49512

Разработка процесса разделения углеводородной смеси

Курсовая

Химия и фармакология

Задание на курсовое проектирование Дисциплина: Основы проектирования и оборудование предприятий органического синтеза Студент: Торпов Сергей Петрович Тема: Разработка технологического процесса для разделения углеводородной смеси заданного состава Исходные данные: Состав углеводородной смеси Таблица 1 № п п НАИМЕНОВАНИЕ вес. а краткая характеристика способов разделения углеводородных смесей; б выбор и обоснование технологии проектируемого процесса. а Краткая характеристика способов разделения...

Русский

2013-12-28

92 KB

33 чел.

Министерство образования и науки РФ

Омский Государственный Технический Университет

НХИ

Кафедра: «Химическая технология органических веществ»

Дисциплина: «Основы проектирования и оборудование предприятий органического синтеза»

Пояснительная записка

 к  курсовому проекту

Тема: «Разработка процесса разделения углеводородной смеси»

Руководитель:

Нелин А.Г.

Разработал: ст. гр. ЗХТ-611

Торпов С.П.

                                                                                     

Омск- 2006 г.

Задание

на курсовое проектирование

Дисциплина:

«Основы проектирования и оборудование предприятий органического синтеза»

 Студент: Торпов Сергей Петрович

Тема:  Разработка технологического процесса для разделения углеводородной смеси заданного состава

Исходные данные:

  1.  Состав углеводородной смеси             
  2.   Таблица 1

п/п

НАИМЕНОВАНИЕ

%

вес.

кг/час

кМ/час

%

мол

1.

СН4

8,1

2.

С2 Н4

10,2

3.

С2 Н6

2,4

4.

С3 Н6

58,1

5.

С3 Н8

4,8

6.

н4 Н10

15,1

7.

С5, в пересчёте на н-пентан

1,2

8.

Бензол

0,1

ИТОГО

2. Годовая производительность, тн     - 165000

3. Число часов непрерывной работы в году    -     8520

4. Начальное давление, ати      –          1,6

5. Начальная температура, 0С:      -          26

6. Хладагенты:
оборотная вода с начальной температурой,
оС……..…….25
жидкий пропилен, параметр,
оС …………………………...…...6
жидкий пропилен, параметр,
оС ……………………………..(-18)
жидкий пропилен, параметр,
оС ……………………………..(-37)
жидкий этилен, параметр,
оС ………………………….……..(-56)
жидкий этилен, параметр,
оС ………………………….……..(-99)

 Задание выдал:     Нелин А.Г.

Получил 10.11.06 в 13-00


Содержание

Введение………………………………………………………………………………...…….

а) краткая характеристика способов разделения углеводородных смесей;

б) выбор и обоснование технологии проектируемого процесса.
1
.  Разработка и обоснование номенклатуры готовой продукции…….....……..…....
2.  Разработка и обоснование структурной схемы процесса…….……….…………..

3. Структурная схема процесса……………………………………………………………
4.  Разработка и обоснование технологической схемы..…….....................................

5. Принципиальная технологическая схема основных материальных потоков…….
6.  Расчет материального баланса…………………………………………………………
6.1 Расчет производительности;
6.2 Расчет таблиц материальных графов «Количество и состав»;

6.3 Сводный баланс установки;

6.4 Расчёт коэффициента извлечения основного продукта

7.  Библиографический список……….……..……………….…………..…..……......…

Сергей Петрович!

Первое, что Вам необходимо сделать – очень хорошо изучить методику КП. Все рекомендации выполнять неукоснительно!

Где Ваши страницы?

А где Ваш библиографический список? Ведь Вы уже на него ссылаетесь?

Введение.

а) Краткая характеристика способов разделения углеводородных смесей.

Для облегчения анализа нефтей и нефтепродуктов используют разнообразные методы – но речь идёт о способах?! их предварительного разделения как по молекулярным массам, - не понятно. Уточните так и по химическому составу. Для разделения нефти и выделения различных групп углеводородов и гетероатомных компонентов применяют химические и физические методы. Химические методы основаны на неодинаковой реакционной способности разделяемых компонентов, а физические (или физико-химические) – на различии концентрации компонентов существующих в равновесных фазах.

