Рекомендуемая категория для самостоятельной подготовки:
Курсовая работа*
Код |
592914 |
Дата создания |
2018 |
Страниц |
21
|
Мы сможем обработать ваш заказ (!) 9 сентября в 12:00 [мск] Файлы будут доступны для скачивания только после обработки заказа.
|
Содержание
Содержание
Введение 3
Задание на проектирование 4
1 Физико-химические свойства продуктов 5
2 Описание технологической схемы 7
3 Виды ректификационных колонн 8
4 Расчет ректификационной колонны 11
4.1 Материальный баланс процесса 11
4.2 Расчет флегмового числа 14
4.3 Определение скорости пара в колонне 16
4.4 Определение основных геометрических размеров колонны 18
4.5 Расчет высоты колонны 19
4.6 Расчет гидравлического сопротивления колонны 25
5 Расчет диаметров штуцеров, подбор фланцев 31
6 Тепловой расчет ректификационной колонны 33
7 Расчет вспомогательного оборудования 35
7.1 Расчет подогревателя исходной смеси 36
Заключение 37
Список использованной литературы 38
Приложение А 39
Фрагмент работы для ознакомления
Задание на проектирование
Выполнить технологический расчет ректификационной установки непрерывного действия для разделения бинарной смеси с определением основных геометрических размеров колонного аппарата.
Исходные данные:
Производительность колонны по сырью, GF=1 кг/с
Разделяемые компоненты:
Низкокипящий компонент (НКК): метиловый спирт
Высококипящий компонент (ВКК): вода
Концентрация низкокипящего компонента:
в сырье, хF - 31%(мольн.)
в дистилляте, хD - 98%( мольн.)
в кубовом остатке, хW - 5%( мольн.).
Давление в колонне –1 ат.
Тип колонны - тарельчатая.
Тип тарелки - ситчатая.
1 Физико-химические свойства сырья и продуктов
Таблица 1
Основные физические константы продуктов
Наименование,
формула
Молекулярный вес, г/моль
Плотность,
г/см3
Температура кипения, 0С
Метиловый спирт
CH3OH
32
0,792
65
Вода
18
0,9982
100
Метиловый спирт (Метанол) - химическая формула: CH4O / CH3OH. Молекулярная масса 32.0.
...
3 Виды ректификационных колонн
В промышленности применяют колпачковые, ситчатые, насадочные, пленочные трубчатые колонны и центробежные пленочные ректификаторы. Они различаются в основном конструкцией внутреннего устройства аппарата, назначение которого — обеспечение взаимодействия жидкости и пара. Это взаимодействие происходит при барботировании пара через слой жидкости на тарелках (колпачковых или ситчатых), либо при поверхностном контакте пара и жидкости на насадке или поверхности жидкости, стекающей тонкой пленкой.
Тарельчатые колпачковые колонны наиболее часто применяют в ректификационных установках. Пары с предыдущей тарелки попадают в паровые патрубки колпачков и барботируют через слой жидкости, в которую частично погружены колпачки. Колпачки имеют отверстия или зубчатые прорези, расчленяющие пар на мелкие струйки для увеличения поверхности соприкосновения его с жидкостью. Переливные трубки служат для подвода и отвода жидкости и регулирования ее уровня на тарелке.
...
4.1 Материальный баланс процесса
Составляем материальный баланс для определения количеств и состава веществ, участвующих в процессах ректификации.
Материальный баланс колонны, обогреваемой паром:
где GF - производительность установки по исходной смеси, кг/с;
GD - производительность установки по дистилляту, кг/с;
GW - производительность установки по кубовому остатку,кг/с.
Материальный баланс для НКК:
где - массовая доля легколетучего компонента в исходной
смеси, дистилляте, кубовом остатке соответственно,%.
Находим массовые доли метанола в исходной смеси, дистилляте и кубовом остатке
где ММ,М Э - молярная масса метанола и воды соответственно,
кг/кмоль;
xМ – содержание метанола в исходной смеси, дистилляте, кубовом
остатке, мольн. доли.
...
4.2 Расчет флегмового числа
Минимальное флегмовое число находим по формуле
где у*F – мольная доля НКК в паре, равновесном с исходной смесью.
По диаграмме равновесного состояния определяем, что у*F=0,48. Тогда
Для расчета оптимального флегмового числа графическим методом задаемся рядом значений коэффициента избытка флегмы β=1,1;1,3; 1,5;2; 2,5.
Рабочее флегмовое число равно
Находим ординату точки B
Откладываем отрезок В на оси ординат и проводим линии рабочих концентраций верхней и нижней частей колонны. Между равновесной и рабочими линиями строим ступени от хW до хD. Число теоретических тарелок Nт=21. Находим произведение
Аналогично выполняем расчеты для каждого значения коэффициента β. Все графические построения см. ПРИЛОЖЕНИЕ А. Данные заносим в таблицу 2.
