Банк рефератов содержит более 365 тысяч рефератов, курсовых и дипломных работ, шпаргалок и докладов по различным дисциплинам: истории, психологии, экономике, менеджменту, философии, праву, экологии. А также изложения, сочинения по литературе, отчеты по практике, топики по английскому.
Полнотекстовый поиск
Всего работ:
365021
Теги названий
Разделы
Авиация и космонавтика (304)
Административное право (123)
Арбитражный процесс (23)
Архитектура (113)
Астрология (4)
Астрономия (4819)
Банковское дело (5232)
Безопасность жизнедеятельности (2626)
Биографии (3424)
Биология (4216)
Биология и химия (1519)
Биржевое дело (68)
Ботаника и сельское хоз-во (2837)
Бухгалтерский учет и аудит (8275)
Валютные отношения (50)
Ветеринария (50)
Военная кафедра (763)
ГДЗ (2)
География (5279)
Геодезия (30)
Геология (1222)
Геополитика (43)
Государство и право (20408)
Гражданское право и процесс (465)
Делопроизводство (19)
Деньги и кредит (108)
ЕГЭ (173)
Естествознание (95)
Журналистика (898)
ЗНО (54)
Зоология (34)
Издательское дело и полиграфия (476)
Инвестиции (106)
Иностранный язык (62958)
Информатика (3619)
Информатика, программирование (6459)
Исторические личности (2207)
История (21558)
История техники (766)
Кибернетика (64)
Коммуникации и связь (3164)
Компьютерные науки (61)
Косметология (17)
Краеведение и этнография (588)
Краткое содержание произведений (1000)
Криминалистика (106)
Криминология (48)
Криптология (3)
Кулинария (1167)
Культура и искусство (8492)
Культурология (537)
Литература : зарубежная (2046)
Литература и русский язык (11728)
Логика (532)
Логистика (21)
Маркетинг (7996)
Математика (3743)
Медицина, здоровье (10559)
Медицинские науки (88)
Международное публичное право (58)
Международное частное право (36)
Международные отношения (2257)
Менеджмент (12497)
Металлургия (91)
Москвоведение (801)
Музыка (1339)
Муниципальное право (24)
Налоги, налогообложение (215)
Наука и техника (1141)
Начертательная геометрия (3)
Оккультизм и уфология (8)
Остальные рефераты (21745)
Педагогика (7853)
Политология (3804)
Право (682)
Право, юриспруденция (2881)
Предпринимательство (474)
Промышленность, производство (7116)
Психология (8703)
психология, педагогика (4123)
Радиоэлектроника (447)
Реклама (953)
Религия и мифология (2974)
Риторика (23)
Сексология (748)
Социология (4884)
Статистика (95)
Страхование (107)
Строительные науки (7)
Строительство (2008)
Схемотехника (15)
Таможенная система (664)
Теория государства и права (240)
Теория организации (39)
Теплотехника (26)
Технология (624)
Товароведение (16)
Транспорт (2658)
Трудовое право (136)
Туризм (90)
Уголовное право и процесс (406)
Управление (95)
Управленческие науки (24)
Физика (3480)
Физкультура и спорт (4486)
Философия (7216)
Финансовые науки (4593)
Финансы (5390)
Фотография (3)
Химия (2247)
Хозяйственное право (23)
Цифровые устройства (29)
Экологическое право (35)
Экология (4517)
Экономика (20661)
Экономико-математическое моделирование (667)
Экономическая география (119)
Экономическая теория (2573)
Этика (889)
Юриспруденция (288)
Языковедение (148)
Языкознание, филология (1142)
.

www.Referatik.RuДипломы, Курсовые и Рефераты на Заказ!
Без предоплаты, Антиплагиат свыше 80 % , Срок от 24 ч.
Тел: (495) 223-11-00 с 10 до 20 ч. Подробнее Подробнее Заказать

Курсовая работа: Расчёт ректификационной колонны непрерывного действия

Название: Расчёт ректификационной колонны непрерывного действия
Раздел: Промышленность, производство
Тип: курсовая работа Добавлен 00:22:36 20 января 2011 Похожие работы
Просмотров: 13683 Комментариев: 0 Оценило: 0 человек Средний балл: 0 Оценка: неизвестно     Скачать

Введение

Ректификация – это процесс разделения жидких смесей, который сводиться к одновременно протекающим и многократно повторяемым процессам частичного испарения и конденсации разделяемой смеси на поверхности контакта фаз. Ректификацию чаще всего проводят в колонных аппаратах.

Ректификационные колонны предназначены для проведения процессов массообмена в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности. Колонные аппараты изготавливают диаметром 400–4000 мм для работы под давлением до 1,6 МПа в царговом (на фланцах) исполнении корпуса, для работы под давлением до 4,0 МПа – в цельносварном исполнении корпуса.

В зависимости от диаметра, колонные аппараты изготавливают с тарелками различных типов. Колонные аппараты диаметром 400–4000 мм оснащают стандартными контактными и распределительными тарелками , опорами, люками, днищами и фланцами. На корпусе цельносваренного аппарата предусмотрены люки для обслуживания тарелок.

