]). Коэффициент запаса сечения тарелок:

Так как К1 >1, то пар будет проходить через тарелку равномерно.

Выбираем площадь прорезей колпачка S3 =0,0046 м2 (табл. 6.10 [1]) и определяем скорость пара в прорезях:

Максимальная скорость пара в прорезях колпачка:

Коэффициент В5 берётся по табл. 6.11. [1].

Степень открытия прорезей колпачка:

Условие выполняется и пар проходит через все сечения прорезей и тарелка работает эффективно.

12. Фактор аэрации:

13. Коэффициент гидравлического сопротивления тарелки (табл. 6.13 [1]).

Гидравлическое сопротивление тарелок:

14. Коэффициент вспениваемости при вакуумной перегонки мазута К5 =0,75

Высота сепарационного пространства между тарелками:

15. Межтарельчатый унос жидкости:

Величина не превышает 0,1 кг/кг. Продолжаем расчёт.

16. Площадь поперечного сечения колонны:

Скорость жидкости в переливных устройствах:

Допустимая скорость жидкости в переливных устройствах:

Действительные скорости жидкости меньше допустимых.

Таким образом для верха и низа секции принимаем одинаковую тарелку.

Больше всего подходит стандартная тарелка ТСК-Р, которая имеет следующие характеристики:

Диаметр тарелки: D = 3600 мм;

Периметр слива: lw = 2,88 м;

Высота сливного порога: ; ;

Свободное сечение тарелки:

Сечение перелива:

Относительная площадь для прохода паров: ;

Межтарельчатое расстояние: ; ;

Количество колпачков: ; ;

Работа тарелки характеризуется следующими параметрами:

Высота парожидкостного слоя:

Фактор аэрации:

Гидравлическое сопротивление тарелки:

Межтарельчатый унос:

Скорость жидкости в переливе:

Скорость пара в колонне:

Расчёт эффективности тарелок и высоты 1-й секции.

1. Определяем значение критерия Фурье для колпачковой тарелки:

2. Определяем общее числа единиц переноса:

Для верха колонны:

3. Локальная эффективность контакта:

Для верха колонны:

4. Эффективность тарелки по Мэрфи:

Для верха колонны:

5. Действительное число тарелок:

Для верха колонны:

6. Рабочая высота секции для низа:

Для верха:

Общая рабочая высота:

7. Общая высота секции:

Определение рабочего флегмового числа и числа теоретических тарелок для 2-й секции.

Расчёт второй секции колонны производим только для верхней части.

Заменяем перегоняемую смесь углеводородов во 2-й секции на бинарную смесь. В качестве низкокипящеко (НК) компонента принимаем н-гексадекан (С16 Н34 ), а в качестве выкокипящего (ВК) - : н-гексакозан (С26 Н54 ).

Производим расчёт мольных концентрация на входе и на выходах из секции.

Мольную концентрацию на входе определяем на основе массовой концентрации, которую рассчитали в материальном балансе 2-й секции (табл. 3).

Расчёт состава дистиллата: PНК и PВК рассчитываются при температуре равной 295 о С.

Температуры на выходе из дистиллата и куба определяем по формуле методом последовательного приближения:

Температура на выходе из дистиллата равна: tD =235 о С

Температура на входе равна: tF =308 о С

Определяем относительную летучесть по формуле:

При температуре tD =235 о С

При температуре tW =308 о С

Средняя относительная летучесть:

Строим кривую равновесия по формуле:

Рис.1 Кривая равновесия

Состав пара уходящего с питательной тарелки равен yf =0,501 мол.дол.

Рассчитываем минимальное флегмовое число:

Оптимальное (рабочее) флегмовое число определяем на основе критерия оптимальности :, где . Зависимость критерия оптимальности от коэффициента избытка флегмы изображена на рисунке 2.

Рис.2 Зависимость критерия оптимальности от коэф-та избытка флегмы

По графику определяем что . Отсюда находимо рабочее флегмовое число:

Исходя из рабочего флегмового числа строим рабочую линию и определяем теоретическое число тарелок в верхней и нижней части секции.

Рис.3 Теоретические ступени

Число теоретических тарелок NТТ =3

Расчёт физико-химических свойств смеси.

Расчёт средней концентрации жидкости:

Расчёт средней концентрации пара:

Расчёт средней температуры:

Определяются по той же формуле что и температуры на выходе из дистиллата.

Средняя молекулярная масса пара:

Средняя молекулярная масса жидкости:

Средняя плотность пара:

Средняя массовая доля:

Средняя плотность жидкости:

Плотность НК компонента при температур t =256 о С равна

Плотность ВК компонента при температур t =256 о С равна

Средняя вязкость жидкости:

Вязкость НК компонента при температур t =256 о С равна

Вязкость ВК компонента при температур t =256 о С равна

Средние коэффициенты диффузии жидкости и пара:

Для низа колонны:

Гидравлический расчёт колпачковых тарелок 2-й секции.

