Создан заказ №2912715
19 апреля 2018
Рассчитать процесс непрерывной ректификации бинарной смеси гептан - гексан поступающей в количестве W1=2500 кг/ч с концентрацией а1=25%
Как заказчик описал требования к работе:
Срочно нужно написать решение задач по процессам и аппаратам ко вторнику. Список требований в файле.
Фрагмент выполненной работы:
Рассчитать процесс непрерывной ректификации бинарной смеси гептан - гексан, поступающей в количестве W1=2500 кг/ч с концентрацией а1=25%. Необходимо получить продукт с концентрацией ад=96% и кубовый остаток с концентрацией а0=2,5%. Коэффициент избытка флегмы σ=2,0. КПД тарелки η=0,65. Давление греющего пара, обогревающего куб колонны, Ргп=3 ата. Определить:
1) число действительных и теоретических тарелок;
2) диаметр колонны;
3) расход тепла и греющего пара в кубе, охлаждающей воды в конденсаторе;
4) поверхность теплообмена конденсатора и подобрать его по нормалям;
5) количество тепла и число тарелок в случае ректификации смеси в количестве W1 кг/ч с концентрацией а1 до концентрации а0 в кубе при постоянной концентрации, то есть при постоянном флегмовом числе.
Решение:
) Определение числа теоретических и действительных тарелок
В заданной бинарной смеси низкокипящим компонентом является гексан (tкип=68,70С), который переходит в дистиллят, а высококипящим – гептан (tкип=98,430С), остающийся в кубовом остатке.
Уравнения материального баланса процесса ректификации имеют вид:
F=D+W;
F·хF = D· xp+ W·хW
Тогда расход дистиллята можно определить по формуле:
D=хF-хWхр-хW·F
D=0,25-0,0250,96-0,025·25003600=0,17кгс=601,6кгч.
Расход кубового остатка составит:
W=F-D =2500-601,6=1898,40 кг/ч.
Выполняем пересчет массовых концентраций веществ смеси в мольные доли по формуле:
Xi'=Xi/Mi1n(XiMi)
М (С6Н14)=86 г/моль; М (С7Н16)=100 г/моль.
Мольная доля гексана в сырье составит:
xF'=0,25/840,2586+1-0,25100=0,28.
Аналогично рассчитываем мольные доли гексана и гептана в дистилляте и кубовом остатке.
Результаты расчетов материального баланса записываем в табл. (работа была выполнена специалистами Автор 24) 1.
Таблица 1- Материальный баланс процесса ректификации
Компонент Сырье Дистиллят Кубовый остаток
хFi
масс. доля Fi
кг/ч
кг/с
х’Fi
мол. доли хрi
масс. доля Di
кг/ч
кг/с
х’рi
мол. доли хWi
масс. доля Wi
кг/ч
кг/с
х’Wi
мол. доли
С6Н14 0,250 625
0,17 0,280 0,960 577,54
0,16 0,970 0,025 47,46
0,01 0,030
С7Н16 0,750 1875
0,52 0,720 0,040 24,06
0,01 0,030 0,975 1850,94
0,51 0,970
Всего 1,000 2500
0,69 1,000 1,000 601,6
0,17 1,000 1,000 1898,40
0,52 1,000
Проверка баланса по компонентам смеси:
Di + Wi = Fi
577,54+47,46=625 кг/ч С6Н14;
24,06+1850,94=1875 кг/ч С7Н16.
Как видно из приведенных выражений, баланс соблюдается.
На основании справочных данных о равновесном составе жидкости и пара в системе гексан - гептан (табл. 2), строим соответствующие диаграммы равновесия жидкость-пар (рис. 1, 2).
Таблица 2 – Состав жидкости и пара в системе гексан - гептан
х, % мол. у, % мол. Т, 0С
0,000 0,000 98,6
0,100 0,202 94,2
0,141 0,274 92,6
0,200 0,370 90,2
0,300 0,510 86,6
0,308 0,521 86,2
0,400 0,626 83,3
0,500 0,722 80,2
0,518 0,741 79,5
0,600 0,800 77,4
0,700 0,862 75,1
0,725 0,888 74,0
0,800 0,908 72,8
0,886 0,966 71,6
0,900 0,973 70,8
1,000 1,000 68,0
Рис. 1 Равновесие в системе гексан-гептан
Рис. 2 Диаграмма t-х, у системы гексан-гептан
По рис. 1 находим, что уF*=0,48 при хF=0,28, где уF* - концентрация низкокипящего компонента в паре, находящемся в равновесии с жидкостью.
Минимальное флегмовое число определяем по формуле:
Rmin=xD-y*Fy*F-xF=0,97-0,480,48-0,28=2,45
Оптимальное значение рабочего флегмового числа определяем, используя значение коэффициента избытка флегмы σ (σ=R/Rmin). Так как, согласно заданию, σ=2, то рабочее флегмовое число будет равно:
R=2·2,45=4,9
Для построения рабочих линий укрепляющей и исчерпывающей частей ректификационной колонны, рассчитываем значение коэффициента В, который численно равен отрезку, отсекаемому на оси ординат диаграммы равновесия:
В=xDR+1=0,974,9+1=0,164
Строим рабочие линии укрепляющей и исчерпывающей частей колонны и проводим отрезки, обозначающие ступени изменения концентрации (рис. 3).
R=4,9; B=0,164; NT=15
Рис. 3 Определение числа теоретических тарелок в колонне
Определение действительного числа тарелок выполняем на основании их КПД по формуле:
NД=NТηТ,
где NT – число теоретических тарелок (15), ηТ – КПД тарелки (0,65):
NД=150,65=23 шт
2. Определение диаметра колонны
Средний мольный состав жидкости в верхней и нижней части колонны:
xср.в=xD+xF2=0,97+0,282=0,625кмолькмоль смеси;
xср.н=xF+xW2=0,28+0,032=0,155кмолькмоль смеси.
Средние мольные массы жидкости в верхней и нижней части колонны:
Mх,в=Mс6xср.в+Мс71-xср.в=86·0,625+100·1-0,625=91,25кгкмоль;
Mх,н=Mс6xср.н+Мс71-xср.н=86·0,155+100·1-0,155=97,83кгкмоль.
Мольная масса исходной смеси:
MF=Mс6xF+Мс71-xF=86·0,28+100·1-0,28=96,08 кгкмоль.
Средние массовые расходы жидкости в верхней и нижней частях колонны:
LB=GD·R·Mх,вMD;
LH=GD·R·Mх,нMD+GF·Mх,нMF, ,
где МD – мольная масса дистиллята:
MD=Mс6xD+Мс71-xD=86·0,97+100·1-0,97=86,42кгкмоль
Таким образом, получим:
LB= 0,17·4,9·91,2586,42=0,88кгс;
LH=0,17·4,9·97,8386,42+0,69·97,8396,08=1,63кгс...Посмотреть предложения по расчету стоимости
Заказчик
заплатил
заплатил
20 ₽
Заказчик не использовал рассрочку
Гарантия сервиса
Автор24
Автор24
20 дней
Заказчик принял работу без использования гарантии
20 апреля 2018
Заказ завершен, заказчик получил финальный файл с работой
5
Рассчитать процесс непрерывной ректификации бинарной смеси гептан - гексан поступающей в количестве W1=2500 кг/ч с концентрацией а1=25%.jpg
2019-01-06 10:10
Последний отзыв студента о бирже Автор24
Общая оценка
5
Положительно
Спасибо автору, работа как всегда на отлично. Заказываю не первый раз у него. Советую всем.
Хочешь такую же работу?
300 ₽
