курсовик 0906. Расчет ретификационной установки

Название	Расчет ретификационной установки
Дата	21.04.2023
Размер	4.99 Mb.
Формат файла
Имя файла	курсовик 0906.doc
Тип	Курсовая #1079899
страница	7 из 7

1 2 3 4 5 6 7

5. Расчёт объёма и размеров емкостей

Большинство емкостей представляют собой вертикальные или горизонтальные цилиндрические аппараты. При проектировании основными руководящими документами являются нормали и Госстандарты, предусматривающие нормальный ряд цилиндрических аппаратов и сосудов до 200 м³.

Расчёт емкостей для исходного дистиллята и кубовой жидкости ведём из условий шестичасовой (сменной) работы ректификационной установки, т.е. τ = 6 ч. Далее,

6. Определение диаметра штуцеров

Штуцеры изготовляются из стальных труб необходимого размера по ГОСТу 9941-62. Диаметры труб выражены в мм.

Диаметр штуцеров определим из основного уравнения расхода:

7. Тепловые расчеты

Подогреватель исходной смеси

Уравнение теплового баланса для подогревателя:

Q = 1,05 . GF .

. (tXF – tнач) = Gг.п . r,

здесь тепловые потери приняты в размере 5% от полезно затрачиваемой теплоты;

tXF – температура кипения исходной смеси;

tнач – начальная температура (задана).

Удельная теплоемкость исходной смеси

= аF . СА + (1 – аF) . СВ,

где СА, СВ – удельные теплоемкости ацетона и воды при средней температуре

°С;

СА = 0,5369

; СВ = 0,9983

, [1, с. 562]; таблица Б.7 Приложения.

= 0,40 . 0,5369 + (1 – 0,40) . 0,9983 = 0,809

= 3390,238

.

Q = 1,05 . GF .

(tXF – tнач) = 1,05 .

. 3390,238 (71,16 – 20) =

=202352 Вт.

Расход греющего пара:

кг/с,

r = 2095

при Р = 6,0 кгс/см2 [1, c. 550]:

Температура насыщенного водяного пара при Р = 5,8 кгс/см2 составляет 156,7°С [1, c. 550]:

Большая разность температур:

Δtб = 158,1 – 20 = 138,1 °С;

меньшая разность температур:

Δtм = 158,1 – 65,41 = 92,69°С.

Так как

, тогда среднюю разность температур определяем по уравнению:

°С.

Коэффициент теплопередачи принимаем ориентировочно равным 300Вт/м2.К [6, с. 47].

Поверхность теплообмена подогревателя исходной смеси

м2.

Принимаем одноходовой кожухотрубчатый теплообменник со следующими характеристиками [6, с. 51]:

диаметр кожуха 325 мм;

труба 20х2 мм;

количество труб в теплообменнике 100 шт;

длина труб 1,5 м;

поверхность теплообмена 9,5 м2.

Дефлегматор (конденсатор)

Расход теплоты, отдаваемый охлаждающей воде при конденсации паров в дефлегматоре, определяется из уравнения теплового баланса дефлегматора:

QД = GР . (R + 1) . rР = GВ . CВ . (tк – tн),

rР = аР . rА + (1 – аР) . rВ.
Удельные теплоты парообразования ацетона rА и воды rВ при tХр=57,62 °С:

rА = 521,275

; rВ = 2363,395

, [1, с. 541-542]:

rР = 0,96 . 521,275 + (1 – 0,96) . 2363,395 = 594,95

.

QД =

. (0,2349+ 1) . 594,95 .103 = 331041,39 Вт.

Принимаем температуру охлаждающей воды на выходе из дефлегматора 25°С, тогда расход охлаждающей воды

кг/с.

Большая разность температур:

Δtб = 57,62 – 25 = 32,62°С;

меньшая разность температур:

Δtм = 23 – 12 = 11 °С.

, то

°С.

Принимаем ориентировочно коэффициент теплопередачи К = 500 Вт/м2 . К [6, с. 47].

Поверхность теплообмена дефлегматора:

м2.

Принимаем четырехходовой кожухотрубчатый теплообменник со следующими характеристиками [6, с. 51]:

диаметр кожуха 400 мм;

труба 20х2 мм;

количество труб в теплообменнике 181 шт;

длина труб 3 м;

поверхность теплообмена 34 м2.

Холодильники дистиллята и кубового остатка

Расход теплоты, отдаваемый охлаждающей воде в водяном холодильнике дистиллята, определяется из уравнения теплового баланса:

Q = GР .

. (tХр – tр кон) = GВ . CВ . (tк – tн),

где

– теплоемкость дистиллята при его средней температуре (tХр + tр кон)/2;

tр кон – конечная температура дистиллята после холодильника, °С (по условию задания).

= аР . СА + (1 – аР) . СВ,

СА = 0,5388

; СВ = 0,9985

, при средней температуре

°С; [1, с. 562]:

= 0,96 . 0,5388 + (1 – 0,96) . 0,9985 = 0,56638

= 2373,141

.

Q = GР .

. (tXр – tр кон) =

. 2373,141 (57,62 – 23) = 37018,66 Вт.

Расход охлаждающей воды при нагревании ее на 15 °С в холодильнике товарного дистиллята:

кг/с.

Большая разность температур:

Δtб = 57,32 – 27 = 30,32 °С;

меньшая разность температур:

Δtм = 23 – 12 = 11 °С.

Так как

, то среднюю разность температур определяем

°С.

При ориентировочном значении К = 400 Вт/м2 . К поверхность теплообмена холодильника товарного дистиллята составит

м2.

