2 сем / расчет работа по ректификации (Кузнецова) / Расчет работа по ректификации 23 вариант
.docx
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«МИРЭА – Российский технологический университет»
РТУ МИРЭА
|
Институт тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова |
|
(наименование Института)
|
Кафедра процессов и аппаратов химической технологии |
|
(наименование кафедры)
Домашнее задание на тему:
Расчет тарельчатых колонных аппаратов
Вариант 23
Работу выполнила
Студентка группы
Руководитель работы
Кузнецова Наталья Анатольевна
Москва, 2019
Дано:
Рассчитать процесс непрерывной ректификации бинарной системы этанол-вода, поступающей в количестве W1=2500 кг/ч с концентрацией а1=20%. Необходимо получить продукт с концентрацией a2=95% и кубовой остаток с концентрацией a0=1%. Коэффициент избытка флегмы σ=2,2. КПД тарелки η=0,65. Давление греющего пара, обогревающего куб колонны, Pгр=4 атм.
В ходе расчетов было установлено, что значение точки х2 лежит крайне близко к азеотропной точке (при a2=95% x2=0,881, азеотропная точка при х=0,894), что затрудняет определение количества ректификационных тарелок по графику. Поэтому изменим значение а2 с 95% на 85%.
Определить:
-
число действительных и теоретических тарелок;
-
диаметр колонны;
-
расходы тепла и греющего пара в кубе, охлаждающей воды в конденсаторе;
-
определить поверхность теплообмена конденсатора.
Описание технологической схемы ректификационной установки
В куб внизу колонны заливается бинарная жидкость с содержанием низкокипящего компонента (НКК) концентрации а1, нагревается и испаряется. Пары, обогащенные НКК, состава y поднимаются вверх, выходят из колонны и полностью конденсируются в конденсаторе до состояния кипящей жидкости. Она возвращается в колонну, стекает вниз и контактирует с восходящим потоком пара.
Рисунок 1.1. Схема ректификационной установки
1-ректификационная колонна, 2-обогревающее устройство, 3-конденсатор
-
Подбор данных по равновесию и построение диаграмм фазового равновесия Y=f(X) и t=f(X,Y).
t |
х |
у |
78,4 |
1 |
1 |
78,4 |
0,9 |
0,898 |
78,45 |
0,894 |
0,894 |
78,6 |
0,8 |
0,818 |
79 |
0,7 |
0,753 |
79,4 |
0,6 |
0,699 |
80 |
0,5 |
0,654 |
80,8 |
0,4 |
0,614 |
81,7 |
0,3 |
0,576 |
83,2 |
0,2 |
0,531 |
86,5 |
0,1 |
0,442 |
90,5 |
0,05 |
0,332 |
100 |
0 |
0 |
График 1.
График 2.
-
Пересчет массовых концентраций в мольные
-
Расчет флегмового числа
-
Минимальное флегмовое число
-
-
Действительное флегмовое число
-
Определение числа теоретических и действительных тарелок
-
Определение рабочей высоты колонны
где h=0,2-0,6 м – межтарельчатое расстояние
-
Определение потоков в колонне
6.1 Поток в кубе:
6.2 Поток в дистилляте:
Проверка:
- верно
-
Расчёт диаметров укрепляющей и отгоняющей колонны
Для решения необходимы равновесные данные для всех концентраций. Сведем их все в таблицу:
|
a |
x |
y |
t |
1 |
0,20 |
0,089 |
0,428 |
87 |
2 |
0,85 |
0,689 |
0,758 |
79,1 |
0 |
0,01 |
0,004 |
0,03 |
99,2 |
-
Расчет диаметра колонны в укрепляющей части:
Плотности этанола и воды при t2=79,1°С находим из справочных данных:
ρэтанола=721 кг/м3; ρводы=972,3 кг/м3
-
Расчет диаметра колонны в отгонной части:
Плотности этанола и воды при t0=99,2 °С находим из справочных данных:
Ρэтанола=697 кг/м3; ρводы=959,2 кг/м3
Тепловой расчет
-
Расчет расхода тепла в кубе и конденсаторе
-
Расход тепла в кубе
-
Справочные данные:
Са=2,39 кДж/кг*К
Сb=4,187 кДж/кг*К
ra=840 кДж/кг
rb=2257 кДж/кг
-
Расход тепла в конденсаторе
-
Расчет расхода греющего пара и охлаждающей воды
-
Расход греющего пара
-
rгп=2134 кДж/кг (при Ргп=4 атм)
-
Расход охлаждающей воды
Св - теплоемкость воды при t=19° (средняя температура в конденсаторе)
-
Расчет поверхности теплообмена куба
K=950 Вт/м2К
Список литературы
-
Схемы химико-технологических процессов [Носов Г.А. и др.], - M.: ИПЦ МИТХТ им. М.В. Ломоносова, 2012.
-
Общий курс процессов и аппаратов химической технологии. В 2-х книгах. Книга 1. [Айнштейн В.Г и др.] – М.: Логос, 2006.
-
Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии / Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А., Л., Химия, 1987.
-
[Электронный ресурс]: http://www.fptl.ru/spravo4nik/plotnost-rastvoritelej-ot-temperaturi.html
-
[Электронный ресурс]: http://thermalinfo.ru/svojstva-zhidkostej/voda-i-rastvory/teplota-paroobrazovaniya-vody-i-temperatura-kipeniya-vody-v-zavisimosti-ot-davleniya
-
[Электронный ресурс]: http://thermalinfo.ru/svojstva-zhidkostej/voda-i-rastvory/teploprovodnost-i-plotnost-vody-teplofizicheskie-svojstva-vody-h2o