Скачать:
БАКАЛАВРСКАЯ РАБОТА
по направлению подготовки 18.03.01 - «Химическая технология»
РЕКОНСТРУКЦИЯ УСТАНОВКИ ПОЛУЧЕНИЯ ЭТИЛБЕНЗОЛА
С ЦЕЛЬЮ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛА
АННОТАЦИЯ
Выпускная квалификационная работа на 59 с., 14 табл., 16 рис., 19 источников информации.
ЭТИЛБЕНЗОЛ, СТИРОЛ, ВТОРИЧНЫЙ ПАР, ИСПАРИТЕЛЬ С ПАРОВЫМ ПРОСТРАНСТВОМ, ВЫРАБОТКА ПАРА.
Целью выпускной квалификационной работы является увеличение выработки вторичного пара и снижение затрат на приобретение пара из сети комбината за счет установки дополнительного испарителя с паровым пространством.
В выпускной квалификационной работе проанализированы испарители с паровым пространством, их различные конструкции. Роль испарителей с паровым пространством в производстве по получению стирола.
Подобран оптимальный испаритель с паровым пространством для получения вторичного пара.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение….…………………………………………………………………... |
5 |
|
1 Литературный обзор ... ……………………………………...……....… |
7 |
|
1.1 Обзор реконструируемого оборудования ……………….…. |
7 |
|
1.2 Получение дополнительного вторичного пара, краткая характеристика процесса |
14 |
|
1.3 Технология получения стирола 1.3.1 Стадия и химизм процесса дегидрирования этилбензола в стирол 1.3.2 Условия проведения процесса 2 Обоснование выбора темы |
15 15 17 18 |
|
3 Технологическая часть…………………………………………………. |
20 |
|
3.1 Описание технологической схемы ……………………...…………… |
20 |
|
3.2 Характеристика сырья и готовой продукции |
22 |
|
3.3 Технологические расчеты …………………… |
25 |
|
3.3.1 Расчет основной ректификационной колонны К-042 ………... |
25 |
|
3.4 Расчет испарителя Т-044.3………..... |
36 |
|
3.5 Расчет математической модели конденсатора Т-045…………… |
37 |
|
4 Автоматизация, контроль и регулирование ………………..….……..... |
39 |
|
4.1 Выбор и обоснование параметров контроля и регулирования ………. |
39 |
|
4.2 Выбор и обоснование схем автоматического контроля и регулирования |
39 |
|
4.3 Выбор и обоснование средств автоматизации …………………….... |
40 |
|
4.4 Описание АСУТП..... |
41 |
|
5 Экономическая часть ………….…...……...…………….…...…..…….. |
45 |
|
5.1 Расчет капитальных затрат и стоимости основных фондов |
45 |
|
5.2 Расчет производственной мощности и производственной программы … |
45 |
|
5.3 Расчет себестоимости продукции … 5.4 Расчёт эффективности инвестиционного проекта …………...... |
48 52 |
|
Заключение........................................................................................................... |
57 |
|
Список использованных источников............................................................... |
58 |
|
Приложение А................................................................................................ |
59 |
|
ВВЕДЕНИЕ
Цех № 46 предназначен для производства этилбензола и стирола. Мощность по этилбензолу составляет 230 тыс. т/год.
Производство этилбензола введено в эксплуатацию в 2003г.
Технологический процесс разработан ВОАО «Синтезкаучукпроект», г. Воронеж. Проект выполнен ВОАО«Синтезкаучукпроект», г.Воронеж и фирмой «Лурги Лайф СайенсГмбХ», Германия. Генеральный проектировщик производства «Салаватгипронефтехим» г. Салават.
Этилбензол C6H5CH2CH3- бесцветная, прозрачная, горючая жидкость с запахом, напоминающим запах бензола. Смешивается с бензолом, толуолом, гексаном, петролейным эфиром, хлороформом, четыреххлористым углеродом и многими другими органическими растворителями. Практически не растворим в воде (0.014% по массе при 15 °C). Обладает свойствами органических соединений. Взаимодействие с галогенами Cl2и Br2 в газовой фазе при повышенных температурах или при освещении протекает по свободно-радикальному механизму с образованием 1-галогенэтил- и 2-галогенэтилбензолов. При реакции в жидкой фазе образуется набор орто- и пара- замещенных производных. Нитруется этилбензол аналогично толуолу, в результате взаимодействия получаются моно-, ди- и тринитрозамещенные аддукты.
