Расчет материального баланса процесса ректификации

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Расчет материального баланса

Для составления материального баланса зададимся составом питания (составом исходной смеси) и содержанием ключевых компонентов в дистилляте и кубовом остатке. В таблице 1 представлены исходные данные.

Таблица 1. Исходные данные

Наименование	Ед. изм.	Значение	А	В	С
Содержание в исходной смеси: Пропан (л.к.к.) n-Бутан (т.к.к.) i-Пентан n-Пентан	масс. доли	0,1 0,2 0,2 0,5	15,7260 15,6782 15,6338 15,8333	1872,46 2154,90 2348,67 2477,07	-25,16 -34,42 -40,05 -39,94
Расход исходной смеси	кг/ч	30000
Содержание л.к.к. в кубе	кмоль/ч	2
Содержание т.к.к. в дистилляте	кмоль/ч	3

Номер легкого ключевого компонента -- 1;

Номер тяжелого ключевого компонента -- 2.

По полученным данным составляем материальный баланс процесса

Таблица 2. Материальный баланс

Компонент	мол. масса	F	D	W
		Gi кг/час	масс. доля	Vi кмоль/ час	мол. доля	Gi кг/час	масс. доля	Vi кмоль/ час	мол. доля	Gi кг/час	масс. доля	Vi кмоль/ час	мол. доля
Пропан (лкк)	44	3000	0,1	68,18	0,147	2912	0,944	66,18	0,957	88	0,003	2	0,005
n-Бутан (ткк)	58	6000	0,2	103,45	0,223	174	0,056	3	0,043	5826	0,217	100,45	0,255
i-Пентан	72	6000	0,2	83,33	0,180	-	-	-	-	6000	0,223	83,33	0,211
n-Пентан	72	15000	0,5	208,33	0,450	-	-	-	-	15000	0,557	208,33	0,529
Итого:		30000	1,0	463,29	1,000	3086	1,000	69,18	1,000	26914	1,000	394,11	1,000



На рисунке 1 представлена технологическая схема блока ректификации.

Рисунок 1. Технологическая схема блока ректификации установки



2. Расчет технологического оборудования

ректификация насос пароподогреватель амортизационный

2.1 Расчет аппарата Е-1

Аппарат Е-1 представляет собой емкость, которая предназначена для сбора и временного хранения исходной смеси.

Определяем требуемую вместимость емкости:

V = ,

где G -- массовый расход жидкости (питания установки), кг/ч;

ф -- время пребывания жидкости в емкости, ч;

с_см -- плотность смеси (по питанию), кг/м³;

K -- коэффициент заполнения емкости.

Сырье на ректификационную установку приходит с температурой 20^оС. При данной температуре определяем плотность жидкости по формуле:

с_см = ? с_i • x_i^F,

где с_i -- плотность i-го компонента смеси, кг/м³;

x_i^F -- массовая доля i-го компонента смеси в питании.

с_см = 582,0Ч0,1 + 579,0Ч0,2 + 620,0Ч0,2 + 626,0Ч0,5 = 611,0 кг/м³.

G = 30000 кг/ч;

ф = 0,5 ч;

K = 0,7.

Требуемый объем емкости составит:

V = (30000Ч0,5)/(0,7Ч611) = 35,07 м³.

К установке принимаем емкость по ГОСТ 9931-79, типа ГЭЭ, с характеристиками:

вместимость - 40 м³;

диаметр - 3000 мм;

длина - 5980 мм;

количество - 1 шт.

2.2 Расчет аппарата Н-2

Аппарат Н-2 (насос) предназначен для подачи сырья блока ректификации в качестве питания на ректификационную колонну К-4 через пароподогреватель Т-3.

Подбор насоса производим по объемной скорости подачи смеси и напору.

Объемную скорость подачи смеси определяем по формуле:

Q = , м³/ч,

где G -- массовый расход жидкости, кг/ч;

с_см -- плотность смеси, кг/м³;

Q = 30000/611 = 49,1 м³/ч = 0,0136 м³/с

Определяем развиваемый насосом напор:

H = + H_г +Дh,

где Р₁ -- давление в аппарате, из которого перекачивается жидкость, Па;

Р₂ -- давление в аппарате, в который перекачивается жидкость, Па;

Н_г -- геометрическая высота подъема жидкости, м;

Дh -- потери напора, м.

