Дипломный проект - Технологический расчет криогенной воздухоразделительной установки А-8-1М
Подождите немного. Документ загружается.
Лист
Изм. Лист № документа Подпись Дата
Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата
q
Н
Аг
= 44,95
кДж/ кмоль .
q
Н
Аж
- потери холода от недорекуперации и недоиспользование дроссель-эффекта
продукционного жидкого азота, кДж/кмоль
q
Н
Аж
= А
ж
* ( J
0,1
283
– J
7
)
А
ж
= 0,018546
кмоль/кмоль ,
J
0,1
283
= 15157,4 кДж/кмоль - энтальпия азота при Р = 0,1 МПа и Т = 283 К ,
J
7
= 4193,6 кДж/кмоль - энтальпия азота при Р=0,32 МПа и Т=88,62 К ,
q
Н
Аж
= 0,018546 * ( 15157,4 – 4193,6 )
q
Н
Аж
= 203,33
кДж/ кмоль .
q
Н
Фб
- потери холода от недорекуперации фракции безопасности ,
кДж/кмоль
q
Н
Фб
= Ф
б
* ( J
0,1
283
- J
17
)
Ф
б
= 0,005 кмоль/кмоль .
J
0,1
283
- энтальпия фракции безопасности при Р=0,1 МПа и Т = 283 К ,
)у1(JуJJ
БЕЗ
Ф
2
N
БЕЗ
Ф
2
O
283
1,0
где
2
O
J
энтальпия кислорода при
2
O
P
и Т= 283 К ,
где
2
O
P
- парциальное давление кислорода во фракции безопасности ,
БЕЗ
Ф
БЕЗ
Ф
2
O
уРP
56814,01,0P
2
O
2
O
P
= 0,056814 МПа – парциальное давление кислорода во фракции
безопасности ;
2
O
J
17047,7 кДж/кмоль - энтальпия кислорода при
2
O
P
= 0,056814 МПа
и Т= 283 К ,
2
N
J
энтальпия азота при
2
N
P
и Т= 283 К ,
где
2
N
P
- парциальное давление азота во фракции безопасности ,
)у1(РP
БЕЗ
Ф
БЕЗ
Ф
2
N
)56814,01(1,0P
2
N
2
N
P
= 0,043186 МПа – парциальное давление азота во фракции безопасности ;
2
N
J
15161,6 кДж/кмоль - энтальпия азота при
2
N
P
= 0,043186 МПа
21
Лист
Изм. Лист № документа Подпись Дата
Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата
и Т= 283 К ,
)56814,01(6,1516156814,07,17047J
283
1,0
J
0,1
283
= 16233,173 кДж/кмоль - энтальпия фракции безопасности при
Р=0,1 МПа и Т = 283 К ,
J
17
= 4952,48 кДж/кмоль - энтальпия жидкой фракции безопасности на линии
насыщения при Р
17
= 0,4 МПа и Т
17
= 97,5 К ,
q
Н
Фб
= 0,005* ( 16233,173 – 4952,48 )
q
Н
Фб
= 56,4 кДж/ кмоль .
Из баланса определим К.П.Д. турбодетандера
54,5 + 585,897*= 150 + 57,87 + 44,95 + 203,33 + 56,4
= 0,7818 .
4.7. Энергетический баланс основного теплообменника
Обозначение по принципиальной схеме А8, чертеж А95290. Обозначения входов
и выходов трубопроводов по расчётной схеме (рис. 10).
