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
Куб колонны К-2 обогревается паром до температуры 115оС при помощи кипятильника Т-2. Кубовая жидкость К-2 при температуре 100 0С и давлении 4,19 МПа подается на питание депропанизатора К-4.
Разделение ЭЭФ. В ректификационную колонну К-3 поступает этан-этиленовая фракция. Пары с верха К-3 поступают в холодильник Х-7, охлаждаемый жидким пропиленом (параметр холода -37 0С). Газожидкостная смесь после холодильника Х-7 поступает в емкость Е-3, откуда жидкость насосом Н-3 по уровню в сборнике подается в колонну в виде флегмы, этилен с температурой -48оС и давлением 4,04 МПа выводим с установки и отправляем производство полиэтилена.
Этан снизу ректификационной колонны К-3 с температурой (-10)оС и давлением 4,11 МПа выводим с установки и отправляем на пиролиз, для получения этилена.
Стадия депропанизации. Кубовая жидкость К-2 при температуре 47 0С и давлении 1, 92 МПа подается на питание депропанизатора К-4. Сверху ректификационной колоны выходит ППФ, с параметрами: температура 350С и давление 2,5 МПа. Поток этой газовой смеси охлаждается в холодильнике Х-8, охлаждение производится оборотной водой (параметр воды 250С). С температурой 35оС и давлением 2,5 МПа углеводородная смесь поступает в флегмовую емкость Е-4, из которого большая часть конденсата с помощью насоса Н-4 подается наверх колонны в виде флегмы. Избыток направляется в ректификационную колонну К-5, для разделения пропан-пропиленовой фракции.
Снизу колонны К-4 выходит кубовый продукт, представляющий собой смесь углеводородов С4+ , нагревается паром до температуры 900С (давление 2,6 МПа) при помощи кипятильника Т-4. Часть кубового продукта направляется в колонну К-6 для выделения бутановой фракции.
Разделение ППФ. В ректификационную колонну К-5 поступает пропан-пропиленовая фракция. Пары с верха К-5 поступают в холодильник Х-9, охлаждаемый жидким этиленом (параметр холода -56 0С). Газожидкостная смесь после холодильника Х-9 поступает в емкость Е-5, откуда жидкость насосом Н-5 по уровню в сборнике подается в колонну в виде флегмы, пропилен с температурой 35оС и давлением 1,7 МПа выводим с установки и отправляем производство полипропилена.
Пропан снизу ректификационной колонны К-5, нагревается паром до температуры 58оС (давление 1,8 МПа) выводим с установки и отправляем на пиролиз, для получения пропилена.
Стадия дебутанизации. Кубовый продукт колонны К-4, представляющий собой смесь углеводородов С4+, с температурой 900С и давлением 2,6 МПа направляется на питание колонны К-6
Сверху ректификационной колоны выходит бутановая фракция. Поток этой газовой смеси охлаждается в холодильнике Х-10, охлаждение производится оборотной водой (параметр воды 250С), и с температурой 54оС и давлением 0,9 МПа поступает в флегмовую емкость Е-6, из которой большая часть конденсата с помощью насоса Н-6 подается наверх колонны в виде флегмы. Избыток бутановой фракции отправляется на изомеризацию для получения изобутана.
Снизу колонны выходит кубовый продукт, представляющий собой смесь углеводородов С5+, нагревается паром до температуры 950С (давление 0,95 МПа) при помощи кипятильника Т-6. Часть кубового продукта направляется в депентанизационную колонну К-7,предназначенную для выделения пентановой фракции.
Стадия депентанизации. Кубовый продукт колонны К-6, представляющий собой смесь углеводородов С5+, с температурой 950С и давлением 0,95 МПа направляется на питание колонны К-7
Сверху ректификационной колоны выходит пентановая фракция. Поток этой газовой смеси охлаждается в холодильнике Х-11, охлаждение производится оборотной водой (параметр воды 250С), и с температурой 62оС и давлением 0,5 МПа поступает в флегмовую емкость Е-7, из которой большая часть конденсата с помощью насоса Н-7 подается наверх колонны в виде флегмы. Избыток бутановой фракции отправляется на изомеризацию для получения изопентана.
Снизу колонны выходит кубовый продукт, представляющий собой бензольную фрацию нагревается паром до температуры 1050С (давление 0,6 МПа) при помощи кипятильника Т-7. Часть кубового продукта направляется на производство моторных топлив.
