лаба. Курсовая работа ст гр. Бмз1931 Бикмурзин И. З. Проверил доцент, к т. н Сулейманов Д. Ф
 Скачать 48.14 Kb.
|
|
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Уфимский государственный нефтяной технический университет» ИХТИ Кафедра ОНХЗ Курсовая работа Выполнил: ст. гр. БМЗ-19-31 Бикмурзин И.З. Проверил: доцент, к.т.н Сулейманов Д.Ф. Стерлитамак 2022 Рисунок 3.1 – Расчет числа тарелок по диаграмме концентраций 3 В зависимости от заданной кратности жидкого орошения определяется рабочее флегмовое число. R = Rminn = 1,74 х 1,1,32 = 2,29. (3.4) Для определения рабочего парового числа на диаграмме равновесных составов (рисунок 3.1) измеряется величина отрезка РС = 0,73 , (3.5) откуда находится значение П 4 Проводим рабочую линия для низа колонны и отмечаем точку пересечения ее с линией сырья ЕF*. 5 Через точку D и точку пересечения проводим рабочую линию для верха колонны и по уравнению отрезка, отсекаемого на координатной оси, и численному значению определяем величину рабочего флегмового числа R = yD/ОВ – 1 = 0,98/0,3 – 1 = 2,26. 6 Определяем число теоретических тарелок при рабочем режиме работы ректификационной колонны. Число ступеней между равновесной и рабочими линиями дает число теоретических тарелок NT = 15. ТТ к построению ступенчатой линии между кривой равновесия y = f(x) и диагональю (рисунок 3.2), Nmin = 8 шт. Рисунок 3.2 – Графическое определение числа теоретических тарелок при режиме полного орошения Число тарелок при полном орошении можно определить аналитическим методом по уравнению Фенске (3.6) Усредненное значение коэффициента относительной летучести компонентов α определяется по выражению , (3.7) где αmax – коэффициент относительной летучести компонентов, соответствующий температуре t1 (рисунок 1.1); αmax = P1(84оС)/P2(84оС) = 0.11/0.045 = 2,44. (3.8) αmin – коэффициент относительной летучести компонентов, соответствующий температуре t2 (рисунок 1.1); αmin = P1(115оС)/P2(115оС) = 0.255/0.11 = 2,32. (3.9) Тогда усредненное значение коэффициента относительной летучести компонентов , Число тарелок при полном орошении 4 Контрольная работа №4 4.1 Расчет геометрических размеров ректификационной колонны 4.1.1 Расчет диаметра колонны Диаметр колонны определяется по выражению (4.1) где Vc – объемный расход паров в наиболее нагруженном сечении колонны, м3/с; G – массовый расход паров в том же сечении, кг/с; W, Gq – соответственно линейная (м/с) и массовая (кг/(м2 с)) допустимые скорости паров в рассчитываемом сечении колонны. Массовый расход паров в верхнем сечении колонны рассчитывается по уравнению материального баланса для данного сечения G = D + q = D(1 + R) = 14648.9*(1 + 2,29) = 48257.8, кг/ч. (4.2) Для нижнего сечения колонны массовый расход пара G = WП = 12351.1 * 2,84 = 35077, кг/ч. (4.3) Дальнейший расчет ведется по большему из полученных значений расхода паров. Средний состав жидкости в верхней части колонны хсрв = (yD + xF)/2 = (0,98 + 0,55)/2 = 0,77. Объемный расход паров определяется по выражению , (4.4) где М – мольная масса смеси, 80,8 кг/кмоль; Т, π - соответственно температура (Т = 88 + 273 = 303 К) и давление (π = 0,1 МПа) в рассчитываемом сечении колонны; T0, π0 - температура (T0 = 273 К) и давление (π0 = 0,1 МПа) при нормальных условиях; z – коэффициент сжимаемости. При π ≤ 0,5 МПа Z = 1. Тогда Допустимые линейная и массовая скорость паров в колонне определяется по выражениям ; (4.5) ; (4.6) где С – коэффициент, величина которого зависит от конструкции тарелки, расстояния между тарелками и поверхностного натяжения жидкости (см. рисунок 4.1); ρп, ρж – плотность пара и жидкости соответственно, кг/м3.  1 – при σ = 20*10-3 Н/м; 2 – при σ = 10*10-3 Н/м Рисунок 4.1 – Значение коэффициента С при различных величинах поверхностного натяжения Плотность паровой фазы при данной температуре 88оС рассчитывается по уравнению . (4.7) Плотность жидкости при температуре 88оС определяется по формуле , (4.8) где Т0 – произвольная начальная температура (обычно 273 или 293 К); ρж – плотность смеси при температуре Т0, зависящая от плотности индивидуальных компонентов ρi и определяемая по выражению , (4.9) для бинарной системы ; (4.10) а – средняя температурная поправка плотности на один градус в пределах температур от Т0 до Т, (здесь плотность в г/см3), Плотность бензола и толуола при 20оС соотвестветственно ρ1Т0 = 879 кг/м3; ρ2Т0 = 867 кг/м3, тогда плотность смеси . Средняя