А
2
А
Г
1
В
1
22
11116
13
2101512
q
осн/то
Лист
Изм. Лист № документа Подпись Дата
Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата
)JJ(A)JJ(A
)JJ(Aq)JJ(В
1213
1
1516
2
1011
1
Гто/осн21
1
из баланса определим энтальпию воздуха на
выходе из основного теплообменника , т.2
1
то/осн1213
1
1516
2
1
1011
1
Г
12
В
q)JJ(A)JJ(A
В
)JJ(A
JJ
А
1
Рис. 5. Теплообменник основной А8
где
B
1
= 1 кмоль/кмоль,
J
1
= 15485,0 кДж/кмоль - энтальпия воздуха при Р = 0,815 МПа и Т
1
= 283 К,
А
1
= 0,647973 кмоль/кмоль,
J
13
= 10799,9 кДж/кмоль - энтальпия отбросной фракции при Р = 0,39 МПа и
Т
13
= 124 К( свойства взяты по воздуху ),
J
12
= 9924,4 кДж/кмоль - энтальпия отбросной фракции при Р = 0,4 МПа и
Т
12
= 97,5 К( свойства взяты по воздуху ),
А
2
= А
1
+ А
Г
2
А
2
= 0,647973 + 0,002991
А
2
= 0,650964 кмоль/кмоль,
2
9
2
Г14
1
15
A
JAJA
J
где
J
14
= J
13
- Н
Д
J
14
= 10799,9 – 0,7818*904,2
J
14
= 10093,00 кДж/кмоль – энтальпия отбросной фракции после расширения
в турбодетандере при Р=0,135 МПа и Т
14
= 97,67 К
( свойства взяты по воздуху ),
23
Лист
Изм. Лист № документа Подпись Дата
Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата
J
9
= J
8
= 9305,5 кДж/кмоль – энтальпия газообразного азота после
дросселирования его от давления Р = 0,32 МПа до давления Р = 0,135 МПа и Т
8
=
84,51 К;
650964,0
5,9305002991,000,10093647973,0
J
15
J
15
= 10089,38 кДж/кмоль – энтальпия отбросной фракции после смешения ее с
потоком газообразного азота после пароотделителя
при Р = 0,135 МПа и Т
15
= 97,56 К ( свойства взяты
по воздуху ),
J
16
= 15450,6 кДж/кмоль – энтальпия отбросной фракции при Р = 0,12 МПа
и Т
16
= 280 К ( свойства взяты по воздуху ),
А
Г
1
= 0,32549 кмоль/кмоль,
J
11
= 15019,3 кДж/кмоль - энтальпия газообразного азота при Р = 0,775 МПа и
Т
11
= 280 К,
J
10
= 9387,8 кДж/кмоль - энтальпия газообразного азота при Р = 0,79 МПа и
Т
10
= 100,2 К,
1
50)00,100939,10799(647973,0)38,100896,15450(650964,0
1
)8,93873,15019(32549,0
0,15485J
2
J
2
= 9644,74 кДж/кмоль - энтальпия воздуха при Р = 0,8 МПа ,Т
2
= 104,64 К и
х
2
= 0,93981 .
J
2
= 9610,02 кДж/кмоль - энтальпия воздуха на входе в узел разделения при Р
= 0,8 МПа , Т
5
= 104,63 К , х
5
= 0,93266 найденная из энергетического баланса узла
разделения .
24
Лист
Изм. Лист № документа Подпись Дата
Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата
5. РАСЧЕТ ПРОЦЕССА РЕКТИФИКАЦИИ
5.1. Поверочный расчет реализации процесса
ИCXOДHЫE ДAHHЫE
--------------------------------------------------------------------------------------------------
| | N CEKЦИИ |
| HAИMEHOBAHИЯ |--------------------------------------------------------------------------|
| | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
--------------------------------------------------------------------------------------------------
| ПOTOKИ ПИTAHИЯ | N S R D M - B |
| KOЛИЧECTBO | .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 1.000000|
| COCTOЯHИE | .000000 .000000 .000000 .000000 .000000/ .000000 .932700|
| | N2 | .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 .781200|
| COCTAB | AR | .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 .009300|
| | O2 | .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 .209500|
--------------------------------------------------------------------------------------------------
| ПPOДУKTЫ PAЗДEЛEHИЯ | A E - - C H K |
| KOЛИЧECTBO | .000000 .000000 .000000 .000000 .000000|
| COCTOЯHИE | .937941 .000000 .000000 .000000 .000000|
| KOHЦEHTPAЦИЯ O2 | .000002 .000000 .000000 .000000 .320839|
--------------------------------------------------------------------------------------------------
| ПAPAMETPЫ TAPEЛOK:| |
| COПPOTИBЛEHИE | .30 .30 .30 .30 .30 .30 .30 |
| ЭФФEKTИBHOCTЬ | 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 |
ДABЛEHИE B KOЛOHHE 795.00 TEПЛOПPИTOK 1.00
ДABЛEHИE B KOHДEHCATOPE 790.00 HAГPУЗKA KOHДEHCATOPA 3081.72
TИП ПEЧATИ 1.0 CMEШEHИE ПOTOKOB .0
KИCЛOPOД BO ФPAKЦИИ .000000 AЗOT B ПOTOKE C .000000
PEЗУЛЬTATЫ PACЧETA:
PABHOBECHЫE ФAЗЫ ПOTOKOB ПИTAHИЯ
---------------------------------------------------------------------------------------------------
|OБOЗHA-| KOЛ-BO | KOЛ-BO | COCTAB ЖИДKOCTИ |KOЛ-BO | COCTAB ПAPA |
| | | |--------------------------------| |------------------------------|
| ЧEHИE | ПOTOKA |ЖИДKOCTИ| N2 | AR | O2 | ПAPA | N2 | AR | O2 |
---------------------------------------------------------------------------------------------------
B 1.00000 .06730 .6258851 .0130077 .3611072 .93270 .7924069 .0090325 .1985606
