Всё сдал! - помощь студентам онлайн Всё сдал! - помощь студентам онлайн

Реальная база готовых
студенческих работ

Узнайте стоимость индивидуальной работы!

Вы нашли то, что искали?

Вы нашли то, что искали?

Да, спасибо!

0%

Нет, пока не нашел

0%

Узнайте стоимость индивидуальной работы

это быстро и бесплатно

Получите скидку

Оформите заказ сейчас и получите скидку 100 руб.!


Поверочный расчет печи П-101 1,2, колонны К-62 и Т-64

Тип Реферат
Предмет Химия
Просмотров
757
Размер файла
200 б
Поделиться

Ознакомительный фрагмент работы:

Поверочный расчет печи П-101 1,2, колонны К-62 и Т-64

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

Пермский государственный технический университет

Пояснительная записка к курсовой работе:

Поверочный расчет печи П-101/1,2, колонны К-62 и Т-64

Выполнил студент гр.:

Проверил преподаватель:

2010 г.

Содержание.

Введение…………………………………………………………………………….3

1. Литературный обзор………………………………………………………………..4

1.1. Способы получения этилбензола…...………………………………………........4

1.1.1. Характеристика способа получения этилбензола алкилированием бензола этиленом………………………………………………………………………………..4

1.1.2. Характеристика получения этилбензола дегидрированием этана….….….6

1.1.3. Характеристика получения этилбензола из бутадиена……….……....……7

1.1.4. Характеристика получения этилбензола из ксилольных фракций....…......8

1.2. Химизм процесса………………………………………………………………….9

1.2.1. Химизм процесса алкилирования бензола этиленом………………..……..9

1.2.2. Сущность процесса трансалкилирования….……....…......…..…….……..11

2. Технологическая часть…………………………………….……….………………12

2.1. Описание технологической схемы……………..…………..……………………12

2.1.1. Система извлечения этилбензола….…….…………….………………...….12

2.2Поверочный расчет печи П-101/1,2 ……….……….……….….………….……...13

2.2.1Расчет процесса горения……….….……...….…...........…...…….….……….13

2.2.2 Расчет КПД печи, тепловой нагрузки, расхода топлива…….….………….16

2.2.3 Расчет радиантных камер..……....……….………….…...…...………...……18

2.2.4 Расчет конвективной камеры…….………….…….……….………………...21

2.3 Расчет колонны К-62………...…………….……….….……….……….…………23

2.4 Расчет теплообменника Т-64………….…….……..………….…………………..27

Вывод………………………………………………...……….……………………29

Список использованной литературы……………………………………………..30

Введение.

Ароматические углеводороды (бензол, толуол, ксилолы, этилбензол) представляют собой важнейший вид сырья для промышленного тяжелого органического синтеза, являются высокооктановым компонентом бензинов, а также могут быть использованы как полупродукты тонкого и тяжелого органического синтеза. Поэтому необходимо, важно и перспективно развивать производство ароматических углеводородов[8].

К наиболее многотоннажным продуктам относится этилбензол.

Его практическое применение состоит почти исключительно в дальнейшем превращении в стирол, являющийся одним из важнейшим мономеров для выработки пластических масс и синтетического каучука.

Промышленное производство этилбензола в России впервые было организовано в 1936 году[3].

1. Литературный обзор.

Этилбензол - C6H5 – C2H5 – бесцветная жидкость с запахом бензола, кипящая при 136ºC.

Обладает свойствами ароматических соединений. Содержится в сырой нефти, продуктах каталитического риформинга нефтяных фракций и легких фракциях смолы коксования угля, откуда он может быть легко выделен. ПДК в атмосферном воздухе 0,02 мг/м3 , в водоемах хозяйственно-бытового пользования 0,01 мг/л. Температура воспламенения - 15°С, самовоспламенения - 432°С[8].

Способы получения этилбензола

Характеристика способа получения этилбензола

алкилированием бензола этиленом

Алкилирование бензола этиленом является основным способом для получения этилбензола. Синтез этого соединения протекает только в присутствии катализатора, обладающего селективными свойствами. Данный процесс осуществляется на твердом или жидком катализаторе. В качестве твердофазных катализаторов используют алюмосиликаты и цеолиты. Жидкие – готовят на основе хлорида алюминия и фторида бора. Выбор катализаторов зависит от технологического оформления процесса.

При применении твердофазных катализаторов упрощается подготовка сырья, можно отказаться от специальных операций отделения катализатора, нейтрализации и промывки реакционной массы.

В промышленной практике применяют несколько вариантов получения этилбензола на цеолитных катализаторах, которые различаются технологическим оформлением стадий. В процессе фирмы UnionOil (рис 1.1) рецикл диэтилбензолов в зону алкилирования позволяет избежать дезактивации катализатора, вызываемую полимеризацией и циклизацией олефинов. Поскольку рецикл побочных продуктов – полиалкилбензолов также уменьшает длительность пробега катализатора, диспропорционирование последних в этилбензол проводят в отдельной реакционной зоне.

Схема синтеза этилбензола по методу фирмы UnionOil.

1, 3, 7 – подогреватели; 2 – реактор; 4,5,6 – ректификационные колонны; 8 – ректор переалкилирования.

Рис 1.1

Реакцию проводят при 175 – 315 ºC и давлении 3 – 10 МПа, что обеспечивает образование жидкой фазы, которая вымывает полимерные отложения с поверхности катализатора.

