Ректификация - процесс разделения жидких смесей посредством чередования процессов испарения и конденсации. Принцип работы тарельчатых колонн, их ключевые особенности. Выбор конструкционного материала для изготовления колонны и теплообменной аппаратуры.
Аннотация к работе
Определение мольных концентрация смесей: Переход от массовых концентраций к мольным концентрациями можно осуществить на основании следующего соотношения: Тогда, для кубового остатка: Для исходной смеси: Для дистиллята: Определение молярных составов смесей: Данный расчет производится на основании: Тогда, для кубового остатка: Для исходной смеси: Для дистиллята: Определение средних мольных концентраций жидкости и пара в верхней и нижней частях колонны: По диаграмме х-у (рис.2) определяем, что каждому составу жидкости соответствует свой равновесный состав пара. Теплоты парообразования определяем по аддитивности: Следовательно, получим: Энтальпийное слагаемое соотношения можно рассчитать на основании следующей формулы: Подставляя числовые данные получим: В этом случае, расход тепла в кипятильнике составит: Расчет расхода греющего пара в кубовом кипятильнике: Расчет расхода греющего пара основан на использовании следующего соотношения: При условии, что давление греющего пара составляет ргр = 0,6 Мпа, то его скрытая теплота парообразования равна (ист.5, стр.323, табл. Следовательно, расход составит: Определение расхода тепла в конденсаторе-дефлегматоре: Для определения расхода тепла в конденсаторе-дефлегматоре можно использовать следующее соотношение (ист.3, стр.1035, уравнение 12.25): Расчет расхода охлаждающей воды в конденсаторе-дефлегматоре: Расчет расхода охлаждающей воды основан на следующем соотношении (ист.3, стр.1037, уравнение 12.29): Где TB’’ - температура охлаждающей воды на входе в конденсатор, а TB’ - температура охлаждающей воды на выходе из конденсатора. Исходные данные: Расчет плотности жидкости для отгонной и укрепляющей частей колонны: Плотность жидкой смеси можно определить по следующей формуле: Укрепляющая (верхняя) часть колонны: Определим плотность индивидуальных жидкостей при данной температуре: Ацетон - (ист.4, стр.512, табл. Расчет плотности пара для отгонной и укрепляющей частей колонны: Плотность паровой фазы для обеих частей колонны можно определить на основании закона Менделеева-Клайперона: Исходная смесь: Расчет вязкости жидкой фазы для отгонной и укрепляющей частей колонны: Вязкость смеси нельзя считать по аддитивности компонентов, образующих смесь.
План
Оглавление
Цель и задачи курсового проектирования
Принцип работы тарельчатых колонн и ключевые особенности
Выбор конструкционного материала
Требования к эксплуатации
Таблица равновесных составов жидкости и пара бинарной смеси
Расчет мольных концентрация и молярных составов смесей
Учет агрегатного состояния системы
Расчет минимального и рабочего флегмовых чисел
Материальный баланс колонны
Тепловой баланс колонны
Скорость пара и диаметр колонны
Высота аппарата
Гидравлическое сопротивление колонны
Расчет теплообменной аппаратуры. Расчет и выбор кубового испарителя
Расчет и выбор конденсатора-дефлегматора
Расчет и выбор подогревателя исходной смеси
Расчет и выбор холодильника для дистиллята
Расчет и выбор холодильника для кубового остатка
Расчет обечайки
Расчет и подбор штуцеров
Подбор крышки и днища колонны
Расчет и подбор опоры для аппарата
Расчет изоляции кубового испарителя
Расчет и подбор перекачивающего устройства
Расчет и подбор конденсатоотводчиков
Расчет емкостей
Список используемой литературы
Список литературы
Конденсатоотводчики используются для отвода конденсата, образующегося при работе теплообменных аппаратов. При давлении не менее 0,1 МПА устойчиво работают термодинамические конденсатоотводчики, которые применяются для отвода не переохлажденных конденсатов (ист.10, стр.3).
Для расчета принимаем термодинамический конденсатоотводчик муфтовый чугунный 45ч12нж: предназначен для автоматического отвода из пароприемников конденсата водяного пара рабочей линии температуры до 200?С.
