Выолненная РПЗ курсового проекта, страница 4
Описание файла
Документ из архива "Выолненная РПЗ курсового проекта", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "машины химических производств" из 6 семестр, которые можно найти в файловом архиве МПУ. Не смотря на прямую связь этого архива с МПУ, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "курсовые/домашние работы", в предмете "машины химических производств" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "Выолненная РПЗ курсового проекта"
Текст 4 страницы из документа "Выолненная РПЗ курсового проекта"
Для дальнейших расчетов выразим концентрацию питания, в мольных долях (в соответствии с табл. 6.2)0.
Питание:
где,
- мольные массы бензола и толуола.
Дистиллят:
Кубовый остаток:
Относительный мольный расход питания:
Кривая равновесия (рис. 7.7)0 точек перегиба не имеет.
Определяем минимальное число флегмы по уравнению:
где,
=0.74 – мольную долю бензола в паре, равновесном с жидкостью питания, определяем по диаграмме Y* - X.
Рабочее число флегмы:
R=1.3RМИН+0.3=1.3×1.27+0.3=1.95
Уравнение рабочих линий:
а) верхней (укрепляющей) части колонны:
б) нижней (исчерпывающей) части колонны:
II. Определение скорости пара и диаметра колонны.
Средние концентрации жидкости:
а) в верхней части колонны
б) в нижней части колонны
Средние концентрации пара находим по уравнениям рабочих линий:
а) в верхней части колонны
б) в нижней части колонны
Средние температуры пара определяем по диаграмме t-x, y (рис. 7,6)0:
Средние мольные массы и плотности пара:
Средняя плотность пара в колонне:
Плотности жидких бензола и толуола близки. Температура вверху колонны при yD=0.965 равняется 820С, а в кубе-испарителе при xW=0.023 она равна 1090С.
Плотность жидкого бензола при 820С ρср=813 , а жидкого толуола при 1090С ρТ=783 .
Принимаем среднюю плотность жидкости в колонне
Определяем скорость пара в колонне. По данным каталога-справочника «Колонные аппараты» принимаем расстояние между тарелками h=300 мм. Для ситчатых тарелок по графику (рис. 7.2)0 находим С=0.032.
Скорость пара в колонне по уравнению:
Объёмный расход проходящего через колонну пара при средней температуре в колонне tс р=(88.7+102.7)/2=95.70С
где MD-мольная масса дистиллята, равная
Диаметр колонны:
По каталогу-справочнику «Колонные аппараты» берём D=1900 . Тогда скорость пара в колонне будет:
III. Гидравлический расчет тарелок.
Принимаем следующие размеры ситчатой тарелки: диаметр отверстий d0=40 . Свободное сечение тарелки (суммарная площадь отверстий) 8% от общей площади тарелки. Площадь, занимаемая двумя сегментными переливными стаканами, составляет 20% от общей площади тарелки.
Рассчитаем гидравлическое сопротивление тарелки в верхней и в нижней части колонны по уравнению:
Δρ= Δρсух+Δρ0+Δρпж.
а) верхняя часть колонны.
Гидравлическое сопротивление сухой тарелки:
где ζ=1.82 – коэффициент сопротивления неорошаемых ситчатых тарелок со свободным сечением 7-10%; ω0=0.6/0.8=7.5 – скорость пара в отверстиях тарелки.
Сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения:
Где σ=20.5×10- – поверхностное натяжение жидкости при средней температуре в верхней части колонны 88.70С (у бензола и толуола практически одинаковое поверхностное натяжение); d0=0.004 – диаметр отверстий тарелки.
Сопротивление парожидкостного слоя на тарелке:
Высота парожидкостного слоя:
Величину Δh – высоту слоя над сливной перегородкой рассчитываем по формуле:
где Vж – объёмный расход жидкости, ; ∏ - периметр сливной перегородки, ; k=ρпж/ρж – отношение плотности парожидкого слоя (пены) к плотности жидкого, принимаемое приближенно равным 0.5.
Объёмный расход жидкости в верхней части колонны:
где Mср=0.764×78+0.236×92=81.3 – средняя мольная масса жидкости, .
П ериметр сливной перегородки ∏ (рис. 15) находим, решая систему уравнений:
где R=0.9 – радиус тарелки; ⅔∏b – приближенное значение площади сегмента.
Решение даёт: ∏=1.32 ; b=0.289 . Находим Δh:
Высота парожидкого слоя:
Рис. 15. Схема ситчатой тарелки.