Большое разнообразие тарельчатых контактных устройств затрудняет выбор оптимальной конструкции тарелки. При этом наряду с общими требованиями (высокая интенсивность единицы объема аппарата, его стоимость и т.д.) ряд требований может определяться спецификой производства: большим интервалом устойчивой работы при изменении нагрузок по фазам, способность тарелки работать в среде загрязненных жидкостей, возможностью защиты от коррозии и т.п. Зачастую эти качества становятся превалирующими, определяющими пригодность той или иной конструкции для использования в каждом конкретном процессе.

Расчет ректификационной колонны сводиться к определению её основных геометрических размеров диаметр и высота. Оба параметра в значительной мере определяются нагрузками по пару и жидкости, типом тарелки, свойствами взаимодействующих фаз .

Разделяемая смесь (бензол - толуол) близка по свойствам к идеальной смеси, без образования азеотропных смесей и других осложнений. Поэтому ректификацию будем проводить при атмосферном давлении на колпачковых тарелках. На питание колонны будем подавать исходную смесь, подогретую до температуры кипения; флегму будем подавать в виде жидкости при температуре кипения; кубовый остаток будем испарять и подавать в виде насыщенного пара в низ колонны.

Данная смесь обладает токсичными, коррозийными свойствами. Выберем для изготовления аппарата качественную легированную сталь Х17Н13М2Т для деталей, сопряженных с органической смесью [4]. Для всех остальных элементов конструкции – саль Ст3. Выполним аппарат цельносварным с люками для обслуживания.


1. Технологическая схема процесса ректификации

Исходную смесь из промежуточной емкости-1 центробежным насосом-2 подают в теплообменник-3, где подогревают до температуры кипения и подают в колонну на ту тарелку, где кипит смесь того же состава хF , т.е. на верхнюю тарелку нижней исчерпывающей части колонны. Верхняя часть колонны называется укрепляющей по легколетучему компоненту.

Внутри ректификационной колонны-4 расположены контактные устройства в виде тарелок или насадки. Снизу вверх по колонне движется пар, поступающий из выносного куба – испарителя (кипятильника)-5 (куб – испаритель может размещаться и непосредственно под колонной). На каждой тарелки происходит частичная конденсация пара труднолетучего компонента и за счет конденсации – частичное испарение легколетучего компонента. Начальный состав пара примерно равен составу кубового остатка хW , т.е. обеднен легколетучим компонентом. Таким образом, пар, выходящий из куба – испарителя и представляющий собой почти чистый труднолетучий компонент, по мере движения вверх обогащается легколетучим компонентом и покидает колонну в виде почти чистого пара легколетучего компонента. Для полного обогащения верхнюю часть колонны орошают в соответствии с заданным флегмовым числом жидкостью (флегмой) состава хР , получаемой в дефлегматоре-6 путем конденсации пара, выходящего из колонны. Пар конденсируется в дефлегматоре, охлаждаемом водой. Часть конденсата выводится из дефлегматора в виде готового продукта разделения – дистиллята, который охлаждается в теплообменнике-7 и направляется в промежуточную емкость-8. Флегма, стекая по колонне и взаимодействуя с паром, обогащается труднолетучим компонентом.

Из куба – испарителя отводят нижний продукт или кубовый остаток.

Из кубовой части колонны насосом-9 непрерывно выводится кубовая жидкость – продукт, обогащенный труднолетучим компонентом, который охлаждается в теплообменнике-10 и направляется в емкость-11.


Рисунок 1. Принципиальная схема ректификационной установки непр. действия:

1-промежуточная ёмкость

2-центробежный насос

3-теплообменник

4– ректификационная колонна

5-куб-испаритель

6-дефлегматор

7-теплообменник

8-промежуточная ёмкость

9-насос

10- теплообменник

11-ёмкость.


ЗАДАНИЕ №1

«Расчет ректификационной колонны непрерывного действия»

Провести расчет ректификационной колонны непрерывного действия для разделения смеси бензол-толуол с определением основных геометрических размеров колонного аппарата, производительность по продукту Р = 120 т/сутки. Тип колонны – тарельчатая, тип тарелки - колпачковая.

Содержание НК в смеси (мольн. доля):

Мольная концентрация начальной смеси: XF = 0,4

Мольная концентрация дистиллята: XP = 0,95

Мольная концентрация кубового остатка: XW =0,03

Давление в колонне P = 1,0 ата.

Исходная смесь подогревается предварительно до температуры кипения. Предусматривается горячее орошение колонны.

2. Технологический расчет

Основными задачами технологического расчёта процесса ректификации, являются определение основных геометрических размеров ректификационной колонны (её диаметра и высоты), а так же расхода греющего пара в кубе колонны и охлаждающей воды в дефлегматоре.

2.1 Материальный баланс

Целью составления и решения уравнения материального баланса является определение неизвестных материальных потоков.

Температуры кипения веществ при Р=760мм.рт.ст.:

Бензол Ткип =80,2 ˚С (НК);

Толуол Ткип =110,8 ˚С (ВК).

