Материальный баланс установки

Расчетная часть

Материальный баланс установки

Таблица 5.1 - Материальный баланс установки

 

Наименование сырья, конечного продукта	%	Масса, тонн/год	Масса, тонн/сутки	Масса, кг/с
Поступило: Комбинированное сырье   Водородосодержащий газ	97,52     2,48	449746,56     11153,71	1322,78     32,8	15,31     0,37
Итого		460981,27	1355,58	15,68
Получено: Углеводородный газ	3,30	15212,4	44,74	0,52
Изомеризат Пенекса на смешение бензинов	84,42	389160,4	1144,59	13,24
Изомеризат**(Кубовый продукт стабилизатора после регенерации блока осушки)	2,59	13368,5	39,3	0,46
Гептановая фракция (кубовый продукт V-17)	8,51	39229,5	115,4	1,33
Потери	1,18	8297,6	24,4	0,28
Итого	100,00	460981,27	1355,58	15,68

 

Технологический расчет основного аппарата

Материальный баланс колонны.

Таблица 5.2 - Материальный баланс колонны V-17

 

Наименование сырья, конечного продукта	%	Масса, тонн/год	Масса, тонн/сутки	Масса, кг/с
Поступило: Комбинированное сырье + куб стабилизатора		449746,56	1322,78	15,31
Итого		449746,56	1322,78	15,31

Продолжение таблицы 5.2

 

1[а1]
Получено: Изомеризат Пенекса	48,18	200312,51	589,16	6,82
Гептановая фракция (кубовый продукт V-17)	8,21	36924,2	108,6	1,25
Боковой погон	43,11	193885,7	570,25	6,98
Потери	0,53	2383,7	7,01	0,08
Итого:		449746,56	1322,78	15,31

Находим расходы дистиллята и кубового остатка

 

Питание:

,

-молярная масса гексановой фракции, равная 120 ;

-молярная масса бензина, равная 86 ;

X_F -мольная концентрация гексановой фракции в бензине, мол. доля, ;

-массовая концентрация бензина в гексановой фракции масс. доля, .

=

 

Дистиллят:

,

где -мольная концентрация дистиллята, мол. доля, ;

-массовая концентрация дистиллята, масс. доля, .

 

Кубовый остаток:

 

, (4)

X_W- мольная концентрация остатка, мол. доля, ;

- массовая концентрация остатка, масс. доля, .

=

 

Относительный мольный расход питания:

F= , (5)

где F-расход сырья при ректификации, .

 

F= = =4,14 ().

Определяем минимальное число флегмы:

R_мин= (6)

R_мин= ,

где =0,74 – мольная доля бензиновой фракции в паре, равновесной с жидкостью питания.

R=1,3·R_мин+0,3 (7)

R=1,3·2,63+0,3= 3,68

В= =

 

Уравнения рабочих линий:

а) верхней(укрепляющей) части колонны:

y= ·x+ (8)

 

y= +

 

y=0,43·x+0,52

 

б) нижней(исчерпывающей) части колонны:

 

y= (9)

 

y= -

 

y=2,8·x-1,79·0,23

 

y=2,8·x-0,4

Расчеты

 

Тепловая нагрузка холодильника

Тепловую нагрузку определяем по формуле:

 

(1)

Где количество тепла, отнимаемого от изомеризата в холодильнике, кДж/ч; энтальпия изомеризата соответственно при = 363 K = 323 определяемая по таблице [6 с.328 приложение 2.]

Находим:

 

; .

.

Характеристика труб.

Для холодильника выбираем оребренные биметаллические трубы. Для дальнейшего расчета принимаем L=4 м. Количество спиральных витков на 1 м. трубы, Х = 286. Коэффициент оребрения φ = 9.

Трубный пучок делим на три секции по 141 трубе в каждой. Охлаждаемый продукт делает 6 ходов. [6 с.118.]

 

3.4 Коэффициент теплоотдачи со стороны изомеризата.

