Разработка технологического процесса для разделения углеводородной смеси заданного состава

Разработка и обоснование структурной схемы процесса разделения углеводородной смеси. Разработка и обоснование технологической схемы. Расчет таблиц материального баланса "Количество и состав основных материальных потоков". Сводный баланс установки.

Рубрика Химия
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 12.11.2017
Размер файла 300,7 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.

308,985*0.631 = D*0 + (308,985-D)*x'R4 (5')

308,985*0.054 = D*0 + (308,985-D)*x'R5 (6')

308,985*0.207 = D*0 + (308,985-D)*x'R6 (7')

308,985*0.018 = D*0 + (308,985-D)*x'R7 (8')

Суммируя (3') - (8') получаем:

303,670 = D*0,029 + (308,985 - D) *(x'R2 + x'R3+ x'R4+ x'R5+ x'R6+ x'R7+ )

но по условию разделения известно, что

x'R2 + x'R3+ x'R4+ x'R5+ x'R6+ x'R7 = 1

Следовательно:

303,670= 0,029*D + 308,985 - D

Откуда:

D = 5,475 кмоль/час, а

R = 308,985-5,475 =303,510 кмоль/час

Аналогично находим мольные доли остальных компонентов в жидкости:

y'D1 = 13,3: 21,9 = 0,607 (6.15)

y'D2 = 39,6: 21,9 = 1,808, (6.16)

y'D2 = 19,7: 21,9 = 0,900 (6.17)

y'D3=0,087 (6.18)

x'R4 = (18,739961- 21,9 * 0,087): 78,1= 0,22 (6.19)

x'R5 = 9,459218: 21,9 = 0,43 (6.20)

x'R6 = 5,60924: 21,9 = 0,26. (6.21)

x'R7 = 4,189932: 21,9 = 0,19 (6.22)

x'R8 = 16,215803: 21,9 = 0,74 (6.23)

x'R9 = 4,30892: 21,9 = 0,197. (6.24)

x'R10 = 0,39095: 21,9 = 0,018 (6.25)

Далее находим:

Rx'R4 = 78,1* 0,087= 6,79, (6.26)

Rx'R5 = 78,1* 0,43= 33,58. (6.27)

Rx'R6 = 78,1* 0,26= 20,306, (6.28)

Rx'R7 = 78,1* 0,19= 14,84, (6.29)

Rx'R8 = 78,1* 0,74= 57,79, (6.30)

Rx'R9 = 78,1* 0,197= 15,39, (6.31)

Rx'R10 = 78,1* 0,018= 1,41, (6.32)

Данные о составе и количестве дистиллята и остатка в молях сведём в табл. 6.3, а массовые количества и состав дистиллята и остатка - в табл. 6.4 и 6.5 соответственно.

Состав и количество дистиллята и остатка

Таблица 6.3

Компоненты

Сырьё,

моль

Дистиллят D

Остаток R

Dx'Di, моль

y'Di=xDi

Rx'Ri,моль

x 'Ri

Водород, Н2

13,3

13,3

0,607

-

0

Метан, СН4

39,6

39,6

1,808

-

0

Этилен, С2Н4

19,7

19,7

0,900

-

0

Этан, С2Н6

14,7

0,327

0,087

6,79

0,22

Пропилен, С3Н6

5,3

-

0

33,58

0,43

Пропан, С3Н8

0,3

-

0

20,306

0,26

Н-бутан,С4 Н10

1,7

-

0

14,84

0,19

Н-пентан, н5 Н12

5,3

-

0

57,79

0,74

бензол6 Н6

0,13

-

0

15,39

0,197

Толуол С7 Н8

0,01

-

0

1,41

0,018

ИТОГО

100

72,6517

1

150,106

Для пересчёта в массовые доли используются известные зависимости.

Таблица 6.4

Массовое количество и состав дистиллята D, поток №14

п/п

Наименование

Состав,

% мол.

Мол.

масса Mi

Мольная доля ci

Mi ci

Состав сырья

в мас. долях

ci= Mi ci /Micii

Количество

в дистилляте

кг/ч

%

масс.

1

Водород

18,3

2

0,183

0,366

0,02191092

4823,8434

18,3

2

Метан

54,5

16

0,545

8,72

0,52203064

14366,091

54,5

3

Этилен

27,1

28

0,271

7,588

0,45426245

7143,5058

27,1

4

этан

0,087

30

0,00100001

0,03000023

0,00179599

26,36

0,087

ИТОГО

100

-

1,0

16,704

1,0000

26359,8

100

Таблица 6.5

Массовое количество и состав остатка R, поток №17

п/п

Наименование

Состав,

% мол.

