Расчет колонны предварительного испарения К-1
Методика применения средних температур выкипания узких фракций для оценки физико-химических свойств. Составление материального баланса колонны предварительного испарения при помощи метода ключевых компонентов. Состав и расходы компонентов дистиллята.
| Рубрика | Химия |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 03.06.2015 |
| Размер файла | 22,9 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/
1. Задание на проектирование
Колонна К-1 предварительного испарения является частью установки АВТ-6 на заводе «Нижегороднефтеоргсинтез» в колонне 25 тарелок, тип тарелок клапанные, диаметр колонны 5 м, высота колонны 22 м.
Исходные данные для проектирования:
1) Расход сырья F = 735700 кг/ч.
2) Давление верха колонны 0.3 МПа, давление низа колонны 0.4 МПа, давление ввода сырья 0.33 МПа в абсолютных величинах.
3) Температура ввода сырья 220 єС.
4) Легкий ключевой компонент - фракция 85-105, тяжелый ключевой компонент - фракция 105-120.
5) Содержание ЛКК в дистилляте не менее 96% масс.
6) Содержание ЛКК в кубовом остатке 3% масс.
7) Состав сырья:
Табл. 1
|
Фракция |
% масс. |
Расход *104, кг/ч |
|
|
Н.к -62 |
3,13 |
2,243 |
|
|
65-85 |
3,07 |
2,2 |
|
|
85-105 |
2,23 |
1,6 |
|
|
105-120 |
2,28 |
1,634 |
|
|
120-180 |
9,68 |
6,94 |
|
|
180-240 |
10,25 |
7,35 |
|
|
240-290 |
9,20 |
6,6 |
|
|
290-350 |
10,98 |
7,879 |
|
|
350-420 |
10,94 |
7,85 |
|
|
420-500 |
12,32 |
8,834 |
|
|
500 - к.к гудрон |
25,93 |
18,6 |
|
|
сумма |
100 |
71,73 |
2. Определение физико-химических свойств компонентов питания
Для оценки физико-химических свойств используются средние температуры выкипания узких фракций.
1. Относительная плотность фракций определяется по уравнению:
(1)
где t - средняя температура в °С
2. Относительные плотности псевдокомпонентов определяется по формуле:
(2)
3. Характеризующий фактор узких фракций:
(3)
где t- средняя температура фракций в С.
4. Молекулярная масса узких фракций рассчитывается по уравнению В.М. Воинова и А.С. Эйгенсона:
(4)
5. Среднее значение массы сырья рассчитывается по правилу аддитивности:
(5)
Mf = 205,452 кг/кмоль
6. Мольные доли компонентов в питании определяются по формуле:
(6)
7. Мольный расход рассчитывается по формуле
(7)
где f массовый расход, кмоль/ч.
Результаты расчетов сведены в таблицу:
Табл. 2
|
Фракция |
t ср, °С |
Kw |
М, кг/кмоль |
Мольная доля |
Мол. расход, кмоль/ч |
|||
|
Н.к -62 |
49 |
0,645 |
0,65 |
12,83 |
80.949 |
0,087 |
303 |
|
|
65-85 |
73,5 |
0,687 |
0,69 |
12,35 |
89.303 |
0,079 |
275 |
|
|
85-105 |
95 |
0,715 |
0,72 |
12,11 |
99.738 |
0,050 |
174 |
|
|
105-120 |
112,5 |
0,735 |
0,74 |
11,97 |
111.019 |
0,046 |
162 |
|
|
120-180 |
150 |
0,773 |
0,78 |
11,74 |
122.119 |
0,166 |
578 |
|
|
180-240 |
210 |
0,812 |
0,82 |
11,69 |
134.183 |
0,143 |
500 |
|
|
240-290 |
265 |
0,84 |
0,84 |
11,71 |
147.201 |
0,109 |
382 |
|
|
290-350 |
320 |
0,965 |
0,97 |
10,54 |
161.182 |
0,112 |
392 |
|
|
350-420 |
385 |
0,898 |
0,90 |
11,72 |
176.144 |
0,068 |
238 |
|
|
420-500 |
460 |
0,918 |
0,92 |
11,89 |
192.112 |
0,059 |
205 |
|
|
500 - к.к гудрон |
580 |
1,0004 |
1,00 |
11,48 |
209.114 |
0,081 |
282 |
|
|
сумма |
227.181 |
1,000 |
3491 |
3. Материальный баланс колонны
Для составления материального баланса используется метод ключевых компонентов. В основе метода лежит допущение, что как в дистилляте, так и в кубовом остатке одновременно присутствует лишь ключевая пара разделяемых компонентов - легкий ключевой компонент, переходящий в основном в дистиллят, и тяжелый ключевой компонент, остающийся в основном в кубовом остатке.
