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 выполнил

Студента 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, P_гр=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

1. 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.

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	0,2	0,225	0,405	89,3
2	0,95	0,957	0,991	69,2
0	0,02	0,023	0,049	97,5

1. Расчет диаметра колонны в укрепляющей части:

Плотности гексана и воды при t₂=69,2°С находим из справочных данных:

ρ_{гексана­}=611,0 кг/м³; ρ_{гептана­}=639,4 кг/м³

2. Расчет диаметра колонны в отгонной части:

Плотности гексана и гептана при t₀=97,5 °С находим из справочных данных:

Ρ_{гексана­}=583,2 кг/м³; ρ_{гептана­}=613,9 кг/м³

Тепловой расчет

8. Расчет расхода тепла в кубе и конденсаторе

   1. Расход тепла в кубе

Справочные данные:

С_а=2,19 кДж/кг*К

С­_b=2,15 кДж/кг*К

r_a=336 кДж/кг

r_b=317 кДж/кг

2. Расход тепла в конденсаторе

9. Расчет расхода греющего пара и охлаждающей воды

   1. Расход греющего пара

r_гп=2202,2 кДж/кг (при Р_гп=2 атм)

2. Расход охлаждающей воды

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

10. Расчет поверхности теплообмена куба

K=950 Вт/м²К