Реферат: Расчет ретификационной колонны установки «Деэтанизации бензина»

Содержание.

Стр.

1. Введение

3

2. Постановка задачи

3-4

3.  Описание  технологической  схемы.

5-7

3.1  Характеристика сырья и готовой продукции.

5

3.2  Описание технологической схемы установки «Деэтанизация бензина».

6-7

4. Технологический расчет ректификационной колонны.

8-14

4.1 Определение материального баланса всей колонны

8-9

4.2 Определение режима колонны

9-11

4.2.1 Определение давления в колонне

11

4.2.2 Определение температуры верха колонны

12

            4.2.3 Определение  давления низа колонны

12-13

4.2.4 Определение  температуры низа колонны

13

            4.2.5 Расчет коэффициентов относительной летучести

13-14

5. Расчет доли отгона и состава жидкой и паровой фаз сырья при его подаче

15

6. Расчет режима полного орошения

16-19

7. Расчет режима минимального орошения

20

8. Расчет элементов укрепляющей части при рабочем флегмовом числе

21-25

9. Расчет элементов отгонной части при рабочем паровом числе

26-30

10. Расчет питательной секции колонны

31-35

11. Расчет количества холодного орошения

35-37

12. Расчет тепловой нагрузки кипятильника и количества парового орошения в низу ее отгонной части

38-40

13. Основные размеры колонны

40-44

13.1 Определение диаметра колонны

40-42

13.2 Определение высоты колонны

42-43

13.3 Расчет диаметра штуцеров

43-44

14.  Расчет на прочность ректификационной колонны

45-56

           Основные части аппарата

45

           Принятые обозначения

45

1. Расчет на прочность

46

1.1 Расчет толщины корпуса

46

2. Расчет днищ колонны

46-48

2.1 Расчет толщины нижнего днища

46-47

2.2 Расчет толщины верхнего днища

47-48

3. Проведение гидроиспытания

48-49

4. Расчет аппарата на действие ветровой нагрузки

50-56

            4.1 Геометрические и весовые характеристики аппарата

50

            4.2 Расчет аппарата на ветровую нагрузку

51-52

            4.3 Расчетная ветровая нагрузка

52-53

            4.4 Ветровая нагрузка на площадку

53

            4.5 Общие ветровые моменты

53-54

            4.6 Расчет на резонанс

54

            4.7 Определение напряжений в сварном  шве, соединяющим аппарат с опорой при гидроиспытании

54-55

           4.8 Напряжения, передаваемые опорным кольцом на фундамент колонны

55-56

          4.9 Расчет опорного кольца

56

          4.10 Расчет фундаментных болтов

56

Список использованной литературы

57

1. Введение

  Ректификация – массообменный процесс, который осуществляется вбольшинстве случаев в противоточных колонных аппаратах с контактными элементами(насадки, тарелки). Существует ряд особенностей процесса ректификации(различное соотношение нагрузок по жидкости и пару в нижней и верхней частяхколонны, переменные по высоте колонны, физические свойства фаз и коэффициентраспределения, совместное протекание процессов массо- и теплопереноса), все этоосложняет расчет. Одна из сложностей заключается  в отсутствии обобщенных закономерностей длярасчета кинетических коэффициентов процесса ректификации.

2. Постановказадачи.

  Рассчитать ректификационную колонну непрерывного действиямногокомпонентной смеси с производительностью по сырью 36500кг/ч, состав  сырья приведен в таблице 2.1., составыготовой продукции (ШФЛУ и фракции этановой) приведены соответственно в табл.2.2и табл.2.3. Содержание пропана С3Н8 в дистилляте должнобыть не ниже 20% весовых или 0,151 мольных долей, а содержание этана в остаткене должно превышать 3% весовых или 0,055 мольных долей.

 

Состав сырья, поступающего вколонну:

Таблица 2.1

№п/п

Компонент

Молекулярная масса, М

%

весовые

Массовые доли

Моли,

% / М

Мольные доли

1

СН4

16

0,33

0,0033

0,021

0,01

2

С2Н6

30

10,8

0,108

0,36

0,1755

3

С3Н8

44

36,77

0,3677

0,836

0,4073

4

iС4Н10

58

10,9

0,109

0,188

0,0916

5

nС4Н10

58

25,03

0,2503

0,431

0,2104

6

iС5Н12

72

6,45

0,0645

0,09

0,0437

7

nС5Н12

72

5,94

0,0594

0,083

0,0402

8

С6Н14

86

3,78

0,0378

0,044

0,0214

Σ

-

-

100,00

1,00

2,053

≈1,00

Состав готовой продукции(ШФЛУ):

