Bài tập Công nghệ Hóa dầu, công nghệ chế biến khi hay có hướng dẫn chi tiết dành cho sinh viên Đại học, cao đẳng

BÀI TẬP CÔNG NGHỆ HÓA DẦU
CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN KHÍ
Dành cho sinh viên Đại học, Cao đẳng


C¸c tÝnh chÊt vËt lý cña Hydrocacbon vµ N2, CO2, H2S
CÊu
tö
C1
C2
C3
izo-C4
n-C4
izo-C5
n-C5
n-C6
n-C7
n-C8
n-C9
n-C10

Khèi l­
îng
ph©n tö

16,043
30,070
44,097
58,124
58,124
72,151

72,151
86,178
100,205
114,232
128,259
142,286

NhiÖt ®é
tíi h¹n

zc

0,29
0,29
0,28
0,28
0,27
0,27
0,27
0,26
0,26
0,26
0,25
0,25

R

0

343

550
666
734
765
829
845
913
972
1024
1070
1112

K

191
305
370
408
425
460
470
507
540
569
595
618

¸p suÊt
tíi h¹n
psi

666
707
617
528
551
491
489
437
397
361
332
305

MPa

EMR

Thõa sè
acentric
ω

4,60
4,88
4,25
3,65
3,80
3,39
3,37
3,01

2,74
2,49
2,29
2,10

14,19
24,37
34,63
44,74
44,24
55,30
55,27
65,58
75,88
86,19
96,53
106,86

0,0104
0,0979
0,1522
0,1852
0,1995
0,2280
0,2514
0,2994
0,3494
0,3977
0,4445
0,4898

Bài tập 1
Xác định khối lượng riêng của propan ở áp suất 300 psi và
140OF.


Đổi đơn vị:



Tra bảng:

P = 300 psi = 2,068 MPa
T = 140OF = 599,67OR = 333,15 K
Tc = 370 K
Pc = 4,254 MPa



Tính Tr và Pr:

T 333,15
Tr =
=
= 0,90
Tc
370
P 2,068
Pr =

=
= 0,49
Pc 4,254


Bµi tËp 1


Tra gi¶n ®å Katz
z = 0,70



TÝnh r:


Bài tập 2
Khí tự nhiên có thành phần như sau:
CH4

92,5 %

C2H6

4,0 %

C3H8

2,0 %

nC4H10

1,0 %

nC5H12

0,5 %

Xác định z và của hỗn hợp khí ở P= 14,5 MPa và T= 57OC


Bài tập 2
Đổi đơn vị: T = 57OC = (57 + 273) K = 330 K
P = 14,5 MPa
Tra bảng xác định Pc và Tc của từng cấu tử




Xác định Pc và Tc của hỗn hợp



Tính Pr và Tr của hỗn hợp

Từ giản đồ Katz xác định z
Tính r

Bài tập 2
Tra bảng xác định Tc , Pc và MW của hỗn hợp
Xác định Tc, Pc và MWcủa hỗn hợp
Cấu tử

xi

Tc, K

Tc

CH4

0,925

191

176,67

C 2H 6

0,040

305

C 3H 8

0,020

C4H10

Pc

MW

MW

4,6

4,255

16,04

14,84

12,12

4,88

0,1952 30,07

1,20

369

7,38

4,25

0,085

44,10

0,88

0,010

425

4,25

3,8

0,038

58,12

0,58

nC5H12 0,005

470

2,35

3,37

0,0169 72,15

0,36

4,590

17,87



202,85

Pc, MPa


Bµi tËp 2


TÝnh Tr’ vµ Pr’



Tõ gi¶n ®å Katz:
TÝnh ρ



z = 0,83
14,5 ×17,8
=
= 113,84 kg / m3
0,83 × 0,00831× 330

Cấu tử

xi

CO2

0,10

Bài tập 3

H2S

0,20

N2

0,05

Khí tự nhiên có thành phần các
cấu tử cho trong bảng.
Xác định z và của hỗn hợp khí
ở 600OR và 2000 psi