Этилбензол содержится в незначительных количествах в сырой нефти и продуктах каталитического риформинга нефтяных фракций, однако в промышленных масштабах его получают путем алкилирования бензола этиленом.
Пар – это очень важный энергоноситель, который находит широкое применение в разных отраслях промышленности.
Универсальные свойства водяного пара давно и хорошо известны. Это один из самых теплоемких, и наиболее доступных экологически чистых веществ в природе.
Пар играет значительную роль в производстве стирола и является неотъемлемой частью технологического процесса. На установке 1803 «Стирол» пар применяется для разбавления этилбензольной шихты в реакторе с катализатором. В этом реакторе происходит эндотермическая реакция (требующая большого количества тепла) и получается контактный несконденсированный газ. Данный газ, после ряда операций, превращается в стирол. Для обеспечения установки 1803 «Стирол» паром, применяются три потока пара. Первый поток вырабатывается котлом-утилизатором (4 кгс/см2) на самой установке 1803 «Стирол», второй – вырабатывается на установке 1802 «Этилбензол» в качестве вторичного пара после теплообменника испарителя (4 кгс/см2), третий – берется из сети комбината (16 кгс/см2, который редуцируется до 4 кгс/см2).
Использование пара из сети комбината, влечет за собой большие материальные затраты. Затраты возможно сократить, благодаря реконструкции установки 1802 «Этилбензол». Предлагаем увеличить количество вторичного пара, путём установки дополнительного теплообменника-испарителя Т – 044.3.
1 Литературный обзор
1.1 Обзор реконструируемого оборудования
Теплообменом называется процесс переноса теплоты происходящий между телами, имеющими различную температуру. При этом теплота переходит самопроизвольно от более нагретого к менее нагретому телу. Теплообмен между телами представляет собой обмен энергией между молекулами, атомами и свободными электронами, в результате, которого интенсивность движения частиц более нагретого тела снижается, а менее нагретого - возрастает. Все теплообменные процессы можно условно разделить на следующие группы: нагревание, охлаждение, конденсация, испарение. Нагревание – повышение температуры перерабатываемых материалов путем подвода к ним тепла. Охлаждение – понижение температуры перерабатываемых материалов путём отвода от них тепла. Конденсация – снижение паров какого-либо вещества путём отвода от них тепла. Испарение – перевод в парообразное состояние какой-либо жидкости путём подвода к ней тепла. Частным случаем испарения является процесс выпаривания – концентрирования при кипении растворов твёрдых нелетучих веществ путём удаления жидкого летучего растворителя в виде паров.
Движущей силой любого теплообменного процесса является разность температур сред, при наличии которой тепло распространяется от среды с большей температурой к среде с меньшей температурой. Тела, участвующие в теплообмене, называются теплоносителями. Теплоносители с более высокой температурой называют горячими, теплоносители с более низкой температурой – холодными[16].
Расчет теплообменного аппарата включает: определение необходимой поверхности теплопередачи, выбор типа аппарата и нормализованного варианта конструкции, удовлетворяющих заданным технологическим условиям оптимальным образом. Необходимую поверхность теплопередачи определяют из основного уравнения теплопередачи[6]:
|
(1.1) |
|
где |
– средняя разность температур, ºС; |
|
|
К – коэффициент теплопередачи, Вт/(м2·К). |
|
Тепловую нагрузку Q в соответствии с заданными технологическими условиями находят по формуле:
Q= G×С×(t1 –t2) |
(1.2) |
|
где |
С – теплоемкость теплоносителя, Дж/(кг×К); |
|
|
t1,t2 – температуры теплоносителя на входе и выходе из теплообменника, ºС |
|
Испарители подразделяются на два класса: испарители с паровым пространством типа У – с U-образными трубами и типа П – с плавающей головкой. Испарители типов У и П отличаются достаточно простым устройством и сравнительно дешевы. К тому же эти аппараты имеют очень выгодные конструктивные особенности, позволяющие проводить очистку трубок от загрязнений и ремонт трубчатки без полного демонтажа теплообменника.
В промышленности используются разнообразные типы жаропрочного теплообменного оборудования, однако наиболее широкое применение находят кожухотрубные теплообменники. Эти теплообменники не обладают особенной компактностью, но имеют высокую механическую прочность и могут быть использованы в разных областях. Как одна из разновидностей кожухотрубных теплообменников, испарители также получили очень широкое распространение в различных областях промышленности. Оборудование этого типа можно применять при больших площадях поверхности теплообмена, давлениях выше 2 МПа и температурах более 250°С.