Таблица 2.2

№п/п

Компонент

Молекулярная масса, М

%весовые

Массовые доли

Моли,

% / М

Мольные доли

1

СН4

16

0,00

0,00

0,00

0,00

2

С2Н6

30

3,00

0,03

0,1

0,055

3

С3Н8

44

35,00

0,35

0,795

0,435

4

iС4Н10

58

14,00

0,14

0,241

0,131

5

nС4Н10

58

23,00

0,23

0,396

0,216

6

iС5Н12

72

5,00

0,05

0,069

0,0378

7

nС5Н12

72

5,00

0,05

0,069

0,0378

8

С6Н14

86

15,00

0,15

0,174

0,095

Σ

-

-

100,00

1,00

1,817

≈1,00

Состав готовой продукции(Фракция этановая):

Таблица 2.3

№п/п

Компонент

Молекулярная масса, М

%

весовые

Массовые доли

Моли,

% / М

Мольные доли

1

2

3

4

5

6

7

1

СН4

0,00

12

0,12

0,75

0,218

2

С2Н6

0,00

65

0,65

2,17

0,631

3

С3Н8

41,00

22,9

0,229

0,52

0,151

4

iС4Н10

11,3

0,1

0,001

0,0018

0,0005

5

nС4Н10

28,5

0,00

0,00

0,00

0,00

6

iС5Н12

6,65

0,00

0,00

0,00

0,00

7∑

nС5Н12

6,94

0,00

0,00

0,00

0,00

8

С6Н14

5,61

0,00

0,00

0,00

0,00

Σ

-

-

100,00

1,00

3,44

≈1,00

Требуется определить: давлениеи температуру верха колонны, зоны питания, низа колонны; рассчитать элементыректификации укрепляющей и отгонной частей колонны, геометрические параметрыколонны. Произвести прочностной расчет элементов колонны. Подобратьтеплообменник (рибойлер), который должен будет обеспечить заданный режим работыректификационной колонны. Произвести технологический и прочностной расчетытеплообменника.

3.Описание технологических схем установки «Деэтанизация бензина»

3.1 Характеристика сырья и готовойпродукции.

    На Нефтегорский газоперерабатывающий  завод поступает пять потоков нефтяного газа,их составы приведены в табл. 3.3. После очистки от сероводорода и двуокисиуглерода газ поступает на компримирование и «осушку», а выпавший углеводородныйконденсат при этом направляется в колонну – деэтанизатор на установке«Деэтанизация бензина» для разделения на фракцию этановую и широкую фракциюлегких углеводородов (ШФЛУ). Состав и характеристика углеводородного конденсатаприведены в табл. 3.4, 3.10.  Готоваяпродукция: этановая фракция и ШФЛУ должны соответствовать ТУ, которые приведеныв табл.3.1, 3.2.  

Таблица3.1

Этановаяфракция по ТУ 38- 101489-94.

№п/п

Наименование показателя 

Марка А

Марка Б

1

2

3

4

1

2

3

Массовая доля компонента, %:

метан, не более

этан, не менее

пропан, не более

сумма углеводородов С4 и выше, не более

Массовая доля СО2, %, не более

Массовая доля Н2S, %, не более

2,0

95,0

3,0

отс.

0,02

0,002

20,0

60,0

не норм.

2,0

-

0,002

Таблица3.2

ШФЛУ по ТУ38.101524-93.

№п/п

Наименование показателя

Марка А

Марка Б

1

2

3

4

1

2

3

4

Массовая доля компонентов,%

сумма С1 – С2, не более

пропан, не менее

сумма С4 – С5, не менее

сумма С6 и выше, не более

Массовая доля Н2S и меркаптановой серы, не более%,

в том числе Н2S, не более

Содержание свободной воды и щелочи

Внешний вид

3,0

15,0

45,0

15,0

0,025

0,003

отс

б/ц

5,0

-

40,0

30,0

0,05

0,003

отс

б/ц

<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language: AR-SA">

3.2  Описание технологической схемы установки«Деэтанизация бензина».

