- •Кафедра процессов и аппаратов Пояснительная записка
- •«Расчет ректификационной установки».
- •Оглавление:
- •Введение
- •Описание технологической схемы установки
- •Описание процесса
- •Основные физико-химические свойства перерабатываемых веществ и получаемых продуктов
- •Технологический расчет
- •Расчет диаметра тарельчатой ректификационной колонны
- •Пересчет концентраций
- •Материальный баланс колонны.
- •Расчет минимального флегмового числа
- •Расчет условно–оптимального флегмового числа
- •Расчет мольной массы жидкости в верхней и нижней частях колонны.
- •Мольная масса исходной смеси:
- •Расчет скорости пара и диаметра колонны
- •Определение действительного числа тарелок и высоты колонны
- •Расчет высоты светлого слоя жидкости и паросодержания барботажного слоя.
- •Расчет коэффициента молекулярной диффузии распределяемого компонента в жидкости и паре.
- •Расчет коэффициента массоотдачи.
- •Тепловые расчеты
- •Расчет дефлегматора
- •Расчет холодильника дистиллята
- •Расчет кипятильника
- •Расчет холодильника кубового остатка
- •Расчет подогревателя потока питания
- •Расчет и выбор диаметров штуцеров и трубопроводов
- •Заключение
- •Список используемой литературы:
Технологический расчет
Расчет диаметра тарельчатой ректификационной колонны
Пересчет концентраций
Для расчета материального баланса необходимо перейти от мольных долей к массовым:
где хW, xF, xP – мольные концентрации низкокипящего компонента в кубовом остатке, питании, дистилляте соответственно; М – молекулярные массы.
Материальный баланс колонны.
Расчет материальных потоков в колонне проводится на основании уравнений материального баланса. Уравнения материального баланса колонны:
где:
F – расход исходной смеси 5 кг/c;
W – расход кубового остатка кг/c;
P – расход дистиллята кг/c;
хF – концентрация легколетучего компонента в исходной смеси;
xW – концентрация легколетучего компонента в кубовом остатке;
xP – концентрация легколетучего компонента в дистилляте;
Решая систему этих уравнений, находим расход кубового остатка и дистиллята:
Расчет минимального флегмового числа
Определяем по диаграмме Х–Y состав пара, равновесного к составу жидкости в исходной смеси:
Рассчитываем Rmin в соответствии с формулой:
Расчет условно–оптимального флегмового числа
Нагрузки ректификационной колонны по пару и жидкости (и основные геометрические размеры) определяются рабочим флегмовым числом, найдем условно–оптимальное флегмовое число исходя из минимального объема ректификационной колонны по минимальному значению произведения N(R+1), путем построения графика N(R+1) от R.
Для этого:
Задаемся ординатой Вверх
Строим на диаграмме Х–Y рабочие линии соответствующие выбранным Вверх, вырисовываем ступени между рабочей и равновесной линиями. Считаем теоретические ступени и результаты расчетов сводим в таблицу:
Bверх |
R |
N |
N(R+1) |
0,16 |
2,438 |
12,6 |
43,460 |
0,15 |
2,667 |
11,7 |
42,981 |
0,14 |
2,929 |
10,9 |
42,965 |
Далее строим график зависимости N(R+1) от R из которого определяем условно–оптимальное флегмовое число: Ropt = 2,76
Расчет на компьютере дал флегмовое число Ropt = 2,742 будем использовать его в дальнейших расчетах, т.к. расчет на компьютере более точный.
Расчет мольной массы жидкости в верхней и нижней частях колонны.
Мольная масса исходной смеси:
Мольная масса дистиллята:
Расчет скорости пара и диаметра колонны
Диаметр колонны находим из уравнения расхода:
где:
G – массовый расход пара в колонне, кг/с;
d – диаметр колонны, м;
– скорость пара в сечении колонны, м/с;
y – плотность пара, кг/м3.
Свойства пара в верхней и в нижней части колонны будут различны, для учета этого факта расчет свойств жидкости и пара, а также основных геометрических размеров колонны будем проводить отдельно для обеих частей колонны.
Средние массовые расходы жидкости в верхней и нижней частях колонны:
Средний мольный состав пара в верхней и нижней части колонны:
Средние мольные массы пара в верхней и нижней частях колонны:
Средние массовые потоки пара в верхней и нижней частях колонны:
Скорость пара в интервале устойчивой работы ситчатых тарелок ректификационной колонны, можно определить из уравнения:
Расчет скорости пара в верхней и нижней частях колонны:
Плотности паров:
Плотности жидкостей:
Скорость пара:
Из уравнения расхода определяем диаметры верхней и нижней частей колонны:
В соответствии с действующими стандартами [1, стр.197, раздел 5.1.4] выбираем стандартный диаметр колонны: dв = 1,8 м.
Пересчитаем скорость в верхней и нижней частях колонны на реальный диаметр:
Техническая характеристика ситчатой тарелки типа ТР (ОСТ 26-666–72)
Диаметр отверстий в тарелке, мм |
d0 = 8 |
Шаг между отверстиями, мм |
t =15 |
Свободное сечение тарелки, % |
Fc = 18,8 |
Высота переливного порога, мм |
hпер = 30 |
Ширина переливного порога, мм |
b = 1050 |
Рабочее сечение тарелки, м2 |
Sт = 2,294 |
Скорость пара в рабочем сечении тарелки: