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 8

Работу выполнила

Студентка группы ХББО-02-16

Иванова Елена Анатольевна

Руководитель работы

Кузнецова Наталья Анатольевна

Москва, 2019

Дано:

Рассчитать процесс непрерывной ректификации бинарной системы ацетон-вода, поступающей в количестве W₁=7000 кг/ч с концентрацией а₁=40%. Необходимо получить продукт с концентрацией a₂=98% и кубовой остаток с концентрацией a₀=4%. Коэффициент избытка флегмы σ=3,2. КПД тарелки η=0,65. Давление греющего пара, обогревающего куб колонны, P_гр=6 атм.

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-обогревающее устройство, 2-ректификационная колонна, 3-конденсатор, 4-холодильник дистиллята, 5-сборник

1. Подбор данных по равновесию и построение диаграмм фазового равновесия Y=f(X) и t=f(X,Y).

t	х	у
56,9	1	1
57,5	0,9	0,943
58,2	0,8	0,904
59	0,7	0,882
59,8	0,6	0,869
60,7	0,5	0,855
61,6	0,4	0,842
62,6	0,3	0,827
64,5	0,2	0,803
69,6	0,1	0,72
77,9	0,05	0,603
100	0	0

2. Пересчет массовых концентраций в мольные

3. Расчет флегмового числа

   1. Минимальное флегмовое число

2. Действительное флегмовое число

4. Определение числа теоретических и действительных тарелок

5. Определение рабочей высоты колонны

где h=0,2-0,6 м – межтарельчатое расстояние

6. Определение потоков в колонне

6.1 Поток в кубе:

6.2 Поток в дистилляте:

Проверка:

- верно

7. Расчёт диаметров укрепляющей и отгоняющей колонны

Для решения необходимы равновесные данные для всех концентраций. Сведем их все в таблицу:

	a	x	y	t
1	0,4	0,171	0,79	65,5
2	0,98	0,938	0,958	57,2
0	0,04	0,013	0,159	96

1. Расчет диаметра колонны в укрепляющей части:

Плотности ацетона и воды при t₂=57,2°С находим из справочных данных:

ρ_{ацетона­}=744 кг/м³; ρ_воды­=984,5 кг/м³

2. Расчет диаметра колонны в укрепляющей части:

Плотности ацетона и воды при t₀=96°С находим из справочных данных:

ρ_{ацетона­}=696 кг/м³; ρ_воды­=963,2 кг/м³

Тепловой расчет

8. Расчет расхода тепла в кубе и конденсаторе

   1. Расход тепла в кубе

Справочные данные:

С_а=2,22 кДж/кг*К

С­_b=4,187 кДж/кг*К

r_a=525 кДж/кг

r_b=2257 кДж/кг

2. Расход тепла в конденсаторе

9. Расчет расхода греющего пара и охлаждающей воды

   1. Расход греющего пара

r_гп=2086 кДж/кг (при Р_гп=6 атм)

2. Расход охлаждающей воды

С_в- теплоемкость воды при t=19° (средняя температура в конденсаторе)

10. Расчет поверхности теплообмена конденсатора

K=600 Вт/м²К