Выпарка / 20 вариант
.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 20
Работу выполнила
Студентка группы ХББО-01-16
Такташева Василиса
Руководитель работы
Кузнецова Наталья Анатольевна
Москва, 2019
Дано:
Рассчитать процесс непрерывной ректификации бинарной системы метанол-этанол, поступающей в количестве W1=7000 кг/ч с концентрацией а1=30%. Необходимо получить продукт с концентрацией a2=98% и кубовой остаток с концентрацией a0=4%. Коэффициент избытка флегмы σ=2,3. КПД тарелки η=0,65. Давление греющего пара, обогревающего куб колонны, Pгр=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
-
Подбор данных по равновесию и построение диаграмм фазового равновесия Y=f(X) и t=f(X,Y).
t |
х |
у |
64,5 |
1 |
1 |
65,9 |
0,9 |
0,933 |
66,9 |
0,8 |
0,866 |
68,2 |
0,7 |
0,798 |
9,4 |
0,6 |
0,723 |
70,8 |
0,5 |
0,626 |
72,2 |
0,4 |
0,515 |
73,6 |
0,3 |
0,396 |
75 |
0,2 |
0,271 |
76,5 |
0,1 |
0,143 |
77,2 |
0,05 |
0,074 |
78,3 |
0 |
0 |
-
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
-
Поток в кубе:
-
-
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 |
0,3 |
0,381 |
0,49 |
72,4 |
2 |
0,98 |
0,986 |
0,99 |
64,6 |
0 |
0,04 |
0,057 |
0,083 |
77,2 |
-
Расчет диаметра колонны в укрепляющей части:
Плотности метанола и этанола при t2=64,6°С находим из справочных данных:
ρметанола=736 кг/м3; ρэтанола=737,9 кг/м3
-
Расчет диаметра колонны в отгонной части:
Плотности метанола и этанола при t0=77,2°С находим из справочных данных:
ρметанола=721 кг/м3; ρэтанола=723,0 кг/м3
Тепловой расчет
-
Расчет расхода тепла в кубе и конденсаторе
-
Расход тепла в кубе
-
Справочные данные:
Са= 2,47 кДж/кг*К
Сb= 2,39 кДж/кг*К
ra= 1100 кДж/кг
rb= 840 кДж/кг
-
Расход тепла в конденсаторе
-
Расчет расхода греющего пара и охлаждающей воды
-
Расход греющего пара
-
rгп = 2108,4 кДж/кг (при Ргп = 5 атм)
-
Расход охлаждающей воды
Св- теплоемкость воды при t=19° (средняя температура в конденсаторе)
-
Расчет поверхности теплообмена конденсатора
K=600 Вт/м2К
.