Простыми условно названы методы разделения, при которых изменение концентрации разделяемых компонентов в сосуществующих фазах достигает? Кто? лишь благодаря сообщению системе энергии, а сложными – методы с применением дополнительных разделяющих агентов (селективных растворителей, адсорбентов и т. д.), увеличивающих различие составов фаз.

К физико-химическим методам разделения относятся так же разнообразные виды хроматографии, различающиеся агрегативным состоянием подвижной и неподвижной фаз.- зачем это всё? Какое отношение имеет к теме? Или свяжите с темой или уберите!

Перегонка  Для разделения смеси жидкостей обычно прибегают к перегонке. Это старейший метод разделения нефти на фракции, содержащие компоненты с близкими молекулярными массами, которым удалось выделить из нефти ряд индивидуальных соединений. Так, еще в конце ХIХ века дробной перегонкой были выделены  и идентифицированы пентан, изопентан и другие низкокипящие углеводороды. Разделение путём перегонки основано на различной температуре кипения отдельных веществ, входящих в состав смеси. Так, если смесь состоит из двух компонентов, то при испарении компонент с более низкой температурой кипения (низкокипящий компонент, НК) переходит в пары, а компонент с более высокой температурой кипения (высококипящий компонент, ВК) остаётся в жидком состоянии. Полученные пары конденсируются, образуя так называемый дистиллят; неиспарившаяся жидкость называется остатком. Таким образом, в результате перегонки НК переходит в дистиллят, а ВК - в остаток.

Описанный процесс, называемый простой перегонкой, не даёт, однако, возможности произвести полное разделение компонентов смеси и получить их в чистом виде. Оба компонента являются летучими и потому оба переходят в пары, хотя и в различной степени. Поэтому образующиеся при перегонке пары не представляют собой чистого НК. Поскольку он вследствие большей летучести испаряется в большей степени, чем ВК, то пары обогащены НК по сравнению с содержанием его в исходной смеси. Таким образом, в дистилляте содержание НК выше, чем в исходной смеси, а в остатке, наоборот, содержание НК ниже, чем в исходной смеси. Ну, а как это относится к теме?

Ректификация. – а это типовой процесс. Разберитесь, пожалуйста, с понятиями: «типовой процесс», «метод разделения», «способ разделения».

Для достижения наиболее полного разделения компонентов применяют более сложный вид перегонки - ректификацию. Ректификация заключается в противоточном взаимодействии паров, образующихся при перегонке, с жидкостью, получающейся при конденсации паров.

Представим себе аппарат, в котором снизу вверх движутся пары, а сверху (навстречу парам) подаётся жидкость, представляющая собой почти чистый НК. При соприкосновении поднимающихся паров со стекающей жидкостью происходит частичная конденсация паров и частичное испарение жидкости. При этом из паров конденсируется преимущественно ВК, а из жидкости испаряется преимущественно НК. Таким образом, стекающая жидкость обогащается ВК, а поднимающиеся пары обогащаются НК. В результате чего выходящие из аппарата пары представляют собой почти чистый НК. Эти пары поступают в конденсатор (дефлегматор), где и конденсируются. Часть конденсата, возвращаемая на орошение аппарата, называется флегмой, другая часть - отводится в качестве дистиллята.

В настоящее время перегонка и ректификация широко распространены в химической технологии и применяются для получения разнообразных продуктов в чистом виде, а также для разделения газовых смесей после их сжижения (разделение углеводородных газов) .

В некоторых случаях применение процесса ректификации затруднено из-за близких температур кипения компонентов, разложения одного из компонентов при повышении температуры, образования азеотропной смеси. Поэтому применяют специальные виды ректификации: низкотемпературную, чёткую, азеотропную и экстрактивную.