CH4

0,60

C2 H 6

0,05


Bài tập 3


Tra bảng xác định Tc, Pc và M của từng cấu tử



Tính Tc, Pc và M của hỗn hợp




Từ đồ thị hiệu chỉnh với khí chua xác định
Tính Tc và Pc



Tính Tr và Pr



Từ giản đồ Katz xác định z
Tính

Bài tập 3
Tra
định
và M
Tínhbảng
Tc, xác
Pc và
MTcủa
hợpcủa từng cấu tử
c, Pchỗn

Cấu
tử
CO2

0,10

547,6

54,8

1071,0

107,1

44,01

4,401

H2S

0,20

672,1

134,4

1300,0

260,0

34,08

6,816

N2

0,05

227,2

11,4

493,1

24,7

28,02

1,401

CH4

0,60

343,0

205,8

666,4

399,8

16,04

9,624

C2H6

0,05

549,6

27,5

706,5

35,3

30,07

1,504

xi

Tc , OR Tc , OR Pc , psi Pc , psi

433,9

826,9

241,1 K

5,7 MPa

M

M

23,746


Bµi TËp 3
Theo ®å thÞ hiÖu chØnh:
ε = 29,8
Tc” = T c’ - ε
= 433,9 - 29,8 = 404,1OR




TÝnh Tr” vµ Pr”:


Bµi TËp 3


Tõ gi¶n ®å Katz
z = 0,78



TÝnh

= 151,37 kg / m3


Bài Tập 4
Xác định lượng DEG cần thiết để sấy 50 000 m3/h hỗn hợp
khí (tỷ trọng = 0,90).
Nhiệt độ tiếp xúc 25OC. Khí bão hoà hơi nước.
áp suất 50 kG/cm2.
Khí cần sấy tới nhiệt độ điểm sương -3OC.
Nồng độ của dung dịch DEG tưới vào tháp hấp thụ có
nồng độ cao hơn 3% so với nồng độ dung dịch DEG bão
hoà hơi nước.


Bài tập 4

Đổi đơn vị: P = 50 kG/cm2 = 50 ì 0,1/1,02 = 4,9 MPa
= 50 ì 14,5/1,02 = 710 psi
Xác định lượng ẩm cần tách ra từ hỗn hợp khí
Xác định nồng độ dung dịch DEG
Tính:




Khối lượng dung dịch DEG đã tái sinh tưới vào tháp
Lưu lượng DEG tuần hoàn
Lưu lượng thể tích DEG cho 1 kg nước cần tách ra


Bài tập 4
Xác định lượng ẩm cần tách ra từ hỗn hợp khí:
Từ đồ thị hàm ẩm:
T = 25OC P = 4,9 MPa
W1 = 0,598 x 10-3 kg/m3


T = -3OC P = 4,9 MPa

W2 = 0,121 x 10-3 kg/m3

W = (W1 - W2) x 50 000 m3/h = 23,85 kg/h
Xác định nồng độ dung dịch DEG
Từ đồ thị phụ thuộc nhiệt độ điểm sương và nhiệt độ tiếp xúc
với dung dịch DEG:
T = 25OC và T điểm sương = -3OC phải sử dụng dung
dịch DEG 96%



Bµi tËp 4


Khèi l­îng dung dÞch DEG t­íi vµo th¸p:
G
khèi l­îng DEG 96% t­íi vµo
G+W khèi l­îng DEG 93%
G x 96% = (G + W) x 93%
W × 0,93
23,85 × 0,93
G=
=
= 739 kg / h
0,96 − 0,93
0,03



Khèi l­îng riªng DEG tinh khiÕt 1118 kg/m3
Khèi l­îng riªng DEG 96%:
0,96 x 1118 + 0,04 x 1000 = 1113 kg/m3

