Выпарка / 22 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 22
Работу выполнила
Студентка группы ХББО-01-16
Шароновой Анастасии
Руководитель работы
Кузнецова Наталья Анатольевна
Москва, 2019
Дано:
Рассчитать процесс непрерывной ректификации бинарной системы этанол-вода, поступающей в количестве W1=2000 кг/ч с концентрацией а1=15%. Необходимо получить продукт с концентрацией a2=85% и кубовой остаток с концентрацией a0=1%. Коэффициент избытка флегмы σ=1,8. КПД тарелки η=0,65. Давление греющего пара, обогревающего куб колонны, Pгр=3,5 атм.
Т.к. значение точки х2 лежит крайне близко к азеотропной точке, из-за этого затруднено определение количества ректификационных тарелок по графику. Изменим значение х2 на близ лежащее.
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 |
78,4 |
1 |
1 |
78,4 |
0,9 |
0,898 |
78,45 |
0,894 |
0,894 |
78,6 |
0,8 |
0,818 |
79 |
0,7 |
0,753 |
79,4 |
0,6 |
0,699 |
80 |
0,5 |
0,654 |
80,8 |
0,4 |
0,614 |
81,7 |
0,3 |
0,576 |
83,2 |
0,2 |
0,531 |
86,5 |
0,1 |
0,442 |
90,5 |
0,05 |
0,332 |
100 |
0 |
0 |
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 |
0,15 |
0,065 |
0,38 |
88,7 |
2 |
0,85 |
0,689 |
0,758 |
79,1 |
0 |
0,01 |
0,004 |
0,03 |
99,2 |
-
Расчет диаметра колонны в укрепляющей части:
Плотности этанола и воды при t2=79,1°С находим из справочных данных:
ρэтанола=721 кг/м3; ρводы=972,3 кг/м3
-
Расчет диаметра колонны в отгонной части:
Плотности этанола и воды при t0=99,2 °С находим из справочных данных:
Ρэтанола=697 кг/м3; ρводы=959,2 кг/м3
Тепловой расчет
-
Расчет расхода тепла в кубе и конденсаторе
-
Расход тепла в кубе
-
Справочные данные:
Са=2,39 кДж/кг*К
Сb=4,187 кДж/кг*К
ra=840 кДж/кг
rb=2257 кДж/кг
-
Расход тепла в конденсаторе
-
Расчет расхода греющего пара и охлаждающей воды
-
Расход греющего пара
-
rгп=2149 кДж/кг (при Ргп=3,5 атм)
-
Расход охлаждающей воды
Св- теплоемкость воды при t=19° (средняя температура в конденсаторе)
-
Расчет поверхности теплообмена куба
K=600 Вт/м2К