Данный испаритель (рис.1.1) типа U относится к кожухотрубчатым теплообменникам, используемым для теплообмена потоками в агрегатных состояниях пар-жидкость. Аппарат состоит из пучка труб, помещенного внутри цилиндрического корпуса (обечайки), сваренного из листовой стали. Трубки завальцованы в подвижной трубной решетки. Трубки размещаются в пучке по вершинам квадрата с шагом , где - наружный диаметр труб. В теплообменниках с U-образными трубами обеспечивает свободное удлинение труб, что исключает возможность появления температурных напряжений вследствие разности температур труб и корпуса. Преимущество конструкции с U-образными трубами - отсутствие разъемного соединения внутри корпуса.
Для удлинения пути теплоносителя с целью увеличения скорости интенсификации теплообменника установлена перегородка в распределительной камере. Теплоноситель проходит сначала по трубам лишь половину пучка и в обратном направлении – через вторую половину пучка.
Трубное и межтрубное пространство разобщены. Второй теплоноситель (жидкий продукт) движется в межтрубном пространстве, снабженном входным и выходным штуцерами.
1 – кожух;
2 – теплообменная труба;
3 – стяжка;
4 – перегородка;
5 – прокладка кожуха;
6 – неподвижная трубная решетка;
7 – прокладка распределительной камеры;
8 – распределительная камера;
9 – подкладка под опору;
10 – опора.
Рисунок 1.1 – Конструкция испарителя с паровым пространством типа У
Вторичный пар выходит через штуцер в верхней части аппарата. Упаренный раствор выводится через штуцер выходе остатка продукта.
Основной частью подогревателя (испарителя) является один или несколько трубных пучков с плавающей головкой или с U-образными трубами. Пучок (один или два, три) монтируют внутри цилиндрического горизонтального корпуса.
Различают две конструкции устройства подогревателей: с передним полуконическим днищем и с эллиптическим днищем.
Аппараты с передним полуконическим днищем являются более эффективными и компактными, поэтому применение их предпочтительно.
Для достижения достаточной поверхности зеркала испарения и правильной работы испарителя следует принимать расстояние от уровня жидкости до верха корпуса аппарата равным 0,35Dв.
Используя для подогревателей (испарителей) нормальные трубные пучки теплообменников с плавающей головкой или с U-образными трубками (когда теплоносителем должен служить конденсирующийся водяной пар), количество труб распределяют по ходам неравномерно так, что в последующих ходах многоходовых трубных пучков число труб принимают меньшим, чем в первом ходу.
Верхние трубы пучка внутри корпуса подогревателя всегда должны быть покрыты слоем жидкости высотой не менее 100 мм, для чего уровень жидкости в корпусе аппарата поддерживается сливной перегородкой с верхней зубчатой кромкой, обеспечивающей равномерный слив жидкости по всему поперечному сечению.
За перегородкой автоматическое поддержание уровня жидкости в корпусе испарителя достигается регулированием уровня, без чего может быть нарушена нормальная работа насоса в результате попадания в него из подогревателя паров. Недопустимо чрезмерное поднятие уровня жидкости в подогревателе, т.к. это нарушает нормальную работу аппарата.
В заднем днище и в перегородке аппарата предусматривают штуцер и лючок, через которые вводится тяговый трос, присоединяемый к подвижной решетке пучка при монтаже последнего.
У штуцера для подачи продукта в испаритель внутри корпуса аппарата устанавливают отбойник, способствующий более рациональному обтеканию жидкости внутри пучка. В некоторых случаях для этой же цели ставят дырчатую горизонтальную перегородку, которая вместе с тем защищает близлежащие от штуцера трубы от эрозии.
Чтобы предать трубному пучку жесткость, устраивают поперечные перегородки толщиной ~10 мм. Перегородки устраивают друг от друга на равном расстоянии и закрепляют четырьмя тягами, ввернутыми в неподвижную трубную решетку и снабженными дистанционными распорными трубками. Расстояние между перегородками в целях обеспечения необходимой жесткости принимается равным (30…50)dн , где dн – наружный диаметр теплообменных трубок.
Для поддержания трубного пучка в корпусе устанавливаются балки, на которые положены прогоны из уголка. При втаскивании пучка и демонтаже его он скользит по этим прогонам.
Устанавливают подогреватели (испарители) на две опоры. Для того, чтобы испаритель в нагретом состоянии мог одним своим концом свободно перемещаться, отверстия в лапках для крепления его болтами к одной, так называемой, подвижной опоре, выполняются овальными. Т.к. к другой опоре испаритель крепят неподвижно, то для лапок в этом случае отверстия выполняют круглыми.
Материалы для изготовления химических аппаратов и машин нужно выбирать в соответствии со спецификой их эксплуатации, учитывая при этом возможное изменение исходных физико-химических свойств материалов под воздействием рабочей среды, температуры и протекающих химико-технологических процессов. При выборе материалов для аппаратуры необходимо руководствоваться отраслевым стандартом ОСТ 26-291—94.
Выбор материала необходимо начинать с уточнения рабочих условий: температуры, давления, концентрации обрабатываемой среды.
Предъявляются следующие основные требования:
1) достаточная общая химическая и коррозионная стойкость в агрессивной среде с заданными концентрацией, температурой и давлением;
2) достаточная механическая прочность при заданных давлении и
температуре технологического процесса;
3) способность материала свариваться с обеспечением высоких механических свойств сварных соединений и коррозионной стойкости их в агрессивной среде.
Работоспособность изделия, т.е. состояние, при котором оно способно нормально выполнять заданные функции, оценивается критериями прочности, жесткости, устойчивости, износостойкости, коррозионной стойкости.
Благодаря широкому спектру свойств, определяемых составом и химико-термической обработкой, сталь - наиболее распространенный конструкционный материал.
12Х18Н10Т – относится к классу высоколегированных сталей, способ поставки – листовая сталь. Сталь обладает удовлетворительными прочностными свойствами, в термообработанном состоянии отличается высокой пластичностью и жаропрочна при температуре до 650°С. Данная сталь в виде листового проката широко применяется для сварной химической аппарат уры ответственного назначения, работающих в интервале температур от -253ºС до +650ºС [19].
Сталь обладает повышенной вязкостью и склонностью к задиранию при трении о другой металл, имеющий одинаковую или близкую с ней твердость. Сталь технологична в обработке, хорошо деформируется в горячем и холодном состояниях. Штампуемость стали хорошая. Она также хорошо сваривается всеми видами сварки и не требует обязательной термической обработки изделия после сварки
Сталь характеризуется высокой коррозионной стойкостью во многих агрессивных средах. Сталь склонна к межкристаллитной коррозии при нагреве в интервале температур 500—800°С, к коррозии ножевого типа при работе сварных соединений в азотной кислоте, мочевине и в некоторых других средах, а также к точечной коррозии.
Сталь склонна к коррозионному растрескиванию в средах, содержащих хлориды магния, кальция и других металлов, во влажных органических веществах, содержащих хлор, в бромистых, фтористых и йодистых солях, в концентрированных растворах едкого натра (при температурах выше 200°С), в растворах щелочей, содержащих сульфиды и сероводород. Склонность стали к коррозионному растрескиванию может быть предотвращена в результате стабилизирующего отжига металла при 900—920°С, с выдержкой в течение 1—2 ч и последующим охлаждением на воздухе [15].
Рисунок 1.2 - Поперечные сечения подогревателей (испарителей) с паровым пространством с разным количеством трубных пучков
1.2 Получение дополнительного вторичного пара, краткая характеристика процесса
На данный момент потребитель вторичного пара – установка «Стирол» забирает из сети комбината 20 т/ч пара 4кгс/см2 температурой 150 ᴼС. Эти затраты возможно компенсировать установкой дополнительного испарителя с паровым пространством. Конденсаторы-испарители поз. Т-044.1,2, используют тепло конденсации паров бензола с верха ректификационной колонны К-042 для получения вторичного водяного пара давления не более 0,4 МПа (4кгс/см2) и температурой 150 ᴼС. В качестве дополнительного аппарата принимаем испаритель с паровым пространством Т-044.3
Проектируемый испаритель с паровым пространством Т-044.3 будет работать в паре с Т-044.1, в котором вторичный пар будет идти на объект 1803. Т-044.2 направляет вторичный пар на объект 1805.
Проектируемый испаритель с паровым пространством Т-044.3 не значительно повлияет на работу колонны К-042, так как теплообменник работает преимущественно как испаритель, конденсация в нем практически не проходит. Разность температуры на входе в теплообменники Т-044.1,2 и выходе из них паров бензола составляет всего 4 ᴼС или 2,4 %. При установке Т-044.3 температура конденсации незначительно изменится.