Определим физические параметры изомеризата при его средней температуре в холодильнике:

 

(5)

 

= = 343 K

Коэффициент теплопроводности:

)

(6)

 

) = = 0,14 Вт/(м·К)

Теплоемкость:

(7)

 

/(кг)

Относительная плотность:

ɑ(Tcp - 293)

(8)

0,762кг/м³

Где - ɑ средняя температурная поправка на 1К, определенная по таблице [13, c.34]

Определяем минимальное значениеRe:

Re = 104 =

(9)

Откуда:

(10)

 

Для проектируемого холодильника выбираем скорость изомеризата w = 1,5 > . Тогда:

При Re> для определения коэффициента теплоотдачи со стороны изомеризата воспользуемся формулой:

(11)

Где критерий Прандтля при температуре ; критерий Прандтля при температуре стенки трубы со стороны изомеризата ; поправочный коэффициент, учитывающий отношение трубы L к ее диаметру[9.C.186], в нашем случае равный 1.

Найдем критерий Прандтля при температуре :

(12)

 

Предварительно принимаем температуру стенки трубы со стороны изомеризата K.

Средний температурный напор

Δ

(13)

При многоходовом потоке теплоносителя в трубном пространстве холодильника и одноходовом потоке теплоносителя в межтрубном пространстве средний напор по методу Белоконя [5,c.561]:

Здесь Δ средний температурный напор, К; соответственно большая и меньшая разность температур, определяемая по формулам:

ΔТ ΔТ

(14)

Где θ – разность среднеарифметических температур горячего и холодного теплоносителей.

(15)

А ΔТ – характеристическая разность температур горячего и холодного теплоносителей

ΔТ =

(16)

Рассчитаем ΔТ по формуле:

Где Δ = перепад температур в горячем потоке; Δ перепад температур в холодном потоке; Р – индекс противоточности. Р = 0,98 [10, с.562].

Находим:

Δ = 363 – 323 = 40 К;

Δ

ΔТ =

 

Тогда

3.6 Коэффициент теплоотдачи при поперечном обтекании воздухом пучка оребренных труб

При спиральном оребрении труб, расположенных в шахматном порядке, для определения коэффициента теплоотдачи воспользуемся формулой:

(17)

Где λ = 0,0274 Вт/(м·К) – коэффициент теплопроводности воздуха при его средней температуре [3, с.547 таблица 2.1]; плотность воздуха при его средней температуре; скорость воздушного потока в сжатом сечении одного ряда труб оребренного пучка, м/с; динамическая вязкость воздух при средней температуре, Па·с; Pr = 0,711 –критерий Прандтля при средней температуре; – средняя толщина ребра, м.

Величину определим по формуле:

(18)

Где скорость набегающего воздушного потока при входе в трубный пучок, то есть в свободном сечении перед секциями оребренных труб; σ= ( поперечный шаг оребренных труб, принятые ранее равным 0,052 м)

σ =

высота ребра; = 0,0035 м – шаг ребер.

Скорость набегающего воздушного потока:

(19)

Где действительный секундный расход воздуха, м/с; – фронтальное к потоку воздуха сечение аппарата.

Таким образом

= 4 м/с

Средняя толщина ребра:

(20)

Где толщина ребра в его вершине; толщина ребра в его основании.

Имеем:

Скорость воздушного потока в сжатом сечении:

Динамическая вязкость воздуха при средней температуре:

μ = v 17,4· Па·с [3, с.547 таблица 2.1]

Подставив в формулу значения всех величин, получим:

Вт/()

Расчетная часть

Материальный баланс установки

Таблица 5.1 - Материальный баланс установки

 

Наименование сырья, конечного продукта	%	Масса, тонн/год	Масса, тонн/сутки	Масса, кг/с
Поступило: Комбинированное сырье   Водородосодержащий газ	97,52     2,48	449746,56     11153,71	1322,78     32,8	15,31     0,37
Итого		460981,27	1355,58	15,68
Получено: Углеводородный газ	3,30	15212,4	44,74	0,52
Изомеризат Пенекса на смешение бензинов	84,42	389160,4	1144,59	13,24
Изомеризат**(Кубовый продукт стабилизатора после регенерации блока осушки)	2,59	13368,5	39,3	0,46
Гептановая фракция (кубовый продукт V-17)	8,51	39229,5	115,4	1,33
Потери	1,18	8297,6	24,4	0,28
Итого	100,00	460981,27	1355,58	15,68