Расчет ректификационной установки
Определение производительности ректификационной установки по дистилляту и кубовому остатку. Расчет минимального и действительного флегмового числа. Определение средних значений параметров по колонне, физико-химических и термодинамических констант фаз.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 12.11.2014 |
Размер файла | 270,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ВВЕДЕНИЕ
Колонные ректификационные аппараты и установки являются важнейшим массообменным оборудованием химических, нефтехимических и других смежных отраслей промышленности. Наибольшее распространение в процессах ректификации получили тарельчатые и насадочные аппараты.
Ректификацией называется процесс разделения однородных гомогенных смесей на составляющие вещества или группы составляющих веществ путем взаимодействия пара и жидкости, не находящихся в термодинамическом равновесии. При взаимодействии пара и жидкости компоненты перераспределяются между фазами: пар обогащается легколетучим компонентом или низкокипящим (НК), а жидкость - высококипящим компонентом (ВК).
В основе любого метода расчета лежит ряд исходных допущений, упрощающих расчетную процедуру. При расчете ректификационной установки принимаем следующие допущения:
1. Состав жидкости, стекающий в куб колонны, равен составу пара, поднимающегося из кипятильника в колонну (xw = yw).
2. Состав пара, поступающего из колонны в дефлегматор, равен составу жидкости, стекающей из дефлегматора в колонну (yp = xp).
3. Скрытые мольные теплоты парообразования компонентов смеси равны, а это значит, что один кмоль сконденсировавшегося пара испаряет один кмоль жидкости, вследствие чего, количество пара, поднимающегося по колонне, не меняется.
4. Исходная смесь поступает в колонну при температуре кипения.
Связь между равновесными концентрациями жидкости и пара для идеальных растворов устанавливается на основании законов Рауля и Дальтона. На основании данных по равновесию могут быть построены графики: 1) кривая равновесия у-х; 2) изобара температур кипения и конденсации t - x, y.
Задание
Производительность по исходной смеси - 4 т/ч;
Концентрация ацетона:
в исходной смеси - aF = 40% (масс.),
в дистилляте - aР = 96% (масс.),
в кубовом остатке - aW = 1,8% (масс.).
Температура:
охлаждающей воды - 12 °С,
дистиллята после холодильника - 24 °С,
кубового остатка после холодильника - 28 °С,
исходной смеси - 20 °С.
Давление насыщенного водяного пара - 6,0 кгс/см2,
Коэффициент избытка флегмы - 1,55.
Колонна работает под атмосферным давлением.
Исходная смесь и флегма вводятся в аппарат при температуре кипения.
Расчет проводится в следующей последовательности.
1. Определение производительности по дистилляту и кубовому остатку
Производительность колонны по дистилляту определяем по формуле:
кг/ч = 0,45 кг/с.
Производительность колонны по дистилляту определяем из уравнения:
GW = GF - GP = 4000 - 1622,081 = 2377,919кг/ч = 0.66 кг/с.
Проверка:
4000 . 0,4 = 1622,081. 0,96 + 2377,919. 0,018
1600 = 1557,197 + 42,803
1600=1600
2. Определение минимального и действительного флегмового числа
Пересчитываем массовые концентрации в мольные по формуле:
где Х - концентрация низкокипящего компонента А (ацетона) в бинарной смеси, мол. доли;
а - содержание низкокипящего компонента А (ацетона) в бинарной смеси, масс. доли;
МА, МВ - молярная масса компонента А (ацетона) и В (вода) (соответственно).
Молярные массы: ацетон - 58 кг/кмоль.
вода - 18 кг/кмоль.
Тогда концентрация исходной смеси:
;
дистиллята:
;
кубового остатка:
.
Минимальное флегмовое число определяем графо-аналитическим способом. Для этого на основании опытных данных [7, 8], в координатах у-х строим кривую равновесия для смеси ацетон-вода при атмосферном давлении и кривую температур кипения и конденсации.