Рисунок – 1.3 Снижение температуры паров бензола при устройстве дополнительного конденсатора-испарителя Т-044.3.
Для получения вторичного пара, в конденсаторы-испарители подаётся конденсат с объекта 1805 «Стирол», который предварительно подогревается в печи П-011А до 120 ᴼС, образуя паровой конденсат[12].
Объект 1805 «Стирол» набирает конденсат непосредственно с установок цеха, в случае необходимости увеличения расхода конденсата, дополнительно возможен забор химобессоленной воды с 54 цеха или химочищенной воды с ТЭЦ расходом до 30т/ч.
Условная схема установки конденсатора-испарителя с паровым пространством Т-044.3 представлена на рис. 1.4. Водный конденсат, подаваемый в корпус аппарата, нагревается парами бензола, пропускаемым через трубные пучки.
Рисунок 1.4 - Схема установки конденсатора-испарителя
В результате нагрева происходит испарение водного конденсата. Пары последнего транспортируются на объект 1803 «Стирол».
1.3Технология получения стирола
1.3.1 Стадия и химизм процесса дегидрирования этилбензола в стирол
Основным промышленным способом получения стирола является дегидрирование этилбензола. Процесс каталитического дегидрирования этилбензола в стирол осуществляется в адиабатических реакторах, заполненных железоокисным катализатором, в присутствии водяного пара по уравнению реакции:
‑Н2
+Н2 |
СН=СН2
- Q
- Q |
СН2‑СН3 |
С6Н5С2Н5 → С6Н5С2Н3 + Н2
этилбензол стирол водород
Для протекания реакции необходимо подвести тепло, поскольку реакция эндотермична (тепловой эффект ~30 ккал/моль).
Вследствие того, что реакция идет с увеличением объема, на показатели процесса благоприятно сказывается понижение парциального давления – при этом повышается равновесная степень превращения этилбензола.
Технологически эти условия выполняются за счет использования в процессе перегретого водяного пара и осуществления процесса дегидрирования под вакуумом. Кроме того, водяной пар непрерывно удаляет с катализатора углерод, образующийся в процессе реакции.
Применение катализатора позволяет увеличить скорость основной реакции и обеспечить высокую избирательность процесса дегидрирования при достаточно глубокой конверсии этилбензола в стирол.
Необходимо учитывать отрицательное влияние хлора и серосодержащих соединений на железоокисный катализатор. Массовое содержание хлора и серы в этилбензольной шихте не должно превышать 0,0002% соответственно.
При прочих равных условиях (температура, катализатор и т.п.) понижение давления в зоне реакции от избыточного до вакуума позволяет увеличить степень превращения этилбензола в стирол.
Дегидрирование этилбензола осуществляется под вакуумом в двухступенчатом адиабатическом реакторе с промежуточным подогревом контактного газа. Тип реактора – радиальный с центральной подачей потока. Для выравнивания скорости во входном канале предусмотрено тело вращения заданного профиля.
1.3.2 Условия проведения процесса
Процесс возможен при следующих условиях:
-температура (580¸645)оС на входе в слои катализатора;
Подогрев контактного газа, поступающего во вторую ступень реактора, производится в межступенчатом подогревателе кожухотрубчатого типа, который обогревается перегретым водяным паром, поступающим из.
Ректификация углеводородного конденсата имеет конечной целью выделение стирола‑ректификата с концентрацией основного вещества не менее 99,8% масс, возвратного этилбензола, бензол‑толуольной фракции и кубовых остатков ректификации стирола[12].
2 Обоснование выбора темы
Большую роль в различных отраслях промышленности играет промышленный пар, получаемый как на самих установках комбината, так и непосредственно на теплоэлектроцентрали ООО «НСТЭЦ». Количество пара получаемого на установках комбината, влияет на экономические показатели.
Объект 1802 по производству этилбензола находится в эксплуатации более 10 лет. Анализ работы отдельных узлов, блоков и аппаратов установки позволил сделать вывод о возможности ее совершенствования с целью повышения количества вторичных паров.
Так, в частности, предлагается провести реконструкцию объекта, внедрением дополнительного теплообменника Т-044.3 В качестве теплообменника предлагается использовать испаритель с паровым пространством.
