реферат, рефераты скачать Информационно-образоательный портал
Рефераты, курсовые, дипломы, научные работы,
реферат, рефераты скачать
реферат, рефераты скачать
МЕНЮ|
реферат, рефераты скачать
поиск
Расчет стоимости ректификационной установки

Расчет стоимости ректификационной установки

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

"Ярославский государственный технический университет"

Кафедра "Химических технологий органических веществ"






РАСЧЕТ СТОИМОСТИ РЕКТИФИКАЦИОННОЙ УСТАНОВКИ

Курсовой проект по дисциплине

"Инженерное оформление ХТП"

вариант № 16





 Работу выполнил:

студент группы ЗЭУХ–48а

__________ И.А. Монахова

_____/___________200__ г.








2008

Реферат


ректификация, колонна, многокомпонентная смесь, материальный баланс, теплообменные аппараты, насосы, стоимость

Объектом исследования является процесс разделения многокомпонентной смеси, включающей в себя: пропан, n–бутан, n–пентан, n–гексан.

Цель проекта — расчет параметров технологического оборудования ректификационной установки и ее стоимости.

В результате проекта произведен расчет составляющих ректификационной установки, выбраны стандартные аппараты, произведен расчет стоимости ректификационной установки.


СОДЕРЖАНИЕ


1 Расчет материального баланса

2 Расчет технологического оборудования

2.1 Расчет аппарата Е–1

2.2 Расчет аппарата Н–2

2.3 Расчет аппарата Т–3

2.4 Расчет аппарата К–4

2.5 Расчет аппарата Т–5

2.6 Расчет аппарата Е–6

2.7 Расчет аппарата Н–7

2.8 Расчет аппарата Т–8

2.9 Расчет аппарата Н–9

3 Расчет стоимости установки

3.1 Расчет аппарата Е–1

3.2 Расчет стоимости аппарата Н–2

3.3 Расчет стоимости аппарата Т–3

3.4 Расчет стоимости аппарата К–4

3.5 Расчет стоимости аппарата Т–5

3.6 Расчет стоимости аппарата Е–6

3.7 Расчет стоимости аппарата Н–7

3.8 Расчет стоимости аппарата Т–8

3.9 Расчет стоимости аппарата Н–9

3.10 Расчет суммарных затрат на энергию

3.11 Расчет полных капитальных затрат

3.12 Расчет амортизационных отчислений

3.13 Расчет суммарных годовых затрат


1. Расчет материального баланса


Для составления материального баланса зададимся составом питания (составом исходной смеси) и содержанием ключевых компонентов в дистилляте и кубовом остатке. В таблице 1 представлены исходные данные.


Таблица 1 — Исходные данные

Наименование

Ед. изм

Значение

А

В

С

Содержание в исходной смеси:

1.                    Пропан (л.к.к.)

2.                    n–Бутан (т.к.к.)

3.                    n–Пентан

4.                    n–Гексан

Масс. доля


0,2

0,3

0,1

0,4


15,7260

15,6782

15,8333

15,8366


1872,46

2154,90

2477,07

2697,55


–25,16

–34,42

–39,94

–48,78

Расход исходной смеси

кг/ч

30000




Содержание л.к.к. в кубе

кмоль/ч

2




Содержание т.к.к. в дистилляте

кмоль/ч

2





Номер легкого ключевого компонента — 1;

Номер тяжелого ключевого компонента — 2.

По полученным данным составляем материальный баланс процесса и сводим его в таблицу 2.


Таблица 2 — Материальный баланс

Компонент

мол. масса

F

D

W

Gi

кг/час

масс. доля

Vi

кмоль/ час

мол. доля

Gi

кг/час

масс. доля

Vi

кмоль/ час

мол. доля

Gi

кг/час

масс. доля

Vi

кмоль/ час

мол. доля

Пропан (л.к.к.)

44

6000

0,2

136,36

0,2885

5912

0,9808

134,36

0,9853

88

0,0037

2,00

0,0059

n-Бутан (т.к.к.)

58

9000

0,3

155,17

0,3282

116

0,0192

2,00

0,0147

8884

0,3706

153,17

0,4554

n-Пентан

72

3000

0,1

41,67

0,0881

0

0,0000

0,00

0,0000

3000

0,1251

41,67

0,1239

n-Гексан

86

12000

0,4

139,53

0,2952

0

0,0000

0,00

0,0000

12000

0,5006

139,53

0,4148















ИТОГО


30000

1,0

472,74

1,0000

6028

1,0000

136,36

1,0000

23972

1,0000

336,37

1,0000


На рисунке 1 представлена технологическая схема ректификационной установки.


Рисунок 1 — Технологическая схема ректификационной установки


2. Расчет технологического оборудования


2.1 Расчет аппарата Е–1


Аппарат Е–1 представляет собой емкость, которая предназначена для сбора и временного хранения исходной смеси.

Определяем требуемую вместимость емкости:


V = ,


где G — массовый расход жидкости (питания установки), кг/ч;

τ — время пребывания жидкости в емкости, ч;

ρсм — плотность смеси (по питанию), кг/м3;

K — коэффициент заполнения емкости.

Сырье на ректификационную установку приходит с температурой 20 ОС. При данной температуре определяем плотность жидкости по формуле:


ρсм = ∑ ρi ∙ xiF,


где ρi — плотность i-го компонента смеси, кг/м3;

xiF — массовая доля i-го компонента смеси в питании.

ρсм = 582,00∙0,20 + 579,00∙0,30 + 626,00∙0,10 + 659,00∙0,40 = 616,30 кг/м3.

G = 30000 кг/ч;

τ = 1,5 ч;

K = 0,75.

Требуемый объем емкости составит:


V = = 97,3552 м3.

К установке принимаем емкость по ГОСТ 9931–79, типа ГЭЭ, с характеристиками:

-Вместимость — 100 м3;

-Диаметр — 3000 мм;

-Длина — 13945 мм;

-Масса — 15740 кг;

-Количество — 1 шт.


2.2 Расчет аппарата Н–2


Аппарат Н–2 — насос — предназначен для подачи сырья ректификационной установки в качестве питания на ректификационную колонну К–4 через теплообменник Т–3.

Подбор насоса производим по объемной скорости подачи смеси и напору.

Объемную скорость подачи смеси определяем по формуле:


Q = , м3/ч,


где G — массовый расход жидкости, кг/ч;

ρсм — плотность смеси, кг/м3;

Q = = 48,6776.

Определяем развиваемый насосом напор:


H = + Hг +Δh,


где Р1 — давление в аппарате из которого перекачивается жидкость, Па;

Р2 — давление в аппарате, в который перекачивается жидкость, Па;

Нг — геометрическая высота подъема жидкости, м;

Δh — потери напора, м.

Р1 = 312382 Па; Р2 = 2008009 Па; Нг = 8,5 м; Δh = 7м;

H = + 8,5 +7 = 296,2449 м.

К установке принимаем насос согласно ТУ 26–06–1258–80, тип 5Н–5×4, с характеристиками:

-Производительность — 98 м3/ч;

-Напор — 320 м. ст. ж.;

-Частота вращения двигателя — 2950 об/м;

-Мощность — 236 кВт;

-Количество — 2 шт. (один насос в резерве).


2.3 Расчет аппарата Т–3


Теплообменник Т–3 (пароподогреватель) предназначен для подогрева исходной смеси ректификационной установки водяным паром до необходимой температуры.

Необходимо определить тепловую нагрузку, по формуле:


Q = ∑ Gi ∙ ci ∙ (tF – 20) / 3600, кВт,


где Gi — содержание в питании i-го компонента;

ci — теплоемкость i-го компонента (табличные данные), кДж/кг;

tF — температура питания колонны, ОС.