Мол.

масса

Mi

Мольная доля ci

Mi ci

Состав сырья

в мас. долях

ci= Mi ci /Micii

Количество

в дистилляте

кг/ч

% масс.

1

Этан

53,207

30

0,53207

15,9621

0,39810428

9705,59528

53,207

2

Пропилен,

19,31

42

0,26651

11,193507

0,27917273

4861,5

19,31

3

Пропан

1,09

44

0,01711

0,7530886

0,01878248

312,21

1,09

4

Н-бутан

6,195

58

0,11981

6,9490494

0,17331343

2185,5

6,195

5

Н-пентан

17,31

72

0,05623

4,0489441

0,10098308

1025,8

17,31

6

Бензол

1,7

78

0,01222

0,9535556

0,02378225

223

1,7

7

толуол

1,18

92

0,00255

0,2350284

0,00586175

46,6

1,18

ИТОГО

100,0

-

1,0

40,095

1,0

18241,2

1,0

Аналогично методике расчета первой колонны, рассчитаем все остальные ректификационные колонны. Все расчеты проводятся в MS Exel, данные будут занесены в соответствующие таблицы.

Колонна №3. Состав и количество дистиллята и остатка

Таблица 6.6

Компоненты

Сырьё,

моль

Дистиллят D

Остаток R

Dx'Di, моль

y'Di=xDi

Rx'Ri,моль

x 'Ri

Этан, С2Н6

53,207

53,207

1,83

-

0

Пропилен, С3Н6

19,31

1,931

0,02

1,41968

0,02

Пропан, С3Н8

1,09

-

0

1,218814

0,0172

Н-бутан,С4 Н10

6,195

-

0

8,816323

0,1242

Н-пентан, н5 Н12

17,31

-

0

27,480741

0,3871

бензол6 Н6

1,7

-

0

6,92762

0,0976

Толуол С7 Н8

1,18

-

0

6,16116

0,0868

ИТОГО

100

55,138

52,024

1

Таблица 6.7

Массовое количество и состав дистиллята D, поток №26

п/п

Наименование

Состав,

% мол.

Мол.

масса Mi

Мольная доля ci

Mi ci

Состав сырья

в мас. долях

ci= Mi ci /Micii

Количество

в дистилляте

кг/ч

%

масс.

1

этан

99,9

30

0,99804

29,94122

0,99725937

9679,21

0,999

2

пропилен

0,1

42

0,00195

0,082283

0,00274063

19

0,001

ИТОГО

100

-

1,0

30,02

1,0000

9698,21

1

Таблица 6.8

Массовое количество и состав остатка R, поток №36

п/п

Наименование

Состав,

% мол.

Мол.

масса

Mi

Мольная доля ci

Mi ci

Состав сырья

в мас. долях

ci= Mi ci /Micii

Количество

в дистилляте

кг/ч

% масс.

1

Пропилен,

41,184

42

0,56906

23,900648

0,46382243

4861,5

41,184

2

Пропан

2,35

44

0,03654

1,6080131

0,03120554

312,21

2,35

3

Н-бутан

13,34

58

0,25582

14,837779

0,28794595

2185,5

13,34

4

Н-пентан

41,60

72

0,12007

8,6454040

0,16777504

1025,8

41,60

5

Бензол

1,02

78

0,02610

2,0360552

0,03951224

223

1,02

6

толуол

0,78

92

0,00545

0,5018383

0,00973881

46,6

0,78

ИТОГО

100,0

-

1,0

51,53

1,0

8542,99

100

Колонна №4.таблица 6.9 Состав и количество дистиллята и остатка

п/п

Наименование

Состав,

% мол.

Мол.

масса Mi

Мольная доля ci

Mi ci

Состав сырья

в мас. долях

ci= Mi ci /Micii

Количество

в дистилляте

кг/ч

%

масс.

1

Этилен

42,0

28

0,42397

11,87117

0,40721471

7143,51

42,0

2

этан

58,0

30

0,57603

17,28094

0,59278529

9705,6

58,0

ИТОГО

100

-

1,0

29,15

1,0000

16849,076

100

Таблица 6.10

Состав и количество дистиллята и остатка

Компоненты

Сырьё,

моль

Дистиллят D

Остаток R

Dx'Di, моль

y'Di=xDi

Rx'Ri,моль

x 'Ri

Этилен, С2Н4

27,1

27,1

0,32

-

0

Этан, С2Н6

72,9

72,9

0,1

3,55

1,86

ИТОГО

100

100

3,55

Таблица 6.11

Массовое количество и состав дистиллята D, поток №30

п/п

Наименование

Состав,

% мол.

Мол.