Данная технологическая схема отличается отсутствием отходов, относится к энергосберегающей, т.к. кубовый остаток и отходящие газы снимают потребности установки в топливе на 60%.

Наибольшее распространение получили схемы на основе жидких катализаторов (хлорида алюминия).

Хлорид алюминия используется в процессе жидкого комплекса. Его готовят в аппарате с мешалкой при небольшом нагревании (60 – 70 ºC) из алкилбензольной фракции, хлорида алюминия, этилхлорида и бензола. Этилхлорид взаимодействует с бензолом, образуя этилбензол и хлорид водорода, являющийся промотором катализатора. При растворении хлорида алюминия в бензоле в присутствии HCl образуется комплекс, который затем взаимодействует с этиленом и дает целевой этилбензол.

В процессе алкилирования бензола с хлоридом алюминия циркулируют значительные объемы жидкого катализаторного комплекса. Причем в реакционной массе две жидкие фазы: катализаторный комплекс и смесь бензола и алкилбензолов. В результате возможность подъема температуры процесса ограничена, т.к. при температуре выше 130 ºC комплекс дезактивирует и разрушается.

Схема получения этилбензола.

1 – емкость: 2 – реактор; 3 – обратный холодильник; 4, 5 – скрубберы; 6 – отстойник; 7,8,9 – промывные колонны; 10 – нагреватель; 11, 14, 17 – ректификационные колонны; 12, 15 – конденсаторы-холодильники; 13,16,19 – кипятильники; 20 – вакуум-приемник; 21 – холодильник.

Рис.1.2

1.1.2.Характеристика способа получения этилбензола каталитическим дегидрированием этана

Специалистами фирмы ”TheDowChemicalCo” заявлен способ получения этилбензола включающий:

- взаимодействие этана в зоне дегидрогенизации с катализатором (цеолит и промоторный металл – Ga, Zn, Pt, их комбинации). Параметры процесса составляют 550 - 750 ºC, объемная скорость газового потока 100 – 500 ч-1. В этих условиях получен продукт дегидроогенизации (ПДГ) в виде пара, содержащего в основном этилен и непрореагировавший этан;

- взаимодействие ПДГ с бензолом в присутствии катализатора алкилирования (SiO2/Al2O3) при температуре 100 – 300 ºC.

После алкилирования смесь легко разделяется фракционной перегонкой. Непрореагировавший этан возвращается в зону дегидрогенизации, бензол – в зону алкилирования[8].

1.1.3.Характеристика способов получения этилбензола из бутадиена

Фирмой “DSMResearchB.V.” разработан в полупромышленном масштабе двухстадийный процесс производства этилбензола из бутадиена.

Первая стадия процесса представляет собой жидкофазную димеризацию бутадиена на катализаторе динитрозил железа на цинке с образованием винилциклогексена. Конверсия бутадиена составляет 95%, а селективность превращения его в винилциклогексен – 100%.

На второй стадии винилциклогексен в газовой фазе подвергается дегидрированию с образованием этилбензола на палладиевом катализаторе на оксидно-магниевом носителе. Конверсия винилциклогексена составляет 100%, селективность 95%.

Винилциклогексен из секции димеризации направляют в виде пара в стационарный реактор дегидрирования при 260 ºC. Реакция дегидрирования протекает с высокой скоростью. Полное превращение винилциклогексена достигается за 10 с. Селективность по этилбензолу составляет 95 – 98% в зависимости от температуры на выходе из реактора. Единственным побочным продуктом, кроме водорода, является этилциклогексан.

После охлаждения и конденсации продуктов реакции, водород отделяют в газожидкостном сепараторе. Затем этилциклогексан отделяют от этилбензола в вакуумной колонне со структурированной насадкой.

Преимущества процесса по сравнению с обычным способом производства этилбензола из бензола и этилена являются более низкие капиталовложения из-за болнизкой стоимости сырьяи простота схемы.

Голландская фирма”DSM” разработала процесс поизводства этилбензола на основе бутадиена с использованием в качестве катализатора раствора Fe(NO)2Cl в тетрагидрофуране, содержащем порошок цинка. Температура суспензионной системы 80 ºC, давление определяется парциальным давлением реагентов. Степень конверсии бутадиена >95%[8].

1.1.4 Характеристика способа выделения этилбензола

из ксилольных фракций.

Ксилольные фракции различаются соотношением изомеров ксилола и содержанием этилбензола. Примерный состав ксилольных фракций (в мас.%):

Таблица 1.1

О-ксилолМ-ксилолП-ксилолЭтилбензол
Коксохимический ксилол10-1252-6014-208-12
Нефтяной ксилол20-2440-4518-2014-16

Разделение этих фракций состоит в четкой ректификации, обычно совмещаемой с изомеризацией ксилолов и выделением ценного п-ксилола кристаллизацией. Из смесей с ксилолами этилбензол можно выделить путем его селективной адсорбцией на Cs-форме цеолита марки X. В качестве десорбента американская фирма «UOP» рекомендует применять смесь пара – диэтилбензола и толуола[8].

1.2. Химизм процесса.

1.2.1 Химизм процесса алкилирования бензола этиленом.

В данный момент на предприятии ЗАО «Сибур-Химпром» вводится в эксплуатацию установка по получению этилбензола на твердофазном катализаторе.

