РГР. Расчет ректификационной колонны по дисциплине Процессы и аппараты химической технологии

• Название: Расчет ректификационной колонны по дисциплине Процессы и аппараты химической технологии
• Дата: 11.04.2023
• Размер: 0.6 Mb.
• Имя файла: RGR.docx
• Тип: Реферат; #1053867
• страница: 9 из 9

2.11 Расчет высоты ректификационной колонны

Рисунок 22 – Принципиальная схема колонны для расчета ее высоты

Высота колонны складывается из нескольких зон:

H=h_В+(N_Ф-2)*h+h_З.П.+h_Н (87)

h_В – верхняя зона – зона для подачи орошения и создания отстойной зоны:

h_В =1 м.

h_З.П – зона питания для разделения сырьевого пара и сырьевой жидкости:

h_З.П =1 м.

h_Н – нижняя зона – зона создания столба жидкости:

h_Н =1 м.

 h – расстояние между тарелками, зависит от типа тарелок, зоны сепарации:

h =0,5…0,6 м. Примем h =0,5 м.

N_Ф - фактическое число тарелок в колонне; N_Ф=32.

Таким образом, общая высота колонны:

H=1+(32-2)*0,5+1+1=18 м.

2.12 Расчет конденсатора-холодильника

Рисунок 23 - Конденсатор-холодильник

Уравнение теплообмена:

(88)

  (89)

где  ккал/ч;

K – коэффициент теплопередачи, ккал/(м²·ч·С);

 – средняя разность температур между теплообменивающимися средами (дистиллята и воды) в конденсаторе-холодильнике.

Для водяного конденсатора паров узких бензиновых фракций коэффициент теплопередачи примем по рекомендации 128,98 :

Найдем   – среднюю логарифмическую разность температур.

Имеем два теплоносителя:

- пар со второй тарелки поднимаясь охлаждается от температуры t₂=95,7°С до температуры первой тарелки t₁=94,8°С;

- оборотная вода, температура которой t_вн=25°С стекает с верха колонны на вторую тарелку, нагревается до t_вк=45 °С

t₂=95,7°С t₁=94,8°С

t_вк=45°С t_вн=25 °С

, (90)

, (91)

°С,

,

, °С (92)

,

𝑄 = 𝐹 ∗ 𝐾 = 𝑘 ∙ ∆𝑡



Расход холодной воды найдем по следующему уравнению:

,кг/ч (93)

где С – теплоемкость воды; С=1 ккал/(кг·°С);

=45-25=20°С

.

2.13 Расчет кипятильника

В расчете поверхности кипятильника (рис.24), используемой в ректификационной колонне, учтем, что насыщенный пар конденсируется при постоянной температуре t_вп, соответствующей его давлению, и температура в кипятильнике t_w остается постоянной.



Рисунок 24 – Кипятильник

Возьмем температуру насыщенного пара t_вп=180 °С с теплотой парообразования 482,266 ккал/кг.

, (94)

где – темппература водяного пара;

– температура жидкости,стекающей из отгонной части в ребойлер, т.е. остаток

t₁₄=124,3°С,

t₁₃=124,6°С,

∆t_вх = 180-124,3=55,7°С,

∆t_вых = 180-124,6=55,4 °С,

55,61°С

Для кипятильника, обогреваемого конденсирующимся водяным паром, коэффициент теплопередачи К = 290 - 870 ккал/(м²·ч·С). Принимаем К=580 ккал/(м²·ч·К).

Поверхность кипятильника:

.

Расход водяного пара найдем по следующему уравнению:

, (95)

где r – скрытая теплота испарения водяного пара при заданном давлении.

r= 486,874 ккал/кг.

Когда жидкость нагревается, испаряется и нагревается получившийся пар, ∆t не играет роли, т.е. в уравнение общего количества тепла в этом процессе  можно упростить и найти расход водяного пара по следующей формуле:

(96)

кг/ч

3.14 Расчет диаметра штуцеров


Рис. 27 – Схема колонны с учётом всех потоков
1. Расчет диаметра штуцера для ввода холодного орошения (штуцер 1)


. Примем

м³/ч


Примем

2. Расчет диаметра штуцера для вывода паров дистиллята и орошения (штуцер 2)


. Примем

17632,376 м³/ч


Примем

3. Расчет диаметра штуцера для ввода в колонну паров из кипятильника (штуцер 3)




. Примем


Примем

4. Расчет диаметра штуцера для вывода жидкости из колонны (штуцер 4)


87,035м³/ч

. Примем


Примем

5. Расчет диаметра штуцера для ввода сырья (штуцер 5)

Определим мольный расход сырьевого пара:



Молярный вес сырьевого пара:



Массовый расход сырьевого пара



Объемный расход сырьевого пара:




t_F - температура сырья на входе в колонну.

Мольный расход сырьевой жидкости:



Молярный вес сырьевой жидкости:



Массовый расход сырьевой жидкости:



Плотность сырьевой жидкости при 20 °С:
, кг/м³

- массовая доля бензола в сырье



Плотность сырьевой жидкости равна









Объемный расход сырьевой жидкости



Суммарный расход жидкости и пара

Примем скорость жидкости в штуцере 5 , тогда диаметр штуцера по формуле (84):




Примем

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе данной работы изучен процесс ректификации; рассчитаны размеры колонны и её основные показатели работы; рассчитаны и подобраны диаметры штуцеров ввода и вывода сырья, паров и жидкости, параметры конденсатора-холодильника и кипятильника (которые являются составной частью колонны). Была построена ректификационная колонна.

– Число теоретических тарелок в колонне – N_т = 16;

– Число фактических тарелок вверху колонны – N_yкp = 8;

– Число фактических тарелок внизу колонны – N_отг = 10;

– Диаметр колонны – D = 2,4 м;

– Высота колонны – Н = 18 м;

– Размеры штуцеров:

d₁ = 0,104м;

d₂ = 0,559 м;

d₃ = 0,462м;

d₄ = 0,248 м;

d₅ = 0,599 м;

– Поверхность конденсатора - холодильника – F = м²;

– Поверхность кипятильника – F = 101,817 м².

Общая схема рассчитанной ректификационной колонны

Список использованной литературы

1. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: 1973, 754 с.

2. Маркешина Л.А. (редактор). Расчет ректификации бинарной смеси Методическое пособие к выполнению домашней работы. Уфа, УГНТУ, 2007, 34 с.

3. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: учебное пособие для вузов. Л.: Химия, 1987, 576 с.

4. Расчет ректификации бинарной смеси: учебно-методическое пособие / Грудников И.Б., Ильина Е.Г. Уфа, УГНТУ, 2007, 75 c.

5. Скобло А.Л., Молоканов Ю.К., Владимиров А.И., Щелкунов В.А. Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии: учебник для вузов.- 3-е изд., перераб. и доп. М.: Недра-Бизнесцентр, 2000,677 с.