Bài tập 4




Lưu lượng thể tích dung dịch DEG tuần hoàn:
739 (kg/h) : 1113 (kg/m3) = 0,675 m3/h
Lưu lượng thể tích dung dịch DEG tính cho 1 kg nước cần
tách ra:
0,675 (m3/h) : 23,85 (kg/h) = 0,027 m3/kg H2O
Trong thiết bị sấy công nghiệp, lưu lượng thể tích DEG tuần
hoàn chọn trong khoảng:
0,03 ữ 0,05 m3/kg H2O cần tách ra


Bài Tập 4b
Hỗn hợp khí (tỷ trọng = 0,90) được đưa vào tháp hấp thụ
T = 30OC. P = 750 psi. Khí bão hoà hơi nước.
Khí cần sấy tới nhiệt độ điểm sương - 20 OC.
DEG tưới vào tháp hấp thụ có nồng độ cao hơn 2,5% so với dung dịch
DEG bão hoà hơi nước.
Tính khối lượng riêng của khí nguyên liệu
Xác định lượng DEG cần thiết để sấy 100 000 m 3/h
Tính số đĩa lý thuyết của tháp tái sinh (P = 120 kPa)
biết hệ số tái sinh Es = 0,8


Trình tự tính toán

Đổi đơn vị: P = 750 psi = 5,17 MPa
Tính khối lượng riêng của hỗn hợp khí từ giản đồ III.7
Xác định lượng ẩm cần tách ra từ hỗn hợp khí
Xác định nồng độ dung dịch DEG
Tính:





Khối lượng dung dịch DEG đã tái sinh tưới vào tháp
Lưu lượng DEG tuần hoàn
Lưu lượng thể tích DEG cho 1 kg nước cần tách ra
Số đĩa lý thuyết


TÝnh khèi l­îng riªng cña hçn hîp khÝ
Tõ gi¶n ®å III.7 cã
Pr’ = 1,149
Pc’ = 4,5 MPa
Tr’ = 1,202
Tc’ = 252 K
z = 0,75
γ = 0,9 ⇒ M = 26,073

MP
26,073 × 5,17
ρ=
=
= 68,787 kg / m 3
zRT 0,75 × 0,00831× 303


X¸c ®Þnh l­îng Èm cÇn t¸ch
Tõ ®å thÞ hµm Èm:
T = 30OC P = 5,17 MPa

W1 = 792,37 kg/106m3

T = -20OC P = 5,17 MPa

W2 = 31,49 kg/106m3

W = (W1 - W2) x 100 000 m3/h = 76,085 kg/h


X¸c ®Þnh nång ®é dung dÞch DEG
Tõ ®å thÞ phô thuéc nhiÖt ®é ®iÓm s­¬ng vµ nhiÖt ®é
tiÕp xóc víi dung dÞch DEG:
T = 30OC vµ T ®iÓm s­¬ng = -20OC
DEG 99,3%


Khèi l­îng dung dÞch DEG t­íi vµo th¸p

G
khèi l­îng DEG 99,3% t­íi vµo
G+W khèi l­îng DEG 96,8%
G x 99,3% = (G + W) x 96,8%
W × 0,968
76,085 × 0,968
G=
=
= 2946 kg / h
0,993 − 0,968
0,025


L­u l­îng dung dÞch DEG t­íi vµo th¸p






Khèi l­îng riªng DEG 99,3%:
0,993 x 1118 + 0,007 x 1000 = 1114 kg/m3
L­u l­îng thÓ tÝch dung dÞch DEG tuÇn hoµn:
2946 (kg/h) : 1114 (kg/m3) = 2,64 m3/h
L­u l­îng thÓ tÝch dung dÞch DEG / 1 kg n­íc cÇn t¸ch ra:
2,64(m3/h) : 76,085 (kg/h) = 0,035 m3/kg H2O
(0,03 ÷ 0,05 m3/kg H2O cÇn t¸ch ra)