Определим давление насыщенных паров i-ого компонента в аппарате, из которого перекачивается жидкость:

P_i = exp (A_i - (B_i/(C_i + T)))

где P_i - давление насыщенных паров i-го компонента, атм.;

A_i, B_i, C_i - справочные данные.

Давление i-ых компонентов составит:

Р₁проп. = exp (15,7260-(1872,46/(-25,16+293)))/760 = 8,1802 атм.

P₂n-бут. = exp (15,6782-(2154,90/(-34,42+293)))/760 = 2,0366 атм.

P₃i-пент. = exp (15,6338-(2348,67/(-40,05+293)))/760 = 0,7523 атм.

P₄n-пент. = exp (15,8333-(2477,07/(-39,94+293)))/760 = 0,5552 атм.

Определим давление Р₁ в аппарате, из которого перекачивается жидкость:

Рсм. = ? (X_i Ч P_i)),

где X_i - мольная доля i-ого компонента

P₁ = 0,147Ч8,1802 + 0,223Ч2,0366 + 0,18Ч0,7523 + 0,45Ч0,5552 = 2,042 атм. = 206896,04 Па

Р₂ = 1994076 Па

Напор насоса по формуле составит:

H = (1994076 - 206896,04)/(9,8Ч611) + 6,83612 + 5 = 310,3 м ст. ж.

К установке принимаем насос марки НК 200/370 с характеристиками:

подача - 120 м³/ч;

напор - 370 м. ст. ж.;

частота вращения двигателя - 2950 об/мин;

мощность - 250 кВт;

количество - 2 шт. (один насос в резерве).

2.3 Расчет аппарата Т-3

Теплообменник Т-3 (пароподогреватель) предназначен для подогрева исходной смеси ректификационной установки водяным паром до необходимой температуры.

Необходимо определить тепловую нагрузку, по формуле:

Q = ? G_i ЧС_i Ч (t_F - 20)/3600, кВт,

где G_i -- содержание в питании i-го компонента;

С_i -- теплоемкость i-го компонента (табличные данные), кДж/кг;

t_F -- температура питания колонны, ^оС.

Q = (123,6 - 20) Ч ((3000Ч2,65) + (6000Ч2,6) + (6000Ч2,47) + (15000Ч2,4))/3600 = 2140,2 кВт.

В качестве теплоносителя принимаем водяной пар с параметрами:

температура -- 132,9 ^оС;

давление -- 0,5 МПа;

теплота конденсации -- 2171 кДж/кг.

Температурная схема потоков в аппарате выглядит следующим образом (рисунок 2):



Рисунок 2. Температурная схема потоков в аппарате Т-3

Средняя разность температур в теплообменнике можно определить по формуле:

Дt_ср = ,

где Дt_б -- большая разность температур в теплообменнике, ^оС;

Дt_м -- меньшая разность температур в теплообменнике, ^оС.

Дt_б = 112,9 ^оС; Дt_м = 9,3 ^оС.

Подставив данные в формулу, получим среднюю разность температур в теплообменнике:

Дt_ср = (112,9 - 9,3)/ln (112,9/9,3) = 41,5 ^оС.

Расход пара определяется по формуле:

G_пара = ,



где Q -- тепловая нагрузка на аппарат, кВт;

r_пара -- теплота конденсации водяного пара, кДж/кг.

G_пара = 2140,2/2171 = 0,98 кг/с.

Необходимая поверхность теплопередачи определяется по формуле:

F = , м²,

где Q -- тепловая нагрузка, кВт;

К -- коэффициент теплопередачи (справочные данные), Вт/м²•^оС, К = 250;

Дt_ср -- средняя разность температур теплообменника, ^ОС.

F = (2140,2Ч1000)/(250Ч41,5) = 206,28 м².

В соответствии с полученным значением поверхности теплопередачи, принимаем к установке теплообменник по ГОСТ 15122-79, тип ТН, с характеристиками:

поверхность теплообмена -- 219 м²;

длина трубок -- 6,0 м;

диаметр трубок -- 25Ч2 мм;

число ходов -- 1;

количество трубок -- 465;

диаметр кожуха -- 800 мм;

количество -- 1шт.