Расчет конденсатоотводчика для отвода конденсата из кипятильника: Расчетное количество конденсата после теплопотребляющего аппарата (ист.10, стр.4, уравн.1):
Принимаем, что конденсатоотводчик устанавливается в непосредственной близости от теплопотребляющего аппарата. Тогда давление пара перед кипятильником составит:
Давление пара после конденсатоотводчика:
Условная пропускная способность:
A - коэффициент, учитывающий температуру конденсата и перепад давлений на конденсатоотводчике (ист.10, стр.7, рис.2) = 0,46.
Принимаем первый конденсатоотводчик с диаметром отверстия для входа пара .
Расчет конденсатоотводчика для отвода конденсата из подогревателя: Расчетное количество конденсата после теплопотребляющего аппарата (ист.10, стр.4, уравн.1):
Принимаем, что конденсатоотводчик устанавливается в непосредственной близости от теплопотребляющего аппарата. Тогда давление пара перед кипятильником составит:
Давление пара после конденсатоотводчика:
Условная пропускная способность:
A - коэффициент, учитывающий температуру конденсата и перепад давлений на конденсатоотводчике (ист.10, стр.7, рис.2) = 0,46.
Принимаем первый конденсатоотводчик с диаметром отверстия для входа пара .
Расчет емкостей
Исходные данные: L1 = 1,111 кг/с = 4000 кг/ч;
, , , , Для приема исходной смеси, сбора кубового продукта и дистиллята на проектируемой установке предусмотрены резервуары (ист.11, стр.61). Размеры (объемы) последних рассчитываются исходя из условий обеспечения непрерывности работы установки в течение 1,2 или 6 часов, и степени их заполненности, равной . Нормализованные резервуары выбирают по (ист.12, стр.32).
Расчет емкости для исходной смеси: Примем объем резервуара для обеспечения непрерывности работы установки в течение 6 часов и степени их заполненности, равной 0,8.
Расчет емкости для кубового остатка: Примем объем резервуара для обеспечения непрерывности работы установки в течение 6 часов и степени их заполненности, равной 0,8.
Расчет емкости для дистиллята: Примем объем резервуара для обеспечения непрерывности работы установки в течение 6 часов и степени их заполненности, равной 0,8.
1. В.Б. Коган, В.И. Фридман, В.В. Кафаров. Равновесие между жидкостью и паром. Справочное пособие. Издательство "Наука" Москва-Ленинград, 1966 г.
2. Г.С. Борисов, В.П. Брыков, Ю.И. Дытнерский и др. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию. Издание 2, переработанное и дополненное. Москва "Химия" 1991 г.
3. В.Г. Айнштейн, М.К. Захаров, Г.А. Носов, В.В. Захаренко и др. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии. Центр "Интергация" 1999 г.
4. К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Издание одиннадцатое, стериотипное. Перепечатка с издания 1987 г. Москва 2004.
5. М.А. Михеев, И.М. Михеева. Основы теплопередачи. Издание второе. "Энергия" 1977 г.
6. Л.И. Коробчанская, А.К. Литварев, А.Л. Литварев, А.Л. Марченко и др. Колонные аппараты. Каталог. Издание второе, исправленное и дополненное. "ВНИИ НЕФТЕМАШ"
7. М.К. Захаров. Методические указания к курсовому проектированию ректификационных колонн непрерывного действия. Москва, 2010 г.
8. В.Б. Коптева. Опоры колонных аппаратов. Метод. Указ Тамбовский государственный технический университет. 2007 г.
9. А.А. Лащинский, А.Р. Толчинский. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. Справочник. Издание 2ое, переработанное и дополненное. Издательство "Машиностроение". Ленинград 1970 г.
10. В.М. Мясоедников. Подбор и расчет конденсатоотводчиков. Москва. МИТХТ им. М.В. Ломоносова. 1989 г.
11. М.К. Захаров. Ректификационная установка непрерывного действия. Методические указания по выполнению курсового проекта. Кафедра ПИАХТ МИТХТ им. М.В. Ломоносова. Москва. 2007г
12. Ю.И. Макаров, А.Э. Генкин. Технологическое оборудование химических и нефтегазоперерабатывающих заводов. Издание 2е, переработанное и дополенное. Москва. "Машиностроение". 1976г.