На диаграмме у-х из точки 1 (хр = ур) через точку 2? (хF, уF*) проводим прямую линию до пересечения с осью у. Отрезок, отсекаемый на оси у, обозначим через Вmax = 0,78. По величине этого отрезка находим минимальное флегмовое число
.
Равновесные данные для смеси ацетон-вода
Содержание компонента А, мол. % |
Температура кипения, t, °С |
||
в жидкости (х) |
в паре (у) |
||
0 |
0,0 |
100 |
|
5 |
60,3 |
77,9 |
|
10 |
72 |
69,6 |
|
20 |
80,3 |
64,5 |
|
30 |
82,7 |
62,6 |
|
40 |
84,2 |
61,6 |
|
50 |
85,5 |
60,7 |
|
60 |
86,9 |
59,8 |
|
70 |
88,2 |
59 |
|
80 |
90,4 |
58,2 |
|
90 |
94,3 |
57,5 |
|
100 |
100,0 |
56,9 |
Действительное флегмовое число определяем, используя уравнение:
R = KR . Rmin = 1,55 . 0.1516= 0.2349
На диаграмме у-х наносим линии рабочих концентраций (рабочие линии) для оптимального флегмового числа R = 0,2349: для этого на оси у откладываем отрезок , конец которого соединяем прямой с точкой 1 (хр = ур); точку пересечения этой прямой с вертикальной линией, проведенной с абсциссы хF, обозначим точкой 2 (хF, уF) и, наконец, точку 2 соединяем с точкой 3 (хW = уW). Линии 1-2 и 2-3 являются рабочими линиями для верхней и нижней частей колонны, соответственно.
3. Определение средних значений параметров по колонне, физико-химических и термодинамических констант фаз
Жидкая фаза.
Средняя мольная концентрация в нижней части колонны:
.
Средняя мольная концентрация в верхней части колонны:
.
Средняя мольная концентрация по колонне:
.
Средняя массовая концентрация по колонне:
.
Средняя температура в нижней части колонны:
°С.
Средняя температура в верхней части колонны:
°С.
Средняя температура по колонне:
°С.
Значения tXW, tXF, tXР взяты из диаграммы t - x, y .
Средняя мольная масса
Мх ср = МА . Хср + МВ . (1 - Хср),
Мх ср = 58 . 0,3075 + 18 . (1 - 0,3075) = 30,301 кг/кмоль.
Средняя плотность определяется по формуле:
кг/м3.
где сА и сВ - плотность компонентов А (ацетона) и В (воды) при температуре tx cp.
сА = 734,066 кг/м3 при tx cp = 71,16 °С [1, с. 512]; Приложение Б.
сВ = 978,14 кг/м3.
Среднюю вязкость рассчитываем по уравнению:
lg мх ср = Хср . lg мА + (1 - Хср) . lg мB,
где мА и мВ - динамические коэффициенты вязкости компонентов А (ацетона) и В (воды), Па.с.
мА = 0,217 МПа . с при tcp = 71,16 °С [1, с. 516]; Приложение Б.
мВ = 0,419 МПа . с.
lg мх ср = 0,3075 . lg 0,217 + (1 - 0,3075) . lg 0,419 = -0,46547
мх ср = 0,342 МПа . с = 0,342 . 10-3 Па . с.
Среднее поверхностное натяжение определяем по уравнению
ух ср = уА . Хср + уB . (1 - Хср),
где уА и уB - поверхностные натяжения компонентов А (ацетон) и В (вода), н/м.
уА = 17,54 . 10-3 н/м при tх cp = 71,16 °С [1, с. 526]:
уВ = 64,61 . 10-3 н/м.
ух ср = 17,54 . 10-3 . 0,3075 + 64,61 . 10-3 (1 - 0,3075) = 50,13 . 10-3 н/м.
