ПАХТ_Ректификация_ДЗ. Расчёт установки непрерывной ректификации смеси
 Скачать 245.57 Kb.
|
Отчёт по домашней работе «Расчёт установки непрерывной ректификации смеси» Выполнил студент: Быкова А.И. Группа: ХЕБО-06-17 Преподаватель: Уваров М.Е. Москва 2020 Требуется рассчитать установку непрерывной ректификации смеси бензол-толуол. Производительность по исходной смеси L1 =6200 кг/ч. Исходная смесь содержит а1 = 42 % низкокипящего компонента, а дистиллят и кубовый остаток имеют соответственно концентрации а2 = 98,5 %, а0 = 1,2 %. Колонна работает при атмосферном давлении Р = 0,1 МПа = 760 мм рт. ст. Исходная смесь поступает в колонну при температуре кипения, соответствующей составу а1. Коэффициент избытка флегмы равен σ = 1,65. КПД тарелки равен η =0,62 . Дистилляционный куб колонны обогревается насыщенным водяным паром под давлением Рп=4,0 ата. Конденсатор ректификационной установки охлаждается водой с начальной температурой tв’=16°С и конечной tв’’=31 °С. Коэффициент теплоотдачи в кубе и конденсаторе колонны соответственно равны Ккуб = 1100  , Ккон = 690 .Определить Теоретическое и действительное число тарелок в укрепляющей и отгонной частях колонны. Диаметр и высоту тарельчатой части колонны. Расход греющего пара в дистилляционном кубе. Расход охлаждающей воды в конденсаторе. Поверхность теплообмена конденсатора и куба колонны. 1. Подготовка к расчету Перевод величин в СИ:  Перевод массовых концентраций в мольные:    Для дистиллята мольная концентрация бензола:  Пересчет концентраций бензола в исходной смеси и кубовом остатке совпадает с приведенными в простой дистилляции. Поэтому:   Построение диаграммы  и  (по данным фазового равновесия системы бензол-толуол при Р= 760 мм.рт.ст. [3]).  Рис. 1. Зависимость состава паровой фазы от жидкой фазы  Рис 2. Зависимость температур кипения и конденсации от состава смеси 2. Схема ректификационной колонны  Рис. 3. Схема ректификационной колонны 3. Определение числа тарелок n и высоты тарельчатой части колонны Нтар Порядок расчета: построение рабочей линии укрепляющей части колонны (Rmin,  отрезок, отсекаемый на оси ординат,  и точки пересечения рабочей линии укрепляющей части колонны с диагональю с абсциссой х2); построение рабочей линии отгонной части колонны (х1и х0); определение числа теоретических тарелок в укрепляющей  и отгонной  (может быть дробным) колоннах; определение числа реальных тарелок с учетом к.п.д. тарелки. Рабочее флегмовое число:   Рис. 4. Определение равновесного состава в паровой фазе и Определение количества тарелок Число теоретических тарелок на диаграмме : Число реальных (действительных) тарелок (округляем в большую сторону):   Всего тарелок:  .Высота тарельчатой части колонны: Нтар= (n – 1)h=(25 – 1)  0,4= 9,6 м,где h – расстояние между тарелками, принято h= 0,4 м, интервал значений h= 0,25  0,8 м.4. Определение материальных потоков Расчет проводим с массовыми концентрациями, так как в последующем тепловом расчете используем удельные (для 1 кг) значения теплоемкостей и теплот парообразования. Количество кубового остатка:  Количество дистиллята:  5. Расчет диаметра колонны Диаметр колонны dк будем рассчитывать по объемному расходу пара  и выбранной расчетной скорости пара в колонне  : Сначала находим массовый расход пара в верхнем сечении колонны  Объемный расход:  , где  - плотность пара, кг/м3; находим из уравнения Клапейрона-Менделеева:    Газовая постоянная для пара в верху колонны:    Рекомендуемая расчетная скорость пара в колонне находится по формуле:  где С – коэффициент, зависящий от конструкции тарелок и расстояния между тарелками. При выбранном нами ранее расстоянии между тарелками h=0,4 м. и считая, что в колонне тарелки с круглыми колпачками, находим по графику [1, рис. 7.2, стр. 323] значение С=0,045. Плотность жидкости в верхнем сечении колонны найдем с учетом массовой концентрации  по формуле:   Скорость пара в колонне:  Диаметр колонны:  По каталогу [6] выбираем колонну диаметром  мм.Для нижнего сечения можно считать, что  , также  Рабочая скорость для колпачковых тарелок    для колонн   для колонн   – переводим в сантиметры – расстояние от верхнего обреза колпачка до вышерасположенной тарелки, см. принимаем равной 0,4 м.  Колпачки выберем       Выбираем  6. Определение тепловых нагрузок кипятильника и конденсатора и расходов греющего пара Dгр и охлаждающей воды Gохл Тепловой поток в кипятильнике (в кубе колонны):  Из предыдущих расчетов имеем:   находим по диаграмме по соответствующим значениям  . Теплоемкость смеси находим по правилу аддитивности:  где  и – теплоемкости компонентов смеси при температуре смеси, а – концентрация бензола в смеси, кг/кг см.
Для кубовой жидкости:  Для исходной смеси:  Для дистиллята:  Рассчет теплоты парообразования дистиллята. При температуре          7. Определение расходов греющего пара Dгр и охлаждающей воды Gохл Расход греющего пара  Тепловая нагрузка в конденсаторе  Расход охлаждающей воды  8. Расчет поверхности теплообмена кипятильника и конденсатора  Для кипятильника при заданном коэффициенте теплопередачи и движущей силы процесса теплопередачи  находим  Аналогичный расчет поверхности теплообмена конденсатора. Здесь средняя движущая сила процесса теплопередачи определяется как средняя логарифмическая   Список литературы Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии / П.Г. Романков, К.Ф. Павлов, А.А. Носков. – 10-е изд., перераб. и доп. – Л.: Химия, 1987. 576 с. Процессы и аппараты химической технологии. Общий курс. Учебник для вузов. В 2 книгах / В.Г. Айнштейн, М.К. Захаров, Г.А. Носов и др.; Под ред. проф. В.Г. Айнштейна. СПб. Изд. «Лань», 2018, 1792 с. Равновесие между жидкостью и паром. Справочное пособие, книга первая/ В.Б. Коган, В.М. Фридман, В.В. Кафаров. – М.: Наука, 1966. 645 с. Пособия и методические указания. Теплоемкость. [Электронный ресурс]. – http://filippov.samgtu.ru Пособия и методические указания. Теплота парообразования. [Электронный ресурс]. – http://filippov.samgtu.ru Колонные аппараты. Каталог, ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, М.: НИИМАШ, 1978. 6. Павлов, Романков, Носков. «Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии», 1970 г. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