В жидкой фазе реактора алкилирования этилен практически полностью вступает в реакцию с избыточным бензолом, образуя этилбензол (ЭБ):

Процесс протекает при температуре Т=+220÷+255°С, давлении Р=34кгс/см2 (3,4МПа). Эта реакция носит экзотермический характер, что приводит к постепенному повышению температуры от одного слоя катализатора к другому, тепловой эффект равен 27,6 ккал/моль (115,556кДж/моль).

Небольшое количество полученного этилбензола подвергается дальнейшему этилированию с образованием совместно именуемых полиэтилбензолов (ПЭБ):

Эти побочные процессы идут также с выделением тепла, тепловой эффект каждой из реакций составляет 27,8ккал/моль (116,393кДж/моль).

Ди- и триэтилбензолы выделяются из ЭБ внутри секции дистилляции установки ЭБ с последующим превращением в ЭБ за счет трансалкилирования с бензолом.

Фракция ЭБ, проходящая дальнейшее алкилирование до ПЭБ, зависит от свойственной моноалкилированной избирательности катализатора, пропорции сырьевых компонентов бензола и этилена (соотношения Б/Э), содержания ЭБ в подаваемом в реактор бензоле и от количества слоев катализатора алкилирования. Низкая величина ПЭБ означает, что потребуется меньше усилий на очистку от ПЭБ, небольшой реактор трансалкилирования и невысокий расход подаваемого туда бензола. Это важно также потому, что чем меньше рецикл ПЭБ, тем меньше побочных продуктов образуется в реакторе трансалкилирования и, соответственно, повышается производительность и качество продукта. При увеличении соотношения Б/Э падает доля образующихся ПЭБ, но при этом необходимо затратить больше усилий на извлечение бензола. Применение катализатора алкилирования EBMax обеспечивает низкий выход ПЭБ даже при небольшом соотношении Б/Э (Оптимальное соотношение Б/Э составляет свыше 2,47:1).

Внутри ректора алкилирования образуются также некоторые побочные продукты, которые не удается сразу же превратить в ЭБ. Главную роль здесь играет олигомеризация этилена:

Бутен может реагировать с бензолом, образуя при этом бутилбензол:

Олигомеры могут также образовывать неароматические углеводородные соединения (в основном, циклопарафины), которые кипят в диапазоне рабочих температур бензола. Количество олигомеров, формирующихся над катализатором алкилирования EBMax, чрезвычайно мало. Вследствие таких реакций внутри реактора алкилирования образуется небольшое количество бутилбензола и неароматических углеводородов.

Кроме того, в реакторе алкилирования EBMax формируется небольшое количество тяжелых соединений, которые представлены в основном диарилалканами типа дифенилэтана, а также более глубоко алкилированными соединениями. Они удаляются в колонне ПЭБ в виде кубовых остатков[3].

1.2.2 Сущность процесса трансалкилирования

ПЭБы, полученные на стадии алкилирования, удаляются за счет реакции с бензолом в процессе трансалкилирования, превращаясь в дополнительный ЭБ. Превращение ПЭБ в ЭБ происходит избирательным образом на катализаторе трансалкилирования EBMax. Для увеличения степени превращения внутрь реактора подается небольшой избыток бензола.

Небольшое количество бутилбензола, образовавшееся на стадии алкилирования, эффективно превращается в соединения, которые легко отделяются путем дистилляции. В основном они представлены бутаном, который удаляется вместе со сбросным газом, а дифениловые соединения (дифенилэтан и его производные) отводятся в виде кубовых остатков колонны ПЭБ. Небольшая фракция бутилбензола превращается в пропилбензол и этилбензол.

Сырьевой бензол, как правило, содержит порядка 0,05÷0,1% (масс.) неароматических соединений, в основном цикло- и изопарафины. Те соединения, чья точка кипения близка к бензолу, не удаляются напрямую вместе с ЭБ или побочными продуктами. В первую очередь, они удаляются за счет реакции трансалкилирования с образованием тяжелых соединений, которые покидают установку ЭБ вместе с кубовыми остатками. Наличие высоких концентраций неароматических соединений, например, свыше 0,1% (масс.), может привести к существенному повышению интенсивности образования тяже-лых соединений в реакторе трансалкилирования, что, в свою очередь, ведет к увеличению выхода кубового остатка[3].

2. Технологическая часть.

2.1 Описание технологической схемы.

Установка получения этилбензола состоит следующих систем:

- система компримирования и очистки этилена;

- система очистки бензола;

- система алкилирования;

- система трансалкилирования.

- система регенерации адсорбента и очистки реакторов;

- система извлечения бензола;

- система извлечения ЭБ;

- система извлечения ПАБ;

- система осушки бензола;

- система котловой питательной воды.

2.1.1 Система извлечения этилбензола

Для питания системы извлечения ЭБ используется кубовый продукт колонны К-52. Колонна К-62 выделяет продуктовый ЭБ из смеси алкилбензолов. Рабочие условия в К-62 подобраны таким образом, чтобы достигалась максимальная концентрация ЭБ в дистилляте и минимальная - в кубовом остатке.

Кубовый продукт системы извлечения бензола поступает на 26-ю тарелку К-62. Насосами Н-69/1,2 создаётся горячая струя через ребойлерную печь П-101/2 в куб колонны. Расход топливного газа в П-101/2 регулируется по температуре на 7 тарелке.

