Proiectarea tehnologică al unei instalații de fracționare multicomponent

Date de intrare:

Alimentare *):

-compoziţie

- componenţi: C2, C3, iC4, nC4, iC5, nC5

- xfi, fracţii masice: 0,05; 0,11; 0.1; 0.17; 0,3; 0,27

- debit: 10 t/h

*) Alimentarea primei coloane se va considera la punct de fierbere.

Condiţii de operare:

- temperatura în vasele de reflux: I:40 ºC II:40ºC III:40ºC

- distribuţia componenţilor cheie:

Coloana I

Componenţi cheie: uşor: C3 greu: iC4

Grade de recuperare: uşor: 0,95 greu: 0,96

Coloana II

Componenţi cheie: uşor: nC4 greu: iC5 Grade de recuperare: uşor: 0,96 greu: 0,94

Coloana III

Componenţi cheie: uşor: iC4 greu: nC4 Grade de recuperare: uşor: 0,96 greu: 0,95

Se cere să se determine:

• Bilanţurile materiale pe cele trei coloane şi gradele de recuperare a componenţilor

• Parametrii de operare

• Necesarul de echilibre teoretice

• Diametrul şi înălţimea coloanelor

• Sarcinile termice ale condensatoarelor şi refierbătoarelor

• Necesarul de agenţi termici

Se va alcătui schema tehnologică şi de automatizare a instalaţiei.

I.CALCULUL TEHNOLOGIC AL COLOANEI 1 DE FRACŢIONARE

1.1. Bilanţul material pe coloana 1

În figura 1 sunt prezentate fluxurile materiale şi termice din coloana 1 de fracţionare.

Figura 1. Fluxurile materiale şi termice din coloana 1 de fracţionare.

Cunoscând gradele de recuperare ale componenţilor cheie se face distribuţia aproximativă a componenţilor între vârful şi baza coloanei conform metodologiei din literatură [4, pg.190; 8, pg. 50; 9, pg. 262].

Distribuţia aproximativă a componenţilor este prezentată în tabelul 1.1. Calculul porneşte de la cunoaşterea gradelor de recuperare pentru componenţii cheie şi considerând componenţii externi nedistribuiţi.

Tabelul 1.1. Distribuţia aproximativă a componenţilor în coloana I

Comp Mi

(kg/kmol) xi

fr. masă mi

(hg/h) fi =

(kmol/h) xfi

fr. Mol. xdi di

(kmol/h) xbi bi

(kmol/h)

C2 30 0,05 500 16,67 0,100 0,405 16,67 0,000 0

C3 44 0,11 1100 25,00 0,149 0,578 23,75 0,010 1,25

iC4 58 0,1 1000 17,24 0,103 0,017 0,69 0,131 16,55

nC4 58 0,17 1700 29,31 0,175 0,000 0 0,232 29,31

iC5 72 0,3 3000 41,67 0,249 0,000 0 0,330 41,67

nC5 72 0,27 2700 37,50 0,224 0,000 0 0,297 37,50

Total - 1 10000 167,39 1 1 41,11 1,000 126,28

Masa molară medie a fluxului de alimentare se calculează cu relaţii de aditivitate molară [7, pg.75]:

(1.1)

Aplicând relaţia (1.23) se obţine: = 59,74 kg/kmol.