Расчет вакуумной ректификационной колонны для разгонки нефтепродуктов

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 [pic]

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:

[pic]

2. Расход гудрона:

[pic]

3. Расход паров и газов разложения:

[pic]

Все результаты расчёта по колонне заносим в таблицу 2.

Таблица 2.

Материальный баланс по колонне

|Приход |Расход |

|Наименование |Расход, |Наименование |Расход, |

| |кг/ч | |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 ), tкип=287 оС, М=226 кг/кмоль.

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

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

3. Фракция 500-КК оС

Принимаем: н-пентатриаконтан (С35Н72), tкип=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).

[pic]

Состав куба дистиллята определяется на основе ср. температур кипения

фракции и рассчитывается по формуле:

[pic]

где Pатм- атмосферное давление, PНК и PВК –давление насыщенных паров

индивидуальных компонентов при температуре фракции, определяются по

уравнению Антуана:

[pic], [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: PНК и PВК рассчитываются при температуре равной 500

оС.

[pic]

Расчёт состава дистиллата: PНК и PВК рассчитываются при температуре равной

425 оС.

[pic]

Температуры на выходе из дистиллата и куба определяем по формуле

методом последовательного приближения:

[pic]

Температура на выходе из дистиллата равна: tD=363 оС

Температура на выходе из куба равна: tW=408 оС

Температура на входе равна: tF=376 оС

Определяем относительную летучесть [pic] по формуле:

[pic]

При температуре tD=363 оС [pic]

При температуре tW=408 оС [pic]

Средняя относительная летучесть:[pic]

Строим кривую равновесия по формуле:

[pic]

[pic]

Рис.1 Кривая равновесия

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

Рассчитываем минимальное флегмовое число:

[pic]

Оптимальное (рабочее) флегмовое число определяем на основе критерия

оптимальности :[pic], где [pic]. Зависимость критерия оптимальности от

коэффициента избытка флегмы изображена на рисунке 2.

[pic]

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

По графику определяем что [pic]. Отсюда находимо рабочее флегмовое

число: [pic]

Исходя из рабочего флегмового числа строим рабочую линию и определяем

теоретическое число тарелок в верхней и нижней части секции.

[pic]

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:

[pic]

[pic]

Расчёт средних концентраций пара:

[pic]

[pic]

Средние температуры верха и низа:

Определяются по той же формуле что и температуры на выходе из

дистиллата и куба.

[pic]

[pic]

Средние молекулярные массы пара:

[pic]

[pic]

Средние молекулярные массы жидкости:

[pic]

[pic]

Средние плотности пара:

[pic]

[pic]

Средние массовые доли:

[pic]

[pic]

Средние плотности жидкости:

Плотность НК компонента при температур tН=388 оС равна [pic]

Плотность ВК компонента при температур tН=388 оС равна [pic]

[pic]

Плотность НК компонента при температур tВ=369 оС равна [pic]

Плотность ВК компонента при температур tВ=369 оС равна [pic]

[pic]

Средние вязкости жидкости:

Вязкость НК компонента при температур tН=388 оС равна [pic]

Вязкость ВК компонента при температур tН=388 оС равна [pic]

[pic][pic]

Вязкость НК компонента при температур tВ=369 оС равна [pic]

Вязкость ВК компонента при температур tВ=369 оС равна [pic]

[pic][pic]

Средние коэффициенты диффузии жидкости и пара:

Для низа колонны:

[pic]

[pic]

[pic][pic]

[pic]

Для верха колонны:

[pic]

[pic]

[pic][pic]

[pic]

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:

[pic]

Определяем расход жидкости в верхней и нижней части колонны:

[pic]

[pic]

Для расчёта диапазон колебания нагрузки принимаем равными:

К3=0,8 – коэффициент уменьшения нагрузки

К4=1,1 – коэффициент увеличения нагрузки

1. Диапазон колебания нагрузки.

[pic]

Такое значение приемлемо для колпачковых тарелок.

2. Расчёт оценочной скорости для нижней части:

[pic]

Для верхней части:

[pic]

3. Диаметр нижней части:

[pic]

Верхней части:

[pic]

4. Так как диаметры оказались одинаковыми принимаем колонну одного

диаметра DК=2,4 м

Действительную скорость пара в нижней части находим:

[pic]

В верхней части:

[pic]

5. По таблице 6 [1] периметр слива [pic]и относительное сечение

перелива [pic]. Относительная активная площадь тарелки:

[pic]

6. Фактор нагрузки для нижней части колонны:

[pic]

Для верхней части:

[pic]

Коэффициент поверхностного натяжения для нижней части колонны:

[pic]

Для верхней части:

[pic]

Принимая минимальное расстояние между тарелками [pic], по табл. 6.7

[1] определяем комплекс В1 для верхней и нижней частей колонны:

[pic]

Допустимая скорость пара в рабочем сечении колонны для нижней части:

[pic]

Для верхней части:

[pic]

7. Проверяем условие допустимости скоростей пара для верхней и нижней

частей колонны:

[pic]

[pic]

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:

[pic]

[pic]

Принимаем следующее диаметр:

[pic]

[pic]

Принимаем следующее диаметр:

[pic]

[pic]

Принимаем следующее диаметр:

[pic]

[pic]

Принимаем следующее диаметр:

[pic]

[pic]

Увеличиваем межтарельчатое расстояние:

[pic]

[pic]

Увеличиваем межтарельчатое расстояние:

[pic]

[pic]

Увеличиваем межтарельчатое расстояние:

[pic]

[pic]

Условие выполнилось. Продолжаем расчёт дальше.

8. Удельная нагрузка на перегородку в нижней части:

[pic]

[pic]

Условие не выполняется. Увеличиваем диаметр колонны:

[pic]

[pic]

Увеличиваем межтарельчатое расстояние:

[pic]

[pic]

Условие выполнилось. Продолжаем расчёт дальше.

Удельная нагрузка на перегородку в нижней части:

[pic]

Условие не выполняется. Увеличиваем диаметр колонны:

[pic]

[pic]

Условие выполнилось. Продолжаем расчёт дальше.

8. Удельная нагрузка на перегородку в нижней части:

[pic]

Условие выполнилось. Продолжаем расчёт дальше.

9. Фактор паровой нагрузки:

[pic]

Подпор жидкости над сливным порогом:

[pic]

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:

[pic]

11. Высота сливного порога:

[pic]

12. Градиент уровня жидкости на тарелке:

[pic]

13. Динамическая глубина барботажа:

[pic]

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

[pic]

Минимально допустимая скорость пара в свободном сечении тарелок:

[pic]

Относительное свободное сечение тарелок [pic](табл. 6.6.).

Коэффициент запаса сечения тарелок:

[pic]

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

[pic]

[pic]

Выбираем площадь прорезей колпачка S3 =0,0046 м2 (табл. 6.10 [1]) и

определяем скорость пара в прорезях:

[pic]

Максимальная скорость пара в прорезях колпачка:

[pic]

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

Степень открытия прорезей колпачка:

[pic]

Условие выполняется и пар проходит через все сечения прорезей и

тарелка работает эффективно.

12. Фактор аэрации:

[pic]

13. Коэффициент гидравлического сопротивления тарелки [pic] (табл.

6.13 [1]).

Гидравлическое сопротивление тарелок:

[pic]

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

Высота сепарационного пространства между тарелками:

[pic]

15. Межтарельчатый унос жидкости:

[pic]

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

16. Площадь поперечного сечения колонны:

[pic]

Скорость жидкости в переливных устройствах:

[pic]

Допустимая скорость жидкости в переливных устройствах:

[pic]

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: [pic]; [pic];

Свободное сечение тарелки: [pic]

Сечение перелива: [pic]

Относительная площадь для прохода паров: [pic];

Межтарельчатое расстояние: [pic]; [pic];

Количество колпачков: [pic]; [pic];

Работа тарелки характеризуется следующими параметрами:

Высота парожидкостного слоя:[pic]

Фактор аэрации:[pic]

Гидравлическое сопротивление тарелки:[pic]

Межтарельчатый унос:[pic]

Скорость жидкости в переливе: [pic]

Скорость пара в колонне:[pic]

Расчёт эффективности тарелок и высоты 1-й секции.

1. Определяем значение критерия Фурье для колпачковой тарелки:

[pic]

[pic]

[pic][pic]

[pic]

2. Определяем общее числа единиц переноса:

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

Для верха колонны:

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

3. Локальная эффективность контакта:

[pic]

Для верха колонны:

[pic]

4. Эффективность тарелки по Мэрфи:

[pic]

[pic]

Для верха колонны:

[pic]

[pic]

5. Действительное число тарелок:

[pic]

Для верха колонны:

[pic]

6. Рабочая высота секции для низа:

[pic]

Для верха:

[pic]

Общая рабочая высота:

[pic]

7. Общая высота секции:

[pic]

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

(С16Н34 ), а в качестве выкокипящего (ВК) - : н-гексакозан (С26Н54 ).

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).

[pic]

Расчёт состава дистиллата: PНК и PВК рассчитываются при температуре

равной 295 оС.

[pic]

Температуры на выходе из дистиллата и куба определяем по формуле

методом последовательного приближения:

[pic]

Температура на выходе из дистиллата равна: tD=235 оС

Температура на входе равна: tF=308 оС

Определяем относительную летучесть [pic] по формуле:

[pic]

При температуре tD=235 оС [pic]

При температуре tW=308 оС [pic]

Средняя относительная летучесть:[pic]

Строим кривую равновесия по формуле:

[pic]

[pic]

Рис.1 Кривая равновесия

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

Рассчитываем минимальное флегмовое число:

[pic]

Оптимальное (рабочее) флегмовое число определяем на основе критерия

оптимальности :[pic], где [pic]. Зависимость критерия оптимальности от

коэффициента избытка флегмы изображена на рисунке 2.

[pic]

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

По графику определяем что [pic]. Отсюда находимо рабочее флегмовое

число: [pic]

Исходя из рабочего флегмового числа строим рабочую линию и определяем

теоретическое число тарелок в верхней и нижней части секции.

[pic]

Рис.3 Теоретические ступени

Число теоретических тарелок NТТ=3

Расчёт физико-химических свойств смеси.

Расчёт средней концентрации жидкости:

[pic]

Расчёт средней концентрации пара:

[pic]

Расчёт средней температуры:

Определяются по той же формуле что и температуры на выходе из

дистиллата.

[pic]

Средняя молекулярная масса пара:

[pic]

Средняя молекулярная масса жидкости:

[pic]

Средняя плотность пара:

[pic]

Средняя массовая доля:

[pic]

Средняя плотность жидкости:

Плотность НК компонента при температур t =256 оС равна [pic]

Плотность ВК компонента при температур t =256 оС равна [pic]

[pic]

Средняя вязкость жидкости:

Вязкость НК компонента при температур t =256 оС равна [pic]

Вязкость ВК компонента при температур t =256 оС равна [pic]

[pic][pic]

Средние коэффициенты диффузии жидкости и пара:

Для низа колонны:

[pic]

[pic]

[pic][pic]

[pic]

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:

[pic]

Определяем расход жидкости в верхней и нижней части колонны:

[pic]

1. Расчёт оценочной скорости:

[pic]

2. Определяем диаметр:

[pic]

3. Принимаем колонну диаметра DК=1,0 м

Действительную скорость пара в нижней части находим:

[pic]

4. По таблице 6 [1] периметр слива [pic]и относительное сечение

перелива [pic]. Относительная активная площадь тарелки:

[pic]

5. Фактор нагрузки:

[pic]

Коэффициент поверхностного натяжения:

[pic]

Принимая минимальное расстояние между тарелками [pic], по табл. 6.7

[1] определяем комплекс В1:

[pic]

Допустимая скорость пара в рабочем сечении колонны:

[pic]

6. Проверяем условие допустимости скоростей пара для верхней и нижней

частей колонны:

[pic]

Условие не выполняется, поэтому необходимо увеличивать межтарельчатое

расстояние, а при достижении максимального значения принимать тарелку

большего диаметра до тех пор пока условие не сойдётся.

[pic]

[pic]

Увеличиваем межтарельчатое расстояние:

[pic]

[pic]

Увеличиваем межтарельчатое расстояние:

[pic]

[pic]

Увеличиваем межтарельчатое расстояние:

[pic]

[pic]

Увеличиваем межтарельчатое расстояние:

[pic]

[pic]

Условие выполнилось. Продолжаем расчёт дальше.

7. Удельная нагрузка на перегородку:

[pic]

[pic]

Условие выполнилось. Продолжаем расчёт дальше.

8. Фактор паровой нагрузки:

[pic]

Подпор жидкости над сливным порогом:

[pic]

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:

[pic]

10. Высота сливного порога:

[pic]

11. Градиент уровня жидкости на тарелке:

[pic]

12. Динамическая глубина барботажа:

[pic]

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

[pic]

Минимально допустимая скорость пара в свободном сечении тарелок:

[pic]

Относительное свободное сечение тарелок [pic](табл. 6.6. [1]).

Коэффициент запаса сечения тарелок:

[pic]

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

[pic]

[pic]

Выбираем площадь прорезей колпачка S3 =0,0023 м2 (табл. 6.10 [1]) и

определяем скорость пара в прорезях:

[pic]

Максимальная скорость пара в прорезях колпачка:

[pic]

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

Степень открытия прорезей колпачка:

[pic]

Условие выполняется и пар проходит через все сечения прорезей и

тарелка работает эффективно.