Сопротивление парожидкого слоя:
Общее гидравлическое сопротивление тарелки в верхней части колонны:
б) нижняя часть колонны:
Общее гидравлическое сопротивление тарелки в нижней части колонны:
Проверим, соблюдается ли при расстоянии между тарелками 0.3 необходимое для нормальной работы тарелок условие
Для тарелок нижней части колонны, у которых гидравлическое сопротивление Δρ больше, чем у тарелок верхней части:
Следовательно, вышеуказанное условие соблюдается:
Проверим равномерность работы тарелок – рассчитаем минимальную скорость пара в отверстиях , достаточную для того, чтобы ситчатая тарелка работала всеми отверстиями:
Рассчитанная скорость ; следовательно, тарелки будут работать всеми отверстиями.
IV. Определение числа тарелок и высоты колонны.
а) Наносим на диаграмму y - x рабочие линии верхней и нижней части колонны (рис. 16) и находим число ступеней изменения концентрации nТ. В верхней части колонны , в нижней части , всего 15 ступеней.
Р ис. 16. Определение числа ступеней изменения концентрации.
Число тарелок рассчитываем по уравнению:
Для определения среднего к.п.д. тарелок находим коэффициент относительной летучести разделяемых компонентов и динамический коэффициент вязкости исходной смеси при средней температуре в колонне, равной 960С.
При этой температуре давление насыщенного пара бензола Рб = 1204 , толуола РТ = 492.5 , откуда α = 1204/492.5=2.45.
Динамический коэффициент вязкости бензола при 960С равен 0.27 , толуола 0.29 . Принимаем динамический коэффициент вязкости исходной смеси = 0.28 = 0.28×10-3 .
Тогда
По графику находим (рис. 7.4)0 η = 0.53. Длина пути жидкости на тарелке (рис. 15)
По графику (рис. 7.5)0 находим значение поправки на длину пути Δ=0.105. Средний к.п.д. тарелок:
Для сравнения рассчитаем средний к.п.д. тарелки η0 по критериальной формуле, полученной путем статической обработки многочисленных опытных данных для колпачковых и ситчатых тарелок:
В этой формуле безразмерные комплексы:
где – скорость пара в колонне, ;
– относительная площадь свободного сечения тарелки;
– высота сливной перегородки, ;
и – плотности пара в жидкости, ;
– коэффициент диффузии легколетучего компонента в исходной смеси, м2/с;
– поверхностное натяжение жидкости питания, .
Физико-химические константы отнесены к средней температуре в колонне. Предварительно рассчитаем коэффициент диффузии :
В нашем случае: =1; =0.28 =0.28×10-3 ; =84 ; =6×14.8+6×3.7-15=96; =95.7+273=268.7 .
Коэффициент диффузии:
Безразмерные комплексы:
Средний к.п.д. тарелки:
что близко к найденному значению .
Число тарелок:
в верхней части колонны
в нижней части колонны
Общее число тарелок =26, с запасом =30, из них в верхней части колонны 14 и в нижней части 16 тарелок.
Высота тарельчатой колонны:
Общее гидравлическое сопротивление тарелок:
V. Тепловой расчет установки.
Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в дефлегматоре-конденсаторе, находим по уравнению:
Здесь
где и - удельные теплоты конденсации бензола и толуола при 820С.
Расход теплоты, получаемой в кубе-испарителе от греющего пара, находим по уравнению:
Здесь тепловые потери приняты в размере 3% от полезно затрачиваемой теплоты; удельные теплоемкости взяты соответственно при , и ; температура кипения исходной смеси определена по рис. 7.60.
Расход теплоты в паровом подогревателе исходной смеси:
Здесь тепловые потери приняты в размере 5%, удельная теплоемкость исходной смеси взяты при средней температуре (91.5+18)/2≈550С.
Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в водяном холодильнике дистиллята:
где удельная теплоемкость дистиллята взята при средней температуре (82+25)/2≈540С.
Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в водяном холодильнике кубового остатка:
где удельная теплоемкость кубового остатка взята при средней температуре (109+25)/2=670С.
Расход греющего пара, имеющего давление и влажность 5%:
а) в кубе-испарителе
где =2141×103 Дж/кг – удельная теплота конденсации греющего пара;
б) в подогревателе исходной смеси
Всего: 0.84+0.23=1.07 или 3,9 .
Расход охлаждающей воды при нагреве ее на 200С:
а) в дефлегматоре
б) в водяном холодильнике дистиллята
в) в водяном холодильнике кубового остатка
Заключение.
В процессе проделанной работы была рассчитана ректификационная установка для разделения смеси бензол-толуол.
Были получены следующие данные:
Расход кубового остатка - 6936 ;
Расход Флегмового числа – 1.95;