2.4 Расчет аппарата К-4

Ректификационная колонна К-4 служит для разделения однородной смеси летучих компонентов.

Для ректификационной колонны необходимо выбрать режим работы колонны. Выбор режима работы колонны сводится к определению температуры и давления в колонне.

T_D -- температура верха колонны (дистиллята). Задаемся этой температурой, T_D = 60 ^ОС = 333 К.

Уравнение Антуанна:

P_i^D = , атм,

где P_i^D -- давление насыщенных паров i-го компонента, атм;

A_i, B_i, C_i -- справочные данные давления насыщенных паров i-го компонента.

Согласно закону Рауля, давление смеси определяется по формуле:

Р_см = ? (x_i • P_i^D),

x_i -- мольная доля i-го компонента в смеси.

Р₁проп. = exp (15,7260-(1872,46/(-25,16+333)))/760 = 20,2896 атм.

P₂n-бут. = exp (15,6782-(2154,90/(-34,42+333)))/760 = 6,2197 атм.

Pсм. = 0,957Ч20,2896 + 0,043Ч6,2197 = 19,68 атм.

Далее, зная уравнение Антуанна и закон Рауля, принимая во внимание тот факт, что давление по всей колонне одинаковое, определим температуры питания Тf и куба Tw колонны.

Тf = 396,60964

P₁проп. = exp (15,7260-(1872,46/(-25,16+396,61)))/760 = 57,4968

P₂n-бут. = exp (15,6782-(2154,90/(-34,42+396,61)))/760 = 22,0925

P₃i-пент. = exp (15,6338-(2348,67/(-40,05+396,61)))/760 = 11,1724

P₄n-пент. = exp (15,8333-(2477,07/(-39,94+396,61)))/760 = 9,5351

Рсм. = 0,147Ч57,4968 + 0,223Ч22,0925 + 0,18Ч11,1724 + 0,45Ч9,5351 = 19,68 атм.

Тw = 419,8072

P₁проп. = exp (15,7260-(1872,46/(-25,16+419,81)))/760 = 77,3267

P₂n-бут. = exp (15,6782-(2154,90/(-34,42+419,81)))/760 = 31,6065

P₃i-пент. = exp (15,6338-(2348,67/(-40,05+419,81)))/760 = 16,7069

P₄n-пент. = exp (15,8333-(2477,07/(-39,94+419,81)))/760 = 14,5719

Рсм. = 0,005Ч77,3267 + 0,255Ч31,6065 + 0,211Ч16,7069 + 0,529Ч14,5719 = 19,68 атм.

Определим среднюю температуру в колонне и давления насыщенных паров компонентов при средней температуре:

Тср.кол. = (Td+Tf+Tw)/3

Тср.кол. = (333+396,60964+419,8072)/3 = 383,139К

P⁰i = , атм.

P₁проп. = exp (15,7260-(1872,46/(-25,16+383,139)))/760 = 47,5622 атм.

P₂n-бут. = exp (15,6782-(2154,90/(-34,42+383,139)))/760 = 17,5562 атм.

P₃i-пент. = exp (15,6338-(2348,67/(-40,05+383,139)))/760 = 8,6264 атм.

P₄n-пент. = exp (15,8333-(2477,07/(-39,94+383,139)))/760 = 7,2601 атм.



Минимальное число теоретических тарелок определим по уравнению Фенске:

N_min = ,

где X^Dл.к.к., X^Dт.к.к. -- содержание в дистилляте легкого и тяжелого ключевых компонентов, мол. дол.;

X^Wл.к.к., X^Wт.к.к. -- содержание в кубе легкого и тяжелого ключевых компонентов, мол. дол.;

~ -- коэффициент относительной летучести легкокипящего компонента по отношению к тяжелому ключевому компоненту при средней температуре.

