Автор работы: Пользователь скрыл имя, 23 Апреля 2013 в 14:25, курсовая работа
Адсорбционно-ректификационный способ основан на разделении попутного газа при использовании непрерывно действующего адсорбера с движущимся сверху вниз слоем активированного угля (гиперсорбция). Для десорбции углеводородов уголь обрабатывают водяным паром и затем осушают горячим газом. Высшие парафины поглощаются углем в первую очередь, что позволяет выделить фракции углеводородов С5, С4, С3 и даже С2. Из-за больших капитальных вложений и трудностей при транспортировании адсорбента и обслуживании этот метод широко не распространился, но он считается эффективным для разделения газов с низким содержанием углеводородов С3 - С5.[1]
Введение………………………………………………………………………………………4
а) краткая характеристика способов разделения углеводородных смесей………………..4
б) выбор и обоснование (способа) технологии проектируемого процесса………………….6
1. Разработка и обоснование номенклатуры готовой продукции……..……………7
2. Разработка и обоснование структурной схемы процесса…….….………………10
3. Структурная схема процесса………………………………………………………….15
4. Разработка и обоснование технологической схемы..………..............................17
5. Принципиальная технологическая схема………………………………………….20
6. Разработка технологических параметров принципиальной схемы …………..21
7. Расчет материального баланса с использованием ПП HYSYS……………….24
7.1.Расчет расхода сырья;
7.2. Расчет таблиц материального баланса «Количество и состав основных материальных потоков»;
7.3. Сводный баланс установки;
7.4.Расчёт коэффициента извлечения основного продукта
8. Сравнительная таблица номенклатуры……………………………………………30
9. Библиографический список……….……..………….…………..…..………...…….31
Критические параметры и мольный состав ЭЭФ
Параметры ЭЭФ
Вещество |
%, мол. |
Критические параметры | |||
t, ОС |
Р, МПа |
tСМ, ОС |
РСМ, МПа | ||
Этилен |
80,9 |
9,9 |
5,05 |
22 |
4,93 |
Этан |
19,1 |
32,3 |
4,82 | ||
ИТОГО |
100,0 |
||||
Температура конденсации определяется выбором хладагента. Он подбирается в соответствии с критическими параметрами ЭЭФ. Пропилен с параметром 6 ОС не подходит, т.к. необходимо давление конденсации при данной температуре выше, чем оно есть на самом деле. Пропилен с параметром (-18) ОС обеспечит температуру в конденсаторе (-8) ОС. Критическое давление ЭЭФ находится для температуры (-7) ОС, оно равно 4,45 МПа - тоже не подходит. Пропилен с параметром (-37) ОС обеспечит температуру в конденсаторе (-27)ОС. Критическое давление ЭЭФ находится для температуры (-26) ОС, оно равно 4,13 МПа - это и есть давление в конденсаторе.
Давление верха колонны должно быть выше, чем в конденсаторе, поэтому принимается давление 4,14 МПа. Давление низа колонны выше, чем верха, оно равно 4,19 МПа. Давление в секции питания должно быть выше, чем низа колонны, поэтому оно равно 4,2 МПа.
Чтобы узнать температуру на рабочей тарелке колонны, необходимо знать температуры верха и низа.
Температура верха будет на 1 ОС выше температуры флегмы, т.е. (-26) ОС.
Пусть кубовый продукт содержит ППФ в количестве 90 % от исходного, ББФ - 70 % от исходного количества. Тогда критическая температура кубового продукта при давлении 4,19 МПа равна 115 0С (критические параметры, рассчитанные по табличным данным, равны Ркрит = 4,2 МПа и t крит = 116 0С).Температура низа колонны равна 100 0С.
Тогда температура на рабочей тарелке равна 37 0С.
Со стадии выходят два потока:
2.6 Разделение ЭЭФ.
На данную стадию подается поток №5 - этан-этиленовая фракция при температуре (-27)°С и давлении 4,13 МПа. Поток подается в ректификационную колонну выделения чистого этилена.