Определяем количество пара поднимающегося вверх по колонне. Примем допущение, что расход пара во всей колонне является величиной постоянной и находится:

Определяем расход жидкости в верхней и нижней части колонны:

1. Расчёт оценочной скорости:

2. Определяем диаметр:

3. Принимаем колонну диаметра DК =1,0 м

Действительную скорость пара в нижней части находим:

4. По таблице 6 [1] периметр слива и относительное сечение перелива . Относительная активная площадь тарелки:

5. Фактор нагрузки:

Коэффициент поверхностного натяжения:

Принимая минимальное расстояние между тарелками , по табл. 6.7 [1] определяем комплекс В1 :

Допустимая скорость пара в рабочем сечении колонны:

6. Проверяем условие допустимости скоростей пара для верхней и нижней частей колонны:

Условие не выполняется, поэтому необходимо увеличивать межтарельчатое расстояние, а при достижении максимального значения принимать тарелку большего диаметра до тех пор пока условие не сойдётся.

Увеличиваем межтарельчатое расстояние:

Увеличиваем межтарельчатое расстояние:

Увеличиваем межтарельчатое расстояние:

Увеличиваем межтарельчатое расстояние:

Условие выполнилось. Продолжаем расчёт дальше.

7. Удельная нагрузка на перегородку:

Условие выполнилось. Продолжаем расчёт дальше.

8. Фактор паровой нагрузки:

Подпор жидкости над сливным порогом:

9. Глубина барботажа hб =0,03 м (табл. 6.4. [1]), высота прорези колпачка h3 =0,02 м (табл. 6.10. [1]), зазор установки колпачка h4 =0,01 м (табл. 6.8. [1]).

Высота парожидкостного слоя на тарелках:

10. Высота сливного порога:

11. Градиент уровня жидкости на тарелке:

12. Динамическая глубина барботажа:

13. Значение комплекса В2 (табл. 6.9. [1]):

Минимально допустимая скорость пара в свободном сечении тарелок:

Относительное свободное сечение тарелок (табл. 6.6. [1]). Коэффициент запаса сечения тарелок:

Так как К1 >1, то пар будет проходить через тарелку равномерно.

Выбираем площадь прорезей колпачка S3 =0,0023 м2 (табл. 6.10 [1]) и определяем скорость пара в прорезях:

Максимальная скорость пара в прорезях колпачка:

Коэффициент В5 берётся по табл. 6.11. [1].

Степень открытия прорезей колпачка:

Условие выполняется и пар проходит через все сечения прорезей и тарелка работает эффективно.

14. Фактор аэрации:

15. Коэффициент гидравлического сопротивления тарелки (табл. 6.13 [1]).

Гидравлическое сопротивление тарелок:

17. Коэффициент вспениваемости при вакуумной перегонки мазута К5 =0,75

Высота сепарационного пространства между тарелками:

18. Межтарельчатый унос жидкости:

Величина не превышает 0,1 кг/кг. Продолжаем расчёт.

19. Площадь поперечного сечения колонны:

Скорость жидкости в переливных устройствах:

Допустимая скорость жидкости в переливных устройствах:

Действительная скорость жидкости меньше допустимых. Таким образом для 2-й секции принимаем данную тарелку.

Больше всего подходит стандартная тарелка ТСК-Р, которая имеет следующие характеристики:

Диаметр тарелки: D = 1000 мм;

Периметр слива: lw = 0,683м;

Высота сливного порога: ;

Свободное сечение тарелки:

Сечение перелива:

Относительная площадь для прохода паров: ;

Межтарельчатое расстояние: ;

Количество колпачков: ;

Работа тарелки характеризуется следующими параметрами:

Высота парожидкостного слоя:

Фактор аэрации:

Гидравлическое сопротивление тарелки:

Межтарельчатый унос:

Скорость жидкости в переливном устройстве:

Скорость пара в колонне:

Расчёт эффективности тарелок и высоты 2-й секции.

1. Определяем значение критерия Фурье для колпачковой тарелки:

2. Определяем общее числа единиц переноса:

3. Локальная эффективность контакта:

4. Эффективность тарелки по Мэрфи:

5. Действительное число тарелок:

6. Рабочая высота секции для низа:

7. Общая высота секции:

Тепловой баланс колонны.

Для расчёта энтальпий углеводородов воспользуемся формулами:

Для жидких углеводородов:

Для газообразных углеводородов:

Расчёт 1-й секции:

Приход:

1. Паровая фаза:

а) фр. НК-350 о С

б) фр. 350-500 о С

в) Водяной пар (15 ата; t = 420 о С)

2. Жидкая фаза:

а) фр. 500-КК о С

Расход:

1. Паровая фаза:

а) фр. НК-350 о С

б) фр. 350-500 о С

в) Водяной пар (15 ата; t = 420 о С)

2. Жидкая фаза:

а) фр. 500-КК о С

Результаты расчёта заносим в таблицу 6.

Таблица 6.