Принимаем одноходовой кожухотрубчатый теплообменник со следующими характеристиками [6, с. 51]:

диаметр кожуха 273 мм;

труба 25х2 мм;

количество труб в теплообменнике 37 шт;

длина труб 2 м;

поверхность теплообмена 6 м2.

Расход теплоты, отдаваемый охлаждающей воде в водяном холодильнике кубового остатка, определяется из уравнения теплового баланса:

Q = Gw .

. (tХw – tw кон) = GВ . CВ . (tк – tн),

где СW – теплоемкость кубового остатка при его средней температуре (tХw + tW кон)/2;

tW кон – конечная температура кубового остатка после холодильника, °С (по условию задания).

= аw . СА + (1 – аw) . СВ,
СА = 0,5532

; СВ = 1,0

, при средней температуре

°С; [1, с. 562]:

= 0,01 . 0,5532 + (1 – 0,01) . 1,0 = 0,996

= 4171,279

.

Q = Gw .

. (tXw – tW кон) =

. 4171,279 (96,2– 28) =

=187909,25 Вт.

Расход охлаждающей воды при нагревании ее на 15 °С в холодильнике кубового остатка:

кг/с.

Большая разность температур:

Δtб = 96,2 – 27 = 69,2 °С;

меньшая разность температур:

Δtм = 28 – 12 = 16 °С.

Так как

, то среднюю разность температур определяем

°С.

При ориентировочном значении К = 400 Вт/м2 . К [6, с. 47], поверхность теплообмена холодильника кубового остатка составит

м2.

Принимаем одноходовой кожухотрубчатый теплообменник со следующими характеристиками [6, с. 51]:

диаметр кожуха 325 мм;

труба 20х2 мм;

количество труб в теплообменнике 100 шт;

длина труб 4 м;

поверхность теплообмена 25 м2.

Кипятильник (испаритель)

Количество теплоты QК, которое надо подать в куб колонны, определяется из уравнения теплового баланса колонны:

QК = QД + GР . СР . tХр + GW . СW . tХw – GF . СF . tХF + Qпот.

Тепловые потери принимаем 3% от полезно затрачиваемой теплоты; удельные теплоемкости взяты соответственно при tXp = 57,62 °С, tXF = 65,41 °С, tXw = 96,2°С.

СР = аР . СА + (1 – аР) . СВ = 0,96 . 0,5485 + (1 – 0,96) . 0,9998 =

= 0,5756

= 2276,990

.

СF = аF . СА + (1 – аF) . СВ = 0,40 . 0,554 + (1 – 0,40) . 1,0 =

= 0,8171

= 3423,817

.

СW = аW . СА + (1 – аW) . СВ = 0,018 . 0,581 + (1 – 0,018) . 1,009 =

= 0,8341

= 3494,87

Расход греющего пара при Р = 6,0 кгс/см2:

кг/с.

Средняя разность температур равна разности между температурой насыщенного пара при Р = 6,0 кгс/см2 и температурой кипения кубового остатка:

Δtср = 158,1 – 96,2 = 61,9°С.

При ориентировочно принятом коэффициенте теплопередачи К = 2000 Вт/м2.К, [6, с. 47] поверхность кипятильника составит:

м2.

Принимаем одноходовой кожухотрубчатый теплообменник со следующими характеристиками [6, с. 51]:

диаметр кожуха 273 мм;

труба 20х2 мм;

количество труб в теплообменнике 61 шт;

длина труб 1,5 м;

поверхность теплообмена 6,0м2.

Примечание:

При расчете поверхности кипятильника температура кипения кубовой жидкости tXw = 96,2 °С взята при атмосферном давлении. Не учтено увеличение температуры кипения кубовой жидкости в связи с увеличением давления в кубе колонны на величину ΔРк = 0,1-0,15 кгс/см2.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. – Л.: Химия, 1987. – 576с.
Справочник химика, т. 5. – М.: Химия, 1968. – 975 с.

Отраслевой стандарт (Ост 26-01-1488-83).

Доманский И.В., Исаков В.П. и др. Под общей редакцией Соколова В.Н. Машины и аппараты химических производств: Примеры и задачи. – Л.: Машиностроение, 1982. – 384 с.
Расчеты основных процессов и аппаратов нефтепереработки. Справочник/Под редакцией Судакова Е.Н., 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Химия, 1979. – 568 с.
Борисов Г.С., Брыков В.П., Дытнерский Ю.И. и др. Под ред. Дытнерского Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии, 2-е изд., перераб. и дополн. – М.: Химия, 1991. – 496 с.
Коган В.Б., Фридман В.М, Кафаров В.В. Равновесие между жидкостью и паром. Справочное пособие, книга 1-я и 2-я. – М.-Л.: Наука, 1966. – 640 с. + 786 с.
Плановский А.Н., Рамм В.М., Каган С.З. Процессы и аппараты химической технологии, 4-е изд. – М.: Химия, 1967. – 848 с.
Романков П.Г., Курочкина М.И. Расчетные диаграммы и номограммы по курсу "Процессы и аппараты химической промышленности". – Л.: Химия, 1985. – 54 с.
Чернышев А.К., Коптелов В.Г., Листов В.В., Заичко Н.Д. Основные теплофизические свойства газов и жидкостей. Номографический справочник. – Кемеровское изд-во, 1971. – 225 с.
Плановский А.Н., Николаев П.И. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии, 3-е изд. – М.: Химия, 1987. – 496 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
СХЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ (развернутая)

ПРИЛОЖПЕНИЕ 2

СХЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ УПРОЩЕННАЯ

1 2 3 4 5 6 7