Разработка технологического процесса для разделения углеводородной смеси заданного состава

Дисциплина:

"Основы проектирования и оборудование предприятий органического синтеза"
Тема: Разработка технологического процесса для разделения углеводородной смеси заданного состава
Исходные данные


1. Состав углеводородной смеси


Таблица 2. 1

№ п/п	НАИМЕНОВАНИЕ		% вес.		кг/час		кМ/час	% мол
1.	Н2		2,8		920,19
2.	СН4		4,2		1380,28
3.	С2 Н4		50,0		16431,92
4.	С2 Н6		15,4		5061,03
5.	С3 Н6		21,8		7164,32
6.	С3 Н8		1,3		427,23
7.	н-С4 Н10		4,2		1380,28
8.	åС5 на н-пентан		0,3		98,59
ИТОГО		100,0		32863,85

. Годовая производительность, тн - 280000
. Число часов непрерывной работы в году - 8520
. Начальное давление, ати - 37
. Начальная температура, ⁰С: - 14
. 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)
Содержание


Введение
. Разработка и обоснование номенклатуры готовой продукции
. Разработка и обоснование структурной схемы процесса
. Структурная схема процесса
. Разработка и обоснование технологической схемы
. Принципиальная технологическая схема основных материальных потоков
. Расчет материального баланса
.1 Расчет производительности
.2 Расчет таблиц материальных графов "Количество и состав"
.3 Сводный баланс установки
. Библиографический список
Введение


Химия заняла передовые позиции в современной мировой индустрии и определяет технический прогресс во многих отраслях современной мировой экономики.
Россия производит около 2 % мировой химической продукции. Потребители нашей продукции - весь мир, включая США, чья химическая отрасль примерно в десять раз больше российской. В структуре российского ВВП на химию и нефтехимию приходится около 2,7 %, порядка $11-12 млрд. В отрасли работают 800 тыс. человек, около 3 тысяч компаний, более 200 крупных предприятий. При этом средняя рентабельность российских химкомбинатов не превышает 7-8%. Внешних инвестиций в Химию практически не делается: окупаемость крупного химического проекта 13-26 лет. В западных обзорах середины 1990-х говорилось, что к 2001 году Россия практически потеряет свою химическую промышленность. Однако, по подсчетам экспертов, именно в 2001 году в отрасли был зафиксирован рост на 6,1%. После десяти лет распада химия входит в пятерку наиболее инвестиционно привлекательных отраслей российской экономики [1].
Химическая промышленность вырабатывает десятки миллионов тонн различных продуктов и материалов, для чего требуется большое количество доступного и дешевого сырья. Поэтому быстро развиваются производства химических продуктов из нефти и газа, т.е. нефтехимические производства, являющиеся наиболее производительными и экономически выгодными [6].
Ни один из процессов деструктивной переработки нефтяного сырья и пиролиза не протекает без образования газа. Выход и качество газов, получаемых в различных процессах, значительно различаются по углеводородному составу.
На современном заводе, располагающем комплексом разнообразных процессов, углеводородные газы со всех установок направляются на разделение углеводородной смеси для выделения отдельных компонентов.
Промышленные схемы разделения на компоненты включают в себя комбинированные процессы разделения газов - конденсацию, ректификацию, абсорбцию и десорбцию или сочетание этих процессов.
Сжиженные углеводородные газы, являются одним из основных видов сырья для различных процессов нефтепереработки и нефтехимии. Разделение газовых потоков имеет свои особенности.
Краткая характеристика способов разделения углеводородных смесей
Основным фактором, влияющим на полноту разделения компонентов и чистоту получаемых продуктов, а также на энергозатраты и эксплуатационные расходы, связанные с разделением, является различие в температурах кипения (упругости паров) разделяемых компонентов. Чем ближе температуры кипения компонентов, тем труднее эти компоненты разделяются при ректификации. Для того чтобы достигнуть хорошего разделения нужны колонны с большим числом тарелок; при этом процесс следует вести с большой кратностью орошения [3].
Абсорбция. Это процесс поглощения газа или пара жидким поглотителем (абсорбентом). Обратный процесс - выделение поглощённого газа из поглотителя - называется десорбцией. В промышленности абсорбция с последующей десорбцией широко применяется для выделения из газовых смесей ценных компонентов (например, для извлечения из коксового газа бензола), для очистки технологических и горючих газов от вредных примесей (например, при очистке их от сероводорода), для санитарной очистки газов и т. д. В некоторых случаях десорбцию не проводят, если извлекаемый компонент и поглотитель являются дешёвыми или отбросными продуктами или, если в результате абсорбции получается готовый продукт [2].
Конденсация. При переработке газового сырья используют метод парциальной конденсации, который основан на различной способности углеводородов к конденсации, то есть переходу из газообразного в жидкое состояние. Из много компонентной смеси в первую очередь конденсируются высококипящие углеводороды. Конденсационным разделением может быть решён ряд технологических задач, в том числе частичная конденсация газовой смеси с последующим выделением из неё тяжёлых углеводородов С₅ - С₆ и выше, полная конденсация углеводородной части газовой смеси для извлечения азотно-гелиевого концентрата.
Конденсация многокомпонентных смесей может быть осуществлена подбором соответствующих температуры и давления. Процесс проводят в сепараторах. Газ вначале осушают для предотвращения образования гидратов при низких температурах и освобождают от примесей двуокиси углерода и сероводорода, затем сжимают и дросселируют в сепаратор. Здесь при снижении давления температура газа понижается и выделяется конденсат. Если газ обогащён компонентами С₅ и выше, его конденсацию ведут при невысоком давлении и умеренных температурах. При небольшом содержании высококипящих углеводородов смесь разделяют методом низкотемпературной конденсации при 4,0 - 4,5 МПа, и температуре -70 °C и ниже. Газовый конденсат направляется далее на разделение [5].
Ректификация. Для разделения смеси жидкостей обычно прибегают к перегонке. 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; неиспарённая 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.
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) [2].