температурная поправка плотности на один градус в пределах температур от Т0 до Т а = 0.673 Плотность смеси при 88оС Коэффициент, величина которого зависит от конструкции тарелки (клапанные), расстояния между тарелками (500 мм) и поверхностного натяжения жидкости, С = 575, тогда допустимые линейная и массовая скорость паров в колонне ; Диаметр колонны определяется Полученное по уравнению (4.1) значение диаметра колонны округляем в соответствии с существующими нормами (ГОСТ 9617-61), диаметр колонны – 2800 мм. 4.1.2. Определение высоты колонны Рабочая высота колонны (рисунок 4.2) рассчитывается по выражению , (4.11) где =15 шт – число теоретических тарелок в концентрационной и отгонной секциях, найденное по диаграмме x1 – y1 с учетом теплообменных аппаратов, применяемых для отвода и подвода тепла; η = 0,8 – эффективность (к.п.д.) тарелки; h – расстояние между тарелками; h = 0,5 м; h1 – расстояние между верхним днищем и верхней тарелкой; h1 = 1,3 м; h2 – расстояние между тарелками в эвапарационном пространстве (высота зоны питания); h2 = 1,0 м; h3 – расстояние между нижним днищем и нижней тарелкой; h3 = 1,5 м.  Рисунок 4.2 – Схема для расчета рабочей высоты колонны 4.2 Расчет штуцеров Расчет штуцеров ректификационной колонны (для ввода сырья А, вывода дистиллята Б и остатка В, ввода жидкого Г и парового Е орошения) проводится по выражению , (4.12) где Vc – объемный расход потока в соответствующем штуцере, м3/с; Wq – допустимая линейная скорость движения потока, м/с. Зависит от агрегатного состояния потоков (пар, жидкость) и способа перемещения (движение самотеком, подача насосом и т.д.). Значения скоростей даны в таблице 6 приложения. Объемный расход потока определяется по выражению , (4.13) где G – массовый расход потока пара или жидкости, проходящий через рассчитываемый штуцер, кг/с; ρ – плотность потока, определяемая по уравнениям (4.7) или (4.8). 4.2.1 Расчет штуцера для ввода сырья Плотность смеси сырья при 20оС . Средняя температурная поправка плотности на один градус в пределах температур от Т0 до Т а = 0.673. Плотность смеси при 97оС Объемный расход потока определяется по выражению Плотность паровой фазы Допустимая линейная скорость движения потока Диаметр штуцера Принимаем штуцер диаметром 125 мм. 4.2.2 Расчет штуцера для вывода дистиллята Плотность смеси дистиллята при 84оС Объемный расход потока определяется по выражению Плотность паровой фазы Допустимая линейная скорость движения потока Диаметр штуцера Принимаем штуцер диаметром 100 мм. 4.2.3 Расчет штуцера для вывода остатка Плотность смеси остатка при 113оС Объемный расход потока определяется по выражению Плотность паровой фазы Допустимая линейная скорость движения потока Диаметр штуцера Принимаем штуцер диаметром 100 мм. 4.2.4 Расчет штуцера для ввода жидкого орошения Количество жидкого орошения q = RD = 2,29* 14648.9 = 33608.8 кг/ч. Плотность смеси дистиллята при 84оС Объемный расход потока определяется по выражению Плотность паровой фазы Допустимая линейная скорость движения потока Диаметр штуцера Принимаем штуцер диаметром 150 мм. 4.2.5 Расчет штуцера для ввода парового орошения Количество парового орошения G = ПW = 2,84* 12351.1= 35077 кг/ч. Плотность смеси остатка при 113оС Объемный расход потока определяется по выражению Плотность паровой фазы Допустимая линейная скорость движения потока Диаметр штуцера Принимаем штуцер диаметром 150 мм. Список литературы Общий курс процессов и аппаратов химической технологии: учебник: в 2 х кн. / В.Г. Айнштейн, М.К. Захаров и др.; под ред. В.Г. Айнштейна. М.: Логос, Высшая школа, 2003. Кн. 2. – 872 с. Дитнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии: учебник для Вузов. – Изд. 2-е: в 2-х кн.: Часть 2. Массообменные процессы и аппараты. – М. – М.: Химия, 1995. – 368 с. Багатуров С.А. Основы теории и расчета перегонки и ректификации. -изд. 3-е, перераб. М.: Химия, 1974 – 440 с. Физико-химические свойства индивидуальных углеводородов: Справочное пособие / под ред. проф. В.М. Татевского – М.: Гостотехиздат, 1960. – 412 с. Скобло А.И., Трегубова И.А., Молоканов Ю.К. Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Химия, 1982. – 584 с. Иоффе И.П. Проектирование процессов и аппаратов химической технологии: учебник для техникумов. – Л.: Химия, 1991. – 352 с. Кафаров В.В. Основы массопередачи. – Изд. 2-е, перераб. и доп.: Учебное пособие для Вузов. – М.: Высшая школа, 1972. – 496 с. |