- •Филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения
- •1 Исходные данные для расчета
- •2 Расчет однократного испарения сырья на входе в колонну
- •3 Расчет числа тарелок, составов дистиллята и остатка
- •4 Расчет флегмового числа
- •5 Определение температуры верха и низа колонны
- •6 Определение материальных и тепловых потоков в колонне
- •7 Определение основных размеров колонны
- •Список использованных источников
Филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА ИМЕНИ И.М. ГУБКИНА» в г. ОРЕНБУРГЕ
РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА
По дисциплине: «Процессы и аппараты химической технологии»
Тема: «Технологический расчёт колонны для разделения сжиженных газов»
|
Выполнил: Студент группы ХН-10
Федорова Е.Р
Проверил: к.т.н., доцент
Кузнецов О.А.
|
Оренбург 2015
Содержание
Введение………...………………………………………..…………………...3
1 Исходные данные для расчета…….………………………….…………......4
2 Расчет однократного испарения сырья на входе в колонну………………4
3 Расчет числа тарелок, составов дистиллята и остатка………………….....8
4 Расчет флегмового числа…………………………………………………...15
5 Определение температуры верха и низа колонны………………………16
6 Определение материальных и тепловых потоков в колонне……………..19
7 Определение основных размеров колонны………………………………..23
Список используемой литературы…………………………………...………28
Введение
В данной работе представлен технологический расчет колонны для разделения сжиженных газов, сырьем которой является смесь, состоящая из и-бутана, н-бутана, и-пентана, н-пентана, и-гексана, н-гексана и н-гептана.
Целью расчета является определение составов дистиллята и остатка, параметров ректификации и основных размеров колонны.
В качестве параметров ректификации рассчитывают число контактных устройств в аппарате и их распределение между концентрационной и отгонной секциями, флегмовые и паровые числа, температуры верха и низа колонны, а также количество тепла, подводимого в низ колонны и отводимого сверху.
1 Исходные данные для расчета
Число компонентов в сырье n…………………………………………………..7
Число компонентов до границы деления р…………………………………….3
Производительность по сырью F, т/ч …………………………………………15
Давление в колонне в сечении ввода сырья πэв, мм. рт. ст.………………..6100
Мольная доля отгона ………………………………………………………..0,9
Состав сырья, % масс.:
и-бутана |
2 |
н-бутана |
5 |
и-пентана |
17 |
н-пентана |
28 |
и-гексана |
29 |
н-гексана |
17 |
н-гептана |
2 |
Содержание в дистилляте компонентов с и-бутана по нормальный пентан,
А = 9 %.
Содержание в остатке компонентов с и-гексана по нормальный гептан,
В = 9 %.
2 Расчет однократного испарения сырья на входе в колонну
Пересчет заданных массовых концентраций сырья в мольные проводится по уравнению:
где - молекулярная масса i-го компонента,
-массовая и мольная концентрации i-го компонента в сырье, соответственно.
Молекулярная масса сырья:
В табл.1 представлен состав исходного сырья в массовых и мольных концентрациях.
Таблица 1
№ комп. |
Компоненты |
t, оC |
Mi | ||
1 |
и-бутан |
-11,7 |
58 |
0,02 |
0,026514 |
2 |
н-бутан |
-0,5 |
58 |
0,05 |
0,066284 |
3 |
и-пентан |
27,9 |
72 |
0,17 |
0,181544 |
4 |
н-пентан |
36,1 |
72 |
0,28 |
0,299013 |
5 |
и-гескан |
60,3 |
86 |
0,29 |
0,259277 |
6 |
н-гексан |
68,7 |
86 |
0,17 |
0,15199 |
7 |
н-гептан |
98,4 |
100 |
0,02 |
0,015378 |
∑ |
- |
- |
- |
1,00 |
1,0000 |
Средняя молекулярная масса сырья
Расчет однократного испарения сводится к определению доли отгона смеси при заданной температуре и давлении или к определению температуры при заданной доле отгона. В результате расчета определяются полные составы паровой и жидкой равновесных фаз, образующихся при однократном испарении.
При подаче сырья в колонну в паро-жидкостном состоянии мольная доля отгона или температура сырья рассчитываются методом последовательных приближений по уравнениям:
или
а равновесные составы пара или жидкости соответственно определяются по уравнениям равновесия:
или
где
- константа фазового равновесия i-го компонента при температуре ;- давление насыщенных паровi-го компонента определяется по уравнению Антуана [1]:
где , , - константы уравнения Антуана для i-го компонента, - температура ввода сырья в колонну.
Если сырье подается в колонну в виде кипящей жидкости (=0), температура ввода сырья определяется по уравнению изотермы жидкой фазы:
.
Если сырье подается в виде насыщенных паров (=1), используется уравнение изотермы паровой фазы:
.
Уравнения решаются методом последовательных приближений с подбором такого значения температуры , которое с заданной точностью превращает уравнение в тождество.
Результаты расчета однократного испарения сырья при заданной мольной доле отгона =0,9 и давлении = 6100 мм.рт.ст. представлены в табл. 2.
Таблица 2
№ комп. |
t, оC | |||
1 |
-11,7 |
0,026514 |
0,0286313 |
0,0074534 |
2 |
-0,5 |
0,066284 |
0,0711156 |
0,0227974 |
3 |
27,9 |
0,181544 |
0,1882855 |
0,1208687 |
4 |
36,1 |
0,299013 |
0,3066744 |
0,230065 |
5 |
60,3 |
0,259277 |
0,250266 |
0,3403805 |
6 |
68,7 |
0,15199 |
0,1427519 |
0,2351354 |
7 |
98,4 |
0,015378 |
0,0123175 |
0,0429204 |
∑ |
- |
1,0000 |
1,000 |
1,000 |
Молекулярная масса паровой фазы рассчитывается по формуле:
молекулярная масса жидкой фазы:
Массовая доля отгона:
В результате расчета получено:
температура ввода сырья = 115,3°С,
молекулярная масса паровой фазы
молекулярная масса жидкой фазы
массовая доля отгона e = 0,836323.