Расчет колонны выделения фракции 120-128 (стр. 1 из 4)
Санкт-Петербургский государственный технологический институт
(Технический университет)
Кафедра технологии Факультет химической технологии
нефтехимических и органических веществ и
углехимических производств полимерных материалов
Курс 5
Группа 443
Курсовая работа
Тема: «Расчет колонны выделения фракции 120-128»
Студент Николаев Ю.В.
Личная подпись
Руководитель Пекаревский Б.В.
Личная подпись
Оценка
Подпись руководителя
Санкт–Петербург 2008 г.
Содержание
Исходные данные для расчета
1. Определение физико-химических свойств компонентов питания
2. Состав и расходы компонентов питания
3. Состав и расходы компонентов дистиллята
4. Состав и расходы компонентов остатка
5. Расчет мольной доли отгона. Определение составов паровой и жидкой фаз двухфазного питания
6. Определение температур верха и низа колонны
7. Определение флегмового числа
8. Тепловой баланс ректификационной колонны
9. Расчет величин внутренних потоков жидкости и пара в колонне
Предварительный расчет диаметра колонны для укрепляющей секции
Предварительный расчет диаметра колонны для отгонной секции
Литература
Исходные данные
Производительность колонны по сырью: F=214480
Температура ввода сырья: tF=180 ºC
Давление в секции питания: PF=0,25 МПа
Давление наверху колонны: РВ=0,22 МПа
Давление внизу колонны: РН=0,28 МПа
Состав сырья: Фракция XF 102 – 120 0,18
Легко кипящий компонент 120 – 124 0,05
Тяжело кипящий компонент 124 – 128 0,05
128 – 150 0,295
150 – 179 0,425
Содержание легко кипящего компонента в дистилляте:
yD=0,16
Содержание легко кипящего компонента в кубовом остатке:
xW=0,016
1. Определение физико-химических свойств компонентов питания
| Фракция | tср, ºC | d20i кг/м³ | ai | d15i кг/м³ | Kw | Mi, кг/кмоль | xFi | xFi' |
| 102-120 | 111,0 | 0,746 | 9,003* 10^-4 | 0,751 | 11,77 | 106,30 | 0,180 | 0,209 |
| 120-124 | 122,0 | 0,755 | 9,002* 10^-4 | 0,760 | 11,74 | 112,02 | 0,050 | 0,055 |
| 124-128 | 126,0 | 0,758 | 9,0015* 10^-4 | 0,763 | 11,73 | 114,25 | 0,050 | 0,054 |
| 128-150 | 139,0 | 0,768 | 9,000* 10^-4 | 0,773 | 11,71 | 121,60 | 0,295 | 0,299 |
| 150-179 | 164,5 | 0,785 | 8,998* 10^-4 | 0,790 | 11,69 | 137,03 | 0,425 | 0,383 |
1.1. Определяем относительную плотность компонентов при 20 ºC.
1.2. Определяем относительную плотность компонентов при 15 ºC.
где а – температурная поправка
1.3. Рассчитываем величину характеризующего фактора.
Рассчитываем молекулярные массы узких фракций (по уравнению Войнова).
1.4. Определяем среднюю молекулярную массу питания
MF=123,38 кг/кмоль
1.5. Определяем мольные доли компонентов питания
Состав и расходы компонентов питания
| Фракция | xFi | xFi' | fi, кг/час | fi', кмоль/час |
| 102-120 | 0,180 | 0,209 | 38606,4 | 363,33 |
| 120-124 | 0,050 | 0,055 | 10724,0 | 95,61 |
| 124-128 | 0,050 | 0,054 | 10724,0 | 93,87 |
| 128-150 | 0,295 | 0,299 | 63271,6 | 519,78 |
| 150-179 | 0,425 | 0,383 | 91154,0 | 665,81 |
| Сумма | 1 | 1 | 214480 | 1738,40 |
1.6. Определяем мольный расход питания
F'=F/MF=1738,4 кмоль/час
1.7. Рассчитываем массовые и мольные расходы компонентов питания
1.8.
1.9. Определяем относительную плотность
d15F=0,724+5*8,997*10^-4=0,799 кг/м³
tF=180 ºC =>
d20iF=0,794 кг/м³ 
3. Состав и расходы компонентов дистиллята
3.1 Определяем массовый расход дистиллята
D=50641,1 кг/час3.2 Определяем расход легкого ключевого компонента в дистилляте
d120-124=D*yD=50641,1*0,16=8102,6 кг/час
| Фракция | yDi | yDi' | d, кг/час | d', кмоль/час |
| 102-120 | 0,762 | 0,772 | 38606,4 | 363,33 |
| 120-124 | 0,160 | 0,154 | 8102,6 | 72,33 |
| 124-128 | 0,078 | 0,074 | 3932,1* | 34,42 |
| 128-150 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 150-179 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Сумма | 1 | 1 | 50641,1 | 470,1 |
3.3. Определяем расход тяжелого ключевого компонента в дистилляте
d(124-128)=50641,1 – (38606,4 + 8102,6)=3932,1
Если в дистилляте присутствуют компоненты более легкие, чем ЛКК, то:
1) их расходы в дистилляте численно равны их расходам в питании
2) суммы их расходов необходимо вычитать из общего расхода дистиллята при определении d ТКК.
3.4. Определяем массовую долю ТКК в дистилляте.
yDткк=dткк/D=3932,1/50641,1=0,078
3.5 Определяем мольные расходы компонентов дистиллята.
di' = di / Mi
Найдем суммарный мольный расход дистиллята D'=Σdi'=470,10 кмоль/час
3.6. Определяем среднюю молекулярную массу дистиллята.
MD=D/D'=50641,1/470,1=107,72 кг/кмоль
3.7. Определяем относительную плотность
d15=0,753 кг/м³3.8. Определяем мольные доли компонентов дистиллята
yD'=( yDi*MD)/Mi
4. Состав и расходы компонентов остатка
| Фракция | xWi | xWi' | Wi, кг/час | Wi', кмоль/час |
| 102-120 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 120-124 | 0,016 | 0,018 | 2621,4 | 23,28 |
| 124-128 | 0,042 | 0,047 | 6791,9 | 59,45 |
| 128-150 | 0,386 | 0,410 | 63271,6 | 519,78 |
| 150-179 | 0,556 | 0,525 | 91154 | 665,81 |
| Cумма | 1 | 1 | 163838,9 | 1268,3 |
4.1. Определяем расходы компонентов в кубовом остатке и массовый и мольный расход в остатке в целом
Wi=fi – di Wi'=fi' – di'
W=F – D W'=F' – D'
W=214480 – 50641,1 = 163838,9 кг/час
W'=1738,4 – 470,1 = 1268,3 кмоль/час
4.2. Определяем массовые и мольные доли
xWi = Wi / W
xWi' = Wi' / W'
4.3. Определяем относительную плотность и среднюю молекулярную массу кубового остатка
d15W = 0,782 кг/м³MW = W/W'=129,2 кг/кмоль
5. Расчет мольной доли отгона. Определение составов паровой и жидкой фаз двухфазного питания
5.1. Рассчитываем величину вспомогательной функции
f(Ti)=f(180+273)=3.965.2. Рассчитываем значение давления насыщенных паров узких фракций по формуле Ашворта
| Фракция | xFi' | f(Ti) | Pi,МПа | KPi | S | ||
| e'=0,3 | e'=0,4 | e'=0,5 | |||||
| 102-120 | 0,209 | 5,32 | 0,478 | 1,91 | 0,164 | 0,153 | 0,144 |
| 120-124 | 0,055 | 5,06 | 0,378 | 1,51 | 0,048 | 0,046 | 0,044 |
| 124-128 | 0,054 | 4,97 | 0,347 | 1,39 | 0,048 | 0,047 | 0,045 |
| 128-150 | 0,299 | 4,70 | 0,262 | 1,05 | 0,295 | 0,293 | 0,292 |
| 150-179 | 0,383 | 4,22 | 0,147 | 0,59 | 0,437 | 0,458 | 0,482 |
| Σ 0,992 | Σ 0,997 | Σ 1,007 | |||||
5.3. Рассчитаем константу фазового равновесия.
KPi=Pi/PF PF = 0,25 МПа
5.4. Определяем мольную долю отгона по формуле Трегубова
| Фракция | XFi' | XFi | Xi' | Xi | yi' | yi |
| 102-120 | 0,209 | 0,180 | 0,150 | 0,127 | 0,287 | 0,253 |
| 120-124 | 0,055 | 0,050 | 0,045 | 0,040 | 0,068 | 0,063 |
| 124-128 | 0,054 | 0,050 | 0,046 | 0,042 | 0,064 | 0,061 |
| 128-150 | 0,299 | 0,295 | 0,293 | 0,283 | 0,308 | 0,311 |
| 150-179 | 0,383 | 0,425 | 0,466 | 0,508 | 0,275 | 0,313 |
5.5. Определяем мольные доли компонентов в жидкой фазе питания
5.6. Рассчитываем мольные доли компонентов в паровой фазе питания
yi'=Kpi * Xi'
5.7. Определяем средние молекулярные массы жидкой и паровой фаз
Mx= Σ Xi'*Mi Mx=125,73 кг/кмоль
My= Σ yi'*Mi My=120,57 кг/кмоль
5.8. Определяем относительную плотность