Расчет установки для разделения четырехкомпонентной смеси

 

 

 

 

 

 

 

6 Расчет контактных устройств и основных размеров колонн

6.1 Исследование  влияния КПД тарелок на эффективность  работы ректификационных колонн.

 

В программы  Petro-SIM Express в графе КПД контактных устройств вместо 1,0 вводим минимальное значение, при котором колонна сходится, затем увеличиваем КПД тарелок до 1,0, записывая при этом значения флегмового числа. Результат расчета сведен в таблице 6.1 и изображен на рисунках 6.1-6.3

 

Таблица 6.1 – Зависимость флегмового числа от КПД тарелок

№ п/п	Колонна К-1		Колонна К-2		Колонна К-3
	КПД тарелки	Флегмовое число	КПД тарелки	Флегмовое число	КПД тарелки	Флегмовое число
1	0,73	97,5	0,64	116	0,69	699
2	0,75	28,1	0,7	14,6	0,7	49,9
3	0,8	10,5	0,75	8,44	0,75	9,23
4	0,85	6,73	0,8	6,02	0,8	5,31
5	0,9	5,11	0,85	4,77	0,85	3,85
6	0,95	4,23	0,9	4,02	0,9	3,1
7	1	3,7	0,95	3,52	0,95	2,65
8			1	3,17	1	2,35

 

 

 

 

 

 

Рисунок 5.13 – Зависимость флегмового числа колонны К-1

 

 

Рисунок 5.14 – Зависимость флегмового числа колонны К-2

 

 

Рисунок 5.15 – Зависимость флегмового числа колонны К-3

 

6.2 Расчет  контактных устройств

При помощи утилиты Контактные устройства производим выбор тарельчатой секции для  колонн. Результаты расчетов сведены  в таблицу 6.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 6.2 – Результаты расчета  контактных устройств колонн

№ п/п	Наименование параметра	К-1	К-2	К-3
1	Контактные устройства	Ситчат.	Ситчат.	Ситчат.
2	Диаметр секции, м	5,182	3,200	4,420
3	Макс, захлебывание, %	82,29	85,15	83,85
4	Поперечное сечение, м2	21,09	8,044	15,34
5	Высота секции, м	19,51	14,63	17,68
6	Сопрот. секции, кПа	12,70	10,53	11,83
7	Поточность	2	1	2
8	Длина хода, мм	2007	2273	1664
9	Ширина хода, мм	4428	2906	3801
10	Макс.заполн.слив.стак., %	32,74	39,52	30,18
11	Макс.нагрузка на перегор	52,90	83,12	42,94
12	Макс.сопротив.тарелки, кПа	0,431	0,475	0,422
13	Расстояние между тар., мм	609,6	609,6	609,6
14	Общ.длина перегор., мм	8007	2253	6938
15	Высота перегородки, мм	50,80	50,80	50,80
16	Активная площадь, м2	17,77	6,606	12,65
17	Зазор слив, стакана, мм	38,10	38,10	38,10
18	Площ. слив, стакана, м2	1,659	0,7192	1,347
19	Длина бок. слив, перегор., м	2,826	2,253	2,518
20	Площадь отверстий, м2	2,266	0,8426	1,613
21	Прим. число отвер./клапан	127230	47299	90549
22	Ширина бок. сл.стак, верх, м	419,1	463,6	393,7
23	Ширина бок. сл.стак, низ, м	419,1	463,6	393,7
24	Длина бок. сл.стак, верх, м	2,826	2,253	2,518
25	Длина бок. сл.стак, низ , м	2,826	2,253	2,518
26	Площ. бок. сл.стак, верх, м2	0,8032	0,7192	0,6736
27	Площ. бок. сл.стак, низ, м2	0,8032	0,7192	0,6736
28	Длина центр. Сл. Стак, верх	5,182	3,200	4,420
29	Длина центр. Сл. Стак, низ	5,182	3,200	4,420

 

6.3 Расчет  основных размеров колонн

В данном разделе  произвели расчет основных размеров колонн (диаметр рассчитан ранее) и высоты колонн ,которая вычисляется по формуле:

 

       (6.1)

 

где H– высота колонны;

       – высота верхнего и нижнего днищ колонны, =0,6 м;

       – расстояние между тарелками, м.