масса Mi

Мольная доля ci

Mi ci

Состав сырья

в мас. долях

ci= Mi ci /Micii

Количество

в дистилляте

кг/ч

%

масс.

1

этилен

99,9

30

0,80915

24,27450

0,75176088

11995,4

0,999

2

этан

0,1

42

0,19084

8,015690

0,24823912

1684,9

0,001

ИТОГО

100

-

1,0

32,29

1,0000

13680,3

1

Таблица 6.12

Массовое количество и состав остатка R, поток №32

п/п

Наименование

Состав,

% мол.

Мол.

масса

Mi

Мольная доля ci

Mi ci

Состав сырья

в мас. долях

ci= Mi ci /Micii

Количество

в дистилляте

кг/ч

% масс.

1

этан

100

42

1

42

1

8020,7

100

ИТОГО

100,0

-

42

1

8020,7

100

Колонна 5. таблица 6.13 Состав и количество дистиллята и остатка

п/п

Наименование

Состав,

% мол.

Мол.

масса

Mi

Мольная доля ci

Mi ci

Состав сырья

в мас. долях

ci= Mi ci /Micii

Количество

в дистилляте

кг/ч

% масс.

1

Пропилен,

41,184

42

0,56906

23,900648

0,46382243

4861,5

41,18

2

Пропан

2,35

44

0,03654

1,6080131

0,03120554

312,21

2,35

3

Н-бутан

13,34

58

0,25582

14,837779

0,28794595

2185,5

13,34

4

Н-пентан

41,60

72

0,12007

8,6454040

0,16777504

1025,8

41,60

5

Бензол

1,02

78

0,02610

2,0360552

0,03951224

223

1,02

6

толуол

0,78

92

0,00545

0,5018383

0,00973881

46,6

0,78

ИТОГО

100,0

-

1,0

51,53

1,0

8542,99

100

Таблица 6.14

Массовое количество и состав дистиллята D, поток №41

п/п

Наименование

Состав,

% мол.

Мол.

масса Mi

Мольная доля ci

Mi ci

Состав сырья

в мас. долях

ci= Mi ci /Micii

Количество

в дистилляте

кг/ч

%

масс.

1

Пропилен

18,3

2

0,93965

1,879309

0,66060349

4861,5

95

2

Пропан

54,5

16

0,06034

0,965527

0,33939651

312,21

5,0

ИТОГО

100

-

1,0

2,84

1,0000

5173,71

100

Таблица 6.15

Массовое количество и состав остатка R, поток №50

п/п

Наименование

Состав,

% мол.

Мол.

масса

Mi

Мольная доля ci

Mi ci

Состав сырья

в мас. долях

ci= Mi ci /Micii

Количество

в дистилляте

кг/ч

% масс.

4

Н-бутан

6,195

58

0,62785

36,415582

0,57022157

2185,5

0,061

5

Н-пентан

17,31

72

0,29469

21,217960

0,3322462

1025,8

0,193

6

Бензол

1,7

78

0,06406

4,9969835

0,07824639

223

0,004

7

толуол

1,18

92

0,01338

1,2316355

0,01928584

46,6

0,004

ИТОГО

100,0

-

1,0

63,86

1,0

3480,9

1,0

Колонна 6. таблица 6.16 Состав и количество дистиллята и остатка

п/п

Наименование

Состав,

% мол.

Мол.

масса Mi

Мольная доля ci

Mi ci

Состав сырья

в мас. долях

ci= Mi ci /Micii

Количество

в дистилляте

кг/ч

%

масс.

1

Пропилен

25,1

42

0,39092

16,41870

0,93696207

4861,5

22,8

2

Пропан

74,9

44

0,02510

1,104634

0,06303793

312,21

68,1

ИТОГО

100

-

1,0

17,52

1,0000

5173,71

80,9

Состав и количество дистиллята и остатка

Таблица 6.17

Компоненты

Сырьё,

моль

Дистиллят D

Остаток R

Dx'Di, моль

y'Di=xDi

Rx'Ri,моль

x 'Ri

Пропилен

25,1

27,1

0,32

-

0

Пропан

74,9

72,9

0,1

5,22

1,14

ИТОГО

100

100

5,22

Таблица 6.18

Массовое количество и состав дистиллята D, поток №45

п/п

Наименование

Состав,

% мол.

Мол.

масса Mi

Мольная доля ci

Mi ci

Состав сырья

в мас. долях

ci= Mi ci /Micii

Количество

в дистилляте

кг/ч

%

масс.