В данной колонне предварительного испарения необходимо отогнать фракцию, выкипающую выше 85°С. Тогда пара ключевых компонентов: фракция со средней температурой кипения 73,5°С - легкий ключевой компонент; фракция со средней температурой кипения 95°С - тяжелый ключевой компонент.
Состав и расходы компонентов питания:
d15f=0.878.
Mf=205.452кг/кмоль.
Табл. 3
|
Фракция, єС |
% масс. |
Расход *104, кг/ч |
Мольная доля |
Мол. расход, кмоль/ч |
|
|
Н.к -62 |
3,13 |
2,243 |
0,087 |
303 |
|
|
65-85 |
3,07 |
2,2 |
0,079 |
275 |
|
|
85-105 |
2,23 |
1,6 |
0,050 |
174 |
|
|
105-120 |
2,28 |
1,634 |
0,046 |
162 |
|
|
120-180 |
9,68 |
6,94 |
0,166 |
578 |
|
|
180-240 |
10,25 |
7,35 |
0,143 |
500 |
|
|
240-290 |
9,20 |
6,6 |
0,109 |
382 |
|
|
290-350 |
10,98 |
7,879 |
0,112 |
392 |
|
|
350-420 |
10,94 |
7,85 |
0,068 |
238 |
|
|
420-500 |
12,32 |
8,834 |
0,059 |
205 |
|
|
500 - к.к гудрон |
25,93 |
18,6 |
0,081 |
282 |
Принимается, что все компоненты, более летучие, чем легкий ключевой, полностью переходят в дистиллят, а все компоненты сырья, менее летучие, чем тяжелый ключевой, в дистилляте отсутствуют и полностью остаются в кубовом остатке.
Задается четкость разделения: концентрациями легко летучего компонента (ЛКК) в дистилляте не менее 73,5% масс, в кубовом остатке не более 0,5% масс.
Рассчитывается расходы дистиллята и кубового остатка из системы уравнений материального баланса для колонны в целом и для ЛКК:
F = D + W
(8)
где F - расход сырья, кг/ч, D - расход дистиллята, кг/ч, W - расход кубового остатка, кг/ч.
60280 кг/ч (9)
D = 60280 кг/ч
W = F - D (10)
W = 657020 кг/ч
Затем рассчитывается расход легкого ключевого компонента в дистилляте и кубовом остатке:
DЧ0.96 = 57868,8 кг/ч - в дистилляте
WЧ0.03 = 19710,6 кг/ч - в кубовом остатке
По разности между расходом дистиллята и суммарным расходом всех компонентов более летучих, чем ЛКК, и расходом ЛКК определяется расход тяжелокипящего компонента (ТКК) в дистилляте.
Аналогично определяется расход ТКК в кубовом остатке.
Определение мольных долей и мольных расходов компонентов, средней молекулярной массы для дистиллята и кубового остатка проводится аналогично потоку питания.