Пары верха конденсируются в Т-64, который представляет собой испаритель с паровым пространством, вырабатывающий пар низкого давления. Конденсат этилбензола собирается в ёмкости этилбензола Е-66. Уровень в ёмкости поддерживается выводом продуктового этилбензола за границу установки. Этилбензол подаётся насосами Н-67/1,2 – на орошение К-62 и в теплообменник продуктового этилбензола/свежего бензола Т-40. Горячий полиалкилбензол, содержащий ДЭБ, ТЭБ и более тяжёлые соединения, поступает из куба колонны К-62 в колонну К-72. Ребойлеры колонн К-52 и К-62 имеют общую конвекционную секцию и дымовую трубу[3].

2.2 Поверочный расчет печи П-101/1,2

Исходные данные

- проектная тепловая нагрузка печи: Qпр = 8 Гкал/ч = 33494400 кДж;

- топливо (природный газ) состава (в объёмных %):

СН4=89,1; С2Н6=4,4; С3Н8=1,08;; i-C4H10=0,69; С5Н12=0,43; N2=4,3; Сумма=100

Определим поверхности нагрева труб исходя из следующих данных: количество труб в обеих радиантных камерах 144, внешний диаметр труб 0,134 м, полезная длина 12 м

- поверхность нагрева радиантных труб: Hр = 727,07 м2;

2.2.1Расчет процесса горения

Двухскатная печь шатрового типа с факельным сжиганием топлива работает на природном газе.

Среднестатистический природный газ имеет следующий состав (табл.2.1):

Таблица 2.1

Состав топливного газа

КомпонентN2CH4C2H6C3H8 C4H10i-C4H10C5 и выше
Содержание, об. %4,389,14,41,080,691,480,43

В табл.2.2 представлены теплоты сгорания компонентов топлива, необходимые для расчета его низшей теплоты сгорания:

Таблица 2.2

Теплоты сгорания компонента топлива

КомпонентH2SH2N2CH4C2H6C3H8C3H6n-C4H10i-C4H10C4H8C5 и выше
Объемная теплота сгорания, кДж/м325,1410,835,8463,891,3286,06118,73109,3113,5146,1

Низшая теплота сгорания топлива:

где – теплота сгорания компонентов топлива, кДж/м3;

yi = объемная доля компонента.

Qнр = 37310 кДж/м3 = 47810 кДж/кг

Найдем среднюю молекулярную массу топлива:

где – молекулярная масса компонента топлива;

– мольная (объемная) доля компонента топлива.

Mm= 16,914 г/моль

Тогда плотность газа:

ρТ= 0,752 гл

Рассчитываем элементарный состав топлива:

где C, H, N – объемное (мольное) процентное содержание атомов углерода, водорода, серы и азота в топливном газе соответствен­но;

– число атомов соответственно в молекулах отдельных компонентов, входящих в состав топливного газа.

С = 72,21%; Н = 23,95%; N = 3,84%

С + Н + N = 100%

Теоретическое количество воздуха, необходимое для сжигания 1 кг топлива:

Lo = 16,5669 кг/кг

Объемный расход воздуха, необходимый для сжигания 1 кг топлива:

Vo = 12,8213 м3/кг

Действительный расход воздуха:

где – коэффициент избытка воздуха (принимаем 1,19 согласно данным по технологическим показателям работы трубчатых печей)

Массовый состав дымовых газов:

m(СО2)=0,0367·С=0,0367·72,21=2,6501(кг/кг)

m(Н2О)=0,09·Н=0,09·23,95=2,1555(кг/кг)

m(О2)=0,232·L0·(α -1)=0,232·16,5669·(1,19-1)=0,7303(кг/кг)

m(N2)=0,768·L0·α+0,01·N=(0,768·16,5669·1,19)+(0,01·3,84)=15,307(кг/кг)

Общее количество продуктов сгорания:

=2,6501+2,1555+0,7303+15,307=20,8429 (кг/кг)

Объемный состав продуктов сгорания:

Суммарный объем дымовых газов:

Плотность дымовых газов при нормальных условиях:

2.2.2 Расчёт КПД печи, тепловой нагрузки и расхода топлива

Коэффициент полезного действия трубчатой печи - доля тепла, полезно использованного в печи на нагрев нефтепродукта. При полном сгорании топлива КПД печи зависит от её конструкции, от потерь тепла с уходящими дымовыми газами и через кладку печи, от коэффициента избытка воздуха. Коэффициент полезного действия трубчатых печей обычно колеблется в пределах 0,6-0,8 и определяется по формуле:

,

где η - кпд печи,

- низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг,

Тепловые потери через кладку печи составляют 4-8% от рабочей теплоты сгораниятоплива.

qпот=0,05·=0,05·47810=2390,5 кДж/кг

Рассчитаем энтальпию сырья, поступающего из колонны К-62 на входе в печь:

- плотность сырья при 20°С , рассчитанная по составу потока: ρ20 = 0,8725 г/см3;

- плотность сырья при 15°С:

ρ15 = ρ20 + 5α,

где α - поправочный коэффициент, α = 0,000673;

ρ15 = 0,8759 г/см3;

- температура сырья на входе:

Тс = tс + 273 = 506 К;

- энтальпия сырья на входе:

IT = 519,85 кДж/кг

- энтальпия сырья на выходе, температура сырья а выходе 515 К:

IT= 543,7 кДж/кг

Рассчитаем энтальпию сырья, поступающего из колонны К-52 на входе в печь:

- плотность сырья при 20°С , рассчитанная по составу потока: ρ20 = 0,8703 г/см3;

- плотность сырья при 15°С:

ρ15 = ρ20 + 5α,

где α - поправочный коэффициент, α = 0,000673;

ρ15 = 0,8737 г/см3;

- температура сырья на входе:

Тс = tс + 273 = 530 К;

- энтальпия сырья на входе:

IT= 582,27 кДж/кг

- энтальпия сырья на выходе, температура сырья на выходе 535 К:

IT= 601,93 кДж/кг

Рассчитаем среднюю теплоемкость и энтальпию дымовых газов на выходе из камеры радиации при температуре перевала 750°С ( 1023 К):

- теплоемкости дымовых газов при tп:

Ср (СО2) = 1,185 кДж/кг*К

Ср 2О) = 2,1145 кДж/кг*К

Ср2) = 1,03 кДж/кг*К

Ср (N2 ) = 1,115 кДж/кг*К

- средняя теплоемкость дымовых газов при температуре перевала:

= 26,35 кДж/кг*К

- энтальпия дымовых газов при температуре перевала:

qT = Cср tп,

q1223 = 26956,05кДж/кг.

Принимаем температуру уходящих газов на 100-150° С больше температуры входа сырья: tух = 333°С (606 К). Рассчитаем энтальпию уходящих газов при этой температуре:

- теплоемкости дымовых газов при tух [11]:

Ср (СО2) = 0,961 кДж/кг*К

Ср 2О) = 1,921 кДж/кг*К

Ср2) = 0,955 кДж/кг*К

Ср (N2 ) = 1,054 кДж/кг*К

- энтальпия уходящих газов:

qух = ΣCpI∙ mi ∙ tk,

qух = 13174,44 кДж/кг.

Таким образом, η - кпд печи равно

η =1-(2390,5+13174,44)/47810 = 0,674

Расход топлива (В, кг/ч) в печи вычисляется по формуле:

В = Qпол/Qрн×h

В = 33494400/47810×0,674 = 1039 кг/ч

2.2.3 Расчет радиантных камер

Тепловая напряженность в радиантной и конвективной камерах не известна, поэтому задаемся условием (исходя из эмпирических данных), что 77% тепла передается в радиантной камере и 23% - в конвективной.

Тепло, передаваемое в камере радиации:

Qр = 0,77Qпр = 25790688кДж/ч.

Тепло, передаваемое в камере конвекции:

Qk = Qпр- Qр = 7703712кДж/ч.

Полезное количество тепла:

Qпол = Qр + Qk = 33494400 кДж/ч.

Плоская поверхность, эквивалентная поверхности радиатных труб для одного ряда:

Н = 2* Нр/π = 463,104 м2

Фактор формы, учитывающий неравномерность облучения поверхности труб и их затенение друг другом определяется по графику Хоттеля [7]:

К = 0,9.

Эффективная лучевоспринимающая поверхность:

Hл = H ∙ K = 416,8 м2.

Задаемся степенью экранирования кладки φ = 0,5 и рассчитываем суммарную неэкранированную поверхность кладки:

F = (1/φ - 1)·Нл = (1/0,5 -1)416,8 = 416,8м2

Максимальная расчетная температура горения вычисляется при средней теплоемкости продуктов горения:

tмакс = t0 + (Qрн×hТ)/Cp ,

где ×hТ – КПД топки –принимаем 0,95.

tмакс = 20 + (47810 × 0,95)/26,35 = 1743,70С

Тмакс. = 2016,7 К

Значение эквивалентной абсолютно черной поверхности HS определяется, если известны степень черноты экрана εH и кладки εF, которые могут быть приняты равными 0,9 [1], а степень черноты поглощаемой среды εV вычисляют по уравнению, где α - коэффициент избытка воздуха:

εV = 2/(1+2,15 ·α)

εV = 0,473.

Функция y(t), используемая в формуле, в среднем равна 0,85[1]. Коэффициент b вычисляем по уравнению:

β =1/[1+ εV /(1- εV) ·εH·ψ(t)]

b = 0,45.

Таким образом:

Нs = εV/ φ(Т) · (εH · Нл + β · εF· F)

Hs = 302,678 м2

Рассчитаем коэффициент теплоотдачи к радиантным трубам. Для этого задаемся средней температурой наружной поверхности радиантных труб (с последующей проверкой): t= 250°С (523 К). Коэффициент теплоотдачи:

ак = 2,1 = 2,1 = 9,93 Вт/(м2 ·°С)

Величина температурной поправки теплопередачи в топке:

∆T = ак · Hр.тр·(tмакс – tст) – σ·Hs·t0·10-8 / B*Cpк· Hр.тр= 323,6 K,

где σ - постоянная Стефана-Больцмана, σ = 5,67 Вт/(м2 ∙ К4);

Для расчета температуры на перевале необходимо вычислить характеристику излучения bS и аргумент излучения x:

Х= [10·HsCs/(BCpк·Нр)]· [ (tмакс – t0)/1000)3]

x = 2,407;

βs = 1/(0,25+[0,1875+(0,141+x)0,5]0,5) = 0,63

Тогда расчетная температура перевала tпр составит:

Тп = bs · ( tмакс – t0) = 0,63 · (2016,7 – 323,6) = 1066,65 К = 793,65°С

Невязка по температуре перевала:

Δt = 5,5 %

Коэффициент прямой отдачи:

m = ( tмакс – tп) / ( tмакс – t0) = 0,55

Количество тепла, полученного радиантными трубами:

Qр=В·Qрн·ηт·μ= 25954973кДж/ч = 7209714 Вт

Невязка по количеству тепла:

Δ = 0,63%

Теплонапряженность радиантных труб:

qр.тр=Qрр.тр=7209714/727,07= 9916,12Вт/м2

Полезная поверхность одной трубы:

Fтр=π dl = 3,14· 14,6 · 0,152 = 5,05 м2

Число труб:

n = Нр.тр/ Fтр= 727,07 / 5,05 = 143,97 = 144 шт.