BAPИAHTЫ PACЧETA
---------------------------------------------------------------------------------------------------
| NB | Z1A | BR | BD | BM | KK | Z1C | Z1K | NT | DEL |
---------------------------------------------------------------------------------------------------
1 .9999512 1.0000 1.0000 1.0000 14 .0000000 .6649435 33.218 .0000001
ПOTOKИ HA TAPEЛKAX
-----------------------------------------------------------------------------------------------------
| N | N | KOЛ-BO | COCTAB ЖИДKOCTИ | KOЛ-BO | COCTAB ПAPA |
| | | |--------------------------------| |--------------------------------|
|CEKЦИИ |TAPEЛKИ|ЖИДKOCTИ| N2 | AR | O2 | ПAPA | N2 | AR | O2 |
25
Лист
Изм. Лист № документа Подпись Дата
Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата
-----------------------------------------------------------------------------------------------------
7
0 .6595 .999951 .000047 .000002 1.0066 .999951 .000047 .000002
1 .6593 .999912 .000084 .000004 1.0063 .999925 .000071 .000004
2 .6591 .999865 .000127 .000008 1.0061 .999895 .000100 .000006
3 .6589 .999809 .000178 .000013 1.0060 .999858 .000133 .000009
4 .6588 .999742 .000238 .000020 1.0058 .999814 .000172 .000014
5 .6586 .999662 .000308 .000030 1.0056 .999762 .000218 .000020
6 .6584 .999566 .000390 .000044 1.0054 .999699 .000272 .000030
7 .6582 .999449 .000487 .000065 1.0052 .999622 .000335 .000043
8 .6580 .999307 .000599 .000094 1.0050 .999529 .000409 .000062
9 .6578 .999133 .000731 .000136 1.0048 .999415 .000495 .000090
10 .6576 .998918 .000886 .000196 1.0046 .999275 .000596 .000129
11 .6574 .998652 .001066 .000282 1.0044 .999101 .000714 .000185
12 .6571 .998318 .001278 .000405 1.0042 .998882 .000852 .000266
13 .6569 .997896 .001524 .000580 1.0039 .998606 .001014 .000380
14 .6566 .997357 .001813 .000830 1.0036 .998254 .001202 .000544
15 .6563 .996664 .002149 .001187 1.0033 .997801 .001422 .000777
16 .6559 .995764 .002541 .001695 1.0030 .997213 .001678 .001109
17 .6555 .994585 .002997 .002419 1.0026 .996442 .001976 .001582
18 .6550 .993027 .003526 .003447 1.0020 .995425 .002321 .002254
19 .6544 .990955 .004139 .004907 1.0014 .994072 .002721 .003207
20 .6536 .988182 .004845 .006973 1.0006 .992263 .003181 .004555
21 .6526 .984454 .005656 .009890 .9996 .989834 .003709 .006457
22 .6513 .979431 .006578 .013990 .9983 .986564 .004308 .009128
23 .6496 .972660 .007617 .019722 .9966 .982163 .004981 .012856
24 .6473 .963554 .008770 .027676 .9944 .976257 .005726 .018018
25 .6444 .951381 .010022 .038597 .9914 .968383 .006530 .025087
26 .6405 .935274 .011339 .053387 .9875 .958002 .007371 .034627
27 .6356 .914297 .012664 .073039 .9826 .944548 .008208 .047245
28 .6294 .887594 .013904 .098501 .9765 .927525 .008979 .063496
29 .6220 .854648 .014939 .130412 .9691 .906681 .009606 .083712
30 .6136 .815626 .015629 .168745 .9606 .882215 .010000 .107785
31 .6044 .771697 .015844 .212459 .9514 .854952 .010082 .134966
32 .5950 .725107 .015508 .259385 .9421 .826350 .009813 .163837
33 .5862 .678830 .014633 .306537 .9332 .798245 .009209 .192547
34 .5783 .635840 .013321 .350838 .9253 .772398 .008343 .219259
.5844 .669441 .014346 .316213 .9315 .792575 .009019 .198406
ПPOДУKTЫ PAЗДEЛEHИЯ
---------------------------------------------------------------------------------------------------
| OБOЗHAЧEHИE | A | E | FGN | FLN | C | H | K |
---------------------------------------------------------------------------------------------------
KOЛИЧECTBO | .3470267 .0000000 .0000000 .0000000 .0000000 .0000000 .6529733
| N2 | .9999512 .0000000 .0000000 .0000000 .0000000 .0000000 .6649435
COCTAB | AR | .0000468 .0000000 .0000000 .0000000 .0000000 .0000000 .0142081
| O2 | .0000020 .0000000 .0000000 .0000000 .0000000 .0000000 .3208390
ПAPAMETPЫ KOЛOHHЫ:
ЧИCЛO TAPEЛOK B KOЛOHHE 33.21840 COПPOTИBЛEHИE KOЛOHHЫ 9.96552
HAГPУЗKA KOHДEHCATOPA AR .00000 HAГPУЗKA ИCПAPИTEЛЯ -6.20854
ПAPAMETPЫ CEKЦИЙ
---------------------------------------------------------------------------------------------------
| | OБOЗHA- | N CEKЦИИ |
| HAИMEHOBAHИE | |---------------------------------------------------------------------|
| | ЧEHИE | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
---------------------------------------------------------------------------------------------------
26
Лист
Изм. Лист № документа Подпись Дата
Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата
ЧИCЛO TAPEЛOK | NT | .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 33.2184
5.2. Выводы
Количество действительных тарелок – 45.