Табл. 4. Состав и расходы компонентов дистиллята
|
Фракция |
Массовая доля |
Мольная доля |
Массовый расход, кг/ч |
Мольный расход, кмоль/ч |
|
|
85-105 |
0.96 |
0,223 |
15360 |
25.418 |
|
|
105-120 |
0.04 |
0,00647 |
490 |
0.813 |
|
|
Всего |
1 |
1 |
Молекулярная масса дистиллята Md = 80,382 кг/кмоль
колонна дистиллят фракция
Табл. 5. Состав и расходы кубового остатка
|
Фракция |
Массовая доля |
Мольная доля |
Массовый расход*104, кг/ч |
Мольный расход, кмоль/ч |
|
|
Н.к -62 |
0.005 |
0,0135 |
0.274 |
33.9 |
|
|
65-85 |
0.0068 |
0.0167 |
0.374 |
41.8 |
|
|
85-105 |
0.0357 |
0.0783 |
1,96 |
196.5 |
|
|
105-120 |
0.0275 |
0.0542 |
1,509 |
135.9 |
|
|
120-180 |
0.0323 |
0.0578 |
1,773 |
145.2 |
|
|
180-240 |
0.0304 |
0.0495 |
1,667 |
124.3 |
|
|
240-290 |
0.0327 |
0.0486 |
1,796 |
122.0 |
|
|
290-350 |
0.0264 |
0.0359 |
1,451 |
90.0 |
|
|
350-420 |
0.0301 |
0.0373 |
1,65 |
93.7 |
|
|
420-500 |
0.0317 |
0.0360 |
1,738 |
90.5 |
|
|
500 - к.к гудрон |
0.0322 |
0.0337 |
1,767 |
84.5 |
Молекулярная масса кубового остатка Mw = 239.7139 кг/кмоль
4. Расчет температуры верха колонны
При заданном давлении в верхнем сечении колонны - 0.3 МПа температура верха рассчитывается итерационным методом таким образом, чтобы выполнялось условие для жидкой фазы, равновесной с парами дистиллята:
У x' = У (y'd / Ki,в), (11)
где n - число компонентов дистиллята; Ki,в - константы фазового равновесия при температуре верха колонны; y'd - мольные доли компонентов дистиллята.
Константы фазового равновесия определяются по формуле:
Ki = Pi/П, (12)
где Pi - давление насыщенных паров, МПа; П - давление верха колонны, МПа.
Давление насыщенных паров узких нефтяных фракций рассчитываются по формуле Ашворта:
lg(P - 3158) = 7.6715 - 2.68 Ч f(T) / f(To), (13)
где P - давление насыщенных паров, Па; T - соответствующая температура верхнего сечения колонны, К; То - температура кипения фракций при атмосферном давлении, К; f(T) - функция температуры, выражаемая уравнением:
(14)
В результате выполнения итераций получается, что при температуре 271.227 °С условие выполняется.
Результаты вычислений сведены в таблицу:
Табл. 6
|
Фракция |
Мольные доли компонентов дистиллята, y'd |
Pi, МПа |
Ki,в |
y'di/Ki |
|
|
НК-62 |
0.754 |
0.365 |
1,219 |
0.618 |
|
|
62-85 |
0.246 |
0.193 |
0,645 |
0.382 |
|
|
У(y'di/Ki) = 1.00 |
Таким образом, температура верха колонны составляет 271.227 °С.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Суть и назначение ректификации - диффузионного процесса разделения жидких смесей взаимно растворимых компонентов, различающихся по температуре кипения. Расчет материального баланса. Определение скорости пара и диаметра колонны. Тепловой расчет установки.
контрольная работа [104,8 K], добавлен 24.10.2011Построение изобарных температурных кривых, изобары, комбинированной энтальпийной диаграммы. Расчет однократного испарения бинарной смеси. Материальный баланс ректификационной колонны. Расчет режима полного орошения. Построение профиля температур.
курсовая работа [70,0 K], добавлен 06.12.2014Ректификация — массообменный процесс разделения однородной смеси летучих компонентов. Свойства бинарной смеси. Расчет ректификационной колонны непрерывного действия для разделения бинарной смеси. Основная характеристика материального и теплового баланса.
курсовая работа [723,0 K], добавлен 02.05.2011Проектирование тарельчатой колонны ректификации для разделения смеси уксусной кислоты. Схема ректификационных аппаратов и варианты установки дефлегматоров. Виды тарелок, схема работы колпачковой тарелки. Расчет материального баланса и диаметра колонны.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 15.06.2011Ректификация – частичное или полное разделение гомогенных жидких смесей на компоненты. Материальный баланс колонны и пересчет массовых долей. Расчет рабочего флегмового числа и физико-химических параметров процесса колонны. Определение диаметра колонны.
курсовая работа [160,1 K], добавлен 15.05.2009Суть ректификации, сферы применения бензола и хлороформа. Расчет материального баланса колонны и флегмового числа. Определение скорости пара и гидравлического сопротивления насадки. Выбор дефлегматора, кипятильника и насоса для перекачки исходной смеси.