2.2.4 Расчёт конвекционной части печи

Процесс теплопередачи в конвекционной секции (камере) складывается из передачи тепла от газового потока к трубам конвекцией и радиацией. Основное влияние на передачу тепла имеет конвекционный теплообмен. Трубы в конвекционной камере принято располагать в шахматном порядке, так как в этом случае коэффициент теплопередачи при прочих равных условиях наибольший. Сырьем в конвекционной части является вода.

1. Тепловая нагрузка камеры конвекции

Qk = Qпр- Qр = 7703712кДж/ч

4. Средняя температура дымовых газов в конвекционной камере. Газы в конвекционную камеру входят с tп = 750°С, уходят с tух = 333°С (вычислены при расчёте радиантной камеры). Средняя температура tср=541,5°С.

5. Средняя логарифмическая разность температур между дымовыми газами и нагреваемым продуктом:

τср = (∆tв- ∆tн)/ (2,3 ·1g ∆tв / ∆tн)

750°С → 333°С

120°С←25°С
∆tв = 630°С; ∆tн =308°С.

τср = (630- 308)/(2,3 • lg 630/ 308) = 230°С

6. Задаются расстоянием между осями труб S1=0,250 м, числом труб в горизонтальном ряду n=6, диаметром труб d=0,134 м и определяют ширину камеры конвекции

Мк = S1 (n-1) + d + 0,05

Мк = 0,25(6- 1) +0,134+ 0,05 = 1,434м

7. Живое сечение камеры конвекции

fк = (Мк – nd)1пол = (1,434 – 6·0,134) 12 = 7,56 м2

8. Секундный расход дымовых газов

Gс = (1 +α-L0)В/3600,

где α - коэффициент избытка воздуха;

L0 - теоретический расход воздуха для сжигания 1 кг топлива,кг/кг.

Gс = (1 + 1,19 ·16,5669) 1039 / 3600 = 6 кг/с.

9. Массовая скорость дымовых газов

U = Gс / fк = 6 / 7,56 = 0,8 кг/(м2·с)

10. Коэффициент теплоотдачи конвекцией от дымовых газов к трубам (для шахматного расположения трубных пучков)

ак = 0,34ЕU0,6 / d0,4

Значение коэффициента Е=21,8 определяют по графику в зависимости от средней температуры дымовых газов tср=541°С.

ак = 0,34·21,8 · 0,80.6 / 0,1340.4 = 14,5 Вт/(м2·К).

11. Определяют коэффициент теплоотдачи трёхатомных газов

ар = 0,025 · tср – 2 = 0,025 · 541,5 – 2 = 11,5 Вт/(м2-К)

12. Коэффициент теплопередачи от дымовых газов

К= 1,1 -(ак + ар) = 1,1 ·(14,5 + 11,5) = 28,6 Вт/(м2·К)

13. Необходимая поверхность нагрева конвекционных труб

Нк.тр = Qк / К · τср,

где Qк- количество тепла, передаваемого в конвекционной камере сырью;

К - коэффициент теплопередачи от дымовых газов, Вт/(м2-К);

τср - средняя разность температур между дымовыми газами и

нагреваемым сырьём.

Нк.тр = 2139920 / 28,6 ·230 = 325,3 м2

14. Число труб в конвекционной камере

n = Нкт.р / πdlпол = 325,3 / 3,14*0,134*12 = 65 шт.

2.3 Расчет ректификационной колонны К-62.

Ректификационная колонна К-62 служит для выделения товарного этилбензола из алкилата.

Таблица 2.3

Требования к готовой продукции.

Наименование продуктаНомер гос. стандартаПоказатели качества, надлежащие проверкеНорма
Этилбензол техническийГОСТ –9385 - 771. Внешний видВысший сорт

Первый

сорт

Бесцветная прозрачная жидкость
2. Реакция водной вытяжкиНейтральная
3. Плотность при 20оС, г/см30,866-0,870
4. Массовая доля этилбензола, %, не менее99,8099,50
5. Массовая доля изопропилбензола, %, не более0,010,03
6. Массовая доля диэтилбензола, %, не более0,0050,005

Таблица 2.4

Состав питающего потока.

№п/пНаименование компонентовмас.%кг/ч
1.Бензол0,00009280,03
2.Толуол0,011673,77
3.Этилбензол85,23527540,43
4.О-ксилол0,00009280,03
5.П-ксилол0,00009280,03
6.М-ксилол0,00150,05
7.Изопропилбензол0,01364,38
8.н-Пропилбензол0,01775,72
9.Этилтолуолы0,134643,5
10.Диэтилбензолы13,32654305,96
11.Бутилбензолы0,0017617,17
12.Триэтилбензолы0,9144295,47
13.Дициклы0,291194,06
Итого10032350

Расчет колонны производится в программе DesignIIforWindows. Результаты представлены в таблицах.