Молекулярные массы веществ:

Бензол Мr=78,11 кг/кмоль;

Толуол Мr=92,13 кг/кмоль.

Расчет проведем по методике, предложенной в [1].

Уравнение материального баланса имеет вид:

(1)

где F – расход исходной смеси, кг/с;

P – расход верхнего продукта, кг/с;

W – расход нижнего продукта, кг/с;

– соответствующие массовые доли компонентов, кг/кг.


F =0.558+0.823 = 1.387

1.388*0.4=0.558*0.95 + 0.83*0.03

0.555 = 0.555

Для расчетов выразим концентрации питания, дистиллята и кубового остатка в мольных долях , X. Mб = 78, Mт = 92– мольные массы бензола и толуола соответственно.

X=(хНК / MНК )/(хНК / MНК +(1-хНК )/ MВК ) (2)

XF = (0,4/78)/( 0,4/78+ (1 – 0,4)/92) = 0,0051 кмоль/кмоль смеси

XР = (0,95/78)/( 0,95/78+ (1 – 0,95)/92) = 0,012 кмоль/кмоль смеси

XW = (0,03/78)/( 0,03/78+ (1 – 0,03)/92) = 0,00038 кмоль/кмоль смеси.

Для перевода массовых расходов F , P , W (кг/с) в мольные достаточно каждый из них разделить на соответствующую мольную массу вещества потока, которую можно рассчитать по уравнению:

(3)

где ─ мольные доли компонента, кмоль/кмоль;

─ мольные массы соответствующих компонентов,кг/кмоль;

─ мольная масса потока, кг/кмоль.

МсмF = 78*0.0051+92(1-0.0051) = 91.928 кг/кмоль

Мсм P = 78*0.012+92(1-0.012) = 91.83 кг/кмоль

Мсм W = 78*0.00038+92(1-0.000038) = 91.99 кг/кмоль

(4)

(5)

(6)

где F , P , W ─ массовые расходы, кг/с;

FN , PN , WN ─ мольные расходы, кмоль/с.

2.2 Построение фазовых диаграмм

С целью проведения дальнейших материальных расчётов требуется построение линий равновесия t-x-y диаграммы.

Таблица 2.2.1 - Содержания низкокипящего и высококипящего компонентов при различных температурах и давлении 760 мм.рт.ст.

Т, ˚C РНК Рвк П x y
80,2 760 300 760 1 1
84 852 333 760 0,823 0,922
88 957 380 760 0,659 0,83
92 1078 432 760 0,508 0,720
96 1204 493 760 0,376 0,596
100 1344 559 760 0,256 0,453
104 1495 626 760 0,155 0,304
108 1659 705 760 0,058 0,128
110,4 1748 760 760 0 0

2.3 Определение рабочего флегмового числа

Определение флегмового числа

Атмосферное давление:

Давление в колонне:

Строим таблицу равновесного состава c помощью интерполяции [7,табл.XLVI и рис. XIV]:

80 760 300
84 852 333 0,823 0,922
88 957 379,5 0,659 0,83
92 1078 432 0,508 0,72
96 1204 492,5 0,376 0,596
100 1344 559 0,256 0,453
104 1495 625,5 0,155 0,304
108 1659 704,5 0,058 0,127
110 1748 760 0 0

По таблице находим состав пара равновесного с начальной смесью, с дистиллятом и кубовым остатком:


;

;

.

Рабочее (оптимальное) флегмовое число R определяет нагрузки ректификационной колонны по пару и по жидкости и наряду с производительностью колонны обуславливает геометрические размеры колонного аппарата и затраты теплоты на проведение процесса.

Исходным при выборе рабочего флегмового числа является минимальное его значение Rmin .

Rmin определяется по формуле [Иоффе]:

(7)

где - мольная доля продукта, кмоль/кмоль.

.

1. Принимаем коэффициент избытка флегмы:

.

Рабочее флегмовое число:


.

Координата точки b:

.

Строим кривую равновесия:

С помощью кривой равновесия находим число теоретических тарелок:

.

Находим произведение:


.

2. Принимаем коэффициент избытка флегмы:

.

Рабочее флегмовое число:

.

Координата точки b:

.

Строим кривую равновесия:


С помощью кривой равновесия находим число теоретических тарелок:

.

Находим произведение:

.

3. Принимаем коэффициент избытка флегмы:

.

Рабочее флегмовое число:

.

Координата точки b:

.

Строим кривую равновесия:


С помощью кривой равновесия находим число теоретических тарелок:

.

Находим произведение:

.

4. Принимаем коэффициент избытка флегмы:

.

Рабочее флегмовое число:


.

Координата точки b:

.

Строим кривую равновесия:

С помощью кривой равновесия находим число теоретических тарелок:

.

Находим произведение:


.

5. Принимаем коэффициент избытка флегмы:

.

Рабочее флегмовое число:

.

Координата точки b:

.

Строим кривую равновесия:


С помощью кривой равновесия находим число теоретических тарелок:

.

Находим произведение:

.

Строим зависимость Nm*(R+1)=f(R):

Из графика видно, что оптимальным будет 2 вариант. Флегмовое число и число теоретических тарелок при этом будут:

2.4 Определение действительного числа тарелок

Относительная летучесть начальной смеси:

.