...
4.3 Определение скорости пара в колонне
Средняя мольная концентрация НКК в жидкости равна
для верхней части колонны
для нижней части колонны по формуле
Аналогично находим средние массовые концентрации
Средние температуры жидкости в верхней и нижней частях колоны при средних концентрациях находим по графику (рис.4):
Рис. 4 - Диаграмма зависимости концентраций в паровой и жидкой фазе от температуры
Из рис. 4 температура в средней части колонны равна , что соответствует , в верхней части температура и в нижней части температура ().
Тогда средние температуры равны:
Плотность жидкой фазы в верхней части колонны
При средней температуре верхней части 76°С, плотности жидких метанола и воды равны соответственно: и .
Средняя плотность жидкости равна:
(12)
Тогда для верхней части:
Плотность жидкой фазы в нижней части колонны
При средней температуре нижней части 92,5 °С, плотности жидких метанола и воды равны соответственно: и .
...
6 Тепловой расчет ректификационной колонны
Расход теплоты, получаемой кипящей жидкостью в кубе-испарителе равен
где QD – расход теплоты, отнимаемой охлаждающей водой в
дефлегматоре, Вт;
QП – тепловые потери, Вт;
cF, сD, cW - теплоемкости исходной смеси, дистиллята и кубового
остатка, Дж/кг·К.
Количество теплоты, отнимаемой охлаждающей водой в дефлегматоре равно
где rD – удельная теплота конденсации дистиллята, Дж/кг.
где rМ, rЭ – удельные теплоты конденсации компонентов смеси при
температуре дистиллята, Дж/кг.
Температура исходной смеси tF=87,0°С, кубового остатка tW=98,0°С, дистиллята tD=65,0°С. Теплоемкости метанола и воды при этих температурах определяем по номограмме XI[4] и подставляем в формулу (54)
Принимаем тепловые потери 10% от расхода тепла. Тогда
Расход греющего пара равен
где rГП – теплота конденсации греющего пара, Дж/кг.
Принимаем давление греющего пара Р=3 ат.
...
Список литературы
1. Иоффе И.Л. Проектирование процессов и аппаратов химической технологии: Учебник для техникумов. –Л.: Химия, 1991.-352 с.
2. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии. – М.: Химия, 1995.-Ч. 1,2.- 766с.
3. Красовицкий Ю.В. Процессы и аппараты пищевых производств (теория и расчеты)[Текст]:учебное пособие/Ю.В. Красовицкий, Н.С. Родионова, А.В. Логинов; Воронеж. гос. технолог. акад. Воронеж, 2004,304 с.
4. Павлов К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: Учеб.пособие для студ. хим-технолог. спец. вузов/ К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков; Под. ред. П.Г. Романкова. – 10-е изд. перераб. и доп.- Л.: Химия, 1987. – 676 с.
5. Чернобыльский И.И. Машины и аппараты химических производств./ И.И. Чернобыльский, А.Г. Бондарь, Б.А. Гаевский и др.; Под ред. И.И. Чернобыльского.-3-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1974. – 456с.
6. Плановский А.Н. Процессы и аппараты химической технологии / А.Н. Плановский, В.М. Рамм, С.З. Каган. - 5-е изд., стереотип. – М.: Химия, 1983.-783 с.
7. Колонные аппараты: Каталог. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1978. 31 с.
8. Логинов А.В. Процессы и аппараты химических и пищевых производств (пособие по проектированию) / А.В. Логинов, Н.М. Подгорнова, И.Н. Болгова;Воронеж. гос. технолог. акад. Воронеж, 2003. 264 с.
9. Лащинский А.А. Основы расчета и конструирования химической аппаратуры: Справочник. / А.А. Лащинский, А.Р. Толчинский; Под.ред. Н.Н. Логинова. 2-е изд. перераб. и доп. – Л.: Машиностроение, 1970.-753 с.
Пожалуйста, внимательно изучайте содержание и фрагменты работы. Деньги за приобретённые готовые работы по причине несоответствия данной работы вашим требованиям или её уникальности не возвращаются.
* Категория работы носит оценочный характер в соответствии с качественными и количественными параметрами предоставляемого материала. Данный материал ни целиком, ни любая из его частей не является готовым научным трудом, выпускной квалификационной работой, научным докладом или иной работой, предусмотренной государственной системой научной аттестации или необходимой для прохождения промежуточной или итоговой аттестации. Данный материал представляет собой субъективный результат обработки, структурирования и форматирования собранной его автором информации и предназначен, прежде всего, для использования в качестве источника для самостоятельной подготовки работы указанной тематики.
bmt: 0.00361