К.П.Д. тарелки = 0,738.
Существующая колонна в состоянии обеспечить нормальное течение требуемого
технологического режима.
27
Лист
Изм. Лист № документа Подпись Дата
Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата
6. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КОЛОННЫ ОСНОВНОЙ
6.1. Гидравлический расчет теоретической тарелки 0
ИCXOДHЫE ДAHHЫE
KI=1 X1= .00000 LH= .65950 Z2= .01600 Z= .01000 SIN= .00000
KT=1 X3= .99995 GH=1.00660 SH= .00325 S= .01000 P= 790.00
TI=1 Y1= .00000 FB=2.70000 DK= 2.2000 B=1.39600 PRS= 25500.00
TS=0 Y3= .99995 FK= .00000 B1= .00000 HT= .00000
PEЗУЛЬTATЫ PACЧETA
WB= .11028 PL= 991.22 PG=31.88378 SI= .00685 L=22.59069
PO=16.18244 H= .01683 SM4= .01267 HK= .01279 F1= .18194
HS= .02809 R= 5841.00 HMT= .04866 HDS= .02057 G= 1071.95
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
DO WO PC WOH KW PT HTK HT1 HT4
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
.00090 1.5803 7.3946 1.6539 .9555 27.1815 .0659 .1128 .0791
.00100 1.2801 4.7382 1.6785 .7626 24.2145 .0623 .1090 .0753
.00110 1.0579 3.1641 1.7024 .6214 21.7993 .0594 .1060 .0723
.00120 .8889 2.1855 1.7259 .5151 20.6577 .0581 .1045 .0708
.00130 .7574 1.5523 1.7497 .4329 19.8867 .0571 .1036 .0699
.00140 .6531 1.1286 1.7743 .3681 19.3448 .0565 .1029 .0692
.00150 .5689 .8368 1.8002 .3160 18.9505 .0560 .1024 .0687
.00160 .5000 .6308 1.8279 .2735 18.6549 .0557 .1020 .0683
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
6.2. Гидравлический расчет теоретической тарелки 1
ИCXOДHЫE ДAHHЫE
KI=1 X1= .00000 LH= .65930 Z2= .01600 Z= .01000 SIN= .00000
KT=1 X3= .99991 GH=1.00630 SH= .00325 S= .01000 P= 790.20
TI=1 Y1= .00000 FB=2.70000 DK= 2.2000 B=1.39600 PRS= 25500.00
TS=0 Y3= .99992 FK= .00000 B1= .00000 HT= .00000
PEЗУЛЬTATЫ PACЧETA
WB= .11022 PL= 991.21 PG=31.89246 SI= .00685 L=22.58429
PO=16.17786 H= .01683 SM4= .01266 HK= .01279 F1= .18186
HS= .02809 R= 5840.57 HMT= .04865 HDS= .02057 G= 1071.35
28
Лист
Изм. Лист № документа Подпись Дата
Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
DO WO PC WOH KW PT HTK HT1 HT4
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
.00090 1.5794 7.3883 1.6536 .9552 27.1725 .0658 .1127 .0790
.00100 1.2793 4.7342 1.6782 .7623 24.2078 .0623 .1090 .0753
.00110 1.0573 3.1615 1.7020 .6212 21.7941 .0594 .1059 .0723
.00120 .8884 2.1837 1.7256 .5149 20.6534 .0580 .1045 .0708
.00130 .7570 1.5510 1.7494 .4327 19.8829 .0571 .1035 .0699
.00140 .6527 1.1277 1.7739 .3680 19.3413 .0565 .1028 .0692
.00150 .5686 .8361 1.7998 .3159 18.9474 .0560 .1023 .0687
.00160 .4997 .6303 1.8276 .2734 18.6519 .0556 .1020 .0683
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
6.3. Гидравлический расчет теоретической тарелки 2
ИCXOДHЫE ДAHHЫE
KI=1 X1= .00001 LH= .65910 Z2= .01600 Z= .01000 SIN= .00000