    Сырье, углеводородный конденсат, сустановки НТК (низкотемпературной конденсации) поступает в сырьевыетеплообменники Т – 3/1-5, где нагревается до температуры питания 50 — 60°С засчет тепла нижнего продукта, ШФЛУ (широкой фракции легких углеводородов),  деэтанизатора, колонны К – 5/2. Сырьепоступает в межтрубное пространство теплообменников, а нижний продукт колонны –в трубное. Далее сырье подается на  15тарелку колонны, предусмотрена подача и на 12 тарелку, где за счет ректификациипроисходит разделение  сырья на фракциюэтановую и ШФЛУ(широкую фракцию легких углеводородов). Парогазовая смесь (ПГС)с верха колонны К – 5/2 с температурой 15 — 30°С поступает в трубноепространство испарителей И – 3/9-12. Где охлаждается до 6 — 10°С за счет холодажидкого аммиака. Газожидкостная смесь (ГЖС) из испарителей И – 3/9-12направляется в рефлюксные емкости Е – 28/1-2, в которых происходит отделениежидкой фазы (рефлюкса) от газовой (этановой фракции).  Этановая фракция из емкостей   Е – 28/1-2 через регулирующий клапан направляется на ГРП (газораспределительныйпункт) и далее потребителю. Рефлюкс из емкостей Е – 28/1-2 прокачивается наверх колонны на орошение. Жидкая фаза, стекая по тарелкам вниз, собирается на«глухой» тарелке, с которой самотеком поступает в межтрубное пространстворибойлеров Р – 3/3-6. В трубное пространство рибойлеров поступает острый   водяной пар с давлением 6 – 8 кгс/см2.Парожидкостная смесь (ПЖС) из рибойлеров поступает в кубовую часть под «глухую»тарелку. Пары поднимаются вверх,  ажидкая фаза (ШФЛУ) охлаждается в теплообменниках Т – 3/1-5 и через регулирующийклапан направляется в товарный парк.

Составуглеводородного конденсата, поступающего в «деэтанизатор» с установкинизкотемпературной конденсации (НТК).

Таблица 3.4

№п/п

Компонент

Молекулярная масса, М

%

весовые

Массовые доли

Моли,

% / М

Мольные доли

1

СН4

16

0,33

0,0033

0,021

0,01

2

С2Н6

30

10,8

0,108

0,36

0,1755

3

С3Н8

44

36,77

0,3677

0,836

0,4073

4

iС4Н10

58

10,9

0,109

0,188

0,0916

5

nС4Н10

58

25,03

0,2503

0,431

0,2104

6

iС5Н12

72

6,45

0,0645

0,09

0,0437

7

nС5Н12

72

5,94

0,0594

0,083

0,0402

8

С6Н14

86

3,78

0,0378

0,044

0,0214

Σ

-

-

100,00

1,00

2,053

≈1,00

Состав готовой продукции(ШФЛУ):

Таблица 3.5

№п/п

Компонент

Молекулярная масса, М

%весовые

Массовые доли

Моли,

% / М

Мольные доли

1

2

3

4

5

6

7

1

СН4

16

0,00

0,00

0,00

0,00

2

С2Н6

30

3,00

0,03

0,1

0,055

3

С3Н8

44

35,00

0,35

0,795

0,435

4

iС4Н10

58

14,00

0,14

0,241

0,131

1

2

3

4

5

6

7

5

nС4Н10

58

23,00

0,23

0,396

0,216

6

iС5Н12

72

5,00

0,05

0,069

0,0378

7

nС5Н12

72

5,00

0,05

0,069

0,0378

8

С6Н14

86

15,00

0,15

0,174

0,095

Σ

-

-

100,00

1,00

1,817

≈1,00

Состав готовой продукции(Фракция этановая):

Таблица 3.6

№п/п

Компонент

Молекулярная масса, М

%

весовые

Массовые доли

Моли,

% / М

Мольные доли

1

2

3

4

5

6

7

1

СН4

16

12

0,12

0,75

0,218

2

С2Н6

30

65

0,65

2,17

0,631

3

С3Н8

44

22,9

0,229

0,52

0,151

4

iС4Н10

58

0,1

0,001

0,0018

0,0005

5

nС4Н10

58

0,00

0,00

0,00

0,00

6

iС5Н12

72

0,00

0,00

0,00

0,00

7

nС5Н12

72

0,00

0,00

0,00

0,00

8

С6Н14

86

0,00

0,00

0,00

0,00

Σ

-

-

100,00

1,00

3,44

≈1,00

Технологическиепараметры установки «Деэтанизация бензина».

Таблица 3.7

№п/п

Наименование аппарата

Ед. изм.