1

Пропилен

99,9

42

0.42

41,90518

0,99763518

4861,5

0,999

2

Пропан

0,1

44

0.44

0,099332

0,00236482

11

0,001

ИТОГО

100

-

1,0

42,00

1,0000

4872,5

1

Таблица 6.19

Массовое количество и состав остатка R, поток №47

п/п

Наименование

Состав,

% мол.

Мол.

масса

Mi

Мольная доля ci

Mi ci

Состав сырья

в мас. долях

ci= Mi ci /Micii

Количество

в дистилляте

кг/ч

% масс.

1

Пропан

100

44

1

42

1

301,21

100

ИТОГО

100,0

-

1

42

1

301,21

100

Колонна 7. таблица 6.20 Состав и количество дистиллята и остатка

п/п

Наименование

Состав,

% мол.

Мол.

масса

Mi

Мольная доля ci

Mi ci

Состав сырья

в мас. долях

ci= Mi ci /Micii

Количество

в дистилляте

кг/ч

% масс.

4

Н-бутан

6,195

58

0,62785

36,415582

0,57022157

2185,5

0,061

5

Н-пентан

17,31

72

0,29469

21,217960

0,3322462

1025,8

0,193

6

Бензол

1,7

78

0,06406

4,9969835

0,07824639

223

0,004

7

толуол

1,18

92

0,01338

1,2316355

0,01928584

46,6

0,004

ИТОГО

100,0

-

1,0

63,86

1,0

3480,9

3480,

Таблица 6.21

Массовое количество и состав дистиллята D, поток №53

п/п

Наименование

Состав,

% мол.

Мол.

масса Mi

Мольная доля ci

Mi ci

Состав сырья

в мас. долях

ci= Mi ci /Micii

Количество

в дистилляте

кг/ч

%

масс.

1

Н-бутан

99,9

58

0,95675

55,49188

0,9468731

2185,5

22,8

2

Н-пентан

0,1

72

0,04324

3,113523

0,0531269

98,78

68,1

ИТОГО

100

-

1,0

58,605

1,0000

2284,28

100

Таблица 6.22

Массовое количество и состав остатка R, поток №55

п/п

Наименование

Состав,

% мол.

Мол.

масса

Mi

Мольная доля ci

Mi ci

Состав сырья

в мас. долях

ci= Mi ci /Micii

Количество

в дистилляте

кг/ч

% масс.

2

Н-пентан

73,0

72

0,77469

55,778308

0,93012062

927,02

0,193

3

Бензол

4,0

78

0,18635

14,535942

0,00848717

223

0,010

4

толуол

23,0

92

0,03894

3,5827581

0,06139221

46,6

0,061

ИТОГО

100,0

-

1,0

73,897

1,0

1196,62

22397

6.3 Сводный баланс установки

Материальный баланс установки рассчитывается на основе уравнения:

Gсырья = GМФ + GЭЭФ + GППФ + GБутФ + GПФ+ GБенФ

Таблица

Материальный баланс установки разделения смеси УВ

МФ,кг/ч

Этилен,кг/ч

Этан,кг /ч

Пропилен,кг/ч

Пропан,кг/ч

БФ,кг/ч

Пентан, кг/ч

АрФ, кг/ч

Сырьё,кг/ч

Н2

44.37

-

-

-

-

-

-

-

44,37

СН4

2085,21

-

-

-

-

-

-

-

2085,21

С2 Н4

20,62

2463,89

-

-

-

-

-

-

2484,51

С2 Н6

-

11,99

298,57

-

-

-

-

-

310,56

С3 Н6

-

-

709,48

11846,16

-

-

-

-

12555,64

С3 Н8

-

-

-

257,44

807,35

-

1064,79

н4 Н10

-

-

-

-

225,71

2680,28

2905,99

н5 Н12

-

-

-

-

-

3,33

702,37

4,26

709,86

C6H6

18.93

3,25

22,18

Итого

2150,2

2475,88

1008,05

12103,6

1033,06

2683,61

721,3

7,51

22183,1

22183,1

22183,1

В данном случае материальный баланс выполняется.

7. Библиографический список

Касаткин, А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии [текст]/ Касаткин А. Г. М.: Химия, 1973. 754 с.

Белов, П. С. Основы технологии нефтехимического синтеза [текст]/ Белов П. С. М-Л: Химия, 1965. 462 с.

Мозговой, И. В. Технология производства мономеров [текст]/ И. В. Мозговой, А. Г. Нелин/ Омск, 2000. 108 с.

4. Иоффе, И. Л. Проектирование процессов и аппаратов химической технологии [текст]/ Иоффе И. Л. Л.: Химия, 1991. 352 с.

5. Лебедев Н. Н. «Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза». Издательство «Химия». Москва. 1981 г.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.