KT=1 X3= .99986 GH=1.00610 SH= .00325 S= .01000 P= 790.40
TI=1 Y1= .00001 FB=2.70000 DK= 2.2000 B=1.39600 PRS= 25500.00
TS=0 Y3= .99989 FK= .00000 B1= .00000 HT= .00000
PEЗУЛЬTATЫ PACЧETA
WB= .11017 PL= 991.20 PG=31.90110 SI= .00685 L=22.57795
PO=16.17332 H= .01682 SM4= .01266 HK= .01279 F1= .18180
HS= .02808 R= 5840.13 HMT= .04864 HDS= .02056 G= 1070.85
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
DO WO PC WOH KW PT HTK HT1 HT4
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
.00090 1.5787 7.3834 1.6532 .9549 27.1648 .0658 .1127 .0790
.00100 1.2788 4.7311 1.6779 .7621 24.2019 .0623 .1090 .0753
.00110 1.0568 3.1594 1.7017 .6211 21.7894 .0594 .1059 .0723
.00120 .8880 2.1822 1.7252 .5147 20.6493 .0580 .1045 .0708
.00130 .7567 1.5500 1.7490 .4326 19.8792 .0571 .1035 .0698
.00140 .6524 1.1269 1.7736 .3679 19.3380 .0565 .1028 .0692
.00150 .5683 .8356 1.7995 .3158 18.9442 .0560 .1023 .0687
.00160 .4995 .6298 1.8272 .2734 18.6489 .0556 .1019 .0683
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
29
Лист
Изм. Лист № документа Подпись Дата
Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата
6.4. Гидравлический расчет теоретической тарелки 3
ИCXOДHЫE ДAHHЫE
KI=1 X1= .00001 LH= .65890 Z2= .01600 Z= .01000 SIN= .00000
KT=1 X3= .99981 GH=1.00600 SH= .00325 S= .01000 P= 790.60
TI=1 Y1= .00001 FB=2.70000 DK= 2.2000 B=1.39600 PRS= 25500.00
TS=0 Y3= .99986 FK= .00000 B1= .00000 HT= .00000
PEЗУЛЬTATЫ PACЧETA
WB= .11013 PL= 991.19 PG=31.90980 SI= .00685 L=22.57154
PO=16.16873 H= .01682 SM4= .01266 HK= .01279 F1= .18175
HS= .02807 R= 5839.64 HMT= .04863 HDS= .02056 G= 1070.46
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
DO WO PC WOH KW PT HTK HT1 HT4
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
.00090 1.5781 7.3800 1.6529 .9548 27.1587 .0658 .1127 .0790
.00100 1.2783 4.7289 1.6775 .7620 24.1970 .0623 .1089 .0753
.00110 1.0564 3.1579 1.7013 .6210 21.7853 .0594 .1059 .0722
.00120 .8877 2.1812 1.7248 .5147 20.6457 .0580 .1044 .0708
.00130 .7564 1.5493 1.7486 .4326 19.8759 .0571 .1035 .0698
.00140 .6522 1.1264 1.7732 .3678 19.3349 .0564 .1028 .0691
.00150 .5681 .8352 1.7991 .3158 18.9413 .0560 .1023 .0687
.00160 .4993 .6296 1.8268 .2733 18.6461 .0556 .1019 .0683
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
6.5. Гидравлический расчет теоретической тарелки 4
ИCXOДHЫE ДAHHЫE
KI=1 X1= .00002 LH= .65880 Z2= .01600 Z= .01000 SIN= .00000
KT=1 X3= .99974 GH=1.00580 SH= .00325 S= .01000 P= 790.80
TI=1 Y1= .00001 FB=2.70000 DK= 2.2000 B=1.39600 PRS= 25500.00
TS=0 Y3= .99981 FK= .00000 B1= .00000 HT= .00000
PEЗУЛЬTATЫ PACЧETA
WB= .11008 PL= 991.19 PG=31.91876 SI= .00685 L=22.56861
PO=16.16663 H= .01682 SM4= .01266 HK= .01278 F1= .18168
HS= .02806 R= 5839.08 HMT= .04862 HDS= .02055 G= 1069.96
30