Студенческая работа на тему:

Задание В ректификационной колонне непрерывного действия разделяется под атмосферным давлением GF=5

Создан заказ №2703233

16 февраля 2018

Задание В ректификационной колонне непрерывного действия разделяется под атмосферным давлением GF=5

Как заказчик описал требования к работе:

1.Тепловой баланс колонны 2.Расчет дефлегматора 3.Дефлегматор .Чертеж общего вида 4.Ректификационная установка ,схема технологическая А1

Фрагмент выполненной работы:

Задание. В ректификационной колонне непрерывного действия разделяется под атмосферным давлением GF=5,5кг/с жидкой смеси вода - уксусная кислота, содержащей ХF¯=15 масс. % легколетучего компонента. Дистиллят содержит ХD¯=75 масс. %, а кубовый остаток ХW¯=2 масс. % легколетучего компонента. Тип колонны – насадочная. Тип насадки – керамические кольца Рашига 50х50х5 мм. Определить диаметр и высоту ректификационной колонны. Решение: . (работа была выполнена специалистами author24.ru) Материальный баланс установки В заданной бинарной смеси низкокипящим компонентом является вода (tкип=1000С), которая переходит в дистиллят, а высококипящим – уксусная кислота (tкип=118,10С), остающаяся в кубовом остатке. Уравнения материального баланса процесса ректификации имеют вид: F=D+W; F· ХF¯ = D· ХD¯+ W· ХW¯ Тогда расход дистиллята можно определить по формуле: D=ХF--ХW-ХD--ХW-·F D=0,15-0,020,75-0,02·5,5=0,979кгс=3524,4кгч. Расход кубового остатка составит: W=F-D =5,5-0,979=4,521 кг/с=16275,6 кг/ч. Выполняем пересчет массовых концентраций веществ смеси в мольные доли по формуле: Xi'=Xi/Mi1n(XiMi) М (Н2О)=18 г/моль; М (CH3COОН)=60 г/моль. Мольная доля Н2О в сырье составит: xF'=0,15/180,1518+1-0,1560=0,37. Аналогично рассчитываем мольные доли воды и уксусной кислоты в дистилляте и кубовом остатке. Результаты расчетов материального баланса записываем в табл.1 Таблица 1- Материальный баланс процесса ректификации Компонент Сырье Дистиллят Кубовый остаток хFi масс. доля Fi кг/ч кг/с х’Fi мол. доли хрi масс. доля Di кг/ч кг/с х’Di мол. доли хWi масс. доля Wi кг/ч кг/с х’Wi мол. доли Н2О 0,15 2969,6 0,37 0,75 2643,3 0,909 0,020 326,3 0,064 0,825 0,734 0,091 CH3COОН 0,85 16830,4 0,63 0,25 881,1 0,091 0,980 15949,3 0,936 4,675 0,245 4,43 Всего 1,00 19800 1,00 1,00 3524,4 1,000 1,000 16275,6 1,000 5,5 0,979 4,521 Проверка баланса по компонентам смеси: Di + Wi = Fi 2643,3+326,3=2969,6 кг/ч Н2О; 881,1+15949,3=16830,4 кг/ч CH3COОН. Как видно, баланс соблюдается. 2. Определение флегмового числа По справочным данным (табл. 2) о равновесии между фазами в системе вода – уксусная кислота строим график (рис. 1) для определения минимального флегмового числа. Таблица 2 – Состав жидкости и пара в системе вода - уксусная кислота х, кмоль/кмоль смеси у, кмоль/кмоль смеси Т, 0С 0,000 0,000 118,1 0,050 0,092 115,4 0,100 0,167 113,8 0,200 0,302 110,1 0,300 0,425 107,5 0,400 0,530 105,8 0,500 0,626 104,4 0,600 0,716 103,2 0,700 0,795 102,1 0,800 0,864 101,3 0,900 0,930 100,6 1,000 1,000 100,0 Рис. 1 Равновесие в системе вода - уксусная кислота По диаграмме находим, что уF*=0,50 при хF=0,37, где уF* - концентрация низкокипящего компонента в паре, находящимся в равновесии с жидкостью. Минимальное флегмовое число определяем по формуле: Rmin=xD-y*Fy*F-xF=0,909-0,500,50-0,37=3,15 Нагрузки ректификационной колонны по пару и жидкости определяются рабочим флегмовым числом R. Оптимальное значение рабочего флегмового числа определяют, используя приближенные вычисления, основанные на определении коэффициента избытка флегмы β (β=R/Rmin). В данной задаче используем один из возможных приближенных методов расчета R, который заключается в нахождении такого флегмового числа, которому соответствует минимальное произведение N(R+1), пропорциональное объему ректификационной колонны. Задаваясь значениями β согласно методических рекомендаций, получим следующие расчетные значения рабочего флегмового числа: R1=Rmin·β1=3,15·1,05=3,31; R2=Rmin·β2=3,15·1,2=3,78; R3=Rmin·β3=3,15·1,3=4,10; R4=Rmin·β4=3,15·1,4=4,41; R5=Rmin·β5=3,15·1,5=4,73. Рассчитываем показатель В: В=xDR+1; В1=0,9093,31+1=0,21; В2=0,9093,78+1=0,19; В3=0,9094,10+1=0,18; В4=0,9094,41+1=0,17. В5=0,9094,73+1=0,16. Определение числа теоретических тарелок выполняем графическим способом. Для этого на диаграмме равновесия между паром и жидкостью откладываем по оси у отрезок, длина которого равна по величине коэффициенту В. После этого строим рабочие линии укрепляющей и исчерпывающей частей колонны и проводим отрезки, обозначающие ступени изменения концентрации. Ввиду аналогичности построений, на рис. 2 в качестве примера приведен один из таких графиков, в табл. 3 и на рис. 3 обобщены результаты графических построений и расчетов. Рис. 2 Определение числа теоретических тарелок в колонне R=3,78; B=0,19; NT=17 Таблица 3 – Значения R и N в зависимости от значений коэффициента β β 1,05 1,2 1,3 1,4 1,5 R 3,31 3,78 4,10 4,41 4,73 N 20 17 17 16 16 N(R+1) 86,2 81,26 86,7 86,56 91,68 Таким образом, минимальное произведение N(R+1) соответствует флегмовому числу R=3,78, при этом коэффициент избытка флегмы β = 1,2, что соответствует числу теоретических тарелок 17. Рис. 3 К расчету оптимального значения R 3...Посмотреть предложения по расчету стоимости