Rectif (Расчет вакуумной ректификационной колонны для разгонки нефтепродуктов)

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 ^оС (пары и газы разложения).

2. Фракция 350-500 ^оС (вакуумный погон).

3. Фракция 500-КК ^оС (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 oC)	34,3
Гудрон (фр. свыше 500 oC)	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 ^оС. Так как данная фракция состоит преимущественно из паров диз. топлива, то за НК примем температуру равную 240 ^оC. Средняя температура равна: (350+240)/2=295 ^оС.

Принимаем: н-гексадекан (С₁₆Н₃₄ ), t_кип=287 ^оС, М=226 кг/кмоль.

2. Фракция 350-500 ^оС. t_ср=(350+500)/2 = 425 ^оС.

Принимаем: н-гексакозан (С₂₆Н₅₄ ), t_кип=417 ^оС, М=366 кг/кмоль.

3. Фракция 500-КК ^оС

Принимаем: н-пентатриаконтан (С₃₅Н₇₂), t_кип=511 ^оС, М=492 кг/кмоль.

Заменяем перегоняемую смесь углеводородов в 1-й секции на бинарную смесь. В качестве низкокипящеко (НК) компонента принимаем н-гексакозан (С₂₆Н₅₄ ), а в качестве выкокипящего (ВК) - н-пентатриаконтан (С₃₅Н₇₂).

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 P_атм- атмосферное давление, P_НК и P_ВК –давление насыщенных паров индивидуальных компонентов при температуре фракции, определяются по уравнению Антуана:

, [Па.]

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

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: P_НК и P_ВК рассчитываются при температуре равной 500 ^оС.

Расчёт состава дистиллата: P_НК и P_ВК рассчитываются при температуре равной 425 ^оС.

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

Температура на выходе из дистиллата равна: t_D=363 ^оС

Температура на выходе из куба равна: t_W=408 ^оС

Температура на входе равна: t_F=376 ^оС

Определяем относительную летучесть по формуле:

При температуре t_D=363 ^оС

При температуре t_W=408 ^оС

Средняя относительная летучесть:

Строим кривую равновесия по формуле:

Рис.1 Кривая равновесия

Состав пара уходящего с питательной тарелки равен y_f=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.