X^Dлкк = 0,957

X^Dткк = 0,043

X^Wлкк = 0,005

X^Wткк = 0,255

б = P₀лкк / P₀ткк

б = 47,5622/17,5562 = 2,7091

Nmin = (lg((X^Dлкк Ч X^Wткк)/( X^Dткк Ч X^Wлкк)))/lg б

Nmin = 7,0582 ~ 7 (шт.)

Расчет минимального флегмового числа R_min:

б_i = P_i / P_iткк



б проп. = 47,5622/17,5562 = 2,7091

б n-бут. = 17,5562/17,5562 = 1

б i-пент. = 8,6264/17,5562 = 0,4914

б n-пент. = 7,2601/17,5562 = 0,4135

Rmin = (?(X_i ^D Ч б_i)/(б_i - Q)) - 1,

где Q - настроечный параметр,

подбираем Q от 1 до 2,78 с шагом 0,01 до тех пор, пока

(?(X_i ^F Ч б_i)/(б_i - Q)) = 0

Q = 1,8432

Rmin = 1,9431.

Проводим оптимизацию флегмового числа. Для этого задаемся коэффициентом орошения в, относительно минимального флегмового числа с шагом 0,1.

Таблица 3. Сводная таблица.

в	Rmin	R	X	Y	N	N (R+1)
1,1	1,9431	2,137451385	0,061934	0,594239845	18,85952	59,17081
1,2	1,9431	2,331765147	0,116643	0,537029004	16,40541	54,65897
1,3	1,9431	2,526078909	0,165323	0,491033869	14,83249	52,30052
1,4	1,9431	2,720392672	0,208917	0,452884543	13,72852	51,07548
1,5	1,9431	2,914706434	0,248184	0,420687196	12,90993	50,53858
1,55	1,9431	3,011863315	0,266391	0,406384575	12,57478	50,44831
1,6	1,9431	3,109020196	0,283737	0,393098851	12,27762	50,44897
1,7	1,9431	3,303333958	0,31608	0,369151893	11,7736	50,66572
1,8	1,9431	3,497647721	0,345627	0,348136226	11,36179	51,10131
1,9	1,9431	3,691961483	0,372728	0,329519717	11,01855	51,69861
2	1,9431	3,886275245	0,397673	0,312895425	10,72776	52,4188
2,1	1,9431	4,080589007	0,420709	0,297946338	10,47804	53,23461



R = в Ч Rmin

R = 1,55 Ч 1,9431 = 3,0119

X = (R - Rmin)/(R+1)

X = (3,0119 - 1,9431)/(3,0119 + 1) = 0,2664

Y находим по графику

Y = 0,4

N = (Y+Nmin)/(1 - Y)

N = (0,4+7)/(1-0,4) = 12,33 ~ 12

Рисунок 3. График зависимости NЧ(R+1) от в.

в_опт = 1,55;

R_опт = 3,0119.

Определяем действительное число тарелок в колонне:



N_дейст = ,

где з -- коэффициент полезного действия тарелки.

з = 0,5

N_дейст = N = 12,33/0,5 = 24,66 = 25.

Рассчитаем диаметр колонны, по формуле:

Д = v(4ЧV)/(рЧщ_доп)

где Д - диаметр, м;

V - секундный объемный расход газового потока в колонне, м³/с;

щ_доп - допустимая скорость движения газа вверх по колонне, м/с;

V = G/(3600Чс_n)

G = DЧ(R+1),

где G - количество паров поднимающихся вверх по колонне, кг/с;

D - расход дистилата, кг/ч.

щ_доп = 0,05Чv(с_ж - с_п)/с_п

с_ж = Ус_iЧx_i

с_n = (Mв/22,4)Ч(273/T)ЧP

Mв = УMiЧXi, кг/моль,

где с_ж - плотность жидкости, кг/м³;

с_п - плотность пара, кг/м³;

Xi - мольная доля i-го компонента в дистилате, доли;

Т - температура верха колонны, К;

P - давление, атм.

Мв = 44Ч0,957 + 58Ч0,043 = 44,602 кг/моль

с_п = (44,602/22,4)Ч(273/383)Ч20 = 28,3857 кг/м³

с_ж = 582Ч0,957 + 579Ч0,043 = 581,781 кг/м³

щ_доп = 0,05Чv(581,781 - 28,3857)/28,3857 = 0,220768920 м/с

G = 3086Ч(3,0119+1) = 12380,7234 кг/с

V = 12380,7234/(3600Ч28,3857) = 0,12115580 м³/с

Д = v(4Ч0,12115580)/(3,14Ч0,220768920) = 0,83612 м

Принимаем Д = 0,9 м.