Для орошения ректификационной колонны используется сконденсированный этилен. Параметры конденсации определяются выбором хладагента. Здесь целесообразно применить в качестве хладагента пропилен с параметрами (-56) 0С. Тогда можно обеспечить температуру конденсации (-48) 0С. Критическое давление, оно же давление в конденсаторе, определяемое для критической температуры этилена (-47) 0С, равно 4,03 МПа.
Давление верха колонны должно быть выше, чем в конденсаторе, поэтому принимается давление 4,04 МПа. Давление низа колонны выше, чем верха, оно равно 4,11 МПа. Давление в секции питания должно быть выше, чем низа колонны, поэтому оно равно 4,13 МПа.
Чтобы узнать температуру на рабочей тарелке колонны, необходимо знать температуры верха и низа.
Температура верха будет на 1 ОС выше температуры флегмы, т.е. (-47) ОС.
Критическая температура этана при давлении 4,11 МПа равна (-15) ОС. Температура низа колонны равна (-10) ОС.
Тогда температура на рабочей тарелке равна (-26) 0С.
Со стадии выходят два потока:
2.7 Депропанизация.
На данную стадию подается поток 6 - кубовый продукт деэтанизированной колонны при температуре 100°С и давлении 4,19 МПа.
На этой стадии из углеводородной смеси отделяется пропан-пропиленовая фракция.
Давление в конденсаторе и в колонне определяется условиями конденсации.
В качестве флегмы используется сконденсированная пропан-пропиленовая фракция.
Критические параметры и мольный состав ППФ
Вещество |
%, мол. |
Критические параметры | |||
t, ОС |
Р, МПа |
tСМ, ОС |
РСМ, МПа | ||
Пропилен |
92,36 |
91,8 |
4,56 |
93,2 |
4,46 |
Пропан |
7,62 |
96,8 |
4,2 | ||
ИТОГО |
100,00 |
||||
Температура конденсации определяется выбором хладагента. Он подбирается в соответствии с критическими параметрами ППФ. Вода с параметром 25 ОС обеспечит температуру в конденсаторе 35 ОС. Критическое давление ППФ, соответствующее критической температуре ППФ 36 ОС, равно 1,82 МПа - это и есть давление в конденсаторе.
Давление верха колонны должно быть выше, чем в конденсаторе, поэтому принимается давление 1,83 МПа. Давление низа колонны выше, чем верха, оно равно 1,91 МПа. Давление в секции питания должно быть выше, чем низа колонны, поэтому оно равно 1,92 МПа.
Чтобы узнать температуру на рабочей тарелке колонны, необходимо знать температуры верха и низа.
Температура верха будет на 1 ОС выше температуры флегмы, т.е. 36 ОС.
Кубовый продукт содержит ББФ в количестве 100 %. Тогда критическая температура кубового продукта при давлении 1,91 МПа равна 67 0С (критические параметры, рассчитанные по табличным данным, равны Ркрит = 3,88 МПа и t крит = 143 0С). Температура низа колонны равна 57 0С.
Тогда температура на рабочей тарелке равна 47 0С.
Со стадии выходят два потока:
2.8 Разделения ППФ
Назначение стадии - разделение пропан-пропиленовой фракции на пропановую и пропиленовую фракции.
На данную стадию подается поток 9 - пропан-пропиленовая фракция при температуре 35°С и давлении 1,83 МПа.
Для орошения ректификационной колонны используется сконденсированный пропилен. Параметры конденсации определяются выбором хладагента. Здесь можно применить в качестве хладагента воду с параметрами 25 0С. Тогда можно обеспечить температуру конденсации 30 0С. Критическое давление, соответствующее критической температуре пропилена 31 0С, равно 1,72 МПа. Это и будет давление в конденсаторе.
Давление верха колонны должно быть выше, чем в конденсаторе, поэтому принимается давление 1,73 МПа. Давление низа колонны выше, чем верха, оно равно 1,82 МПа. Давление в секции питания должно быть выше, чем низа колонны, поэтому оно равно 1,83 МПа.
Чтобы узнать температуру на рабочей тарелке колонны, необходимо знать температуры верха и низа.
