МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «МИРЭА – Российский технологический университет» РТУ МИРЭА

Институт тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова

Кафедра процессов и аппаратов химических технологий имени Н.И. Гельперина

Отчёт по домашней работе

«Расчёт установки непрерывной ректификации смеси»

Выполнил студент: Быкова А.И.

Группа: ХЕБО-06-17

Преподаватель: Уваров М.Е.

Москва 2020

Требуется рассчитать установку непрерывной ректификации смеси бензол-толуол. Производительность по исходной смеси L1 =6200 кг/ч. Исходная смесь содержит а1 = 42 % низкокипящего компонента, а дистиллят и кубовый остаток имеют соответственно концентрации а2 = 98,5 %, а0 = 1,2 %. Колонна работает при атмосферном давлении Р = 0,1 МПа = 760 мм рт. ст. Исходная смесь поступает в колонну при температуре кипения, соответствующей составу а1. Коэффициент избытка флегмы равен σ = 1,65. КПД тарелки равен η =0,62 . Дистилляционный куб колонны обогревается насыщенным водяным паром под давлением Рп=4,0 ата. Конденсатор ректификационной установки охлаждается водой с начальной температурой tв’=16°С и конечной tв’’=31 °С. Коэффициент теплоотдачи в кубе и конденсаторе колонны соответственно равны

Ккуб = 1100 , Ккон = 690 .

Определить

1. 
   Теоретическое и действительное число тарелок в укрепляющей и отгонной частях колонны.
   
2. 
   Диаметр и высоту тарельчатой части колонны.
   
3. 
   Расход греющего пара в дистилляционном кубе.
   
4. 
   Расход охлаждающей воды в конденсаторе.
   
5. 
   Поверхность теплообмена конденсатора и куба колонны.
   

1. Подготовка к расчету

1. 
   Перевод величин в СИ:
   

---

2. 
   Перевод массовых концентраций в мольные:
   

Для дистиллята мольная концентрация бензола:



Пересчет концентраций бензола в исходной смеси и кубовом остатке совпадает с приведенными в простой дистилляции. Поэтому:

3. 
   Построение диаграммы и (по данным фазового равновесия системы бензол-толуол при Р= 760 мм.рт.ст. [3]).
   

Рис. 1. Зависимость состава паровой фазы от жидкой фазы



Рис 2. Зависимость температур кипения и конденсации от состава смеси

2. Схема ректификационной колонны



Рис. 3. Схема ректификационной колонны

3. Определение числа тарелок n и высоты тарельчатой части колонны Н_тар

Порядок расчета: построение рабочей линии укрепляющей части колонны (R_min, отрезок, отсекаемый на оси ординат, и точки пересечения рабочей линии укрепляющей части колонны с диагональю с абсциссой х₂); построение рабочей линии отгонной части колонны (х₁и х₀); определение числа теоретических тарелок в укрепляющей и отгонной (может быть дробным) колоннах; определение числа реальных тарелок с учетом к.п.д. тарелки.

---

Рабочее флегмовое число:





Рис. 4. Определение равновесного состава в паровой фазе и Определение количества тарелок

Число теоретических тарелок на диаграмме :



Число реальных (действительных) тарелок (округляем в большую сторону):





Всего тарелок: .

Высота тарельчатой части колонны: Н_тар= (n – 1)h=(25 – 1) 0,4= 9,6 м,

где h – расстояние между тарелками, принято h= 0,4 м, интервал значений h= 0,25 0,8 м.

4. Определение материальных потоков

Расчет проводим с массовыми концентрациями, так как в последующем тепловом расчете используем удельные (для 1 кг) значения теплоемкостей и теплот парообразования.

Количество кубового остатка:



Количество дистиллята:


5. Расчет диаметра колонны

Диаметр колонны d_к будем рассчитывать по объемному расходу пара и выбранной расчетной скорости пара в колонне :



Сначала находим массовый расход пара в верхнем сечении колонны

1. 
   Объемный расход: ,
   

где - плотность пара, кг/м³; находим из уравнения Клапейрона-Менделеева:

---

Газовая постоянная для пара в верху колонны:







Рекомендуемая расчетная скорость пара в колонне находится по формуле:



где С – коэффициент, зависящий от конструкции тарелок и расстояния между тарелками.

При выбранном нами ранее расстоянии между тарелками h=0,4 м. и считая, что в колонне тарелки с круглыми колпачками, находим по графику [1, рис. 7.2, стр. 323] значение С=0,045. Плотность жидкости в верхнем сечении колонны найдем с учетом массовой концентрации по формуле:





Скорость пара в колонне:



Диаметр колонны:



По каталогу [6] выбираем колонну диаметром мм.
Для нижнего сечения можно считать, что

, также





Рабочая скорость для колпачковых тарелок





для колонн

для колонн

– переводим в сантиметры

---

– расстояние от верхнего обреза колпачка до вышерасположенной тарелки, см.

принимаем равной 0,4 м.

Колпачки выберем













Выбираем

6. Определение тепловых нагрузок кипятильника и конденсатора и расходов греющего пара D_гр и охлаждающей воды G_охл

1. 
   Тепловой поток в кипятильнике (в кубе колонны):
   

Из предыдущих расчетов имеем:



находим по диаграмме по соответствующим значениям .



Теплоемкость смеси находим по правилу аддитивности:



где и – теплоемкости компонентов смеси при температуре смеси, а – концентрация бензола в смеси, кг/кг см.

	Теплоемкость
	Толуол (		Бензол (
50	0,427	1,788	0,433	1,810
100	0,467	1,954	0,472	1,975
150	0,512	2,142	0,519	2,172

---

Смотрите также файлы

• Вопросы круглого стола.pdf

• Дріс 7 Иондаыш сулелер тімділік радиация.docx

• Лабораторная работа 2 по дисциплине (учебному курсу) Физика 2 (наименование дисциплины (учебного курса).docx

• Решение задач 1 На каком этапе урока использовалось задание, направленное на формирование математической грамотности.docx

• 1. Мухтар Ауэзов написал роман а дорога Абая б путь Абая в жизнь Абая Стихотворение Казахстан.docx