Задачей реконструкции является снижение затрат на закупку пара из сети ООО «НСТЭЦ» При установке дополнительного конденсатора-испарителя с паровым пространством, установка этилбензол сможет вырабатывать собственный вторичный пар, путём нагрева водного конденсата бензольными парами с верха колонны К-042, запас мощности по бензольным парам которой, позволяет получить до 30 т/ч вторичного пара. Применение конденсатора-испарителя с паровым пространством имеет ряд достоинств:
- Работа при высоком проценте испаряемой части продукта – 80% масс и больше.
- Возможность работы при высоких давлениях, когда плотность газа близка к плотности жидкости.
- Работа при малых разностях температуры.
- Работа на различных теплоносителях.
- Работа в очень большом диапазоне нагрузок по теплу[6].
Эти мероприятия позволят повысить количество вторичного пара разделения исходной смеси, уменьшить расход пара забираемого из сети ООО «НСТЭЦ».
Предлагаемые мероприятия предлагается провести в период капитального ремонта установки. Необходимо произвести монтаж конденсатора-испарителя с паровым пространством, путем установки двух опор и последующей установкой на них теплообменника.
Таким образом, вышеизложенное позволило сформулировать тему дипломного проекта в следующей редакции «Реконструкция установки получения этилбензола с целью утилизации тепла».
3 Технологическая часть
3.1 Описание технологической схемы
Колонна поз.К-032 предназначена для азеотропной осушки бензола.
Пары с верха колонны поз.К-032 с температурой не выше 160 °С поступают в конденсатор-испаритель поз.Т-034, где тепло конденсации используется для получения вторичного водяного пара давления не более 0,25 МПа (2,5 кгс/см2). Давление, температура и расход вторичного пара вырабатываемого конденсатором-испарителем поз.Т-034 Углеводородный конденсат, выходящий из конденсатора-испарителя поз.Т-034 последовательно охлаждается в теплообменниках поз.Т-038 и Т-038А для улучшения отстоя от воды и поступает в отстойник поз.Е-036.
В теплообменнике поз.Т-038 тепло углеводородного конденсата используется для подогрева флегмы, возвращаемой в колонну поз.К-032 после отстоя ее от воды в отстойнике поз.Е-036. В теплообменнике поз.Т-038А углеводородный конденсат охлаждается оборотной водой. Теплообменники поз.Т-038 и Т-038А работают под заливом углеводородного конденсата.
Отстойник поз.Е-036 состоит из двух отсеков: отстойника и сборника углеводородов. Углеводороды из сборника отстойника поз.Е-036 насосом поз.Н-037.1,2 через теплообменник поз.Т-038 подаются в колонну поз.К-032.
Кубовая жидкость колонны поз.К-032 с температурой не выше 170 °С насосом поз.Н-039.1,2 подается на 9, 11, 13 тарелку колонны поз.К-042 .
Колонна поз.К-042 предназначена для отгона части бензола из алкилата-1.
Тепло перегрева паров алкилата-1 используется в испарителе поз.Т-043А. При этом охлажденные пары алкилата-1 поступают на 6 тарелку колонны поз.К-042.
В колонну поз.К-042 поступают:
- алкилат-1;
- алкилат-2;
- кубовая жидкость колонны поз.К-032;
Пары с
верха колонны поз.К-042 с температурой в пределах 170 ¸ 185 °С по прибору в конденсаторы-испарители поз.Т-044.1,2, где
тепло конденсации паров используется для получения вторичного водяного пара
давления не более 0,4 МПа
(4 кгс/см2). Сконденсированный углеводородный конденсат из
конденсаторов-испарителей поз.Т-044.1,2 поступает в емкость поз.Е-046 и насосом
поз.Н-047.1,2, подается в колонну в виде флегмы, и частично насосом поз.Н‑047А.1,2,
в качестве шихты-1 подается на. Расход парового конденсата поступающего в
конденсаторы-испарители поз.Т-044.1,2 регулируется с коррекцией по расходу
получаемого пара и уровню конденсата в конденсаторах-испарителях.
Несконденсированные пары бензольной фракции из емкости поз.Е-046 поступают на конденсацию в конденсатор поз.Т-045 охлаждаемый оборотной водой. Несконденсированные в конденсаторе поз.Т-045 пары поступают на дальнейшую конденсацию в конденсатор поз.Т-045А, охлаждаемый захоложенной водой. Углеводородный конденсат после конденсаторов поз.Т‑045, Т-045А поступает в емкость поз.Е-046.