Температура верха будет на 1 ОС выше температуры флегмы, т.е. 31 ОС.
Критическая температура пропана при давлении 1,82 МПа равна 42ОС. Температура низа колонны равна 40 ОС.
Тогда температура на рабочей тарелке равна 35 0С.
Со стадии выходят два потока:
2.9 Дебутанизация.
Назначение: Выделение бутановой фракции, состоящей из н-бутана, из углеводородной смеси.
Для того чтобы выделить бутановую фракцию - необходимо использовать в качестве хладагента оборотную воду из системы с параметром 25 °C, так как критическая температура н-бутана 152,16 °C.
Таким образом на стадию дебутанизации подана фракция содержащая углеводороды С4 и выше, с параметрами: Р = 1,91 МПа; t = 57 °C.[6]
А со стадии дебутанизации отправляется два потока:
2.10 Депентанизация.
Назначение: Выделение пентановой фракции, состоящей из н-пентана, из углеводородной смеси.
Для того чтобы выделить пентановую фракцию - необходимо использовать в качестве хладагента оборотную воду из системы с параметром 25 °C, так как критическая температура н-пентана 196,9 °C.
Таким образом на стадию депентанизации подан материальный поток №14- с параметрами: Р = 2,9 МПа, t = 190 °C.
А со стадии депентанизации отправляется два потока:
3. Структурная схема процесса разделения углеводородной смеси газов.
Материальные потоки структурной схемы
4. Разработка и обоснование технологической схемы
Технологическая схема - это совокупность типовых процессов, расположенных в последовательности, определяемой целью химико-технологического процесса (ХТП). Типовые процессы протекают в соответствующем оборудовании, которое соединяется материальными потоками. Технологическая схема процесса разрабатывается для каждой стадии. Стадии соединены между собой материальными потоками. Таким образом, принципиальной технологической схеме обеспечивается непрерывность.
В соответствии со структурной схемой, первой стадией является
Предварительное охлаждение.
Начальная температура сырья 16 ОС.
Выбор хладагента зависит от его стоимости и параметров. Самый дешевый хладагент вода, но на данной стадии ее нельзя применить, т.к. ее параметры выше параметров сырья. Хладагентом 6 ОС охлаждаем смесь до 16 ОС в холодильнике Х-1.
Сжатие
Охлажденную смесь сжимаем поршневым насосом ПН-1 до 4,5 МПа.
Глубокое охлаждение
Сжатую смесь охлаждаем последовательно в холодильниках Х-2,Х-3 и Х-4 и отправляем в ректификационную колонну для разделения.
Стадия деметанизации. Охлажденная смесь до (-27) ОС из холодильника Х-4 поступает в ректификационную колонну К-1 с давлением 4,43 МПа. Из верхней части К-1 отбираются пары метана, проходящие через конденсатор Х-5, охлаждаемый этиленом (параметр холода -99о С). Парожидкостная смесь после теплообменника Х-5 с t=(-87)0С и p=4,32 МПа поступает в емкость Е-1, откуда часть жидкости насосом Н-1 подается в К-1 в качестве флегмы, а пары метана направляются на производство.
Куб колонны К-1 подогревается паровым конденсатом до температуры 92 оС - при помощи кипятильника Т-1.
Кубовая жидкость К-1 с температурой 52оС и давлением 4,32 МПа самотеком поступает на питание деэтанизатора К-2.
Стадия деэтанизации. Кубовый продукт колонны К-1, поступает на питание колонны К-2 и имеет следующие параметры: температура 520С и давление 4,32 МПа.
Пары с верха К-2 поступают в холодильник Х-6, охлаждаемый жидким пропиленом (параметр холода -37 0С). Газожидкостная смесь после холодильника Х-6 поступает в емкость Е-2, откуда жидкость насосом Н-2 по уровню в емкости подается в колонну в виде флегмы, а этан-этиленовая фракция (ЭЭФ) с температурой (-27)оС и давлением 4,13 МПа отправляется на ректификацию в колонну К-3.