Высоту колонны определим по формуле:

Н_к = (N-1)ЧН_мт+2ЧД,

где Н_к - высота колонны, м;

N - реальное число тарелок, шт;

Н_мт - межтарельчатое расстояние, Н_мт = 0,5 м.

Н_кол = (25 - 1)Ч0,5 + 2Ч0,9 = 13,8 м,

Принимаем высоту колонны 14 м.

Для данного процесса разделения многокомпонентной смеси необходима колонна, имеющая следующие параметры:

диаметр колонны -- 0,9 м;

высота колонны -- 14 м;

давление насыщенных паров компонентов -- 19,68 атм;

температура верха колонны -- 60 ^ОС;

температура питания колонны -- 123,6 ^ОС;

температура куба колонны -- 146,8 ^ОС;

флегмовое число -- 3,0119;

число действительных тарелок -- 25.



2.5 Расчет аппарата Т-5

Теплообменник Т-5 (конденсатор) предназначен для конденсации паров гексановой фракции, выходящих из верха колонны.

Температурная схема потоков в аппарате представлена на рисунке 4.

Средняя разность температур:

Дt_ср = = = 23,6 ^ОС.

Тепловая нагрузка определяется по формуле:

Q = DЧ(R + 1)Чr / 3600, кВт,

где D -- количество дистиллята, кг/ч;

R -- флегмовое число;

r -- скрытая теплота парообразования, кДж/кг.

Рисунок 4. Температурная схема потоков в аппарате Т-5



r = 0,957Ч4487/44 + 0,043Ч5352/58 = 101,56 кДж/кг

Q = 12380,7234 Ч (3,0119+1) Ч 101,56/ 3600 = 1401,25 кВт.

Принимаем K = 250 Вт/м² К, тогда площадь теплообмена составит:

F = (QЧ1000)/(KЧ?t_ц) = (1401,25Ч1000)/(250Ч23,6) = 237,5 м².

К установке принимаем теплообменник по ГОСТ 15118-79, тип ТН, с характеристиками:

поверхность теплообмена -- 310 м²;

длина трубок -- 4,0 м;

диаметр трубок -- 25Ч2 мм;

число ходов -- 4;

количество трубок -- 986;

диаметр кожуха -- 1200 мм;

количество -- 1шт.

2.6 Расчет аппарата Е-6

Аппарат Е-6 -- флегмовая емкость -- предназначена для сбора и кратковременного хранения гексановой фракции, направляемой обратно на блок экстракции. Требуемая вместимость емкости составит:

V = ,

D = 12380,72 кг/ч; К = 0,7; ф = 0,5 ч.

V = (12380,72Ч0,5)/(581,781Ч0,7) = 15,2 м³.

К установке принимаем емкость по ГОСТ 9931-79, типа ГЭЭ, с характеристиками:

вместимость -- 16 м³;

диаметр -- 2400 мм;

длина -- 3880 мм;

количество -- 1 шт.

2.7 Расчет аппарата Н-7

Насос предназначен для подачи орошения на ректификационную колонну и вывода балансового количества фракции с блока ректификации.

Подбор насоса осуществляем по производительности и напору.

Производительность составит:

Q = D/с_см. = 12380,72/(581,781Ч3600) = 0,006 м³/с.

Напор насоса составит:

H = + H_г +Дh,

Так как давление в аппарате, из которого перекачивается жидкость, и давление в аппарате, в который перекачивается жидкость, равны, составляющая

= 0. Тогда

H = H_г +Дh = 14 + 10 = 24 м.

К установке принимаем насос марки Х 45/31, с характеристиками:

производительность -- 45 м³/ч;

напор -- 31 м. ст. ж.;

частота вращения двигателя -- 2900 об/м;

мощность -- 15 кВт;

количество -- 2 шт. (один насос в резерве).

