Przykład sprawozdań - przyklad_sprawozdan

14.11.2011
MedrygalKarclina
MnichEwelina
MHD
L4
nr 6
Sprawozdanie
3
Grviczenie
4.100 Pa w ilogci 7,0'10'2kmol/s,
313 K o ci$nieniu
zem o temperaturze
rcadq3anla:
ruarlantY
sPrqlark4
za
tiem io ka2dymstopniu sprq2aniado
iem Po kaldYm stoPniu sPrQ nia do
mechanicznq
pzyie6 Fory O,72,sprawnoSd
sprawnos6sprqtaniapolitropolrego
ei niemastratcisnieniaw chtodnicach'
O,gS.Zatozy6,
Specyftkacja:
- modelMComPr,
+ politropovte
ASME,
- modelkompresora
- sktadniki:
etylen,
- temperatura
w sprqlare wynosi313K'- ciSnienie
* tpreiarc" jest r6wne5.5'10sPa,
- ci5nieniekoficowegazu mawynosid4'106Pa
gazumawynosi6313K
- temperatura
sprq2on€go
7,0'10*!qt-oUe
- przeplywmolowygazumavrynosid
politropowego
r6wna0.72
- bpravtrno$C
spreiania
- sprawnosd
0.95,
mectranicznq
- modeltermodYnamicznY
NRTL,
w ehtodnicach.
niemastretci6nienia
Zalo2enie:
Wlnlki:
sprq2ark4
z cfrlodnic4za
a) sprqiarkajednostopniowa
sprg2aniado
b)' spre2arkadrustopniowgz ctrtod niem po ka2dyrnstopniu
temperatury
Poczqtkowei'
r_--
----J
sprqtaniado
c) sprg2arkatr6istopniowaz chlod niem po katdym stopniu
temperatury
Pr;zqtkowei
c)
!
1
/os
C , r ? " r g s5 , 9 ?/ 0 s 5 , l q
L-/
CoT L-o , L\
k_+obe
vraler;
c po olczo5
o of at ucr"
CJnlool'z O^ to' Fe &^
Q
Kostka
Katarzyna
Kubicka
Paulina
IVHD,gr. L3
3
SPRAWOZDANIE
Projekttechnologiczny
dwiczenie6:
Podgrzewaczei ruymienniki ciepla
6. zadanie
nr.1
Cwiczenie
Mieszaninqparowq sktadajqcqsig z lekkich wqglowodor1wnaleiy ogrzoi w przeciwprqdowym,
jednobiegowymwymiennikuciepto.Czynnikiemgnewczym jest wodo, kt6ra przeptywow przestrzeni
miqdzyrurowej.Powierzchnia
wymianyciepla 798m2,opdr cieplnyicianki 8,6-705smtK,/J,op6r osadu
4.704sm2Kfi.
Pozostate
dane:
jednostka
wsp6lczynnikwnikania ciepla
spadekciSnienia
parametrystrumieniwlotowych
po stroniewody
po stroniepary
J/m2sK
88,5
7?5
Pa
2.L01
1.103
woda
para
jednostka
nateienieprzeptywu
kmof/s
5,7.L01
temperatura
K
413
323
ciSnienie
Pa
5.10s
40.105
LL,8.1o'2
parowej;
Skiadmolowymieszaniny
metan
0,56
etan
0,05
propan
0,01
etylen
O,29
propylen
0,05
n-pentan
0,01
*WartoSiwsp6tczyn
nika przenikaniaciepta,k= 76,O46Wmz* K.
n-butan
O,02
Obliczono:
* Temperaturq
strumieninawyj6ciuz wymiennika:
a) strumieriPary384,20K
b) strumiedwodY339,61K.