Углеводородный конденсат из емкости поз.Е-046 поступает на всас насоса поз.Н-047В.1,2 и в качестве шихты-2 подается на об. 1801 на трансалкилирование Во время пуска колонны поз.К-042, при отсутствии алкилата-1, подвод тепла к колонне осуществляется через испаритель поз.Т-043В, обогреваемый водяным паром давления 2,5 МПа (25 кгс/см2).
Кубовая жидкость колонны поз.К-042 поступает в колонну поз.К-052[13].
3.2 Характеристика сырья и готовой продукции
Таблица 3.1 – Характеристика сырья и готовой продукции
Сырье и готовая продукция |
Показатели качества |
Нормы |
1 |
2 |
3 |
Свежий бензол (используется в качестве сырья в производстве этилбензола) |
1. Внешний вид и цвет;
2. Плотность при 200 °С, г/см3; 3. Массовая доля основного вещества, %, не менее; 4. Массовая доля примесей, %, не более: - н-гептана; - метилциклогексана + толуола; - метилциклопентана; - толуола; 5. Окраска серной кислоты, номер образцовой шкалы, не более; 6. Массовая доля общей серы, %, не более; |
Прозрачная жидкость, не содержащая посторонних примесей и воды 0,878 – 0,880
99,7
0,06 0,13 0,08 отсутствие
0,1 0,00010 |
Водяной пар (Полученный в конденсаторах-испарителях Т-044.1,2,3) |
1. Водородный показатель (рН), ед., не менее; 2. Общая жесткость, ммоль/м3 (мкг-экв/дм3) или моль/м3 (мг-экв/дм3), не более; 3. Общая щелочность, моль/м3 (мг-экв/дм3), не более; 4. Солесодержание в пересчете на хлористый натрий, мг/дм3, не более; 6. Удельная электропроводимость, мкСм/см, не более; 7. Массовая концентрация нефтепродуктов, мг/дм3, не более. |
6
40
0,70
30,00
10
5 |
Продолжение таблицы 3.1
1 |
2 |
3 |
Сжатый воздух (используется для средств управления КИПиА).
|
1. Класс загрязненности по ГОСТ17433‑80; 2. размер твердой частицы, мкм, неболее; 3. содержание посторонних примесей, мг/м3, неболее; 4. твердые частицы, мг/м3; 5. вода (в жидком состоянии); 6. масла (в жидком состоянии); 7. температура точки росы, °С, неболее. |
1
5
1 не допускается не допускается
минус 50 |
Масла индустриальные марка И‑50А (используется для смазки подшипников и трущихся частей насосов).
|
1. кинематическая вязкость при 400 °С,мм2/с; 2. кислотное число, мг КОН на 1г. масла, неболее; 3. зольность, %, неболее; 4. массовая доля серы в маслах из сернистых нефтей, %, неболее; 5. содержание механических примесей; 6. содержание воды; 7. температура застывания, оС, не выше; 8. температура вспышки, определяемая в открытом тигле, оС не ниже; 9. плотность при 20 °С, кг/м3, неболее; 10. цвет на калориметре ЦТН, неболее; 11. содержание растворителей в маслах селективной очистки; 12. содержание водорастворимых кислот и щелочей в маслах щелочной очистки. |
90-110
0,05 0,005
1,1
отсутствие следы
минус 15
225
910
4,5
отсутствие
отсутствие |
Продолжение таблицы 3.1
1 |
2 |
3 |
Азот высшего сорта (Используется для продувки и о прессовки аппаратов, трубопроводов и азотного дыхания в аппаратах) |
1. объемная доля азота, %, неменее; 2. объемная доля кислорода, %, неболее.
|
99,98
0,02 |
Смазка, солидол жировой (используется для смазки подшипников и трущихся частей насосов).
|
1. внешний вид - марка солидола Ж;
2. температура каплепадения, °С, не ниже; 3. предел прочности на сдвиг при 500 °С, Па (2,0 Гс/см2), неменее; 4. массовая доля свободной щелочи в пересчете на NaOH, %, неболее; 5. содержание свободных органических кислот; 6. содержание механических примесей, нерастворимых в соляной кислоте; 7. массовая доля воды, %, неболее;
|
Однородная мазь без комков, от светло‑желтого до темно‑коричневого цвета
780
196
0,2
отсутствуют
отсутствуют
2,5 |
3.3 Технологические расчеты
3.3.1 Расчет основной ректификационной колонны К-042
Расчет колонны К-042 был произведен в программе Aspen HYSYS.