5. Принципиальная технологическая схема основных материальных потоков
6. Разработка технологических параметров принципиальной схемы
Перечень основных материальных потоков
7.Расчет материального баланса
Исходные данные:
1. Состав углеводородной смеси Таблица 1
№ п/п |
НАИМЕНОВАНИЕ |
% вес. |
кг/час |
кМ/час |
% мол |
1. |
СН4 |
3,2 |
1363,35 |
84,982 |
8,1 |
2. |
С2 Н4 |
6,9 |
3002,15 |
107,014 |
10,2 |
3. |
С2 Н6 |
1,8 |
757,15 |
25,180 |
2,4 |
4. |
С3 Н6 |
59,4 |
25650,65 |
609,560 |
58,1 |
5. |
С3 Н8 |
5,1 |
2220,70 |
50,360 |
4,8 |
6. |
н-С4 Н10 |
21,3 |
9208,16 |
158,423 |
15,1 |
7. |
еС5 |
2,1 |
908,37 |
12,590 |
1,2 |
8. |
Бензол |
0,2 |
81,95 |
1,049 |
0,1 |
ИТОГО |
100 |
43192,49 |
1049,157 |
100 |
2. Годовая производительность, тн - 368000
3. Число часов непрерывной работы в году - 8520
4. Исходная температура, 0С - 16
5. Исходное давление, МПа - 0,56
6. Фазовое состояние исходной смеси - жидкость
7. Принципиальная технологическая схема основных материальных потоков, приведенная в разделе 6.
Методика :
- расчёт часовой производительности;
- расчёт количества и состава выделенных материальных потоков;
- расчёт сводного материального баланса процесса;
- расчёт коэффициента извлечения целевого продукта,
- сравнительный анализ параметров компонентов номенклатуры
7.1 Расчёт производительности
, кг/ч
7.2 Расчёт таблиц материальных графов «количество и состав».
7.2.1 Сырьё, поток №1
Для того чтобы рассчитать массовый расход каждого компонента в смеси, необходимо перевести мольный состав смеси в весовой.
Если известны мольные доли компонентов, пересчёт в массовые доли аi проводим по формуле:
аi =
где аi - массовые доли компонентов,
xi - мольные доли компонентов,
Мi - молекулярная масса компонента i,
Зная весовой состав смеси можно рассчитать расход каждого компонента смеси.
Результаты вычислений сводятся в таблицу 2:
Таблица №2 Количество и состав сырья
%,вес |
кг в час |
М |
кмоль в час |
%, мол | |
СН4 |
3,2 |
1363,35 |
16,04276 |
84,982 |
8,1 |
С2Н4 |
7,0 |
3002,15 |
28,05376 |
107,014 |
10,2 |
С2Н6 |
1,8 |
757,15 |
30,06964 |
25,180 |
2,4 |
С3Н6 |
59,4 |
25650,65 |
42,08064 |
609,560 |
58,1 |
С3Н8 |
5,1 |
2220,70 |
44,09652 |
50,360 |
4,8 |
С4Н10 |
21,3 |
9208,16 |
58,1234 |
158,423 |
15,1 |
С5Н12 |
2,1 |
908,37 |
72,15028 |
12,590 |
1,2 |
С6Н6 |
0,2 |
81,95 |
78,11364 |
1,049 |
0,1 |
Итого |
100 |
43192,49 |
1049,157 |
100 |
7.2.2. Материальный баланс колонны деметанизации К1:
Расчет произведён в прикладной программе «MS Excel» по методике, описанной в [1].
Питанием колонны является жидкость с холодильника Х4
Таблица 3. Материальный баланс колонны деметанизации (К1)
Компоненты
|
Питание, Кмоль/час |
Дистиллят D, Поток №2 |
Остаток R, Поток №3 | ||
Состав, % мол |
Расход, Кмоль/час |
Состав, % мол |
Расход, Кмоль/час | ||
СН4 |
84,982 |
99,4 |
84,982 |
- |
- |
С2Н4 |
68,924 |
0,6 |
0,491 |
24,650 |
68,433 |
С2Н6 |
13,046 |
- |
- |
4,699 |
13,046 |
С3Н6 |
168,223 |
- |
- |
60,594 |
168,223 |
С3Н8 |
12,721 |
- |
- |
4,582 |
12,721 |
С4Н10 |
14,785 |
- |
- |
5,326 |
14,785 |
С5Н12 |
0,402 |
- |
- |
0,145 |
0,402 |
С6Н6 |
0,011 |
- |
- |
0,004 |
0,011 |
Итого |
363,094 |
100 |
85,473 |
100 |
277,621 |
Таблица 4. Состав и производительность потоков №№2 и 3.