Все ок!
Информация о работе
Подробнее о работе
технологический расчет ректификационной установки непрерывного действия для разделения бинарной смеси
- 21 страниц
- 2018 год
- 28 просмотров
- 0 покупок
Гарантия сервиса Автор24
Уникальность не ниже 50%
Фрагменты работ
Содержание
Введение 3
Задание на проектирование 4
1 Физико-химические свойства продуктов 5
2 Описание технологической схемы 7
3 Виды ректификационных колонн 8
4 Расчет ректификационной колонны 11
4.1 Материальный баланс процесса 11
4.2 Расчет флегмового числа 14
4.3 Определение скорости пара в колонне 16
4.4 Определение основных геометрических размеров колонны 18
4.5 Расчет высоты колонны 19
4.6 Расчет гидравлического сопротивления колонны 25
5 Расчет диаметров штуцеров, подбор фланцев 31
6 Тепловой расчет ректификационной колонны 33
7 Расчет вспомогательного оборудования 35
7.1 Расчет подогревателя исходной смеси 36
Заключение 37
Список использованной литературы 38
Приложение А 39
Задание на проектирование
Выполнить технологический расчет ректификационной установки непрерывного действия для разделения бинарной смеси с определением основных геометрических размеров колонного аппарата.
Исходные данные:
Производительность колонны по сырью, GF=1 кг/с
Разделяемые компоненты:
Низкокипящий компонент (НКК): метиловый спирт
Высококипящий компонент (ВКК): вода
Концентрация низкокипящего компонента:
в сырье, хF - 31%(мольн.)
в дистилляте, хD - 98%( мольн.)
в кубовом остатке, хW - 5%( мольн.).
Давление в колонне –1 ат.
Тип колонны - тарельчатая.
Тип тарелки - ситчатая.
1 Физико-химические свойства сырья и продуктов
Таблица 1
Основные физические константы продуктов
Наименование,
формула
Молекулярный вес, г/моль
Плотность,
г/см3
Температура кипения, 0С
Метиловый спирт
CH3OH
32
0,792
65
Вода
18
0,9982
100
Метиловый спирт (Метанол) - химическая формула: CH4O / CH3OH. Молекулярная масса 32.0.
...
3 Виды ректификационных колонн
В промышленности применяют колпачковые, ситчатые, насадочные, пленочные трубчатые колонны и центробежные пленочные ректификаторы. Они различаются в основном конструкцией внутреннего устройства аппарата, назначение которого — обеспечение взаимодействия жидкости и пара. Это взаимодействие происходит при барботировании пара через слой жидкости на тарелках (колпачковых или ситчатых), либо при поверхностном контакте пара и жидкости на насадке или поверхности жидкости, стекающей тонкой пленкой.
Тарельчатые колпачковые колонны наиболее часто применяют в ректификационных установках. Пары с предыдущей тарелки попадают в паровые патрубки колпачков и барботируют через слой жидкости, в которую частично погружены колпачки. Колпачки имеют отверстия или зубчатые прорези, расчленяющие пар на мелкие струйки для увеличения поверхности соприкосновения его с жидкостью. Переливные трубки служат для подвода и отвода жидкости и регулирования ее уровня на тарелке.
...
4.1 Материальный баланс процесса
Составляем материальный баланс для определения количеств и состава веществ, участвующих в процессах ректификации.
Материальный баланс колонны, обогреваемой паром:
где GF - производительность установки по исходной смеси, кг/с;
GD - производительность установки по дистилляту, кг/с;
GW - производительность установки по кубовому остатку,кг/с.
Материальный баланс для НКК:
где - массовая доля легколетучего компонента в исходной
смеси, дистилляте, кубовом остатке соответственно,%.
Находим массовые доли метанола в исходной смеси, дистилляте и кубовом остатке
где ММ,М Э - молярная масса метанола и воды соответственно,
кг/кмоль;
xМ – содержание метанола в исходной смеси, дистилляте, кубовом
остатке, мольн. доли.
...
4.2 Расчет флегмового числа
Минимальное флегмовое число находим по формуле
где у*F – мольная доля НКК в паре, равновесном с исходной смесью.
По диаграмме равновесного состояния определяем, что у*F=0,48. Тогда
Для расчета оптимального флегмового числа графическим методом задаемся рядом значений коэффициента избытка флегмы β=1,1;1,3; 1,5;2; 2,5.