По [1,табл.IX] находим вязкости компонентов:

;

.

Вязкость жидкости на питательной тарелке:

.

Общий коэф-т полезного действия в тарелке:

.

Число действительных тарелок:

.

Принимаем:

.

2.5 Определение геометрических размеров тарельчатых колонн

В определение геометрических размеров входят определение высоты и диаметра колонны.

2.5.1 Определение диаметра колонны

Диаметрколонныопределяетсяпоформуле :

(10)

где V – объёмный расход паров для верха и для низа колонны, м3 /с;

ω - скорость пара для верхней и для нижней колонны, м/c;

π – геометрическая постоянная (π =3,14).

2.5.2 Определение объёмного расхода паров

Определение объёмного расхода паров производиться по формуле:

(11)

где P – мольный расход, кмоль/с;

R –оптимальное флегмовое число;

Mcp – средняя мольная масса пара, кг/кмоль;

ρ п.ср – плотность пара для среднего сечения, кг/м2 .

Средняя мольная масса пара определяетсяпоформуле :

(12)

где M нк , Мвк – мольные массы компонентов, кг/кмоль;;

y ср средний мольный состав пара, кмоль/кмоль.

Средняя плотность пара определяетсяпоформуле :


(13)

где Т˚ =273К;

Р0 =760 мм.рт.ст.

Тср – средняя температура кипения смеси в среднем сечении верхней части колонны в ˚ С (определяется по t-x-y диаграмме по значению yср )

Определение объёмного расхода паров в колонне производиться для верха и для низа колонны отдельно.

Среднее сечение верхней части колонны:

Средний мольный состав пара определяется поформуле :

(14)

где yp и yf -мольные доли компонентов (определяются по x-yдиаграмме).

= 92,13*0,795 + 78,11*(1-0,795) = 89,24 кг/кмоль

= 89,24*273/22,4(273+92,2) = 2,97 кг/м3

V = (0,006*(2,43+1)*89,24)/2,97 = 0,62 м3 /сек

Среднее сечение нижней части колонны:

Средний мольный состав пара определяетсяпоформуле [3]:

(15)


где y ц и yf -мольные доли компонентов (определяются по x-y диаграмме).

= 92,13*0,34 + 78,11*(1-0,34) = 82,87 кг/кмоль

= 89,24*273/22,4(273+105,95) = 2,66 кг/м3

V = (0,006*(2,43+1)*82,87)/2,66 = 0,64 м3 /сек

2.5.3 Определение скорости пара

Расчет проведем по методике предложенной в [1].

Для колпачковых тарелок предельно допустимая скорость рассчитывается по уравнению:

(16)

где – диаметр колпачка, м; – расстояние от верхнего края колпачка до вышерасположенной колонны, м; – соответственно плотности жидкой и паровой фазы, кг/м3 .

Верхняя часть аппарата:

(17)

где x ср.нк – средний состав жидкости для верхней части колонны, кмоль/кмоль.


(18)

м/с

Нижняя часть аппарата:

(19)

м/с

Определим диаметр колонны для верха и для низа:

Верх.

Низ: Примем D=1000мм


Примем стандартный диаметр колонны одинаковый для верхней и нижней части и равный м.

Параметры колпачковой тарелки типа ТСК-1 Свободное сечение колонны м2 , длина линии барботажа 9,3 м, периметр слива м, площадь слива 0,05 м2 , площадь паровых патрубков 0,073 м2 , относительная площадь прохода паров 9%, число колпачков 37, диаметр колпачка мм, шаг мм, мм, высота перелива мм. Расстояние между тарелками Ht=0,35[1].

2.5.4 Определение высоты колонны

Определение высоты тарельчатой колонны производиться по следующему уравнению [1]:

(20)

где -высота тарельчатой (рабочей) части колонны, м;

h – расстояние между тарелками, м [1];

h1 - высота сепарационной части над верхней тарелкой, м;

h2 - расстояние от нижней тарелки до днища колонны, м.

Значения h1 и h2 выбрать в соответствии с практическими рекомендациями в зависимости от диаметра колонны [1]:

H =(16-1)*0.6+0.6+1.5=11.1 м

3. Т епловой расчет

В задачу теплового расчета входит определение расхода греющего пара в испарителе колонны и величину ее теплопередающей поверхности, а так же расхода охлаждающей воды в дефлегматор. Способ подвода и отвода тепла осуществляется за счет испарения части реакционной массы и за счет применения выносных поверхностей теплообмена.

3.1 Расчёт испарителя

Расход греющего пара в кубе колонны рассчитывается на основе составления и решения уравнения теплового баланса ректификационной колонны

(21)

где r воды – удельная теплота парообразования, Дж/кг ;

Р – расход верхнего продукта, кг/с;

W – расход нижнего продукта, кг/с;

Ropt – флегмовое число;

– энтальпии потоков, Дж/кг;

rcp – средняя удельная теплота фазового перехода, кДж/кг;

Q пот – тепловые потери (от 3% до 5% от тепла греющего пара) [1]:

(22)

где r –удельная теплота фазового перехода соответствующего компонента, Дж/кг [5];


tср = 95,4 С ;

r нк = 90

r вк = 87

r ср = 90*0,4+87*(1-0,4)= 88,2

r ср = 88,2*4190 = 369558 Дж/кг.

