МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«МИРЭА - Российский технологический университет»
РТУ МИРЭА
Институт тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова
Кафедра процессов и аппаратов химической технологии
Контрольная работа
на тему: «Расчет тарельчатой ректификационной колонны непрерывного действия для разделения бинарной смеси»
Работу выполнил:
Степанькова Светлана Николаевна
Москва 2019
Оглавление
1. Схема ректификационной колонны
2. Задание
3. Расчет ректификационной колонны
3.1 Подбор данных по равновесию при р=760 мм.рт.ст.
3.2 Перевод концентрации в мольные доли
3.3 Определение минимального флегмового числа
3.4 Определение высоты тарельчатой части колонны
3.5 Определение материальных потоков в колонне
3.6 Определение диаметра колонны
3.7 Тепловой расчет
3.8 Расчет поверхности ректификационной колонны
Список литературы
1. Схема ректификационной колонны
2. Задание
Рассчитать процесс непрерывной ректификации бинарной смеси, поступающей в количестве W1 с концентрацией а1. Необходимо получить продукт с концентрацией а2 и кубовый остаток с концентрацией а0. Коэффициент избытка флегмы ?. КПД тарелки з = 0,65. Давление греющего пара, обогревающего куб колонны, Ргп. Исходные смеси поступают в колонну при tкип., соответствующей а1. Конденсатор ректификационной установки охлаждается водой с начальной t'в и конечной t”в.
Определить:
1) Число действительных и теоретических тарелок;
2) Диаметр колонны;
3) Расходы тепла и греющего пара в кубе, охлаждающей воды в конденсаторе;
Таблица 1. Исходные данные.
|
Смесь |
W1 |
a1 |
a2 |
a0 |
? |
з |
Pгп |
rгп |
Tкип (при а) |
t'в |
t”в |
Расчет теплообмена |
|
|
Метанол - этанол |
3500 |
20 |
96 |
2,0 |
1,75 |
0,65 |
3,5 |
2232 |
8 |
30 |
Fконд |
||
|
0,20 |
0,96 |
0,02 |
|||||||||||
|
Кг/ч |
Кг/кг |
Кг/кг |
Кг/кг |
- |
- |
ат |
?С |
?С |
?С |
- |
3. Расчет ректификационной колонны
3.1 Подбор данных по равновесию при р=760 мм.рт.ст
Подбираем данные по равновесию при Р = 760 мм. рт. ст.
Таблица 2. Данные о равновесном составе пара над жидкостью
Метанол - этанол (CH3OH - C2H5OH) при Р = 760 мм. рт. ст.
|
х, % (мол) |
y, % (мол) |
t |
|
|
0 |
0 |
78,3 |
|
|
5 |
7,4 |
77,2 |
|
|
10 |
14,3 |
76,5 |
|
|
20 |
27,1 |
75 |
|
|
30 |
39,6 |
73,6 |
|
|
40 |
51,5 |
72,2 |
|
|
50 |
62,6 |
70,8 |
|
|
60 |
72,3 |
69,4 |
|
|
70 |
79,8 |
68,2 |
|
|
80 |
86,6 |
66,9 |
|
|
90 |
93,2 |
65,9 |
|
|
100 |
100 |
64,9 |
По данным таблицы строим линию равновесия и диаграмму равновесия между жидкостью и паром при постоянном давлении.
3.2 Перевод концентрации в мольные доли.
3.3 Определение минимального флегмового числа
3.4 Определение высоты тарельчатой части колонны
3.5 Определение материальных потоков в колонне
Расход кубового остатка:
Расход продукта - дистиллят:
Проверка:
3.6 Определение диаметра колонны
Определим по графику:
По справочным данным:
(при t0)
(при t2)
Плотность жидкости в укрепляющей части:
технология колонна ректификационный флегмовый
Скорость давления паровой фазы:
Диаметр укрепляющей части колонны:
, где
Массовый поток паровой фазы:
]
По справочнику ближайший больший диаметр по ГОСТу:
d = 1400 [мм]
Диаметр отгонной части колонны:
]
По справочнику ближайший больший диаметр по ГОСТу:
3.7 Тепловой расчет
Определим расход тепла в кипятильнике и конденсаторе:
По данным справочника чистое вещество при р=1 атм имеет следующие характеристики:
[6]
Расчет греющего пара в кипятильнике:
Расход охлаждающей воды:
3.8 Расчет поверхности ректификационной колонны
Список литературы
1) Айнштейн В.Г., Захаров М.К., Носов Г.А. и др. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии. В 2-х книгах. Книга 1. - М.: Логос, 2006, 912 с.
2) Носов Г.А., Лапшенков Г.И., Вышнепольский В.И., Беглов И.А. Схемы химико-технологических процессов. М.: ИПЦ МИТХТ им. М.В. Ломоносова, 2012, 56 с.
3) Гельперин Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. М., Химия, 1981, 811 с.
4) Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии, Л., Химия, 198, 570 с.
5) Коган В.Б., Фридман В.М., Кафаров В.В. Равновесие между жидкостью и паром, М., Наука, 1966, 646 с.
6) JI.A. Коростылева., А.А. Гарейшина. Методические указания для студентов по выполнению практической работы по теме «Расчет ректификационной колонны для разделения бинарной смеси», Новый Уренгой, 2017, 25 с.