Q = (6000∙2,65∙(107,25 – 20) + 9000∙2,6∙(107,25 – 20) +

+ 3000∙2,4∙(107,25 – 20) + 12000∙2,51∙(107,25 – 20)) / 3600 =

= 1301,902 кВт.

В качестве теплоносителя принимаем водяной пар с параметрами:

-Температура — 132,9 ОС;

-Давление — 0,3 МПа;

-Теплота конденсации — 2171 кДж/кг.

Температурная схема потоков в аппарате выглядит следующим образом (рисунок 2):


Рисунок 2 — Температурная схема потоков в аппарате Т–3


Средняя разность температур в теплообменнике можно определить по формуле:


Δtср = ,


где Δtб — большая разность температур в теплообменнике, ОС;

Δtм — меньшая разность температур в теплообменнике, ОС.

Δtб = 112,9 ОС; Δtм = 25,65 ОС.

Подставив данные в формулу, получим среднюю разность температур в теплообменнике:

Δtср = = 58,8748 ОС.


Расход пара определим по формуле:


Gпара = ,


где Q — тепловая нагрузка на аппарат, кВт;

rпара — теплота конденсации водяного пара, кДж/кг.

Gпара = = 0,5997 кг/с.

Необходимая поверхность теплопередачи определяется по формуле:


F = , м2,


где Q — тепловая нагрузка, кВт;

К — коэффициент теплопередачи (справочные данные), Вт/м2∙ОС, К = 250;

Δtср — средняя разность температур теплообменника, ОС.

F = = 44,2261 м2.

В соответствии с полученным значением поверхности теплопередачи, принимаем к установке теплообменник по ГОСТ 15122–79, тип ТН, с характеристиками:

-Поверхность теплообмена — 47 м2;

-Длина трубок — 6,0 м;

-Диаметр трубок — 25×2 мм;

-Число ходов — 2;

-Количество трубок — 100;

-Диаметр кожуха — 400 мм;

-Количество — 1шт.


2.4 Расчет аппарата К–4


Для ректификационной колонны необходимо выбрать режим работы колонны. Выбор режима работы колонны сводится к определению температуры и давления в колонне.

TD — температура верха колонны. Задаемся этой температурой, TD = 60 ОС = 333 К.

Уравнение Антуана:


PiD = , атм,


где PiD — давление насыщенных паров i-го компонента, атм;

Ai, Bi, Ci — вправочные данные давления насыщенных паров i-го компонента.

Согласно закону Рауля, давление смеси определяется по формуле:


Рсм = ∑ (xi ∙ PiD),


xi — мольная доля i-го компонента в смеси.

Используя программный пакет MS Excel рассчитано давление насыщенных паров компонентов и давление дистиллята (таблица 3).


Таблица 3 — Определение давления верха ректификационной колонны

P1 d

15420,06

20,289555


19,99197

P2 d

4726,97

6,2196917


0,091222

Pобщ d




20,0832

TD



60,00



Далее, зная уравнение Антуана и закон Рауля, принимая во внимание тот факт, что давление по всей колонне онинаковое, используя программный пакет MS Excel с помощью функции "подбор параметра" определим температуры питания и куба колонны (таблица 4, таблица 5).


Таблица 4 — Определение температуры питания колонны

P1 f

34642,98

45,582867


13,14862

P2 f

12672,16

16,673897


5,473076

P3 f

5190,09

6,8290688


0,601908

P4 f

2205,12

2,9014769


0,85641

Pобщ f




20,08001

TF



107,25


Страницы: 1, 2



© 2003-2013
Рефераты бесплатно, рефераты литература, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты медицина, рефераты на тему, сочинения, реферат бесплатно, рефераты авиация, курсовые, рефераты биология, большая бибилиотека рефератов, дипломы, научные работы, рефераты право, рефераты, рефераты скачать, рефераты психология, рефераты математика, рефераты кулинария, рефераты логистика, рефераты анатомия, рефераты маркетинг, рефераты релиния, рефераты социология, рефераты менеджемент.