Таблица 2.5

Технические характеристики колонны.

Массовый расход сырья, кг/ч32350
Массовый расход дистиллята, кг/ч27500
Массовый расход кубовой жидкости, кг/ч4850
Температура верха, °С139,7
Температура низа, °С190
Температура в конденсаторе, °С139,68
Давление вверху колонны, кг/см21,03
Давление в низу колонны, кг/см21,03
Флегмовое число1,1
Количество теоретических тарелок, шт.48
Номер тарелки питания26
Максимальный рассчитанный диаметр, м2,186

Таблица 2.6

Состав дистиллята.

№п/пНаименование компонентовмас.%кг/ч
1.Бензол0,000110,03
2.Толуол0,0143,8
3.Этилбензол99,927512,5
4.О-ксилол0,00010,0028
5.П-ксилол0,00174,8
6.М-ксилол0,0000950,026
7.Изопропилбензол0,00154,0
8.Н-Пропилбензол0,0123,2
9.Этилтолуолы0,05715,7
10.Диэтилтолуолы0,0000430,012
Итого10027550

Таблица 2.7

Состав куба

N ппНаименование компонентамас. %кг/ч
1.Этилбензол1,259,4
5.Изопропилбензол0,010,39
6.Н-Пропилбензол0,031,5
7.Этилтолуолы0,5827,8
8.Диэтилбензолы89,74309
9.Бутилбензолы0,3617,2
10.Триэтилбензолы6,2295,8
11.Дициклы2,094,2
Итого1004850

Расчет высоты колонны:

Фактическое количество тарелок рассчитывается, принимая примерное значение КПД клапанных тарелок 80%[2].

Расстояние между тарелками принято 460 мм, в месте расположения люка расстояние между тарелками 1000 мм.

· Высота тарельчатой части без учета люков:

Н = 55*460= 25300 мм

· Высота тарельчатой части с учетом люков:

Н = 25300 + 4*1000 = 29300 мм

· Высота опорной части, куба и верхней части колонны:

Н = 2130 + 14600 = 16730 мм

Нобщ = 29300 + 16730 = 46030 мм

Вывод: дистиллят соответствует по требованиям этилбензолу техническому первого сорта. Максимальный рассчитанный диаметр колонны 2.186 м принимаем равный 2,2 м, что соответствует реальному диаметру колонны.

Таким образом, колонна справляется с предполагаемой нагрузкой и обеспечивает необходимое качество продуктов.

2.4 Расчет теплообменника Т-64.

Теплообменник Т-64 предназначен для охлаждения дистиллята колонны К-62.

Поток входит в теплообменник с температурой 140°С. Требуемая температура на выходе – 135оС. Охлаждающий агент – вода с начальной температурой – 110 оС.

Расчет был произведен в программе DesignIIforWindows. Характеристики теплообменника Т-64 представлены в табл. 2.8.

Таблица 2.8

Характеристика конденсатора Т-64

Наименование показателяЕд. изм.Значение
Коэффициент теплопередачиКкал/ч/м238,45
Расход охлаждающей водыкг/ч2000
Тепловая нагрузкаккал/ч5,2760*104
Дифференциальная разница температур°С11,01
Температура воды на входе°С110
Температура воды на выходе°С136
Температура дистиллята на входе°С140
Температура дистиллята на выходе°С135
Геометрическая поверхностьм2282,11
Требуемая поверхностьм2124,23

Существующий конденсатор имеет поверхность теплообмена 400 м2, таким образом, аппарат справляется с нагрузкой и имеет запас по поверхности 29,47 %.

Таблица 2.9

Конструктивные характеристики теплообменника.

КожухТрубное пространство

Наименование

показателя

Ед.изм.Значение

Наименование

показателя

Ед. изм.Значение

Внутренний

диаметр.

мм1200

Размер труб

диаметр*толщина

мм25*2
Расстояние между перегородкамимм400Шаг трубымм25
Расположение труб в трубной решетке
Число ходов по трубному пространству2
Движение теплоносителей (прямоток, противоток)противоток
Количество трубшт.898
Длина холодильникамм5400

Заключение.

В данном курсовом проекте рассмотрена установка получения этилбензола. Рассчитана ректификационная колонна выделения товарного этилбензола из алкилата. Рассчитанная колонна имеет диаметр 2.2 м и высоту 46030 мм, что соответствует реально существующей колонне на производстве.

Также был произведен поверочный расчет печи П-101/1,2, которая является ребойлером для данной колонны. Расчет показал, что аппарат справляется с нагрузкой. Был выбран стандартный кожухотрубчатый теплообменник с площадью теплообмена 400 м2в качестве конденсатора и произведен и его расчет с помощью программы DesignIIforWindows.

Список использованной литературы.

1. Ширкунов А.С., Кудинов А.В., Рябов В.Г. Технологический расчет трубчатых печей с применением ЭВМ. Изд – во Перм. гос. техн. ун-та, 2009. – 150 с.

2. Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1971.

3. Регламент установки этилбензола ЗАО “Сибур-Химпром”

4. Тимофеев В.С., Серафимов Л.А. Принципы технологии основного органического и нефтехимического синтеза. Москва «Высшая школа», 2003

5. Методические указания к курсовому проектированию по курсу "Процессы и аппараты химической технологии", кафедра МАПП, Пермь, 1992.

6. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию/ Под ред. Ю. И. Дытнерского. М.: Химия, 1983.

7. Сарданашвили А.Г. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа. Издание 3-е, 2007. – 272с.

8. Этилбензол: технологические аспекты производства. Некоторая конъюнктурная ситуация на мировом и региональных рынках. Составитель: Булеца О.К., 2001


Нет нужной работы в каталоге?

Сделайте индивидуальный заказ на нашем сервисе. Там эксперты помогают с учебой без посредников Разместите задание – сайт бесплатно отправит его исполнителя, и они предложат цены.

Цены ниже, чем в агентствах и у конкурентов

Вы работаете с экспертами напрямую. Поэтому стоимость работ приятно вас удивит

Бесплатные доработки и консультации

Исполнитель внесет нужные правки в работу по вашему требованию без доплат. Корректировки в максимально короткие сроки

Гарантируем возврат

Если работа вас не устроит – мы вернем 100% суммы заказа

Техподдержка 7 дней в неделю

Наши менеджеры всегда на связи и оперативно решат любую проблему

Строгий отбор экспертов

К работе допускаются только проверенные специалисты с высшим образованием. Проверяем диплом на оценки «хорошо» и «отлично»

1 000 +
Новых работ ежедневно
computer

Требуются доработки?
Они включены в стоимость работы

Работы выполняют эксперты в своём деле. Они ценят свою репутацию, поэтому результат выполненной работы гарантирован

avatar
Математика
История
Экономика
icon
145460
рейтинг
icon
3086
работ сдано
icon
1335
отзывов
avatar
Математика
Физика
История
icon
142040
рейтинг
icon
5871
работ сдано
icon
2651
отзывов
avatar
Химия
Экономика
Биология
icon
94768
рейтинг
icon
2025
работ сдано
icon
1268
отзывов
avatar
Высшая математика
Информатика
Геодезия
icon
62710
рейтинг
icon
1046
работ сдано
icon
598
отзывов
Отзывы студентов о нашей работе
53 538 оценок star star star star star
среднее 4.9 из 5
МАДИ
Нормальная цена, быстрая и качественная работа, человеческие факторы) Всё супер, спасибо!
star star star star star
Университет Синергия
Огромное благодарность Вам! Приятно было с Вами работать.. Надеюсь и на дальнейшее сотрудн...
star star star star star
ТГУ
Спасибо большое за работу, выполненную досрочно и с высоким качеством! Всем рекомендую это...
star star star star star

Последние размещённые задания

Ежедневно эксперты готовы работать над 1000 заданиями. Контролируйте процесс написания работы в режиме онлайн

создайте модель данных в веб-приложении Django и примените изменения в...

Решение задач, Средства програмной разработки

Срок сдачи к 17 июня

только что

реферат в соответствии с требованиями

Реферат, история государства и права России

Срок сдачи к 28 июня

1 минуту назад
1 минуту назад

чертеж компас а3

Чертеж, Инженерная графика

Срок сдачи к 18 июня

1 минуту назад

написать научную статью

Статья, Уголовная политика

Срок сдачи к 17 июля

1 минуту назад
3 минуты назад

Требований нет.

Курсовая, Технологические процессы технического обслуживания ремонта автомобилей

Срок сдачи к 30 июня

3 минуты назад

Сделать презентацию на по английскому

Презентация, Английский язык

Срок сдачи к 19 июня

4 минуты назад

Решить 6 задач по 4 варианта

Лабораторная, строительные машины

Срок сдачи к 20 июня

4 минуты назад

Произвести расчет и построить блок схему в Java.

Контрольная, Информатика в приложении к отрасли

Срок сдачи к 19 июня

5 минут назад

Сделать чертежи в Компас 3D.

Чертеж, Основы компьютерного инжиниринга.

Срок сдачи к 19 июня

5 минут назад

Ответить на несколько вопросов

Ответы на билеты, История

Срок сдачи к 19 июня

5 минут назад

Помощь на экзамене

Онлайн-помощь, Математика

Срок сдачи к 17 июня

6 минут назад
7 минут назад

Написать доклад по плану для защиты ВКР

Доклад, Юриспруденция

Срок сдачи к 18 июня

7 минут назад
7 минут назад

Необходимо написать приговор судебного заседания

Другое, Юриспруденция

Срок сдачи к 27 июня

8 минут назад

расчетно-графическую работу вариант 8

Контрольная, Теоретическая и прикладная механика, механика

Срок сдачи к 18 июня

8 минут назад
planes planes
Закажи индивидуальную работу за 1 минуту!

Размещенные на сайт контрольные, курсовые и иные категории работ (далее — Работы) и их содержимое предназначены исключительно для ознакомления, без целей коммерческого использования. Все права в отношении Работ и их содержимого принадлежат их законным правообладателям. Любое их использование возможно лишь с согласия законных правообладателей. Администрация сайта не несет ответственности за возможный вред и/или убытки, возникшие в связи с использованием Работ и их содержимого.

«Всё сдал!» — безопасный онлайн-сервис с проверенными экспертами

Используя «Свежую базу РГСР», вы принимаете пользовательское соглашение
и политику обработки персональных данных
Сайт работает по московскому времени:

Вход
Регистрация или
Не нашли, что искали?

Заполните форму и узнайте цену на индивидуальную работу!

Файлы (при наличии)

    это быстро и бесплатно