Низкотемпературная ректификация используется для разделения газов, широких по фракционному составу и содержащих лёгкие компоненты: метан, азот, водород, этан и этилен. Она заключается в конденсации газов и последующей ректификации полученного конденсата.

Конденсация сопровождается выделением тепла, которое отводят обычно путём искусственного охлаждения. В промышленных установках для охлаждения газов используют дросселирование сжатого газа (эффект Джоуля - Томсона); адиабатическое и политропное расширение газа с совершением внешней работы в специальных аппаратах - детандерах; применяют также различные хладагенты.

Для снижения энергетических затрат в холодильном цикле стремятся провести конденсацию при возможно более высокой температуре, чему способствует повышение давления. Практически давление повышают до 3 - 4 МПа. Достижение более высоких давлений связано с трудностями компримирования и становится невозможным при температурах выше критических для данного давления, при которых вещество не переходит из газообразного в жидкое состояние.

Ввиду того, что температуры кипения углеводородов С1 - С6 весьма различны, для экономии холода конденсацию проводят в несколько ступеней. Вначале конденсируются углеводороды С3 и выше при температурах от -30 до -40 °C и давления до 3 МПа. Выделившийся газ подвергают глубокому охлаждению до температур ниже -70°C для конденсации этана и этилена. Остаточный газ состоит в основном из метана, водорода, азота и гелия. Полученные конденсаты раздельно направляют на ректификацию.

Чёткая ректификация предназначена для разделения близкокипящих углеводородов с целью получения индивидуальных компонентов, со степенью чистоты 95 % и выше (до 99,99 %). В зависимости от темпе6ратуры и давления изменяется относительная летучесть компонентов смеси: она уменьшается при повышении общего давления и увеличении температуры. Поэтому для лучшего разделения необходимо понижать давление и температуру, но целесообразность этих мер зависит от экономических показателей процесса. При глубоком вакууме и низких температурах легко разделяются углеводороды С1 - С5, однако это экономически рационально лишь для выделения микроколичеств углеводородов.

В промышленности для разделения близкокипящих компонентов газов используют аппараты с большим числом контактных устройств и высокой кратностью орошения. Такой метод и называют чёткой ректификацией. По мере уменьшения относительной летучести разделяемых компонентов (особенно при малых её значениях, когда α = 1,05-1,30) число теоретических тарелок для достижения определённой степени разделения увеличивается. Например, при α = 1,05 требуется примерно вдвое больше теоретических тарелок, чем при α = 1,10.

При повышенном требовании к чистоте продуктов число необходимых тарелок тоже растёт. Так, при повышении степени чистоты отбираемого продукта с 90 до 99 мол. % число теоретических тарелок возрастает в два раза. Колонны для выделения этилена имеют более 100 тарелок при кратности орошения ≈ 10, а для выделения пропилена 120-150 тарелок при кратности орошения 18 - 25.

Ректификация, абсорбция, конденсация являются типовыми процессами, на которых основываются способы разделения природных газов.

Азеотропная ректификация с использованием сравнительно низкокипящих растворителей, таких как метанол, ацетон, ацетонитрил, применяется для выделения аренов (бензола, толуола, ксилолов) и смесей с насыщенными углеводородами, а так же для очистки аренов. Азеотропная ректификация с более высококипящими растворителями, диметиловым эфиром тетраэтиленгликоля, триэтиленгликолем использовалась для препаративного выделения  аренов С9 - С10 из узкокипящих фракций, а так же для разделения аренов – производных бензола, тетралина и нафталина.

Азеотропная ректификация находит ограниченное применение при выделении углеводородов вследствие присущих ей недостатков – узкого выбора растворителей, сравнительно низкой селективности азеотропобразующих компонентов и дополнительного расхода теплоты на их испарение. Азеотропная ректификация остается экономически выгодным процессом разделения при очистке целевого продукта от примесей, которые могут быть отогнаны при добавлении небольшого количества азеотропобразующего компонента [1].- что это такое?

Экстрактивная ректификация отличается использованием сравнительно высококипящих растворителей, которые, как правило, не образуют азеотропов с разделяемыми компонентами. Для этого температура кипения растворителя должна на 500 С и более превышать температуры кипения компонентов смеси.

Одно из преимуществ экстрактивной ректификации по сравнению с азеотропной состоит в возможности создания высокой концентрации растворителя в колонне (75-90%), что повышает селективность и эффективность разделения. При азеотропной же ректификации содержание  растворителя в системе определяется составом азеотропов и часто недостаточно велико, что снижает эффективность разделения. Кроме того, растворители, применяемые при экстрактивной ректификации, характеризуются более высокой селективностью, чем азеотропобразующие компоненты.

Важнейшее требование к растворителям для экстрактивной ректификации – сочетание высокой селективности с достаточно большой растворяющей способностью: на тарелках колонны не должно происходить расслаивания жидкой фазы. Этим требованиям удовлетворяют N-метилпирролидон, диметилформвмид и N-формилморфолин. О высокой растворяющей способности этих растворителей свидетельствуют сравнительно низкие значения коэффициентов активности углеводородов.

Для разделения углеводородов можно использовать и процесс экстрактивно-азеотропной ректификации, который проводят в присутствии двух селективных растворителей – азеотропобразующего компонента и экстрактивного агента. Эти функции может выполнять и один селективный растворитель, то есть экстрактивный агент а этом случае образует гомогенный или гетерогенные азеотропы с одним из компонентов или группой компонентов разделяемой смеси и попадает как в кубовый остаток, так и в дисстилят [1]. - ?

Экстракция применяется в нефтеперерабатывающей промышленности для выделения аренов из катализатов риформинга бензиновых фракций, а также селективно очистки смазочных масел от компонентов с низкими индексами вязкости – полициклических ароматических и гетероатомных соединений.

Недостаток экстракции состоит в невысоких значениях коэффициента полезного действия тарелок экстрактивных колонн. Экстрактивные колонны, роторно-дисковые экстракторы имеют, как правило, эффективность до 10 – 15 теоретических ступеней, а колонны экстрактивной ректификации – до 100 и более теоретических тарелок.

В качестве основного способа для разделения газожидкостной смеси я буду использовать комбинированную конденсационно-ректификационную схему. Метод в настоящее время считается наиболее распространенным и заключается в сжатии газовой смеси до 30 – 35 ати. и охлаждении смеси до очень низких температур (до -110 оС). При этом происходит фракционированная конденсация углеводородов С2 – С4, далее подвергаемых ректификации. К достоинствам метода следует отнести возможность получения высококонцентрированных углеводородных фракций при высокой степени их извлечения. Аппаратурные варианты разделения этим методом различны. Выбор той или иной схемы с использованием разных температур и давлений определяется составом исходной газовой смеси, назначением продуктов разделения, заданным числом фракций и требуемой чистотой индивидуальных углеводородов.

Кроме того применение этого способа позволит нам использовать получаемые углеводороды сначала как хладагенты, а затем вывести их из системы с целью дальнейшей переработки и использования в промышленности.

б) выбор и обоснование технологии проектируемого процесса.

???

ПЗ привести в соответствие с Содержанием!

1. Разработка и обоснование номенклатуры готовой продукции.

Исходная углеводородная смесь является газообразной и состоит из различных компонентов, наиболее целесообразно перевести ее в жидкое состояние, а далее методом конденсационной – ректификации, - что это за метод? Не знаю такого?! а так же других смешенных методов, разделить исходную смесь на фракции. Разделение ведется не на индивидуальные компоненты, а сначала на фракции, которые содержат вещества, близкие по составу и физическим свойствам (температуры кипения находятся в близком интервале).

При таком способе разделения сложно добиться выделения 100% чистого компонента, следовательно в верхнем продукте будет присутствовать часть тяжелого компонента (примеси), допустимое содержание этих примесей зависит от вида продукта и от способа его дальнейшего применения. – это не здесь. Читайте методику!