14. Фактор аэрации:

[pic]

15. Коэффициент гидравлического сопротивления тарелки [pic] (табл.

6.13 [1]).

Гидравлическое сопротивление тарелок:

[pic]

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

Высота сепарационного пространства между тарелками:

[pic]

18. Межтарельчатый унос жидкости:

[pic]

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

19. Площадь поперечного сечения колонны:

[pic]

Скорость жидкости в переливных устройствах:

[pic]

Допустимая скорость жидкости в переливных устройствах:

[pic]

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: [pic];

Свободное сечение тарелки: [pic]

Сечение перелива: [pic]

Относительная площадь для прохода паров: [pic];

Межтарельчатое расстояние: [pic];

Количество колпачков: [pic];

Работа тарелки характеризуется следующими параметрами:

Высота парожидкостного слоя:[pic]

Фактор аэрации:[pic]

Гидравлическое сопротивление тарелки:[pic]

Межтарельчатый унос:[pic]

Скорость жидкости в переливном устройстве: [pic]

Скорость пара в колонне:[pic]

Расчёт эффективности тарелок и высоты 2-й секции.

1. Определяем значение критерия Фурье для колпачковой тарелки:

[pic]

[pic]

2. Определяем общее числа единиц переноса:

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

3. Локальная эффективность контакта:

[pic]

4. Эффективность тарелки по Мэрфи:

[pic]

[pic]

5. Действительное число тарелок:

[pic]

6. Рабочая высота секции для низа:

[pic]

7. Общая высота секции:

[pic]

Тепловой баланс колонны.

Для расчёта энтальпий углеводородов воспользуемся формулами:

Для жидких углеводородов:

[pic]

Для газообразных углеводородов:

[pic]

Расчёт 1-й секции:

Приход:

1. Паровая фаза:

а) фр. НК-350 оС

[pic]

[pic]

б) фр. 350-500 оС

[pic]

[pic]

в) Водяной пар (15 ата; t = 420 оС)

[pic]

[pic]

2. Жидкая фаза:

а) фр. 500-КК оС

[pic]

[pic]

Расход:

1. Паровая фаза:

а) фр. НК-350 оС

[pic]

[pic]

б) фр. 350-500 оС

[pic]

[pic]

в) Водяной пар (15 ата; t = 420 оС)

[pic]

[pic]

2. Жидкая фаза:

а) фр. 500-КК оС

[pic]

[pic]

Результаты расчёта заносим в таблицу 6.

Таблица 6.

Тепловой баланс 1-й секции колонны

|Приход |Расход |

Наименование |t, oC |кг/ч |кДж/кг |кДж/ч |Наименование |t, oC |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:

[pic]

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:

[pic][pic]

Решая уравнение получаем значение температуры

[pic]

t = 255 оС

Избыток тепла во второй секции снимаем за счёт подачи охлаждённой

флегмы до 40 оС, а так же за счёт ВЦО:

Расход ВЦО найдём по уравнению:

[pic]

Расчёт штуцеров колонны

Расчёт диаметров штуцеров производим на основе скорости движения

потоков по формуле:

[pic]

1. Внутренний диаметр штуцера для входа исходного сырья:

Принимаем скорость движения сырья [pic]

[pic]

[pic]

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

2. Внутренний диаметр штуцера для входа водяного пара:

Принимаем скорость движения сырья [pic]

[pic]

[pic]

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

3. Внутренний диаметр штуцера для выхода гудрона:

Принимаем скорость движения сырья [pic]

[pic]

[pic]

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

4. Внутренний диаметр штуцера для выхода вакуумного погона:

Принимаем скорость движения сырья [pic]

[pic]

[pic]

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 [pic]

[pic]

[pic]

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 [pic]

[pic]

[pic]

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 [pic]

[pic]

[pic]

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 оС и ветер,

движущийся со скоростью w=10 м/с. Так же принимаем коэффициент теплоотдачи

от изоляционного материала в окружающую среду [pic]. Температура стенки

изоляционного материала по технике безопасности не должна превышать 45 оС.

Принимаем её равной [pic]

Тепловые потери:

[pic]

Приближённо принимаем, что всё термическое сопротивление

сосредоточено в слое изоляции, тогда толщина слоя изоляционного материала

определяется уравнением:

[pic]

где [pic] теплопроводность изоляционного материала при средней

температуре; q – удельная тепловая нагрузка; [pic] - средняя температура по

колонне и температура внешней стенки изоляционного материала.

[pic]

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.