2.8 Расчет аппарата Т-8

Кипятильник Т-8 необходим для создания парового потока в ректификационной колонне.

Тепловая нагрузка на кипятильник определена ранее и составляет Q = 2140,2 кВт.

В качестве теплоносителя принимаем водяной пар давлением в 12 атм., с температурой 187,1 ^ОС.

Расход пара составит:

G_пара = ,

G_пара = 2140,2/1995 = 1,07 кг/с

Температурная схема потоков в аппарате Т-8 представлена на рисунке 5.

Рисунок 5. Температурная схема потоков в аппарате Т-8



Средняя разность температур в кипятильнике равна:

Дt_ср = t_конд - t₂ = 187,10 - 146,8 = 40,3 ^ОС.

Принимаем коэффициент теплопередачи K = 1200.

Поверхность теплопередачи определим по формуле:

F = ,

F = (2140,2Ч1000)/(1200Ч40,3) = 44,26 м².

К установке принимаем теплообменник по ГОСТ 15118-79, тип ТН, с характеристиками:

поверхность теплообмена -- 52 м²;

длина трубок -- 6,0 м;

диаметр трубок -- 25Ч2 мм;

число ходов -- 1;

количество трубок -- 111;

диаметр кожуха -- 400 мм;

количество -- 1шт.

2.9 Расчет аппарата Н-9

Этот насос предназначен для подачи кубового продукта ректификационной колонны в следующий цех производства.

Рассчитаем производительность (по количеству куба и его плотности) и напор насоса, и выберем стандартный насос.



Q =

_к = 582Ч0,003 + 579Ч0,217 + 620Ч0,223 + 626Ч0,557 = 614,331 кг/м³

Объемная скорость подачи смеси составит:

Q = 26914/(614,331Ч3600) = 43,81 м³/ч = 0,012 м³/с

H = 30 м.

К установке принимаем насос марки Х 45/31, с характеристиками:

производительность -- 45 м³/ч;

напор -- 31 м. ст. ж.;

частота вращения двигателя -- 2900 об/м;

мощность -- 15 кВт;

количество -- 2 шт. (один насос в резерве).



3. Расчет стоимости установки

Таблица 4. Площадь поверхности типовых емкостей (объем от 0,5 до 100 м³).

Объем, м3	0,5	1	2	4	8	16	25	40	63	100
Поверхность, м2	3,4	5,3	8,3	13	21	35	45	61,7	94	140

Таблица 5. Величина поправочного множителя стоимости теплообменников, емкостей и колонного оборудования, работающих при давлении больше, чем 1 атм.

Давление, атм.	1	2	4	6	8	12	16
Фактор удорожания	1,0	1,2	1,5	2	2,3	2,5	3,5

Рисунок 6. Зависимость стоимости тонны колонны от массы



Рисунок 7. Номограмма типов насосов

3.1 Расчет стоимости аппарата Е - 1

Вместимость емкости, принятой к установке 40 м³. Площадь поверхности составит 61,7 м² (таблица 4).

Находим стоимость емкости на начало 1987 г.:

С₁₉₈₇ = С_1тЧm/1000

где С_1т - стоимость одной тонны материала, фунт;

m - масса материала, кг.

Находим массу материала:

m = V_матЧ_ст

где _ст - плотность стали, равна 7800 кг/м³;

V_мат - объем материала, м³.

Определяем объем необходимого материала для изготовления емкости:

V_мат = дЧS

где S - площадь поверхности;

д - толщина стенки, равна 0,006 м.

V_мат = 0,006Ч61,7 = 0,37 м³

Масса материала составит:

m = 0,37Ч7800 = 2887,56 кг

Средняя стоимость одной тонны материала при данном весе емкости на начало 1987 г. составляла 5500 фунт.

Стоимость емкости по формуле будет равна:

С₁₉₈₇ = 5500Ч2887,56 /1000 = 15881,58 фунт.

Реальная стоимость емкости будет выше из-за фактора инсталляции и удорожания вследствие работы при повышенном давлении.

