2 сем / расчет работа по ректификации (Кузнецова) / Расчет работа по ректификации 9 ар
.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 9
Работу выполнила
Студентка группы ХББО-01-16
Зайцев Даниил
Руководитель работы
Кузнецова Наталья Анатольевна
Москва, 2019
Дано:
Рассчитать процесс непрерывной ректификации бинарной системы гексан-гептан, поступающей в количестве W1=1500 кг/ч с концентрацией а1=20%. Необходимо получить продукт с концентрацией a2=95% и кубовой остаток с концентрацией a0=2%. Коэффициент избытка флегмы σ=1,8. КПД тарелки η=0,65. Давление греющего пара, обогревающего куб колонны, Pгр=2 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
-
Подбор данных по равновесию и построение диаграмм фазового равновесия Y=f(X) и t=f(X,Y).
t |
х |
у |
98,6 |
1 |
0 |
94,2 |
0,9 |
20,2 |
90,2 |
0,894 |
37 |
83,3 |
0,8 |
62,6 |
75,1 |
0,7 |
86,2 |
70,8 |
0,6 |
97,3 |
68 |
0,5 |
100 |
98,6 |
0,4 |
0 |
94,2 |
0,3 |
20,2 |
90,2 |
0,2 |
37 |
83,3 |
0,1 |
62,6 |
75,1 |
0,05 |
86,2 |
70,8 |
0 |
97,3 |
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 |
0,2 |
0,225 |
0,405 |
89,3 |
2 |
0,95 |
0,957 |
0,991 |
69,2 |
0 |
0,02 |
0,023 |
0,049 |
97,5 |
-
Расчет диаметра колонны в укрепляющей части:
Плотности гексана и воды при t2=69,2°С находим из справочных данных:
ρгексана=611,0 кг/м3; ρгептана=639,4 кг/м3
-
Расчет диаметра колонны в отгонной части:
Плотности гексана и гептана при t0=97,5 °С находим из справочных данных:
Ρгексана=583,2 кг/м3; ρгептана=613,9 кг/м3
Тепловой расчет
-
Расчет расхода тепла в кубе и конденсаторе
-
Расход тепла в кубе
-
Справочные данные:
Са=2,19 кДж/кг*К
Сb=2,15 кДж/кг*К
ra=336 кДж/кг
rb=317 кДж/кг
-
Расход тепла в конденсаторе
-
Расчет расхода греющего пара и охлаждающей воды
-
Расход греющего пара
-
rгп=2202,2 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