Коэффициент диффузии при средней температуре определяем [1]:
Dx (t) = Dx (20) [1 + b . (t - 20)],
где Dx (20) - коэффициент диффузии при t = 20 °С, м2/с;
здесь м [мПа . с] и с [кг/м3] - вязкость и плотность растворителя (воды) при t = 20 °С; t = tх cp.
Коэффициент диффузии при 20 °С рассчитываем по эмпирическому уравнению [1]:
где VA и VB - мольные объемы компонентов А (ацетона) и В (воды), см3/моль;
А, В - коэффициенты, зависящие от свойств компонентов, А= 1,0; В = 4,7 [1, с. 269]:
.
Мольные объемы компонентов [1, с. 288]:
VA = 14,8•3+6•3,7+7,4 = 74 см3/моль;
VB = 18,9 см3/моль.
м2/с.
Dx (t) = 1 . 10-9 [1 + 0,02 (71,16 - 20)] = 2 . 10-9 м2/с.
Паровая фаза.
Средняя мольная концентрация в нижней части колонны:
.
Средняя мольная концентрация в верхней части колонны:
.
Средняя мольная концентрация по колонне:
.
Средняя температура в нижней части колонны: °С.
Средняя температура в верхней части колонны: °С.
Температуры , найдены из диаграммы t - x, y .
Средняя температура по колонне:
°С.
Средняя мольная масса
Му ср = МА . уср + МВ . (1 - уср) = 58 . 0,6447 + 18 . (1 - 0,6447) =
= 43,786 кг/кмоль.
Средняя плотность:
кг/м3.
здесь Т = 273 + tу ср, °С; Р = 1 кгс/см2 (давление в колонне атмосферное).
Средняя вязкость [1]:
где муА и муВ - динамический коэффициент вязкости паров компонента А (ацетон) и В (вода).
муА = 0,95 . 10-5 Па.с при tу cp = 73,91 °С [9, с. 8, 9]:
муВ = 1,23 . 10-5 Па.с.
,
му ср = 0,982 . 10-5 Па . с.
Коэффициент диффузии для паровой фазы определяем по уравнению [1]:
где Р - давление кгс/см2 (давление в колонне атмосферное);
Т = 273 + tу ср, °С. м2/с.
4. Определение диаметра колонны
Диаметр колонны определяем по уравнению [1]:
Расход, проходящего по колонне пара, может быть определен:
м3/с.
Скорость пара в колонне определяем по уравнению (2.9). Предварительно принимаем расстояние между тарелками h = 300 мм. Используем ранее найденные сх cp = 818,0299 кг/м3 и су cp = 1,4891 кг/м3. Для колпачковых тарелок С = 0,032. Тогда скорость пара в колонне:
м/с.
Тогда диаметр колонны
м.
Принимаем стандартное значение диаметра колонны D = 0,8 м (см. Приложение В) и уточняем скорость пара в колонне:
м/с.
5. Определение высоты колонны
По уравнению находим коэффициент массоотдачи в жидкой фазе:
.
где сх ср - средняя плотность жидкой фазы, кг/м3;
Dх(t) - коэффициент диффузии при средней температуре жидкости, м2/с;
Мх ср - средняя молекулярная масса жидкости, кг/кмоль;
h - линейный размер, h = 1 м;
- диффузионный критерий Прандтля, равный
;
Коэффициент массоотдачи в паровой фазе находим по уравнению (2.19):
.
Общий коэффициент массопередачи Kyf находим из уравнения (2.17):
,
где - тангенс угла наклона линии равновесия;
у*, х* - равновесные концентрации.
Так как величина m является переменной по высоте колонны, находим ее значение для различных концентраций, используя диаграмму (рис. 1)
В пределах от Хw до Хр выбираем ряд значений Х, для каждого значения Х определяем по диаграмме (рис. 1) величины у* - у, х - х* как разность между равновесной и рабочей линией, а затем по этим значением определяем величину m. Результаты сводим в таблицу 3.2.
Определение коэффициента массопередачи
х |
0,0057 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,8816 |
|
у*- у |
0,0631 |
0,2942 |
0,0509 |
0,0561 |
0,052 |
0,046 |
0,041 |
0,035 |
0,0379 |
0,0527 |
|
х -х* |
0,0141 |
0,0659 |
0,2676 |
0,2972 |
0,2736 |
0,2419 |
0,2156 |
0,1825 |
0,1068 |
0,0527 |
|
m |
4,4752 |
4,4634 |
0,1902 |
0,1888 |
0,1901 |
0,1902 |
0,1902 |
0,1919 |
0,3549 |
1,000 |
|
2,99 |
3,00 |
36,14 |
36,27 |
36,15 |
36,14 |
36,14 |
35,99 |
25,36 |
11,69 |
Для построения кинетической кривой воспользуемся формулой:
.
Значения разности (у* - ун) это значения АС = (у* - у) для каждого выбранного значения х в пределах от хw до хр.
Рабочая площадь тарелки может быть найдена из Приложения В, таблица В.1: Fp = 0,395 м2.
Мольный расход пара по колонне:
кмоль/с.
По данным таблицы 3.3 строим кинетическую кривую. Точки А1, А2, А3, …, А10 лежат на рабочих линиях, точки С1, С2, С3, …, С10 - на равновесной кривой. Вычисленные отрезки В1С1, В2С2, В3С3, …, В10С10 откладываются от соответствующих точек С вниз. Кинетическая кривая начинается в начале координат, проходит через точки В1, В2, В3,…, В10 и заканчивается в правом верхнем углу диаграммы у-х (рис. 3.3).
Число действительных тарелок, которое обеспечивает заданную четкость разделения, определяется путем построения "ступенек" между рабочими и кинетической линиями. Число ступеней в пределах концентраций XWXP равно числу действительных тарелок.
К построению кинетической кривой
х |
0,0057 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,8816 |
|
0,09 |
0,09 |
1,12 |
1,13 |
1,12 |
1,12 |
1,12 |
1,12 |
0,79 |
0,36 |
||
, мм |
6,31 |
29,42 |
5,09 |
5,61 |
5,20 |
4,60 |
4,10 |
3,50 |
3,79 |
5,27 |
|
, мм |
5,74 |
26,78 |
1,66 |
1,82 |
1,69 |
1,50 |
1,33 |
1,14 |
1,72 |
3,66 |
В результате построения (рис. 3.3) получаем число действительных тарелок n= 50, тарелка питания 46-я снизу.
Высоту колонны определяем по уравнению (2.10)
H = (n - 1) . h + Hсеп + Hкуб = (50 - 1) . 0,3 + 0,8 + 2,0 = 17,5 м.
6. Определение гидравлического сопротивлении колонны с колпачковыми тарелками
Полное гидравлическое сопротивление колонны определяем по уравнению (2.20), а гидравлическое сопротивление тарелки - по уравнению (2.22).
По таблице В.2 Приложения выбираем тарелку типа ТСК-1 для колонны диаметром D = 800 мм. Эта тарелка имеет следующие параметры:
рабочая площадь тарелки Fp = 0,395 м2;
площадь прохода паров Fо = 0,049 м2;
площадь слива Fсл = 0,021 м2;
периметр слива П = 0,57 м;
длина пути слива lx = 0,52 м;
количество колпачков на тарелке m = 24;
диаметр колпачка 80 мм.
Сопротивление сухой тарелки:
Па;
м/с,
где Fo - площадь прохода паров, м2.
Глубина барботажа, согласно уравнению (2.29):
м.
Высота подпора жидкости над сливным порогом по уравнению (2.33):
м,
м3/с;
П = 0,578 м (из характеристики тарелки).
Для дальнейших расчетов примем колпачок капсульный с прямоугольными прорезями шириной b = 4 мм; количество прорезей в одном колпачке z = 20 (см. Приложение, таблицы В.4, В.5). Высоту открытия прорези рассчитываем по уравнению (2.30):
принимаем по таблице В.4 высоту прорези hпр = 20 мм.