Находим стоимость емкости с учетом факторов:

С = С₁₉₈₇*F_уд*F_инст

F_инст = 1+f_уст+ f_тр+ f_инстр+ f_эл+ f_стр+ f_зд+ f_изол = 3,19

F_уд = 3,6

Стоимость емкости будет равна:

С = 15881,58 Ч3,19Ч3,6 = 182384,06 фунт.

3.2 Расчет стоимости аппарата Н - 2

Напор насоса составляет 310,1 м. При напоре более 70 м. стоимость насоса принимается равной 10000 фунт. 2 насоса = 20000 фунтов



3.3 Расчет стоимости аппарата Т-3

Стоимость теплообменника напрямую зависит от его поверхности теплообмена, найденной ранее.

С_т/о = С₁₉₈₇ЧF_удорЧF_инст ;

С₁₉₈₇ = (6 + 0,075ЧF_т/о)Ч1000

С₁₉₈₇ = (6 + 0,075Ч219) Ч 1000 = 22425 фунтов

F_удор = 3,6;

F_инст = 3,19.

С_т/о = 22425Ч3,6Ч3,19 = 257528,7 фунтов

Определяем затраты на пар:

З_пар = Q_т/оЧ365Ч24Ч0,004, фунтов,

где 0,004 -- стоимость 1 кВт пара в фунтах

З_пар = 2140,2Ч365Ч24Ч0,004 = 74992,61 фунтов

3.4 Расчет стоимости аппарата К-4

Находим площадь материала, необходимого для изготовления колонны

S = рЧДЧH_к+2Ч(рЧД²/4), м²

S = 3,14Ч0,83612Ч13,8+2Ч(3,14Ч0,83612²/4) = 37 м²

Находим объем затраченного материала.

V = SЧд, м³,



где д = 0,006 м - толщина стенки

V = 37 Ч 0,006 = 0,222 м³

Находим массу материала.

m = VЧс_ст.,

где с_ст. - плотность стали, с_ст. = 7800 кг/м³

Полученную массу увеличим на 30% на тарелки и различные внутренние устройства.

m = 0,222Ч7800 = 1731,6 кг

m = 1731,6 Ч 1,3 = 2251,08 кг = 2,25 т

Находим стоимость 1 тонны материала колонны.

С_1Т = 5000Ч3 = 15000 фунт (по графику в зависимости от массы аппарата). Увеличиваем ее в три раза вследствие сложности изготовления колонны.

Находим стоимость на 1987 год.

С₁₉₈₇ = mЧС_1т, фунт

С₁₉₈₇ = 2,25Ч15000 =33750 фунтов

Находим стоимость с учетом фактора удорожания и фактора инсталляции

С = С₁₉₈₇ЧF_удЧF_инст, фунт

С = 33750Ч3,19Ч3,6 = 387585 фунт

3.5 Расчет стоимости аппарата Т-5

Стоимость дефлегматора напрямую зависит от его наружной поверхности, найденной ранее.

С_дефл = С₁₉₈₇ЧF_удорЧF_инст ;

С₁₉₈₇ = (6 + 0,075ЧF_дефл)Ч1000

С₁₉₈₇ = (6 + 0,075Ч310) Ч1000 = 29250 фунтов

С_дефл = 29250Ч3,6Ч3,19 = 335907 фунтов

Определяем затраты на воду:

З_вода = Q_Т-5Ч365Ч24Ч0,0036, фунтов,

где 0,0036 -- стоимость 1 кВт воды в фунтах

З_вода = 1401,25Ч365Ч24Ч0,0036 = 44189,82 фунтов

3.6 Расчет стоимости аппарата Е-6

Вместимость емкости, принятой к установке, 16 м³. Площадь поверхности составит 35 м² (таблица 4).

Находим стоимость емкости на начало 1987 г.:

С₁₉₈₇ = С_1тЧm/1000

где С_1т - стоимость одной тонны материала, фунт;

m - масса материала, кг.

Находим массу материала:

m = V_матЧ_ст

где _ст - плотность стали, равна 7800 кг/м³;

V_мат - объем материала, м³.

Определяем объем необходимого материала для изготовления емкости:

V_мат = дЧS

где S - площадь поверхности;

д - толщина стенки, равна 0,006 м.

V_мат = 0,006Ч35 = 0,21 м³

Масса материала составит:

m = 0,21Ч7800 = 1638 кг

Средняя стоимость одной тонны материала при данном весе емкости на начало 1987 г. составляла 4000 фунт.

Стоимость емкости по формуле будет равна:

С₁₉₈₇ = 4000Ч1638/1000 = 6552 фунтов

Находим стоимость емкости с учетом факторов удорожания и инсталляции:

С = С₁₉₈₇*F_уд*F_инст

Стоимость емкости будет равна:

С = 6552Ч3,19Ч3,6 = 75243,17 фунтов

3.7 Расчет стоимости аппарата Н-7

Тип насоса определяем по номограмме по значениям производительности и напора, а по типу насоса определяем стоимость.

Напор насоса составляет 31 м, производительность -- 45 м³/ч, тогда по номограмме стоимость насоса составляет 2000 ф.с. Поскольку мы проектируем два насоса, их общая стоимость составит 4000 ф.с.

Затраты на электроэнергию:



З_эл.эн = N_нЧ365Ч24Ч0,026,

N_н -- мощность электродвигателя насоса,

З_эл.эн = 15Ч365Ч24Ч0,026 = 3558,75 фунтов

3.8 Расчет стоимости аппарата Т-8

Стоимость кипятильника зависит от его поверхности теплопередачи, найденной ранее.

С_кип = С₁₉₈₇ЧF_удорЧF_инст ;

С₁₉₈₇ = (6 + 0,075ЧF_кип)Ч1000

С₁₉₈₇ = (6 + 0,075Ч52)Ч1000 = 9900 фунтов

С_т/о = 9900Ч3,6Ч3,19 = 113691,6 фунтов

Определяем затраты на пар:

З_пар = Q_кипЧ365Ч24Ч0,004, фунтов,

где 0,004 -- стоимость 1 кВт пара в фунтах

З_пар = 2140,2Ч365Ч24Ч0,004 = 74992,61 фунтов

3.9 Расчет стоимости аппарата Н-9

Тип насоса определяем по номограмме по значениям производительности и напора.

Напор насоса составляет 31 м, производительность -- 45 м³/ч, тогда по номограмме стоимость насоса составляет 2000 фунтов.

Поскольку мы проектируем два насоса, их общая стоимость составит 4000 фунтов.

Затраты на электроэнергию:

З_эл.эн = N_нЧ365Ч24Ч0,026,

N_н -- мощность электродвигателя насоса,

З_эл.эн = 15Ч365Ч24Ч0,026 = 3558,75 фунтов.

3.10 Расчет суммарных затрат на энергию

Суммарные затраты на энергию -- это сумма затрат на воду, пар и электроэнергию.

?З_энер. = З_пар.Т-3 + З_пар.Т-8 + З_{вода.Т-5} + З_{эл.эн.Н-2} + З_{эл.эн.Н-7} + З_{эл.эн.Н-9},

?З_энер. = 74992,61Ч2 + 44189,82 + 3558,75Ч2 = 201292,54 фунтов

3.11 Расчет полных капитальных затрат

Полные капитальные затраты (ПКЗ) -- это сумма стоимостей всех аппаратов.

ПКЗ = С_Е-1 + С_Н-2 + С_Т-3 + С_К-4 + С_Т-5 + С_Е-6 + С_Н-7 + С_Т-8 + С_Н-9,

ПКЗ = 182384,06 + 20000 + 257528,7 + 387585 + 335907 + 75243,17 + 4000 + 113691,6 + 4000 = 1380339,53 фунтов

3.12 Расчет амортизационных отчислений

Амортизационные отчисления рассчитываются по формуле:



АО = ПКЗ / ф_ок,

где ф_ок -- срок окупаемости,

ф_ок = 5 лет.

АО = 1380339,53/5 = 276067,91 фунтов

3.13 Расчет суммарных годовых затрат

Здесь понимаются суммарные годовые затраты, т.е. затраты, связанные с эксплуатацией технологической установки. Это будет сумма затрат на энергию и амортизационных отчислений.

?год.затр. = ?З_энер. + АО,

?год.затр. = 201292,54 + 276067,91 = 477360,45 фунтов

Размещено на Allbest.ru