Таблица 3.1-Теплоёмкости компонентов при различных температурах [2].

Низкокипящий ком-т. Высококипящий ком-т.
Ср f ,Дж/кг* К Ср p ,Дж/кг* К Ср w ,Дж/кг* К Ср f ,Дж/кг* К Ср p ,Дж/кг* К Ср w ,Дж/кг* К
2077 1766 2480 2022 1718 2422

(23)

где – массовые доли компонентов, кг/кг;

Ср - теплоёмкости компонентов при различных температурах, Дж/кг* К.

F : Cp см = 2077*0,4+2022*(1-0,4) = 1763,3 Дж/кг*К;

P : Cp см = 1766*0,95+1766(1-0,95) = 2044 Дж/кг*К;

W : Cp см = 2480*0,05+2422(1-0,05) = 2424,9 Дж/кг*К.

(24)

где I - энтальпии потоков, Дж/кг;

Т – температура компонентов, ˚C.

IF = 1763,6*81 = 142851,6 Дж/кг;

IP = 2044*95,4 = 194997,6 Дж/кг;

IW = 2424,9*109,6 = 265769,04 Дж/кг.

D г.п.*( I г.п.- i к) = 0,558*(194997,6-142851,6) + 0,83(265769,04+142851,6) + +0,558*3,16*369558 = 1019886,829

D г.п. = 1019886,829/(0,97*369558) = 2,84 кг/с.

Величину теплопередающей поверхности испарителя рассчитывают на основе уравнения теплопередачи [5]:

(25)

где Q пот – тепловые потери (от 3% до 5% от тепла греющего пара) [1];

D г.п ( I г.п. - i к ) – расход греющего пара, найденного по формуле (21);

K – коэффициент теплопередачи, выбирается по опытным данным в пределах от 300 до2500 Вт/м2* К;

ΔТср – средняя движущая сила процесса теплопередачи.

ΔТср определяется по разнице температур между температурой разделяемой смеси (в кубе колоны) и температурой насыщенного водяного пара при определённом давлении. Обычно средняя движущая сила процесса равна 30 ± 5ºС.

Температура кубового остатка равна Тw =109,6 ºС (см. выше).

Температура насыщенного водяного пара при давлении 3,0 кг/см2 составляет Т=135,9ºС .

(26)

T ср = 135,9 – 109,6 = 26,3 о С



ТºС ТºС

ΔТср

Рисунок 3.1 - Температурная диаграмма для определения средней движущей силы процесса теплопередачи.

3.2 Определение расхода воды в дефлегматоре

При расчёте теплового баланса дефлегматора принимается, что пары дистиллята подвергаются полной конденсации. Тогда расход охлаждающей воды составит [5]:

(27)

где P – мольный расход продукта, кмоль/с;

R – оптимальное флегмовое число;

M см p – мольная масса продукта, кг/кмоль;

rp – удельная теплота фазового перехода, кДж/кг;

Cp – теплоёмкость воды, кДж/кг* К [2];

Cp=4190 Дж/кг* К

T к , T н – конечная и начальная температура охлаждения воды, ˚C. Обычно принимается Tн =12˚CTк =45˚C


(28)

где rp –удельная теплота фазового перехода определённого компонента, кДж/кг [2];

rp = 90*0,95 + 88*(1-0,95) = 89,9*4190 = 376681 Дж/кг

M см p = 91,83 кг/кмоль

3.3 Расчет тепловой изоляции

Основной целью расчета тепловой изоляции является выбор теплоизоляционного материала и расчет его толщины для минимизации тепловых потерь в окружающую среду и обеспечения требований техники безопасности. Расчет тепловой изоляции проводят из условий заданной температуры наружного слоя изоляции, которая не должна превышать 45°С. Толщину слоя теплоизоляционного материала определяют по формуле:

(29)

где – температура внутреннего слоя изоляции tст. =45˚C.

– теплопроводность слоя изоляции.

Примем температуру внутреннего слоя тепловой изоляции равной температуре среды в колонне. .

Выберем в качестве теплоизоляционного материала асбест с Вт/м*К.


Величину тепловых потерь в окружающую среду рассчитаем по уравнению теплоотдачи [3]:

, (30)

где – суммарный коэффициент теплоотдачи конвекцией и излучением, Вт/м2 *К.

Вт/м2 *К.

м.

4. Гидравлический расчет

Основной целью гидравлического расчета является определение гидравлических сопротивлений, которые возникают в процессе прохождения пара через ректификационную колонну из куба через контактные устройства в дефлегматор. Потери напора для всех ректификационных колонн позволяют рассчитать необходимое повышение температуры кипения смеси в кубе колонны.

(31)

где ΔРс – сопротивление сухой тарелки, Па;

ΔРж – сопротивление слоя жидкости, Па;

ΔРб – сопротивление за счёт поверхностного натяжения жидкости, Па; (незначительно можно пренебречь).