Результаты  расчетов высоты колонн сведены в  таблицу 6.3

 

Таблица 6.3 - Размеры колонн

Параметр	К-1	К-2	К-3
Диаметр колонны	5,20	3,20	4,50
Расстояние между тарелками	609,6	609,6	609,6
Высота колонны	20,1	15,3	18,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 Основные параметры материальных потоков

 

В данном разделе приведены основные данные о потоках колонны, которые взяли, войдя в среду колонны в  программе Petro-SIM Express

 

Таблица 7.1 – Основные данные потоков колонн

Имя потока	Доля пара	Темпера-тура, °С	Давление, кПа	Расход, кг/с	Состав, мольная доля
					C6H14	C7H16	C8H18	C9H20
Колонна К-1
Пары в конденсатор	1,0	81,96	80	67,17	0,4000	0,5999	0,0001	0,0000
Поток острого орошения	0	76,09	80	52,86	0,4000	0,5999	0,0001	0,0000
Жидкость в ребойлер	0	126,0	95	72,17	0,0000	0,0002	0,8652	0,1346
Пары из ребойлера	1	127,3	95	54,47	0,0000	0,0002	0,8862	0,1136
Колонна К-2
Пары в конденсатор	1	57,68	70	21,75	0,9990	0,0010	0,0000	0,0000
Поток острого орошения	0	57,65	70	16,54	0,9990	0,0010	0,0000	0,0000
Жидкость в ребойлер	0	87,13	72	32,33	0,0016	0,9983	0,0001	0,0000
Пары из ребойлера	1	87,17	72	23,24	0,0019	0,9980	0,0001	0,0000
Пары в конденсатор	1	112,9	70	46,36	0,0000	0,0001	0,9990	0,0009
Поток острого орошения	0	112,9	70	32,56	0,0000	0,0001	0,9990	0,0009
Жидкость в ребойлер	0	138,0	72	51,33	0,0000	0,0000	0,0018	0,9982
Пары из ребойлера	1	138,1	72	47,44	0,0000	0,0000	0,0019	0,9981

 

 

 

 

 

 

8 Основные параметры аппаратов

Основные  параметры аппаратов сведены  в таблицах 8.1-8.2

 

Таблица 8.1 - Основные параметры колонн

Параметр	К-1		К-2		К-3
	верх	низ	верх	низ	верх	низ
Температура, °С	82	126	58	88	113	138
Давление, кПа	80	95	70	72	70	72

 

Таблица 8.2 - Основные параметры конденсаторов  и ребойлеров

Параметр	К-1		К-2		К-3
	конденсатор	ребойлер	конденсатор	ребойлер	конденсатор	ребойлер
Температура, °С	76,09	127,3	57,65	87,17	112,9	138,1
Давление, кПа	80	95	70	72	70	72
Диаметр, м	1,193	1,193	1,193	1,193	1,193	1,193
Длина, м	1,789	1,789	1,789	1,789	1,789	1,789
Объем, м3	2	2	2	2	2	2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

В первом разделе мы привели основные свойства исходных веществ, взятые с программы  Petro-SIM

В процессе расчета многократного испарения  получен н-гексан с чистотой 0,9559, данная чистота была получена после десяти сепараторов и со степенью извлечении 0,0039. Использование схемы многократного испарения для получения небольшого количества вещества нужной чистоты неэффективно, как экономически, так и технологически.

Проведен  расчет разделения исходной смеси углеводородов  в системе ректификационных колоннах.

Выбрана схема разделения исходной смеси: в  К-1 с куба выделили двухкомпонентную смесь (н-октана и н-нонана) с чистотой 0,9999,которую отправляем в колонну К-3, с верха колонны двухкомпонентную смесь (н-гексана, н-гептана), которую отправляем в колонну К-2. С низа К-3 выделяем н-нонан с чистотой 0,9990, а с верха н-октан с чистотой 0,9990. С низа колонны К-2 выделяем н-гептан с частотой 0,9990, а с верха колонны н-гексанс частотой 0,9990.

Определены  оптимальное количество тарелок  и оптимальная тарелка ввода  питания для каждой колонны.В К-1 тарелок - 32, N_ввода- 15, В К-2 тарелок - 24, N_ввода- 12,В К-3 тарелок - 29, N_ввода– 14.

Флегмовые числа колонны К-1 –3,70; К-2 – 3,17; К-3 – 2,35.

Контактные  устройства во всех колоннах ситчатые. Расстояние между тарелками 609,6 мм. Диаметры контактных устройств по колоннам соответственно 5,20;  3,20; 4,50 м. Высота колонны К-1 – 20,1 м, К-2 – 15,3 м, К-3 – 18,3 м. диаметры колонн равны диаметрам контактных устройств.

В седьмом  разделе приведены параметры  потоков подсхемы колонны, т.е. между  колонной, конденсатором и ребойлером. В восьмом разделе приведены параметры аппаратов колонн, конденсаторов, ребойлеров, их основные размеры, давление и температура в  каждом аппарате.

Список используемой литературы

 

1 Касаткин  А.Г. Основные процессы и аппараты  химической технологии. – М.: Химия, 1974. – 784с.