Высоту установки колпачка примем hу = 10 мм.
Высоту сливного порога найдем по уравнению (2.31)
hпор = hг.б - hсл + hпр + hу = 0,047 - 0,0127 + 0,020 + 0,01 = 0,064 м.
Тогда величина перепада уровня жидкости на тарелке (по уравнению 2.28)
Сопротивление слоя жидкости на тарелке, согласно уравнению (2.27):
Тогда гидравлическое сопротивление тарелки (пренебрегая ДРу)
ДРт = ДРсух + ДРст = 195,05 + 462,23 = 657,28 Па,
а гидравлическое сопротивление колонны
ДРк = n • ДРт = 50 • 657,28 = 32864 Па.
Проверим ранее принятое расстояние между тарелками h = 0,3 м. Для этого необходимо рассчитать величину относительного уноса жидкости.
Высота пены, образующейся на тарелке, согласно уравнению (2.35):
Тогда величина относительного уноса жидкости (уравнение 2.34)
0,0245 < 0,1, следовательно, расстояние между тарелками выбрано верно.
Значение коэффициентов К1, К2, К3, К4 и показателя степени n взяты из таблицы В.6 Приложения.
7. Определение диаметра штуцеров
Диаметр штуцера определяем по уравнению:
Штуцер подачи флегмы:
,
м3/с.
Так как скорости потока принимаем ориентировочно, то можно принять плотность флегмы, как плотность ацетона: сА = 745,55 кг/м3 при t = 60,33 °С.
Принимаем Wф = 0,5 м/с, тогда
м.
Стандартный размер трубы для изготовления штуцера Ш20х4 мм, [6, с. 16].
Штуцер подачи исходной смеси:
,
; ,
при tXF = 65,41 °С
кг/м3,
м3/с.
Принимаем WF = 0,8 м/с, тогда
ректификационный колонна термодинамический
м.
Стандартный размер трубы для изготовления штуцера Ш48х4 мм, [6, с. 17].
Штуцер выхода кубового остатка:
,
м3/с.
сВ = 963,24 кг/м3 - плотность воды при 87,49°С.
Принимаем WW = 0,3 м/с, тогда
м.
Стандартный размер трубы для изготовления штуцера Ш56х3,5 мм, [6, с. 16].
Штуцер выхода кубовой жидкости (подается на кипятильник):
,
м3/с.
Принимаем Wк.ж = 0,3 м/с, тогда
м.
Стандартный размер трубы для изготовления штуцера Ш56х3,5 мм, [6, с. 17].
Штуцер выхода паров из колонны:
,
м3/с.
Принимаем Wу = 15 м/с, тогда
м.
Стандартный размер трубы для изготовления штуцера Ш194х6 мм, [6, с. 17].
8. Тепловые расчеты
Подогреватель исходной смеси
Уравнение теплового баланса для подогревателя:
Q = 1,05 . GF . . (tXF - tнач) = Gг.п . r,
здесь тепловые потери приняты в размере 5% от полезно затрачиваемой теплоты;
tXF - температура кипения исходной смеси;
tнач - начальная температура (задана).
Удельная теплоемкость исходной смеси
= аF . СА + (1 - аF) . СВ,
где СА, СВ - удельные теплоемкости ацетона и воды при средней температуре
°С;
СА = 0,5369 ; СВ = 0,9983 , [1, с. 562]; таблица Б.7 Приложения.
= 0,40 . 0,5369 + (1 - 0,40) . 0,9983 = 0,809 = 3390,238 .
Q = 1,05 . GF . (tXF - tнач) = 1,05 . . 3390,238 (71,16 - 20) =
=202352 Вт.
Расход греющего пара:
кг/с,
r = 2095 при Р = 6,0 кгс/см2 [1, c. 550]:
Температура насыщенного водяного пара при Р = 5,8 кгс/см2 составляет 156,7°С [1, c. 550]:
Большая разность температур:
Дtб = 158,1 - 20 = 138,1 °С;
меньшая разность температур:
Дtм = 158,1 - 65,41 = 92,69°С.
