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 4

Работу выполнил

Гуськов Дмитрий

Студент группы

ХББО-03-16

Руководитель работы

Москва, 2019

Дано:

Рассчитать процесс непрерывной ректификации бинарной системы сероуглерод-четыреххлористый углерод, поступающей в количестве L₁=4800 кг/ч с концентрацией а₁=30%. Необходимо получить продукт с концентрацией a₂=99% и кубовой остаток с концентрацией a₀=0,7%. Коэффициент избытка флегмы σ=1,7. КПД тарелки η=0,54. Давление греющего пара, обогревающего куб колонны, P_гр=2,5 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
46,3	1	1
47,9	0,9	0,95
49,6	0,8	0,901
51,6	0,7	0,848
53,7	0,6	0,791
56,1	0,5	0,726
59	0,4	0,645
62,3	0,3	0,544
66	0,2	0,423
71	0,1	0,24
73,7	0,05	0,132
76,7	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

   1. Поток в кубе:

2. Поток в дистилляте:

3. 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	0,3	0,464	0,7	57,1
2	0,99	0,995	0,997	46,5
0	0,007	0,014	0,4	75,8

1. Расчет диаметра колонны в укрепляющей части:

Плотности сероуглерода и четыреххлористого углерода при t₂=46,5°С находим из справочных данных:

ρ_{сероуглерода­}=1225,1 кг/м³; ρ_{четыреххлористого углерода­}=1542,6 кг/м³

2. Расчет диаметра колонны в отгонной части:

Плотности сероуглерода и четыреххлористого углерода при t₀=75,8°С находим из справочных данных:

ρ_{сероуглерода­}=1183,7 кг/м³; ρ_{четыреххлористого углерода­}=1486,5 кг/м³

Тепловой расчет

8. Расчет расхода тепла в кубе и конденсаторе

   1. Расход тепла в кубе

Справочные данные:

С_а= 1,03 кДж/кг*К

С­_b= 0,92 кДж/кг*К

r_a= 345 кДж/кг

r_b= 197 кДж/кг

2. Расход тепла в конденсаторе

9. Расчет расхода греющего пара и охлаждающей воды

   1. Расход греющего пара

r_гп = 2183 кДж/кг (при Р_гп = 2,5 атм)

2. Расход охлаждающей воды

С_в- теплоемкость воды при t=21,5° (средняя температура в конденсаторе)

10. Расчет поверхности теплообмена кипения

K_кип=1210 Вт/м²К

.

K_конд=700 Вт/м²К