Исходную смесь можно разделить на следующие фракции:

Почему? Обратите внимание на название раздела. Это Ваша тема. Вам понятен смысл слова «разработка»? Это ключевое слово.

1) Метан:

Метан является превосходным сырьем для получения синтез-газа путем каталитической конверсии с водяным паром при высоких температурах. Синтез-газ  - это сырье для производства метанола. Присутствие углеводородов состава С2 -? не превышает 1,5 % весовых.   

Дальше читать не вижу смысла. Вы не выполняете главного – рекомендаций методики.

2) Этан-этиленовая фракция:

Этилен - исходное сырьё для синтеза полиэтилена. Допустимое содержание этана, а также углеводородов С3 и выше не более 0,01% (по массе).

Этан – сырье для производства этилена. Содержание углеводородов С3 и выше ограничивается 0,1% .

3) Пропан-пропиленовая фракция:

Пропилен – сырье для синтеза полипропилена. Допустимое присутствие примесей  не более 1%.

Пропан – при окислении пропана получают ацетальдегид, формальдегид, уксусную кислоту, ацетон. При пиролизе пропана образуется этилен и пропилен. Этилен будет являться исходным сырьём для получения полиэтилена, а пропилен служит сырьём для синтеза изопропилбензола, на основе которого получают фенол и ацетон. Допустимое содержание у/в С4 не выше 0,1%.

4) Бутановая фракция :

н-Бутан является превосходным сырьем для производства бутадиена, который используется в больших масштабах для получения синтетических каучуков. Присутствие углеводородов С5 и выше ограничивается 0,1% массовых.

5) Фракция С5+:

Пентан, так как его содержание не велико, можно применить в качестве компонента легкого бензина (присутствие у/в С6 ≤ 0,35 % весовых) или составляющей «бытового» газа (присутствие у/в С6 не более 0,1%).  

Всё не правильно. Почему? Разберитесь сами и перечислите ниже отклонения от методики:

1………………

2………………

3. ……………….. и т.д.