Тепловой баланс 1-й секции колонны

Приход

Расход

Наименование

t, o C

кг / ч

кДж/кг

кДж/ч

Наименование

t, o C

кг/ч

кДж/кг

кДж/ч

Мазут

Паровая фаза:

Паровая фаза:

нк - 350

385

2280

1414,163

3224291,24

нк - 350 о С

420

2280

1516,414

3457423,97

фр. 350 - 500

385

26068

1384,908

36101783,6

фр. 350 – 500

420

26068

1485,149

38714861,93

Вод. пар

385

5000

3251,5

16257500

Жидкая фаза:

Жидкая фаза

Гудрон

420

47652

971,820

46309170,65

Гудрон

400

47652

912,462

43480621,5

Вод. пар

480

5000

3282,4

16412000

Итого:

81000

104893456,6

Итого:

81000

99064196,4

Избыток тепла в 1-й секции составляет:

Расчёт 2-й секции производим по такой же схеме и результаты выводим в таблицу 7.

Таблица 7.

Тепловой баланс 2-й секции колонны

Приход

Расход

Наименование

t, o C

кг / ч

кДж/кг

кДж/ч

Наименование

t, o C

кг/ч

кДж/кг

кДж/ч

Паровая фаза:

Паровая фаза:

нк - 350

385

2280

1414,16

3224291,24

нк - 350

100

2280

749,797

1709537

фр. 350 - 500

385

26068

1384,91

36101783,6

Вод. пар

100

5000

2689,9

13449500

Вод. пар

385

5000

3251,5

16257500

Жидкая фаза

фр. 350 - 500

385

26068

941,64

24546565

Итого:

33348

55583574,8

Итого:

33348

39705601,7

Избыток тепла в 1-й секции составляет:

Избытки тепла в секциях снимаются за счёт циркуляционных орошений.

В качестве НЦО примем флегму 1-й секции.

Температуру, до которой необходимо охладить флегму, найдём из энтальпии возвращаемой флегмы:

Решая уравнение получаем значение температуры

t = 255 о С

Избыток тепла во второй секции снимаем за счёт подачи охлаждённой флегмы до 40 о С, а так же за счёт ВЦО:

Расход ВЦО найдём по уравнению:

Расчёт штуцеров колонны

Расчёт диаметров штуцеров производим на основе скорости движения потоков по формуле:

1. Внутренний диаметр штуцера для входа исходного сырья:

Принимаем скорость движения сырья

Принимаем штуцер с внутренним диаметром равным D1 =0,4 м

2. Внутренний диаметр штуцера для входа водяного пара:

Принимаем скорость движения сырья

Принимаем штуцер с внутренним диаметром равным D2 =0,2 м

3. Внутренний диаметр штуцера для выхода гудрона:

Принимаем скорость движения сырья

Принимаем штуцер с внутренним диаметром равным D3 =0,2 м

4. Внутренний диаметр штуцера для выхода вакуумного погона:

Принимаем скорость движения сырья

Принимаем штуцер с внутренним диаметром равным D4 =0,15 м

5. Внутренний диаметр штуцера для входа флегмы в 1-ю секцию:

Принимаем скорость движения сырья

Принимаем штуцер с внутренним диаметром равным D5 =0,125 м

6. Внутренний диаметр штуцера для выхода паров углеводородов с верха колонны:

Принимаем скорость движения сырья

Принимаем штуцер с внутренним диаметром равным D6 =0,25 м

7. Внутренний диаметр штуцера для входа флегмы во 2-ю секцию:

Принимаем скорость движения сырья

Принимаем штуцер с внутренним диаметром равным D7 =0,04 м

Расчёт теплоизоляции

В качестве теплоизолирующего материала примем минеральную вату.

Принимаем температуру окружающего воздуха tо =20 о С и ветер, движущийся со скоростью w=10 м/с. Так же принимаем коэффициент теплоотдачи от изоляционного материала в окружающую среду . Температура стенки изоляционного материала по технике безопасности не должна превышать 45 о С. Принимаем её равной

Тепловые потери:

Приближённо принимаем, что всё термическое сопротивление сосредоточено в слое изоляции, тогда толщина слоя изоляционного материала определяется уравнением:

где теплопроводность изоляционного материала при средней температуре; q – удельная тепловая нагрузка; - средняя температура по колонне и температура внешней стенки изоляционного материала.


Список литературы

  1. Ульянов Б.А., Асламов А.А., Щелкунов Б.И. Ректификация бинарных и многокомпонентных смесей: Уч. Пособие – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 1999-240 с.
  2. Ульянов Б.А., Щелкунов Б. И. Гидравлика контактных тарелок: Уч. Пособие – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 1996 г.
  3. Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии: М. 1991 г.
  4. Татевский А.Е. Физико-химические свойства индивидуальных углеводородов: М. 1960г. –412 с.
  5. Иоффе И.Л. Проектирование процессов и аппаратов химической технологии: М. 1991г.
  6. Павлов К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов.: М. 1987 г.
  7. Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчёта химической аппаратуры.: М. 1970г.
ОТКРЫТЬ САМ ДОКУМЕНТ В НОВОМ ОКНЕ

ДОБАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ  [можно без регистрации]

Ваше имя:

Комментарий