:
ciePta
*,Ilo6i wymienianego
Wat
341521,736
*Sredniqlogarytmicznq
temperatur:
r62nicq
= 1"
korekcyjnym
=40,83,przywspofczynniku
LMTD(Corrected)
profiltemperaturw daneisekciiwvmiennika'
Utworzono
dla strumieniacieptego:
Przyktadowo
Sekcja
1
2
3
4
5
6
7
I
9
10
Temperatura[K]
413,00
4O5,49
397,82
389,99
382,01
373,86
365,55
357,O7
348.,42
339,51
wvkresv:
UtworzononastePuiace
strumienia:
cieptego
ciepiazmieniasiqtemperatura
jak wzdlu|wymiennika
a)Wykresobrazujqcy
BlockE1 (tlsst]{ tsmsl
RNhs Zon83
jak wzdluiwymiennikacieptazmieniasiqtemperaturazimnegostrumienia:
b) Wykresobrazujqry
Zaobsenrowano
spadektemperaturystrumieniacieplegoi wzrosttemperaturyptynqcego
w
przeciwprqdzie
strumieniazimnego"
Zbdenz czynlik6w niezmieniastanuskupienia.
Analizapowyisrychwynik6wi wykres6wpozwalastwierdzid,ie mieszaninaparowaskladajqcasiq z
ldkkichwqglowodor6w(zimnystrumiefi)zostalaogrzanaprzezpnepfywajqcqw przestrzeni
miqdzyrurowej
wode(ciep{ystrumief).
Sprawozdanie z laboratorium 9,10
Zadanie 1
Należy wyprodukowad 4500 kg/h glikolu propylenowego. Dysponujemy reaktorem z mieszadłem, o
objętości 6,5 m3 . Należy dobrad parametry pracy reaktora (uzasadnid) i obliczyd zapotrzebowanie na
surowce. Przeprowadzid obliczenia symulacyjne reaktora i zaproponowad sposób oczyszczania
mieszaniny poreakcyjnej.
Model termodynamiczny: Penga-Robinsona
Moduł obliczeniowy: RCSTR
Temperatura strumieni wlotowych: 25°C
Ciśnienie strumieni wlotowych: 1 atm
Molowy nadmiar wody: 4 (ze względu na ograniczoną mieszalnośd wody z tlenkiem propylenu oraz dla ograniczenia reakcji
odwrotnej)
Molowe natężenie przepływu tlenku:
Zapotrzebowanie na glikol propylenowy
Zakładamy 5% strat przy oczyszczaniu
zapotrzebowanie na glikol z uwzględnieniem strat
zapotrzebowanie na tlenek przy 100% wydajności
Zakładamy około 95% przereagowanie
Zapotrzebowanie na tlenek z uwzględnieniem wydajności reakcji
Molowe natężenie przepływu wody: 255,08kmol/h
Pozostałe parametry pracy reaktora(temp. i ciśnienie) dobieramy tak aby osiągnąd 95% stopieo przereagowania i
równocześnie nie nastąpiło odparowanie tlenku propylenu ( którego temp. wrzenia jest tu czynnikiem limitującym temp.
pracy reaktora)
Analiza wrażliwości pokazała, że stopieo przereagowania nie zależy od ciśnienia (faza ciekła), ale tylko od temp.
Szukamy temp. pracy reaktora dla której reakcja osiągnie 95% wydajnośd. Jest to ok. 332K.
Mieszanina wlotowa to 80%mol wody i 20%moltlenku. Badamy przy jakiej wartości ciśnienia temp. wrzenia tej mieszaniny
równa będzie 332K.
Przy ciśnieniu 2 atm jest ona równa ok. 329K. To ciśnienie możemy przyjąd dla naszego reaktora gdyż
w toku reakcji pojawia się wysokowrzący glikol który podwyższa temp. odparowania mieszaniny
reakcyjnej znacznie powyżej 329K
Wyniki obliczeo dla znalezionych parametrów pracy reaktora(ntl=63,77kmol/h,T=332K,p=2atm):
Obciążenie cieplne: -1,0866MW (ciepło które należy odebrad)
Czas przebywania: 2823,6s
W celu zbadania możliwości rozdziału mieszaniny poreakcyjnej dokonano analizy fizykochemicznej
mieszaniny dla warunków pracy reaktora:
Woda i glikol propylenowy mieszają się bardzo dobrze ze sobą, zaś woda i tlenek propylenowy wykazują
szeroki zakres ograniczonej mieszalności. Układ woda- glikol propylenowy charakteryzuje się dużym
współczynnikiem lotności względnej (duża różnica temp. wrzenia), nie tworzy azeotropu.