Так как , тогда среднюю разность температур определяем по уравнению:
°С.
Коэффициент теплопередачи принимаем ориентировочно равным 300Вт/м2.К [6, с. 47].
Поверхность теплообмена подогревателя исходной смеси
м2.
Принимаем одноходовой кожухотрубчатый теплообменник со следующими характеристиками [6, с. 51]:
- диаметр кожуха 325 мм;
- труба 20х2 мм;
- количество труб в теплообменнике 100 шт;
- длина труб 1,5 м;
- поверхность теплообмена 9,5 м2.
Дефлегматор (конденсатор)
Расход теплоты, отдаваемый охлаждающей воде при конденсации паров в дефлегматоре, определяется из уравнения теплового баланса дефлегматора:
QД = GР . (R + 1) . rР = GВ . CВ . (tк - tн),
rР = аР . rА + (1 - аР) . rВ.
Удельные теплоты парообразования ацетона rА и воды rВ при tХр=57,62 °С:
rА = 521,275 ; rВ = 2363,395 , [1, с. 541-542]:
rР = 0,96 . 521,275 + (1 - 0,96) . 2363,395 = 594,95 .
QД = . (0,2349+ 1) . 594,95 .103 = 331041,39 Вт.
Принимаем температуру охлаждающей воды на выходе из дефлегматора 25°С, тогда расход охлаждающей воды
кг/с.
Большая разность температур:
Дtб = 57,62 - 25 = 32,62°С;
меньшая разность температур:
Дtм = 23 - 12 = 11 °С.
, то
°С.
Принимаем ориентировочно коэффициент теплопередачи К = 500 Вт/м2 . К [6, с. 47].
Поверхность теплообмена дефлегматора:
м2.
Принимаем четырехходовой кожухотрубчатый теплообменник со следующими характеристиками [6, с. 51]:
- диаметр кожуха 400 мм;
- труба 20х2 мм;
- количество труб в теплообменнике 181 шт;
- длина труб 3 м;
- поверхность теплообмена 34 м2.
Холодильники дистиллята и кубового остатка
Расход теплоты, отдаваемый охлаждающей воде в водяном холодильнике дистиллята, определяется из уравнения теплового баланса:
Q = GР . . (tХр - tр кон) = GВ . CВ . (tк - tн),
где - теплоемкость дистиллята при его средней температуре (tХр + tр кон)/2;
tр кон - конечная температура дистиллята после холодильника, °С (по условию задания).
= аР . СА + (1 - аР) . СВ,
СА = 0,5388 ; СВ = 0,9985, при средней температуре °С; [1, с. 562]:
= 0,96 . 0,5388 + (1 - 0,96) . 0,9985 = 0,56638 = 2373,141.
Q = GР . . (tXр - tр кон) = . 2373,141 (57,62 - 23) = 37018,66 Вт.
Расход охлаждающей воды при нагревании ее на 15 °С в холодильнике товарного дистиллята:
кг/с.
Большая разность температур:
Дtб = 57,32 - 27 = 30,32 °С;
меньшая разность температур:
Дtм = 23 - 12 = 11 °С.
Так как , то среднюю разность температур определяем
°С.
При ориентировочном значении К = 400 Вт/м2 . К поверхность теплообмена холодильника товарного дистиллята составит
м2.
Принимаем одноходовой кожухотрубчатый теплообменник со следующими характеристиками [6, с. 51]:
- диаметр кожуха 273 мм;
- труба 25х2 мм;
- количество труб в теплообменнике 37 шт;
- длина труб 2 м;
- поверхность теплообмена 6 м2.
Расход теплоты, отдаваемый охлаждающей воде в водяном холодильнике кубового остатка, определяется из уравнения теплового баланса:
Q = Gw . . (tХw - tw кон) = GВ . CВ . (tк - tн),
где СW - теплоемкость кубового остатка при его средней температуре (tХw + tW кон)/2;
tW кон - конечная температура кубового остатка после холодильника, °С (по условию задания).
= аw . СА + (1 - аw) . СВ,
СА = 0,5532 ; СВ = 1,0 , при средней температуре °С; [1, с. 562]:
= 0,01 . 0,5532 + (1 - 0,01) . 1,0 = 0,996 = 4171,279 .
Q = Gw . . (tXw - tW кон) = . 4171,279 (96,2- 28) =
=187909,25 Вт.
Расход охлаждающей воды при нагревании ее на 15 °С в холодильнике кубового остатка:
кг/с.
Большая разность температур:
Дtб = 96,2 - 27 = 69,2 °С;
меньшая разность температур:
Дtм = 28 - 12 = 16 °С.
Так как , то среднюю разность температур определяем
°С.
При ориентировочном значении К = 400 Вт/м2 . К [6, с. 47], поверхность теплообмена холодильника кубового остатка составит
м2.
Принимаем одноходовой кожухотрубчатый теплообменник со следующими характеристиками [6, с. 51]:
- диаметр кожуха 325 мм;
- труба 20х2 мм;
- количество труб в теплообменнике 100 шт;
- длина труб 4 м;
- поверхность теплообмена 25 м2.
Кипятильник (испаритель)
Количество теплоты QК, которое надо подать в куб колонны, определяется из уравнения теплового баланса колонны:
QК = QД + GР . СР . tХр + GW . СW . tХw - GF . СF . tХF + Qпот.
Тепловые потери принимаем 3% от полезно затрачиваемой теплоты; удельные теплоемкости взяты соответственно при tXp = 57,62 °С, tXF = 65,41 °С, tXw = 96,2°С.
СР = аР . СА + (1 - аР) . СВ = 0,96 . 0,5485 + (1 - 0,96) . 0,9998 =
= 0,5756 = 2276,990 .
СF = аF . СА + (1 - аF) . СВ = 0,40 . 0,554 + (1 - 0,40) . 1,0 =
= 0,8171 = 3423,817 .
СW = аW . СА + (1 - аW) . СВ = 0,018 . 0,581 + (1 - 0,018) . 1,009 =
= 0,8341 = 3494,87 .
Расход греющего пара при Р = 6,0 кгс/см2:
кг/с.
Средняя разность температур равна разности между температурой насыщенного пара при Р = 6,0 кгс/см2 и температурой кипения кубового остатка:
Дtср = 158,1 - 96,2 = 61,9°С.
При ориентировочно принятом коэффициенте теплопередачи К = 2000 Вт/м2.К, [6, с. 47] поверхность кипятильника составит:
м2.
Принимаем одноходовой кожухотрубчатый теплообменник со следующими характеристиками [6, с. 51]:
- диаметр кожуха 273 мм;
- труба 20х2 мм;
- количество труб в теплообменнике 61 шт;
- длина труб 1,5 м;
- поверхность теплообмена 6,0м2.
Примечание:
При расчете поверхности кипятильника температура кипения кубовой жидкости tXw = 96,2 °С взята при атмосферном давлении. Не учтено увеличение температуры кипения кубовой жидкости в связи с увеличением давления в кубе колонны на величину ДРк = 0,1-0,15 кгс/см2.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. - Л.: Химия, 1987. - 576с.
2. Справочник химика, т. 5. - М.: Химия, 1968. - 975 с.
3. Отраслевой стандарт (Ост 26-01-1488-83).
4. Доманский И.В., Исаков В.П. и др. Под общей редакцией Соколова В.Н. Машины и аппараты химических производств: Примеры и задачи. - Л.: Машиностроение, 1982. - 384 с.
5. Расчеты основных процессов и аппаратов нефтепереработки. Справочник/Под редакцией Судакова Е.Н., 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Химия, 1979. - 568 с.
6. Борисов Г.С., Брыков В.П., Дытнерский Ю.И. и др. Под ред. Дытнерского Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии, 2-е изд., перераб. и дополн. - М.: Химия, 1991. - 496 с.
7. Коган В.Б., Фридман В.М, Кафаров В.В. Равновесие между жидкостью и паром. Справочное пособие, книга 1-я и 2-я. - М.-Л.: Наука, 1966. - 640 с. + 786 с.
8. Плановский А.Н., Рамм В.М., Каган С.З. Процессы и аппараты химической технологии, 4-е изд. - М.: Химия, 1967. - 848 с.
9. Романков П.Г., Курочкина М.И. Расчетные диаграммы и номограммы по курсу "Процессы и аппараты химической промышленности". - Л.: Химия, 1985. - 54 с.
10. Чернышев А.К., Коптелов В.Г., Листов В.В., Заичко Н.Д. Основные теплофизические свойства газов и жидкостей. Номографический справочник. - Кемеровское изд-во, 1971. - 225 с.
11. Плановский А.Н., Николаев П.И. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии, 3-е изд. - М.: Химия, 1987. - 496 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Технологическая схема ректификационной установки. Материальный баланс, расчет флегмового числа. Определение средних концентраций, скорости пара и высоты колонны. Гидравлический и тепловой расчет. Параметры вспомогательного оборудования для ректификации.
курсовая работа [887,3 K], добавлен 20.11.2013Технологическая схема тарельчатой ситчатой ректификационной колонны. Свойства рабочих сред. Материальный баланс, определение рабочего флегмового числа. Расчет гидравлического сопротивления насадки. Тепловой расчет установки, холодильника дистиллята.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 25.09.2014Понятие процесса ректификации. Расчет материального баланса процесса. Определение минимального флегмового числа. Конструктивный расчёт ректификационной колонны. Определение геометрических характеристик трубопровода. Технологическая схема ректификации.
курсовая работа [272,4 K], добавлен 03.01.2010Материальный баланс процесса ректификации. Расчет флегмового числа, скорость пара и диаметр колонны. Тепловой расчет ректификационной колонны. Расчет оборудования: кипятильник, дефлегматор, холодильники, подогреватель. Расчет диаметра трубопроводов.
курсовая работа [161,5 K], добавлен 02.07.2011Расчет ректификационной колонны с ситчатыми тарелками для разделения бинарной смеси ацетон – бензол. Определение геометрических параметров колонны, гидравлического сопротивления и тепловых балансов. Расчет вспомогательного оборудования установки.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 16.06.2023Технологическая схема колонны ректификационной установки, определение рабочего флегмового числа, скорости пара и размеров колпачков. Вычисление патрубков, штуцеров и гидравлического сопротивления устройства для разделения смеси ацетон-метиловый спирт.
курсовая работа [303,2 K], добавлен 23.04.2011Материальный баланс колонны ректификационной установки. Построение диаграммы фазового равновесия. Число теоретических тарелок колонны, расход пара и флегмы в колонне. Внутренние материальные потоки. Расчет площади поверхности кипятильника и дефлегматора.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 11.05.2015Технологическая схема ректификационной установки для разделения смеси вода – уксусная кислота. Физико-химические характеристики продукта. Определение скорости пара и диаметра колонны. Технологический расчет аппарата. Физические свойства уксусной кислоты.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 17.02.2015Технологическая схема ректификационной установки и ее описание. Выбор конструкционного материала аппарата. Материальный баланс. Определение рабочего флегмового числа. Средние массовые расходы по жидкости и пару. Гидравлический и конструктивный расчет.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 06.02.2016Технологические и конструкторские расчеты основных параметров ректификационной колонны: составление материального баланса, расчет давления в колонне; построение диаграммы фазового равновесия. Определение линейной скорости паров, тепловой баланс колонны.
курсовая работа [330,8 K], добавлен 06.03.2013