(32)

где ω . - скорость пара в горловине колпачка, м/с; определяется по объемному расходу пара и свободному сечению тарелки, м2 /c.

(33)

Верхняя часть аппарата

Нижняя часть аппарата

Сопротивление слоя жидкости

(34)

где

h б – высота барботажного слоя жидкости на тарелке, м;

ρж – плотность жидкости, кг/м3 ;

q – ускорение свободного падения (g=9,8м/с2 ).

hб=0,055м

Верхняя часть аппарата

Нижняя часть аппарата

Полное гидравлическое сопротивление для верха и для низа колонны составляет:

Верхняя часть аппарата

Нижняя часть аппарата

5. М еханический расчет основного аппарата

Цель механического расчета ректификационной колонны является определение размеров отдельных частей и элементов колонны, которые удовлетворяли бы условиям технологической целесообразности, механической прочности и устойчивости.

5.1 Расчет толщины стенок и опоры аппарата

Обечайка – это цилиндрический корпус аппарата, который работает, как правило, под избыточным внутренним или внешним давлением.

Опоры для аппаратов в химической промышленности выбираются из расчета максимальной нагрузки, которую опора должна выдержать, во время испытания. Материал опоры выбирается в зависимости от температуры рабочей среды, емкости аппарата и т.д. Выберем сталь В Ст3 сп3 ГОСТ 380-71.

Толщина стенки обечайки рассчитывается по уравнению:

(35)

где – давление в аппарате, МПа;

– диаметр обечайки, мм;

– предельно допускаемое напряжение для материала изготовления, МПа;

– коэффициент прочности сварного шва, примем равным единице;

– прибавка.


– прибавка на коррозию и эрозию, примем 1,0 мм;

– прибавка на минусовое отклонение по толщине листа, примем 0,7мм;

– технологическая прибавка, примем 0,51 мм.

Предельно допускаемое напряжение для данного материала равно МПа.

мм.

По расчётам, толщина обечайки равняется 2,42, но по техническим требованиям толщина стенки должна составлять минимум 10 миллиметров [4].

Для подбора опор необходимо определить массу и нагрузку аппарата.

Определение массы аппарата.

Масса корпуса:

(36)

где Н – высота аппарата, м;

π – геометрическая постоянная (π =3,14);

D – диаметр колонны, м ;

s – толщина стенки, м [4];

ρ – плотность стали, кг/м2 [4].

кг.

Масса крышки и днища:

(37)


где D – диаметр колонны, м ;

s – толщина стенки, м [4];

ρ – плотность стали, кг/м3 [4].

кг.

Масса тарелок:

(38)

где N – действительное число тарелок;

mm – масса одной тарелки, кг.

кг.

Масса воды при испытании:

(39)

где π – геометрическая постоянная (π =3,14);

D – диаметр колонны, м;

s – толщина стенки, м [4];

ρв – плотность воды, кг/м2 [2].

кг.

Масса аппарата:


(40)

кг

кг

кг

Переведем в МН:

(41)

где Мап – масса аппарата, кг;

g – ускорение свободного падения (g=9,8м/с2 ).

МН

Подберем опору:

Таблица 5.1 - Основные размеры цилиндрических опор для колонных аппаратов [4]

Q, MH Д , мм D1 , мм D2 , мм D б , мм S1 , мм S2 , мм S3 , мм d2 , мм d б , мм Число болтов, Z б
0,4 1200 100 200 500 150 240 140 50 45 32

5.2 Расчёт и подбор патрубков для подвода и отвода потоков, подбор фланцевых соединений

Присоединение трубной арматуры к аппарату, а также технологических трубопроводов для подвода и отвода различных жидких и газообразных продуктов производиться с помощью штуцеров или вводных труб. По условиям работоспособности чаще всего применяются разъемные соединения (фланцевые штуцера).

В химических аппаратах для разъемного соединения составных корпусов и отдельных частей применяются фланцевые соединения, преимущественно круглой формы. На фланцах присоединяются к аппаратам трубы, арматура и т.д.

Диаметр условного прохода (внутренний диаметр) штуцеров для подвода и отвода продуктов рассчитывается на основе уравнения массового расхода и округляется до ближайшего стандартного значения

Расчет диаметра патрубков для отвода и подвода проводится по уравнению:

(42)

где G – определенный расход, кг/с;

π – геометрическая постоянная (π =3,14);

ω – скорость движения маловязкой жидкости под давлением, м/с;

ρ – плотность потока, при определенных условиях, определяется по формуле (17), кг/м3 .

Вход исходной смеси:

=0,0051кг/кг Тf =95,4˚C


w=2м/с

Выход кубового остатка :

0,00038кг/кг Тw =109,6˚C

w=0,1м/с

Вход флегмы:

0,012кг/кг Тp =81˚C

w=20м/с

(43)

(44)


где R – оптимальное флегмовое число;

P – массовый расход продукта, кг/с.

