Файл: Расчет тарельчатых колонных аппаратов.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 16

Работу выполнила
Студентка группы

Руководитель работы

Кузнецова Наталья Анатольевна

Москва, 2019

Дано:

Рассчитать процесс непрерывной ректификации бинарной системы метанол-вода, поступающей в количестве W₁=4000 кг/ч с концентрацией а₁=40%. Необходимо получить продукт с концентрацией a₂=98,5% и кубовой остаток с концентрацией a₀=1,5%. Коэффициент избытка флегмы σ=1,8. КПД тарелки η=0,65. Давление греющего пара, обогревающего куб колонны, P_гр=6 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

1. 
   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

2. 
   Пересчет массовых концентраций в мольные
   

---

3. 
   Расчет флегмового числа
   
   1. 
      Минимальное флегмовое число
      

2. 
   Действительное флегмовое число
   

4. 
   Определение числа теоретических и действительных тарелок
   

5. 
   Определение рабочей высоты колонны
   

где h=0,2-0,6 м – межтарельчатое расстояние

6. 
   Определение потоков в колонне
   
   1. 
      Поток в кубе:
      

2. 
   Поток в дистилляте:
   

3. 
   Проверка:
   

- верно

7. 
   Расчёт диаметров укрепляющей и отгоняющей колонны
   

---

Для решения необходимы равновесные данные для всех концентраций. Сведем их все в таблицу:

	a	x	y	t
1	0,4	0,273	0,642	79,8
2	0,985	0,974	0,99	64,8
0	0,015	0,008	0,04	99

1. 
   Расчет диаметра колонны в укрепляющей части:
   

Плотности метанола и воды при t₂=64,8°С находим из справочных данных:

ρ_{метанола­}=736,2 кг/м³; ρ_воды­=980,7 кг/м³

2. 
   Расчет диаметра колонны в отгонной части:
   

Плотности метанола и воды при t₀=99°С находим из справочных данных:

ρ_{метанола­}=693,2 кг/м³; ρ_воды­=959,1 кг/м³

---

Тепловой расчет

8. 
   Расчет расхода тепла в кубе и конденсаторе
   
   1. 
      Расход тепла в кубе
      

Справочные данные:

С_а= 2,47 кДж/кг*К

С­_b= 4,187 кДж/кг*Кр

r_a= 1100 кДж/кг

r_b= 2257 кДж/кг

2. 
   Расход тепла в конденсаторе
   

9. 
   Расчет расхода греющего пара и охлаждающей воды
   
   1. 
      Расход греющего пара
      

r_гп = 2086 кДж/кг (при Р_гп = 6 атм)

2. 
   Расход охлаждающей воды
   

С_в- теплоемкость воды при t=19° (средняя температура в конденсаторе)

10. 
    Расчет поверхности теплообмена конденсатора
    

K=600 Вт/м²К

.

Список литературы

1. 
   Схемы химико-технологических процессов [Носов Г.А. и др.], - M.: ИПЦ МИТХТ им. М.В. Ломоносова, 2012.
   
2. 
   Общий курс процессов и аппаратов химической технологии. В 2-х книгах. Книга 1. [Айнштейн В.Г и др.] – М.: Логос, 2006.
   
3. 
   Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии / Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А., Л., Химия, 1987.
   
4. 
   [Электронный ресурс]: http://www.fptl.ru/spravo4nik/plotnost-rastvoritelej-ot-temperaturi.html
   
5. 
   [Электронный ресурс]: http://thermalinfo.ru/svojstva-zhidkostej/voda-i-rastvory/teplota-paroobrazovaniya-vody-i-temperatura-kipeniya-vody-v-zavisimosti-ot-davleniya
   
6. 
   [Электронный ресурс]: http://thermalinfo.ru/svojstva-zhidkostej/voda-i-rastvory/teploprovodnost-i-plotnost-vody-teplofizicheskie-svojstva-vody-h2o
   

---