3.3.2 Рабочие условия колоны К-042
Рабочие условия для К-042 представлены в таблице 3.1
Таблица 3.2 – Рабочие условия для К-042.
|
Бензол |
Алкилат-2 |
Алкилат-1 |
Пары К-042 |
Кубовая часть |
Доля пара |
0,0000 |
0,0000 |
1,0000 |
1,0000 |
0,0000 |
Температура, оС |
140 |
175,0 |
280,0 |
173,1 |
209,9 |
Давление, кПа |
1471,0 |
2745,9 |
1569,1 |
686,5 |
850,0 |
Мольный расход, кг·моль/ч |
221,7 |
171,2 |
1967,2 |
1836,6 |
523,5 |
Массовый расход, кг/ч |
170000,0 |
150000,0 |
167000,0 |
146832,5 |
52167,5 |
Ст.расх. ид.ж., м3/ч |
19,6 |
17,1 |
190,7 |
167,8 |
59,6 |
Мольная энтальпия, кДж/кг |
61494,2 |
55242,3 |
100700,5 |
91413,5 |
41492,9 |
Мольная энтропия, кДж/кг·моль·С |
-91,2 |
-28,2 |
37,5 |
-15,6 |
49,6 |
Теплосодержание, Мккал/ч |
13630852,6 |
9460212,4 |
198099105,9 |
167894214,0 |
21720521,4 |
3.3.3 Кривые разгонок для продуктовых потоков из колонны К-042
Рисунок 3.1 – Кривые разгонок для потока «Алкилат-1»
Рисунок 3.2 – Кривые разгонок для потока «Алкилат-2»
Рисунок 3.3 – Кривые разгонок для потока «Бензол»
Рисунок 3.4 – Кривые разгонок для потока «Пары верха колонны»
Рисунок 3.5 – Кривые разгонок для потока «Куб колонны»
3.3.4 Сводка основных активных спецификаций для колонны К-042
Таблица 3.3 – Сводка активных спецификаций для колонны К-042
Свойство |
Задано |
Рассчитано |
Температура верха, °С |
173,0 |
173,1 |
Температура куба, °С |
205,0 |
206,3 |
3.3.5 Потарелочные профили по температуре, давлению, расходу, транспортным свойствам, составу К-042
Рисунок 3.6 – Потарелочный расчет по температуре
Рисунок 3.7 – Потарелочный расчет по давлению
Рисунок 3.8 – Потарелочный профиль по расходу для К-042
Рисунок 3.9 – Потарелочный профиль по транспортным свойствам для К-042
Рисунок 3.10 – Потарелочный профиль по составу для К-042
3.3.6 Потарелочный расчет К-042
Результаты потарелочного расчета колонны К-042 с колпачковыми тарелками показаны в таблице 3.4
Таблица 3.4 – Результаты потарелочного расчета колонны К-042 с колпачковыми тарелками
Номер тарелки |
Температура, 0С |
Давление, кПа |
Расход жидкости, кг/ч |
Расход пара, кг/ч |
Расход питания, кг/ч |
Отбор продукта, кг/ч |
Ребойлер |
173,2 |
686,5 |
1218,7 |
- |
- |
183,66 |
20 |
173,1 |
686,5 |
1179,3 |
3055,3 |
- |
- |
19 |
177,0 |
695,1 |
1155,1 |
3015,9 |
- |
- |
18 |
179,8 |
703,7 |
1141,1 |
2991,8 |
- |
- |
17 |
181,8 |
712,3 |
1132,6 |
2977,7 |
- |
- |
16 |
183,3 |
720,9 |
1126,8 |
2969,2 |
- |
- |
15 |
184,4 |
729,5 |
1123,3 |
2963,4 |
- |
- |
14 |
185,2 |
738,1 |
1129,1 |
2959,9 |
- |
- |
13 |
185,3 |
746,7 |
1337,6 |
2965,8 |
221,7 |
- |
12 |
188,7 |
755,3 |
1491,5 |
2952,6 |
171,2 |
- |
11 |
191,9 |
763,9 |
1477,8 |
2935,2 |
- |
- |
10 |
194,4 |
772,5 |
1466,4 |
2921,6 |
- |
- |
9 |
196,3 |
781,1 |
1450,2 |
2910,1 |
- |
- |
8 |
198,4 |
789,8 |
1399,1 |
скачать dle 10.6![]() ![]()
При использовании материалов ссылка на источник обязательна. TatMan.ru Copyright 2016
|