Рабочее флегмовое число равно
Находим ординату точки B
Откладываем отрезок В на оси ординат и проводим линии рабочих концентраций верхней и нижней частей колонны. Между равновесной и рабочими линиями строим ступени от хW до хD. Число теоретических тарелок Nт=21. Находим произведение
Аналогично выполняем расчеты для каждого значения коэффициента β. Все графические построения см. ПРИЛОЖЕНИЕ А. Данные заносим в таблицу 2.
...
4.3 Определение скорости пара в колонне
Средняя мольная концентрация НКК в жидкости равна
для верхней части колонны
для нижней части колонны по формуле
Аналогично находим средние массовые концентрации
Средние температуры жидкости в верхней и нижней частях колоны при средних концентрациях находим по графику (рис.4):
Рис. 4 - Диаграмма зависимости концентраций в паровой и жидкой фазе от температуры
Из рис. 4 температура в средней части колонны равна , что соответствует , в верхней части температура и в нижней части температура ().
Тогда средние температуры равны:
Плотность жидкой фазы в верхней части колонны
При средней температуре верхней части 76°С, плотности жидких метанола и воды равны соответственно: и .
Средняя плотность жидкости равна:
(12)
Тогда для верхней части:
Плотность жидкой фазы в нижней части колонны
При средней температуре нижней части 92,5 °С, плотности жидких метанола и воды равны соответственно: и .
...
6 Тепловой расчет ректификационной колонны
Расход теплоты, получаемой кипящей жидкостью в кубе-испарителе равен
где QD – расход теплоты, отнимаемой охлаждающей водой в
дефлегматоре, Вт;
QП – тепловые потери, Вт;
cF, сD, cW - теплоемкости исходной смеси, дистиллята и кубового
остатка, Дж/кг·К.
Количество теплоты, отнимаемой охлаждающей водой в дефлегматоре равно
где rD – удельная теплота конденсации дистиллята, Дж/кг.
где rМ, rЭ – удельные теплоты конденсации компонентов смеси при
температуре дистиллята, Дж/кг.
Температура исходной смеси tF=87,0°С, кубового остатка tW=98,0°С, дистиллята tD=65,0°С. Теплоемкости метанола и воды при этих температурах определяем по номограмме XI[4] и подставляем в формулу (54)
Принимаем тепловые потери 10% от расхода тепла. Тогда
Расход греющего пара равен
где rГП – теплота конденсации греющего пара, Дж/кг.
Принимаем давление греющего пара Р=3 ат.
...
1. Иоффе И.Л. Проектирование процессов и аппаратов химической технологии: Учебник для техникумов. –Л.: Химия, 1991.-352 с.
2. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии. – М.: Химия, 1995.-Ч. 1,2.- 766с.
3. Красовицкий Ю.В. Процессы и аппараты пищевых производств (теория и расчеты)[Текст]:учебное пособие/Ю.В. Красовицкий, Н.С. Родионова, А.В. Логинов; Воронеж. гос. технолог. акад. Воронеж, 2004,304 с.
4. Павлов К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: Учеб.пособие для студ. хим-технолог. спец. вузов/ К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков; Под. ред. П.Г. Романкова. – 10-е изд. перераб. и доп.- Л.: Химия, 1987. – 676 с.
5. Чернобыльский И.И. Машины и аппараты химических производств./ И.И. Чернобыльский, А.Г. Бондарь, Б.А. Гаевский и др.; Под ред. И.И. Чернобыльского.-3-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1974. – 456с.
6. Плановский А.Н. Процессы и аппараты химической технологии / А.Н. Плановский, В.М. Рамм, С.З. Каган. - 5-е изд., стереотип. – М.: Химия, 1983.-783 с.
7. Колонные аппараты: Каталог. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1978. 31 с.
8. Логинов А.В. Процессы и аппараты химических и пищевых производств (пособие по проектированию) / А.В. Логинов, Н.М. Подгорнова, И.Н. Болгова;Воронеж. гос. технолог. акад. Воронеж, 2003. 264 с.
9. Лащинский А.А. Основы расчета и конструирования химической аппаратуры: Справочник. / А.А. Лащинский, А.Р. Толчинский; Под.ред. Н.Н. Логинова. 2-е изд. перераб. и доп. – Л.: Машиностроение, 1970.-753 с.
Форма заказа новой работы
Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям
