Здесь можно найти учебные материалы, которые помогут вам в написании курсовых работ, дипломов, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение оригинальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение оригинальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения оригинальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, РУКОНТЕКСТ, etxt.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии так, что на внешний вид, файл с повышенной оригинальностью не отличается от исходного.

Работа № 114120


Наименование:


Курсовик Расчет ректификационной установки непрерывного действия

Информация:

Тип работы: Курсовик. Добавлен: 07.11.2018. Год: 2018. Страниц: 25. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРОМЫШЛЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И ДИЗАЙНА»
ВЫСШАЯ ШКОЛА ТЕХНОЛОГИИ И ЭНЕРГЕТИКИ
Институт технологии
Кафедра процессы и аппараты химической технологии


Курсовая работа
По дисциплине «Процессы и аппараты химической технологии»
на тему:
Расчет ректификационной установки непрерывного действия



Выполнила: студент учебной группы №832


Санкт-Петербург
2018
Оглавление
Введение 3
1.Расчет ректификационной колонны 5
1.1. Переход к мольным концентрациям 5
1.2. Определение минимального и рабочего флегмовых чисел 6
1.3. Материалбный баланс процесса 7
1.4.Определение число теоретических ступеней процесса ректификации графическим способом 9
1.5.Вычисление числа действительных тарелок 10
1.6. Определение размеров колонны 10
1.7. Тепловые расчёты установки 13
2.Расчёт вспомогательного оборудования 17
2.1. Расчёт трубопровода 17
2.2. Расчёт теплообменной аппаратуры 20
Расчёт пластинчатого подогревателя (конденсатора) 20
для исходной смеси 20
2.3. Расчёт и выбор насоса для подачи исходной смеси на установку 22
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 24


Введение

Ректификация – это ступенчатое или непрерывное взаимодействие непрерывных по составу жидкости и пара. При этом жидкость по колонне стекает сверху вниз, а пар поднимается снизу вверх.
Ректификация проводится:
- при атмосферном давлении;
- под вакуумом (применяется в том случае, если компоненты имеют высокую температуру кипения ). Вакуум снижает температуру кипения.
- при повышенном давлении ( применяется для разделения газовых смесей, находящихся в жидком состоянии).
Рассмотрим схему ректификационной установки непрерывного действия для разделения смеси этиловый спирт – вода при атмосферном давлении (рис. 1).
В системе этиловый спирт – вода:
Т_(кип.э.с.)=78,3?;
Т_(кип.воды)=100?.

Рис.1 Схема ректификационной установки непрерывного действия: 1 - ёмкость для исходной смеси; 2, 9 - насосы; 3 – теплообменник-подогреватель; 4 - кипятильник; 5 - ректификационная колонна; 6 - дефлегматор; 7 - холодильник дистиллята; 8 - ёмкость для сбора дистиллята, 10- холодильник кубовой жидкости; 11- ёмкость для кубовой жидкости.

Исходную смесь из промежуточной емкости 1 центробежным насосом 2 подают в теплообменник 3, где она подогревается до температуры кипения. Нагретая смесь поступает на разделение в ректификационную колонну 5 на тарелку питания, где состав жидкости равен составу исходной смеси С_Н.
Стекая вниз по колонне , жидкость взаимодействует с поднимающимся вверх паром , образующимся при кипении кубовой жидкости в кипятильнике 4. Начальный состав пара примерно равен составу кубового остатка x_w , т. е. обеднен легколетучим компонентом . В результате массообмена с жидкостью пар обогащается легколетучим компонентом. Для более 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. Часть конденсата выводится из дефлегматора в виде готового продукта разделения - дистиллята, который охлаждается в теплообменнике 7 и направляется в промежуточную емкость 8.
Из кубовой части колонны насосом 9 непрерывно выводится кубовая жидкость - продукт, обогащенный труднолетучим компонентом, который охлаждается в теплообменнике 10 и направляется в емкость 11.
Таким образом, в ректификационной колонне осуществляется непрерывный неравновесный процесс разделения исходной бинарной смеси на дистиллят ( с высоким содержанием легколетучего компонента ) и кубовый остаток (обогащенный труднолетучим компонентом).


1.Расчет ректификационной колонны
1.1. Переход к мольным концентрациям

Исходные данные:
Разделяемая смесь – этиловый спирт – вода
Производительность по исходной смеси 7600 кг/ч
Концентрация легколетучего компонента (в масс. %):
- в исходной смеси 18%
- в дистилляте 93%
- в кубовом остатке 0,021%
Температура исходной смеси 21?
Давление в колонне 760 мм рт.ст.
Конструкция колонны – тарельчатая с круглым колпачками
Обогрев колонны острым паром

Используя формулу из табл.6.2.[2], выразим заданные массовые концентрации исходной смеси, дистиллята и кубового остатка в мольных долях.
Молярная доля НКК в дистилляте:
x_D=((x_D ) ?/M_э )/((x_D ) ?/M_э +((1-(x_D ) ?))/M_в )=(0,93/46)/(0,93/46+((1-0,93))/18)=0,839
где M_э=46г/моль – мольная масса этилового спирта;
M_в=18 г/моль – мольная масса воды.
Мольная доля НКК в исходной смеси:
x_F=((x_F ) ?/M_э )/((x_F ) ?/M_э +((1-(x_F ) ?))/M_в )=(0,18/46)/(0,18/46+((1-0,18))/18)=0,0791
Мольная доля НКК в кубовом остатке:
x_w=((x_w ) ?/M_э )/((x_w ) ?/M_э +((1-(x_w ) ?))/M_в )=(0,0021/46)/(0,0021/46+((1-0,0021))/18)=0,0000823


1.2. Определение минимального и рабочего флегмовых чисел

На рис.2 диаграммы у-х линия равновесия построена по данным тал.2 [1]. Для расчета минимального флегмового числа R_min заданные массовые концентрации исходной смеси, дистиллята и кубового остатка переводим в мольные доли (см. п.1.1).
Затем от оси абсцисс из точек с абсциссами x_D=0,839 (точка А) и x_F=0,0791 (точка В) восстанавливаем перпендикуляры до пересечения с диагональю квадрата. Соединяем точки А и В. Так как прямая пересекает линию равновесия, то из точки А проводим касательную к линии равновесия и определяем значение отрезка S, отсекаемого этой касательной на оси ординат. Отрезок АВ определяет положение рабочей линии укрепляющей части колонны при R_min , что даёт рассчитать значение минимального флегмового числа. Эта рабочая линия отсекает на оси ординат отрезок S=0,3. По уравнению (1) [1] рассчитываем величину минимального флегмового числа:
R_min=(x_D-S)/S=(0,839-0,3)/0,3=1,796
Для расчета рабочег флегмового числа воспользуемся упрощённым методом оптимизации. Расчеты проводятся на ЭВМ по программе, которая учитывает эффективность верхней и нижней частей колонны у тарелки питания и у верхней тарелки, а также эффективность куба.
При проведении расчёта эффективности колонны,были получены следующие данные:
Рабочее флегмовое число Число теоретических тарелок n_Т (R+1)
В колонне n_Т В нижней её части n_ТН В верхней её части n_ТВ
1,9756 32,66393 7,791945 24,87199 97,1948
2,3348 25,63985 6,717081 18,92277 85,50379
2,694 22,12883 5,999787 16,12904 81,7439
3,0532 20,40565 5,509597 14,89606 82,70821
3,4124 19,29465 5,130643 14,16401 85,13572
3,7716 17,84253 4,802754 1303977 85,1374
4,1308 17,20824 4,549326 12,65891 88,29204
4,49 16,71878 4,351753 12,36703 91,78613
4,849201 16,32435 4,189944 12,1344 95,48439
5,208401 15,99209 4,05159 11,9405 99,28528

Используя полученные данные (таблица 1), определим оптимальное значение рабочего флегмового числа. Упрощённый метод основан на допущении, что затраты на процесс ректификации пропорциональны объёму ректификационной колонны. Принимают, что рабочий объём колонны пропорционален произведению n_Т (R+1), где n_Т – числа теоретических тарелок.
n_Т (R+1)=f(R).
R_опт=2,694.
В целях сравнения проведём расчёт рабочего флегмового числа по формуле 7.12 [2]
R=1,3R_min+0,3=1.3•1.796+0,3=2.6348.


1.3. Материалбный баланс процесса
При обогреве ректификационной колонны непрерывного действия острым паром, которой подаётся в куб колонны под нижнюю тарелку, уравнения материального баланса можно составить только через мольные расходы и мольные доли низкокипящего компонента а паровой и жидкой фазах. Так как мольный расход G_V не изменяется по всей высоте колонны, а изменяется только его состав, то можно составить уравнение материального баланса по всем компонентам, участвующим в процессе (в мольных расходах).
Для того, чтобы провести расчет материальных потоков по уравнениям (8), (9) и (6) [1] необходимо по заданному расходы рассчитать мольный расход исходной смеси:
G_F=(G_F ) ?/M_см ;
Где G_F и (G_F ) ? – соответственно мольный и массовый расход исходной смеси;
M_см – мольная масса исходных смеси.
M_см=M_A•x_F+M_В•(1-x_F )=46,07•0.0971+18(1-0.0791)==20.220 кмоль/кг
M_A- мольная масса этилового спирта.
M_В- мольная масса воды.
Мольный расход исходной смеси:
(G_F ) ?=7600 кг/ч
G_F=7600/20,220=375,87 кмоль/час=0,1044 кмоль/с.
Мольный расход кубового остатка:
G_W=G_F (x_D+R•x_F)/(x_D+R•x_W );
G_W=375,87 (0,839+2,6348•0,0791)/(0,839+2,6348•0,0000823)=469,11 кмоль/час=0,130 кмоль/с.
Мольный расход дистиллята:
G_D=G_F (x_F-x_W)/(x_D+R•x_W )
G_D=375,87 (0,0791-0.0000823)/(0,839+2,6348•0,0000823)=35,39 кмоль/час=0,00983 кмоль/с.
Мольный расход острого пара:
G_V=G_D (1+R)
G_V=35,39(1+2,6348)=128,6 кмоль/час=0,0357 кмоль/с.
Проверка результатов вычислений осуществляется по уравнению (11) [1].
G_F+G_V=G_D+G_W;
0,1044+0,0357=0,00983+0,130
0,1401=0,1398 – равенство выполняется.
Пересчёт мольных расходов в массовые по уравнению (12) [1].
Массовый расход дистиллята:
(G_D ) ?=G_D•M_смD
Где M_смD=M_A•x_D+M_В•(1-x_D ) – мольная масса дистиллята
M_смD=46,07•0,839+18(1-0,839)=41,550 кмоль/кг.
(G_D ) ?,G_D – массовый и мольный расход дистиллята
(G_D ) ?=0,00983•41,550=0,408 кг/с.
Массовый расход кубового остатка:
(G_W ) ?=G_W•M_смW
Где M_смW=M_A•x_W+M_В•(1-x_W ) – мольная масса кубового остатка
M_смW=18 кмоль/кг, т.к. (x_W ) ?=0,0000823
(G_W ) ?,G_W - массовый и мольный расход кубового остатка.
(G_W ) ?=0,130•18=2,34 кг/с.
Массовый расход острого пара:
(G_V ) ?=G_V•M_смV
Где M_смV=M_A•x_V+M_В•(1-x_V ) – мольная масса кубового остатка
M_смV=18 кмоль/кг,
(G_V ) ?,G_V - массовый и мольный расход кубового остатка.
(G_V ) ?=0,0357•18=0,6426 кг/с.
В дальнейшем расход греющего (острого) пара уточняется при решении уравнения теплового баланса колонны.

1.4.Определение число теоретических ступеней процесса ректификации графическим способом

Для определения числа теоретических тарелок графическим способом на диаграмме у-х (см. предложение), на которой изображена линия равновесия, необходимо привести рабочие линии для укрепляющей и исчерпывающей частей колонны.
При обогреве куба ректификационной колонны острым паром уравнения рабочих линий принимают вид:
Для укрепляющего части колонны:
y=R/(R+1)•x+x_D/(R+1)=2,6348/(2,6348+1)•x+0,839/(2,6348+1)=0,7249•x+0.231.
Для исчерпывающей части колонны:
F=G_F/G_D =(x_D-x_W)/(x_F-x_W )=(0.839-0.0000823)/(0.0791-0.0000823)=10,62 – относительный (на 1кмоль дистиллята ) мольный расход питания (исходной смеси).
y=(R+F)/(R+1)•x-(R+F)/(R+1)•x_W=(2,6348+10.62)/(2,6348+1)•x-(2,6348+10.62)/(2,6348+1)•0.0000823;
y=3,65•x-0,0003.
При R_опт=2,6348
S=x_D/(R+1)=0.839/(2.6348+1)=0.231....
Выбор насоса осуществляется по данным приложения 1.1 стр 38 [2] при условии: Q и Н для насоса должно быть несколько больше рассчитанных значений V_F и Н_с. Подходящей моделью является насос – Х45/31. Основные его параметры: Q=1,25•?10?^(-2) м^3/с; Н=13,6 м; n=48,3 с^(-1); ?=0,60.
Электродвигатель АО2-51-2 (N=10 кВт; ?_дв=0,88).


БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Ректификационная установка непрерывного действия: методические
указания к расчету курсового проекта /сост. О.А.Кокушкин, А.О.Никифоров,
М.В.Завьялов; -СПб ГТУРП. СПб., 2007.
Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу
процессов и аппаратов химической технологии. 12-е изд. М.:ООО ТИД «Альянс»,2005.
Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по
проектированию /Под ред. Ю.И.Дытнерского/ Изд.3-е. -М.: «Альянс»,2007.
Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. 13-е изд. М.:ООО ТИД «Альянс»,2005.



Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru


Смотреть похожие работы

* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.