Технологическая норма

1

2

3

4

1

Деэтанизатор К – 5/2

·<span Times New Roman"">        

°С

50 – 60

·<span Times New Roman"">        

кгс/см2

28 – 31

·<span Times New Roman"">        

°С

90 – 108

·<span Times New Roman"">        

°С

15 – 30

2

Емкость Е – 28/1-2

·<span Times New Roman"">        

°С

6 – 10

·<span Times New Roman"">        

кгс/см2

30 – 31

3

Рибойлер Р – 3/3-6

·<span Times New Roman"">        

кгс/см2

6 – 8

·<span Times New Roman"">        

кгс/см2

2,5

4

Испаритель И – 3/9-12

·<span Times New Roman"">        

кгс/см2

28 – 31

·<span Times New Roman"">        

°С

15 – 30

·<span Times New Roman"">        

°С

6 – 10

5

Теплообменник Т – 3/1-5

ШФЛУ

·<span Times New Roman"">        

°С

90 – 108

·<span Times New Roman"">        

°С

20 – 40

Углеводородный конденсат

·<span Times New Roman"">        

°С

15 – 30

·<span Times New Roman"">        

°С

50 – 60

Технологический расчет ректификационной колонны.

4. Расчет ректификационной колонны.

 

  Расчет ректификационной колонны сводится к определению ее основных  геометрических размеров – диаметра и высоты.Оба параметра в значительной мере определяются гидродинамическим режимомколонны, который, в свою очередь, зависит от скоростей и физических свойствфаз. 

Рассчитаем часовой расход каждогокомпонента в колонну. Средняя молекулярная масса сырья определяется по формуле[1, стр.7]:

           8

Мср.= ∑Мi * с/i

(4.1)

           1

Таблица4.1

№ компонента

Компоненты сырья

Молекулярная масса, М

Состав сырья в мольных долях, с/i

Мi * с/i

Состав сырья в массовых долях,

 ci=  (Мi*с/I)/ ∑Мi * с/i

Количество сырья

кг/ч

кмоль/ч

1

2

3

4

5

6

7

8

1

СН4

16

0,01

0,16

0,0033

120,45

7,528

2

С2Н6

30

0,1755

5,265

0,108

3942

131,4

3

С3Н8

44

0,4073

117,92

0,3677

13421,05

305

1

2

3

4

5

6

7

8

4

iС4Н10

58

0,0916

5,3128

0,109

3978,5

68,59

5

nС4Н10

58

0,2104

12,2032

0,2503

9135,95

157,52

6

iС5Н12

72

0,0437

3,1464

0,0645

2354,25

32,7

7

nС5Н12

72

0,0402

2,8944

0,0594

2168,1

30.1

8

С6Н14

86

0,0214

1,8404

0,0378

1379,7

16,0

-

≈1,00

Мср.= 48,7422

1,00

36500

748,838

  Ввиду незначительного допускаемого содержания СН4 в остатке,пренебрегаем им. Содержание С2Н6 в остатке в соответствиис регламентом установки не должно превышать 3% весовых или 0,055 массовых долейв остатке, а содержание  С3Н8должно быть не менее 20% весовых или 0,151 массовых долей в дистилляте.Содержанием компонентов  iC4H10, nC4H10, iC5H12, nC5H12, C6H14  в дистилляте пренебрегаем ввиду ихотсутствия.

Для удобства расчет проведем для100кмоль сырья. Составы выражены в мольных долях.

Принимаем, что:

Х/R1  =   0

iY/D4 =  0

nY/D4 = 0

iY/D5  = 0

nY/D5 = 0

Y/D6   = 0

Принимаем, что:

Х/R1  =   0

Y/D4 =  0

Y/D5 = 0

Y/D6  = 0

Y/D7 = 0

Y/D8   = 0

Х/, Y/ — мольные доликомпонентов соответственно в жидкости и парах.

R – индекс относится костатку

D — индекс относится кдистилляту

1,2,…,8 –соответственно  к  метану,  этану,  пропану, i-бутану,  n-бутану,   i-пентану,       n-бутану, гексану.

4.1Определение материального баланса всей колонны.

   Уравнение материального баланса для всейколонны по общему количеству молей потоков и по каждому компоненту:

G = D + R

(4.1)

G * c/1 = D*Y/D1 + R*X/R1

(4.2)

G * c/2 = D*Y/D2 + R*X/R2

(4.3)

G * c/3 = D*Y/D3 + R*X/R3

(4.4)

<td va
еще рефераты
Еще работы по технологии