курсовая работа [114,6 K], добавлен 11.05.2011Последовательность расчета материального баланса реактора синтеза аммиака. Мольные потоки компонентов. Работа реакторов идеального вытеснения и полного смешения. Определение зависимости производительности реактора от давления и начальной концентрации.
контрольная работа [197,0 K], добавлен 06.10.2014Мембранные процессы как избирательное извлечение компонентов смеси или их концентрирование при помощи полупроницаемых перегородок. Общая характеристика схемы ректификационной колонны. Рассмотрение основных особенностей массообменных процессов, назначение.
презентация [1,3 M], добавлен 30.11.2013- Расчет ректификационной колонны для разделения смеси хлороформ-бензол производительностью 13200 кг/ч
Общее описание процесса ректификации. Разработка ректификационной колонны для разделения смеси хлороформ-бензол. Технологический, гидравлический и тепловой расчет аппарата. Определение числа тарелок и высоты колонны, скорости пара и диаметра колонны.
курсовая работа [677,8 K], добавлен 30.10.2011 Исследование физико-химических основ производства соды кальцинированной по методу Сольве. Характеристика аммиачного способа получения и областей применения кальцинированной соды. Составление материального баланса процесса получения двойного суперфосфата.
контрольная работа [705,8 K], добавлен 12.02.2012Аналитическая зависимость теплового эффекта реакции от температуры. Интервалы температур теплоты испарения, возгонки и плавления. Температурная зависимость давлений насыщенного пара для твердого и жидкого вещества. Равновесные парциальные давления.
лабораторная работа [263,4 K], добавлен 03.05.2009Получение, применение и свойства полиакрилонитрила. Расчет Ван-дер-ваальсовых объемов полимера, показатель преломления. Плотность энергии когезии и параметр растворимости Гильдебранда. Расчет физико-химических свойств замещенного полиакрилонитрила.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 12.01.2013Определение термодинамических характеристик процессов плавления, испарения и сублимации исследуемого вещества (CsY (pta) 4). Дифференциальная сканирующая калориметрия. Особенности тензиметрического метода исследования зависимости давления от температуры.
реферат [194,9 K], добавлен 13.04.2012Непрерывно действующие ректификационные установки для разделения бинарных смесей. Определение средних физических величин пара и жидкости. Высота газожидкостного слоя. Скорость пара в свободном сечении тарелки. Расчет гидравлического сопротивления колонны.
курсовая работа [243,7 K], добавлен 24.10.2011Вязкоупругие свойства древесных волокон при получении топливных пеллет: релаксационные явления, температурные переходы компонентов древесины, межволоконное взаимодействие. Химические превращения компонентов древесины. Содержание теории прочности пеллет.
реферат [288,8 K], добавлен 30.10.2014Свойства и типы композиционных материалов. Изучение дефектов (химически несвязанных молекул) материала на основе смеси, состоящей из заданных компонентов. Исследование границ раздела молекулярных блоков эпоксидных полимеров, используемое оборудование.
дипломная работа [2,7 M], добавлен 27.05.2013Исследование свойств аммиака как нитрида водорода, бесцветного газа с резким запахом и изучение физико-химических основ его синтеза. Определение активности катализатора синтеза аммиака, расчет материального и теплового баланса цикла синтеза аммиака.
курсовая работа [267,4 K], добавлен 27.07.2011Принципиальная схема ректификационной установки. Технологический расчет ректификационной колонны непрерывного действия. Основные физико-химические и гидравлические свойства паровой и жидкой фаз для верха и низа колонны. Локальная эффективность контакта.
курсовая работа [457,8 K], добавлен 05.12.2010Схема ректификационной установки непрерывного действия. Перевод весовых концентраций в мольные. Проверка баланса. Определение числа теоретических тарелок в укрепляющей и отгонной колоннах. Определение числа действительных тарелок, диаметра колонны.
курсовая работа [33,0 K], добавлен 04.01.2009Хроматографический метод как разновидность физико-химических методов анализа, позволяющий определять содержание отдельных компонентов в смесях, концентрировать, идентифицировать их. Краткие сведения, классификация, виды. Области практического применения.
реферат [12,4 K], добавлен 05.06.2008