Выход пара:

Тр =81˚C

w=30м/с

(45)

Плотность пара определяется по формуле (13):

Выход жидкости из куба:

Тw =109,6˚C

w=1м/с

(46)

Вход пара:

Тw =109,6˚C

w=25м/с

(47)

Таблица 5.2-Размеры фланцевых штуцеров с внутреннем базовым давлением ОСТ 26-426-79 [4].

Назначение Dy,мм Df,мм Db,мм D,мм dн,мм h,мм dб,мм z s,мм
Выход пара 150 315 280 174 160 18 16 8 3,5
Вход флегмы 32 140 110 38 48 12 14 4 3
Вход пара 200 370 355 225 210 20 16 8 3,5
Выход жидкости из куба 80 205 170 97 85 14 16 4 3,5
Выход кубового остатка 125 260 225 148 135 14 16 4 3,5
Вход исходной смеси 32 140 110 38 48 12 14 4 3
Для манометра 25 100 75 60 33 8 12 4 3
Для указателя уровня 20 90 65 50 26 8 12 4 3
Для установки уровнемера 25 100 75 60 33 8 12 4 3
Для термометра ртутного 25 100 75 60 33 8 12 4 3

5.3 Подбор крышек, днищ для колонных аппаратов

Днища являются одним из основных элементов химических аппаратов. Цилиндрические цельносварные корпуса как горизонтальных, так и вертикальных аппаратов, ограничиваются днищами. Наиболее распространенной формой днищ в сварных химических аппаратах является эллиптическая форма с отбортовкой на цилиндр.

Таблица 4.3. Размеры эллиптических отбортованных стальных днищ с внутренними базовыми диаметрами ГОСТ 6533-78, мм [4].

D вн S ,мм h , мм h в , мм F в , м2 V в , м3
1000 4 50 250 1,24 0,17

Заключение

В процессе проделанной работы была рассчитана ректификационная установка для разделения смеси бензол-толуол.

Были получены следующие данные:

диаметр колонны -1000 мм;

высота колонны – 11,1 м;

толщина цилиндрической обечайки, эллептического днища и крышки 10 мм.

В качестве перераспределителя жидкости принята тарелка ТСК-I.

Рассчитаны материальный и тепловой баланс установки, построены - графики и таблицы.

Список литературы

1 Гусев В.П. Процессы и аппараты химической технологии. Расчет теплообменных аппаратов / Методические указания к курсовому проектирования для студентов Томского химико-технологического колледжа. – Т.: ТХТК. 1994.- 70 с.

2 Гусев В.П., Гусева Ж.А.. Процессы и аппараты химической технологии. Физико-химические и термодинамические свойства веществ / Методическое пособие к выполнению курсового проекта по процессам и аппаратам химической технологии, в 2-х частях / Часть 2. – Т.: ТХТК, 1994. - 69 с.

3 Дытнерский Ю. И. Основные процессы и аппараты химической технологии: пособие по проектированию. — М. : Химия, 1983. — 272 с.

4 Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. Справочник. – Л.: Машгиз, 1970. – 753 с.

5 Иоффе И.Л. Проектирование процессов и аппаратов химической технологии. - Л.: Химия, 1991.- 352 с.

6 Справочник химика. ТомIII: Химическое равновесие и кинетика. Свойства растворов. Электродные процессы. М.: Химия, 1964, 1093с.

7 Брисов Г.С., Брыков В.П., Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию. М.: Химия, 1991. 496с.



Оценить/Добавить комментарий:
Имя:

Оценка:
Неудовлетворительно
Удовлетворительно
Хорошо
Отлично

Работы, похожие на Курсовая работа: Расчёт ректификационной колонны непрерывного действия
Ректификация формалина-сырца
СОДЕРЖАНИЕ Введение 1. Технологическая часть 1.1 Общая характеристика производства, его технико-экономический уровень и обоснование основных ...
Сначала определим мольные массы жидкостей и паров, средние мольные и массовые концентрации жидкостей и паров в колонне.
Мp, Mf - мольная масса дистиллята и исходной смеси, кг/кмоль.
Раздел: Промышленность, производство
Тип: курсовая работа Просмотров: 1142 Комментариев: 0 Похожие работы
Оценило: 0 человек Средний балл: 0 Оценка: неизвестно     Скачать
Автоматизация технологических процессов основных химических ...
Министерство образования Российской федерации Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет) Кафедра ...
где Мi - молярные массы компонентов смеси, кг/кмоль;
Исходная смесь Gп (Gxf) нагревается в подогревателе потока питания 2 до температуры кипения ѭп0 и подается в колонну 1 на тарелку питания (i=f).
Раздел: Рефераты по технологии
Тип: реферат Просмотров: 16559 Комментариев: 9 Похожие работы
Оценило: 17 человек Средний балл: 2.3 Оценка: 2     Скачать
... непрерывного действия для разделения смеси метиловый - этиловый спирт
... государственный технологический университет" Факультет: Химических технологий Кафедра: Промышленной экологии, Процессов и аппаратов химических ...
, где - мольные массы пара и отдельных компонентов, кг/кмоль; ѭср.п ,ѭА, ѭВ - соответствующие им динамические коэффициенты вязкости:
гдеDж- коэффициент диффузии метилового спирта в жидком этиловом спирте, м/с2; Мж.ср.- средняя мольная масса жидкости в колоне, кг/кмоль
Раздел: Рефераты по химии
Тип: дипломная работа Просмотров: 3964 Комментариев: 0 Похожие работы
Оценило: 0 человек Средний балл: 0 Оценка: неизвестно     Скачать
Полный расчет ректификационной колонны
Задание на проектирование Перечень инженерных расчетов: расчет ректификационной колонны; подробный тепловой расчет дефлегматора; ориентировочный ...
где - мольные доли легколетучего компонента в жидкости, а - концентрация легколетучего компонента в паре, находящаяся в равновесии с жидкостью (питанием исходной смеси).
В качестве ректификационной колонны используется аппарат насадочного типа с кольцами Рашига 50мм, обеспечивающий перекрестное движение пара и жидкости, высотой H=6.43 м и диаметром ...
Раздел: Рефераты по химии
Тип: курсовая работа Просмотров: 427 Комментариев: 0 Похожие работы
Оценило: 0 человек Средний балл: 0 Оценка: неизвестно     Скачать
Проект реконструкции цеха первичной переработки нефти и получения ...
Введение На ОАО "Сургутнефтегаз" производят дорожный битум, дизельное топливо и бензиновую фракцию. Все эти производства на сегодняшний день нашли ...
В 1987 году установка претерпела реконструкцию, так как по выполненному проекту (ВНИПИНефтепромхим г. Казань) на установке были установлены ректификационные колонны: для ...
Контактирование паров и жидкости осуществляется в вертикальных цилиндрических аппаратах-ректификационных колоннах, снабженных специальными устройствами - ректификационными ...
Раздел: Рефераты по химии
Тип: реферат Просмотров: 13290 Комментариев: 1 Похожие работы
Оценило: 2 человек Средний балл: 5 Оценка: неизвестно     Скачать
Разработка технологии концентрирования серной кислоты
... СЕРНАЯ КИСЛОТА, РЕКУПЕРИРОВАННЫЕ И УЛОВЛЕННЫЕ КИСЛОТЫ, ОТРАБОТАННАЯ СЕРНАЯ КИСЛОТА, ТЕХНОЛОГИЯ, ПРОЕКТИРОВАНИЕ, КОНЦЕНТРАЦИОННАЯ КОЛОННА ТИПА БМКСХ, ...
При установившемся в денитрационной колонне ГБХ (поз.1) равновесном процессе, HNO3 из смеси кислот, поступающей в колонну (поз.1) на тарелку испарения, частично уходит на ...
где - G 3 - масса кислотной смеси, поступающей в колонну, кг; с 3 - удельная теплоемкость кислотной смеси при температуре 90 oС, кДж / (кг - К) /2/; t 3 - температура поступающей в ...
Раздел: Промышленность, производство
Тип: дипломная работа Просмотров: 5928 Комментариев: 0 Похожие работы
Оценило: 0 человек Средний балл: 0 Оценка: неизвестно     Скачать
Проект производства формалина
РЕФЕРАТ Дипломный проект состоит из 186 страниц, 36 таблиц, 2 рисунка, 19 источников и 8 листов графического материала. Тема дипломного проекта ...
Абсорбционная колонна поз.К1 представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат переменного сечения: нижняя кубовая часть диаметром 2800 мм с шестью встроенными ...
Орошение абсорбционной колонны осуществляется водой, поступающей на 24 тарелку расходом до 6 мЗ/ч и охлажденной в теплообменнике поз.Т6 до температуры не более 25°С. Для ...
Раздел: Промышленность, производство
Тип: дипломная работа Просмотров: 3344 Комментариев: 0 Похожие работы
Оценило: 0 человек Средний балл: 0 Оценка: неизвестно     Скачать
Расчет тарельчатой ректификационной колонны для разделения бинарной ...
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГУ ВПО "ОМКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" им. Ф. М. Достоевского Кафедра химической технологии ...
2.15 в колонну поступает F кмоль исходной смеси, состав которой хF в мольных долях низкокипящего компонента.
хF и хD - мольные доли легколетучего компонента соответственно в исходной смеси и дистилляте, кмоль/кмоль смеси; y*F - концентрация легколетучего компонента в паре, находящемся в ...
Раздел: Рефераты по химии
Тип: курсовая работа Просмотров: 17528 Комментариев: 3 Похожие работы
Оценило: 2 человек Средний балл: 3.5 Оценка: неизвестно     Скачать

Все работы, похожие на Курсовая работа: Расчёт ректификационной колонны непрерывного действия (2548)

Назад
Меню
Главная
Рефераты
Благодарности
Опрос
Станете ли вы заказывать работу за деньги, если не найдете ее в Интернете?

Да, в любом случае.
Да, но только в случае крайней необходимости.
Возможно, в зависимости от цены.
Нет, напишу его сам.
Нет, забью.



Результаты(64330)
Комментарии (1018)
Copyright © 2005-2014 BestReferat.ru bestreferat@mail.ru       реклама на сайте

Рейтинг@Mail.ru