Nie przereagowany tlenek propylenu można na początku oddzielid z mieszaniny w separatorze
trójfazowym, dalszy rozdział wody i glikolu może odbyd się na drodze rektyfikacji.
Zadanie 2.
Etylen jest produkowany na drodze pirolizy etanu w izotermicznym reaktorze rurowym, wg reakcji:
C2H6 <=> C2H4 + H2
(pominąd reakcje tworzenia metanu i acetylenu)
Etan jest mieszany z parą wodną i przepływa przez piec rurowy. Ekonomiczne optimum molowego
stosunku pary wodnej do etanu wynosi około 0,5. Należy obliczyd długośd i objętośd reaktora rurowego składającego
się z jednej rury o średnicy 0,9 m, a także ilośd ciepła, jaką trzeba doprowadzid do reaktora, dla następujących danych:
temperatura w reaktorze jest stała i wynosi 900°C
etan (nie zawiera zanieczyszczeo) podawany jest do reaktora w ilości 20 t/h,
ciśnienie w reaktorze jest stałe, równe 1,4 bar (spadek ciśnienia w reaktorze przyjąd równy 0),
strumieo surowców podawany jest do reaktora pod ciśnieniem 1,4 bar w temperaturze 900°C, pominąd
wpływ reakcji odwrotnej,
stopieo konwersji etanu powinien wynosid 60% (Należy przyjąd tak niską wartośd stopnia
przereagowania przy jednym przebiegu, aby zapobiec tworzeniu się produktów ubocznych.)
Reakcja pirolizy etanu jest homogeniczną reakcją pierwszorzędową. Równanie kinetyczne i stałą
szybkości reakcji przedstawiono poniżej.
rA=kcA
k=1,535∙1014e -E/RT
gdzie:
rA - szybkośd reakcji, kmol/ s,
k - stała szybkości reakcji, s-1,
3
CA - koncentracja molowa etanu, kmol/ m , E - energia aktywacji, E = 294 000 J/mol
W sprawozdaniu, oprócz wyników obliczeo, wyjaśnid, po co dodaje się parę wodną i w jakiej ilości
podawana jest do reaktora.
Model termodynamiczny: Penga-Robinsona
Moduł obliczeniowy: R-plug
Temperatura strumienia wlotowego : 900°C
Ciśnienie strumieni wlotowego 1,4 bar
Skład strumienia wlotowego: 0,333mol pary i 0,667mol etanu (stosunek molowy pary do etanu 0,5)
Molowe natężenie przepływu strumienia wlotowego :
Natężenie etanu
Stosunek molowy pary do etanu 0,5
Natężenie pary
Całkowite natężenie przepływu strumienia wlotowego 1000kmol/h
Reaktor złożony z jednej rury o średnicy 0,9m
Temperatura pracy reaktora 900°C
Ciśnienie w reaktorze 1,4bara
Spadek ciśnienia w reaktorze 0bar
Ponieważ pożądane jest 60% przereagowanie, wykonano analizę wrażliwości zależności stopnia przereagowania od dł.
reaktora. Na osi pionowej odłożono wartośd stopnia przereagowania pomniejszonego o 0,6.
Długośd reaktora przy której uzyska się 60% konwersję to ok. 2,75m.
Objętośd reaktora:
Obciążenie cieplne reaktora: 15,968MW (ciepło które należy dostarczyd)
Czas przebywania: 0,0735s