15.11.06


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

32500. ОСНОВНЫЕ ФОРМЫ ОРГАНИЗАЦИИ ОБУЧЕНИЯ ИНФОРМАТИКЕ В СРЕДНЕЙ ШКОЛЕ 68 KB
  Все это приемлемо и на уроках по информатике. Применение ИКТ может существенно изменять характер школьного урока что делает еще более актуальным поиск новых организационных форм обучения которые должны наилучшим образом обеспечивать образовательный и воспитательный процесс. Главный признак урока это его дидактическая цель показывающая к чему должен стремиться учитель. Цель  тип урока  содержание урока  методы  форму познавательной деятельности учащихся  результат Основные типы уроков: урок формирования знаний; урок закрепления...
32501. МЕТОДЫ И ПРИЕМЫ ФОРМИРОВАНИЯ СИСТЕМНО-НАУЧНЫХ ПОНЯТИЙ НА УРОКАХ ИНФОРМАТИКИ И ВО ВНЕУРОЧНОЕ ВРЕМЯ 48 KB
  Теория и методика обучения информатики МЕТОДЫ И ПРИЕМЫ ФОРМИРОВАНИЯ СИСТЕМНОНАУЧНЫХ ПОНЯТИЙ НА УРОКАХ ИНФОРМАТИКИ И ВО ВНЕУРОЧНОЕ ВРЕМЯ. Методы и приемы формирования системноинформационных понятий на уроках информатики и во внеурочной работе со школьниками Философские аспекты современного школьного курса информатики Проблема существования и бытия человека в полностью технизированном и информатизированном мире не могла не занимать философов что вызвало к жизни концепцию информационного общества. Пропедевтика методов системного анализа...
32502. ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ИНФОРМАТИКИ, МЕТОДЫ ОБУЧЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНФОРМАЦИОННО-КОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 84.5 KB
  Теория и методика обучения информатики ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ИНФОРМАТИКИ МЕТОДЫ ОБУЧЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНФОРМАЦИОННО-КОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ. Общие методические рекомендации и принципы обучения информатике. Принцип освоения методики самообучения. Методы обучения с использованием ИКТ Методы обучения – система взаимодействия преподавателя и обучаемого с использованием ИКТ обеспечивающая усвоение образовательной программы.
32503. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОВЕРКИ И ОЦЕНКИ РЕЗУЛЬТАТОВ ОБУЧЕНИЯ. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМЫ И ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ. ОСНОВНЫЕ ФОРМЫ КОНТРОЛЯ. МОДЕЛЬ НЕПРЕРЫВНОГО КОНТРОЛЯ. ШКАЛЫ ОЦЕНОК 92.5 KB
  ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМЫ И ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ. ОСНОВНЫЕ ФОРМЫ КОНТРОЛЯ. МОДЕЛЬ НЕПРЕРЫВНОГО КОНТРОЛЯ. В ходе контроля оценивается степень и уровень обученности.
32504. ПРЕПОДАВАНИЕ ПРОПЕДЕВТИЧЕСКОГО КУРСА ИНФОРМАТИКИ В НАЧАЛЬНЫХ КЛАССАХ СРЕДНИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ 58 KB
  Целью курса информатики в начальной школе является формирование первоначальных базовых понятий информатики что обеспечит дальнейшее создание информационной картины мира представлений о свойствах информации способах работы с ней формирование представления о компьютере как универсальной информационной машине развитие информационной культуры ребенка и интеллектуальных способностей учащихся. В соответствии с целями обучения информатике в начальной школе выделяется ряд задач на которые нужно опираться при проведении уроков информатики в...
32505. ПРЕПОДАВАНИЕ БАЗОВОГО КУРСА ИНФОРМАТИКИ В СРЕДНИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЯХ 47 KB
  Среди них: теория информации теория алгоритмов теоретическая кибернетика математическое и информационное моделирование дискретная математика искусственный интеллект и др. К аппаратным средствам относятся компьютеры технические средства хранения и отображения информации передачи данных по сетям. Она заключается в формировании представлений об информации информационных процессах как одного из трех основополагающих понятий: вещества энергии информации на основе которых строится современная научная картина мира. В этом отношении...
32506. МЕТОДИКА ИЗУЧЕНИЯ СОДЕРЖАТЕЛЬНОЙ ЛИНИИ: «ИНФОРМАЦИЯ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ». 83 KB
  Ключевыми вопросами данной содержательной линии являются: определение информации; измерение информации; хранение информации; передача информации; обработка информации. Проблемы определения и измерения информации Нельзя дать единого универсального определения информации. Но в науке и в практике известны различные подходы к информации и в рамках каждого из них дается определение этого понятия Субъективный подход. При раскрытии понятия информация с точки зрения субъективного бытового человеческого подхода следует отталкиваться...
32507. МЕТОДИКА ИЗУЧЕНИЯ СОДЕРЖАТЕЛЬНОЙ ЛИНИИ: «АРИФМЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КОМПЬЮТЕРА» 63.5 KB
  Система счисления это определенный способ представления чисел и соответствующие ему правила действия над числами. Римский способ записи чисел является примером непозиционной системы счисления а арабский это позиционная система счисления. Позиционных систем счисления существует множество и отличаются они друг от друга алфавитом множеством используемых цифр. Размер алфавита число цифр называется основанием системы счисления.
32508. МЕТОДИКА ИЗУЧЕНИЯ СОДЕРЖАТЕЛЬНОЙ ЛИНИИ: «КОМПЬЮТЕР» 142 KB
  Одна из содержательных линий базового курса информатики линия компьютера. Линия компьютера проходит через весь курс и по двум целевым направлениям: 1 теоретическое изучение устройства принципов функционирования и организации данных в ЭВМ; 2 практическое освоение компьютера; получение навыков применения компьютера для выполнения различных видов работы с информацией. Представление данных в компьютере Информация хранимая в памяти компьютера и предназначенная для обработки называется данными. Для представления всех видов данных в памяти...