Выпарка / 15 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 15
Работу выполнила
Студентка группы
Руководитель работы
Москва, 2019
Дано:
Рассчитать процесс непрерывной ректификации бинарной системы метанол-вода, поступающей в количестве W1=3000 кг/ч с концентрацией а1=37,5%. Необходимо получить продукт с концентрацией a2=98% и кубовой остаток с концентрацией a0=1%. Коэффициент избытка флегмы σ=3. КПД тарелки η=0,65. Давление греющего пара, обогревающего куб колонны, Pгр=4 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-ректификационная колонна, 2-обогревающее устройство, 3-конденсатор
-
Подбор данных по равновесию и построение диаграмм фазового равновесия Y=f(X) и t=f(X,Y).
t |
х |
у |
64,5 |
1 |
1 |
66 |
0,9 |
0,958 |
67,6 |
0,8 |
0,915 |
69,3 |
0,7 |
0,87 |
71,2 |
0,6 |
0,825 |
73,1 |
0,5 |
0,779 |
75,3 |
0,4 |
0,729 |
78 |
0,3 |
0,665 |
81,7 |
0,2 |
0,579 |
87,7 |
0,1 |
0,418 |
92,3 |
0,05 |
0,268 |
100 |
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 |
0,375 |
0,252 |
0,63 |
79,5 |
2 |
0,98 |
0,965 |
0,985 |
65 |
0 |
0,01 |
0,006 |
0,03 |
99,2 |
-
Расчет диаметра колонны в укрепляющей части:
Плотности метанола и воды при t2=65°С находим из справочных данных:
ρметанола=736 кг/м3; ρводы=980,6 кг/м3
-
Расчет диаметра колонны в отгонной части:
Плотности метанола и воды при t0=99,2°С находим из справочных данных:
ρметанола=693 кг/м3; ρводы=959 кг/м3
Тепловой расчет
-
Расчет расхода тепла в кубе и конденсаторе
-
Расход тепла в кубе
-
Справочные данные:
Са= 2,47 кДж/кг*К
Сb= 4,187 кДж/кг*К
ra= 1100 кДж/кг
rb= 2257 кДж/кг
-
Расход тепла в конденсаторе
-
Расчет расхода греющего пара и охлаждающей воды
-
Расход греющего пара
-
rгп = 2133,8 кДж/кг (при Ргп = 4 атм)
-
Расход охлаждающей воды
Св- теплоемкость воды при t=19° (средняя температура в конденсаторе)
-
Расчет поверхности теплообмена кипения
K=950 Вт/м2К
.
Список литературы
-
Схемы химико-технологических процессов [Носов Г.А. и др.], - M.: ИПЦ МИТХТ им. М.В. Ломоносова, 2012.
-
Общий курс процессов и аппаратов химической технологии. В 2-х книгах. Книга 1. [Айнштейн В.Г и др.] – М.: Логос, 2006.
-
Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии / Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А., Л., Химия, 1987.
-
[Электронный ресурс]: http://www.fptl.ru/spravo4nik/plotnost-rastvoritelej-ot-temperaturi.html
-
[Электронный ресурс]: http://thermalinfo.ru/svojstva-zhidkostej/voda-i-rastvory/teplota-paroobrazovaniya-vody-i-temperatura-kipeniya-vody-v-zavisimosti-ot-davleniya
-
[Электронный ресурс]: http://thermalinfo.ru/svojstva-zhidkostej/voda-i-rastvory/teploprovodnost-i-plotnost-vody-teplofizicheskie-svojstva-vody-h2o