АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Материальный баланс

Читайте также:
  1. Аккумуляция и абляция. Баланс льда и воды в леднике.
  2. Анализ ликвидности баланса
  3. Баланс активных мощностей в системе
  4. Баланс Звіт про фінансові результати
  5. Баланс підприємства ( форма 1)
  6. Балансирующая зарядка литиевой батареи
  7. Балансова вартість товарно-матеріальних цінностей ТзОВ «Соната» на 01.01.20__ р.
  8. Балансування набору СЗГ
  9. Витяг з Балансу підприємства А
  10. Витяг з балансу станом на 31.12.2008 р.
  11. Витяг з балансу умовного підприємства
  12. Внутри микробиома: использование баланса бактерий для избавления от жира

Пусть GD и GW –массовые расходы дистиллята и кубового остатка, кг/ч

Уравнение материального баланса:

Из системы уравнений материального баланса определили:

GW = 4955 кг/ч; GD=2045 кг/ч.

Сделаем пересчет концентраций из массовых долей в мольные.

Мнк (C3H6O) = 58 кг/кмоль – мольная масса НК(ацетон);

Мвк (C7H8) = 92 кг/кмоль – мольная масса ВК(толуол).

Питание:


Дистиллят:

Кубовый остаток:

По диаграмме состав-состав (x-y) (приложение, рис 1.), которую построили по данным о фазовом равновесии разделяемой системы ацетон-толуол [7, с 659] находим = 0,8300 мольная доля НК в паре, равновесном с жидкостью питания.


 

зм
лист
№ документа  
подпись
дата
лист
 
РК 27.01.00.00.000 РР  
 
Вычисляем минимальное флегмовое число:

 

Рабочее флегмовое число:

 

Находим число питания:

 

Составляем уравнения рабочих линий[2, c. 320]:

а) для верхней (укрепляющей) части колонны:

 

б) для нижней (исчерпывающей) части колонны:

 

 


Изм.ю\
Лист
№ документа  
Подпись
Дата
Лист
 
РК 27.01.00.00.000 РР
Разраб.  
Мубаракова Г.И.  
Проверил.  
Гарипов М.Г.
 
 
 
 
 
 
Ректификационная колонна. Определение скорости пара и диаметра  
Лит.
Листов
 
НХТИ гр. 1102
 
Определение скорости пара и диаметра

Средние концентрации жидкости:

а) верх колонны:

б) низ колонны:

Средние концентрации пара (по уравнениям рабочих линий):

а) верх колонны:

б) низ колонны:

Находим средние температуры пара и по диаграмме температура – состав, состав (t-x,y) (приложение, рис 2), которую строим по равновесным данным [7, с. 659]:

= 710 С при

= 96,20 С при

Средние мольные массы пара:

а) верх колонны:

б) низ колонны:

Определяем средние плотности пара:

а) верх колонны:

б) низ колонны:


 

изм
лист
№ документа  
подпись
дата
лист
 
РК 27.01.00.00.000 РР  
 
Средняя плотность пара в колонне:

Находим температуры флегмы и кубовой жидкости по диаграмме t - x,y (приложение, рис 2) [7, с. 659]

при xD и xW: =57,140 C при хD=0,9547

=1000 C при хW=0,0620

По справочникам определяем:

а) плотность жидкого НК = 749,14 кг/м3 при =57,140 C [6, c 427]

б) плотность жидкого ВК = 788кг/м3 при =1000 C [6, c 348]

 

Средняя плотность жидкости в колонне:

Максимально допустимую скорость пара в колонне определяем по формуле[3, c. 322]:

м/с

Коэффициент вычисляем по формуле[8, c. 515]:

м/с

где Н - межтарельчатое расстояние принимаем Н=0,4 м; q-линейная плотность орошения, т.е. отношение объемного расхода жидкости к периметру слива П (длине сливной планки):

q = q0 = 10 - 25 м2/ч, возьмем q=10 м2/ч.

k1 =1,15; k2=1 при атмосферном давлении и повышенном давлениях;

k3=0,34 . 10-3 .

Определим мольную массу дистиллята:

Средняя температура пара в колонне:

Объемный расход пара в колонне:

м3

 

изм
лист
№ документа  
подпись
дата
лист
 
РК 27.01.00.00.000 РР  
 
Вычисляем диаметр колонны:

Выбираем по справочнику ближайший больший диаметр колонны D = 600 мм = 0,6 м [4, c 222]

Фактическая скорость:

Определяем периметр слива П=(0,7÷0,75) . D =0,7. 0,6 = 0,4200 м


м, где R – радиус колонны

Определяем среднюю мольную массу жидкости в верхней части колонны:

Объемный расход в верхней части колонны:

Линейная плотность орошения в верхней части колонны:

м3

сравниваем q1 c ранее принятым значением q0. Так разница qi+1 – q= |4,993-10|=5,007.

 

Изм
Лист
№ документа
ПодписьП
Дат
ЛистЛ
 
РК 27.01.00.00.000 РР
Разраб.
Мубаракова Г.И
Проверил.
Гарипов
 
 
 
 
 
 
Ректификационная колонна. Определение числа тарелок и высоты
Лит.Ли
ЛистовЛис
 
НХТИ гр. 1102НХТИ гр.
 
Определение числа тарелок и высоты

 

Строим рабочую диаграмму процесса ректификации y-x т.е. чертим равновесную и рабочие лини процесса.

Вписываем прямоугольные треугольники между равновесной и рабочими линиями в интервале (xw - xd) (приложение, рис 3). Получаем число теоретических тарелок в верхней и нижней частях колонны:

Находим по справочникам коэффициент относительной летучести компонентов

= 1516 мм.рт.ст. [3,с 565]

= 279 мм.рт.ст. [3,с 565]

Средняя концентрация жидкости в колонне:

Коэффициент динамической вязкости жидкости смеси при средней температуре в колонне:

[3, с 516]

[3, с 517]

Вязкость жидкой смеси находим по формуле:

Вычисляем произведение:

 

изм
лист
№ документа  
подпись
дата
лист
 
РК 27.01.00.00.000 РР  
 
Находим по рис.7.4 [3, с. 323] средний КПД тарелок:

Длина пути жидкости на тарелке:

l =D-2. b=0,6-2. 0,1009=0,3982м

Так как l = 0,3982, то =0[3, с 324, рис 7.5]

=0,4400∙(1+0)=0,44

Вычисляем число действительных тарелок в верхней и нижней части колонны:

Общее число тарелок в колонне с запасом:

Тарелка питания – 6 тарелка.

Высота тарельчатой части колонны:

=(12-1)·0,3=3,3 м.

 

Изм.ю\
Лист
№ документа  
Подпись
Дата
Лист
 
РК 27.01.00.00.000 РР
Разраб.  
Мубаракова Г.И.  
Проверил.  
Гарипов М.Г.
 
 
 
 
 
 
Ректификационная колонна. Гидравлический расчет колонны  
Лит.
Листов
 
НХТИ гр. 1102
 
Гидравлический расчет колонны

 

Гидравлическое сопротивление тарелки равно сумме потерь напора на сухой тарелке и в слое жидкости:

, Па

а) верхняя часть колонны:

Потеря напора на неорошаемой тарелке:

-коэффициент сопротивления, для клапанной тарелки при полностью открытом клапане

 

где f=0,1-доля свободного сечения тарелки [5, с. 222]; -средняя плотность пара в верхней части колонны

 

Потеря напора в слое жидкости

 

-высота сливной планки принимаем м

-подпор жидкости при прямой сливной планке:

-объемный расход жидкости в верхней части колонны, м3

-средняя плотность жидкости в верхней части колонны, кг/м3

 


 

изм
лист
№ документа  
подпись
дата
лист
 
РК 27.01.00.00.000 РР  
 
Фрагмент колонны:

 

Н – межтарельчатое расстояние; hп – высота сливной планки; b – максимальная ширина сливного кармана; у – вылет ниспадающей струи; ∆ - градиент уровня жидкости; ∆h – подпор жидкости над планкой; h – высота слоя не вспененной жидкости.

 

Вычисляем сопротивление орошаемой тарелки:

 

б) нижняя часть колонны:

Сопротивление сухой тарелки:

Средняя мольная масса жидкости в нижней части колонны:

 

Средняя мольная масса питания:

 

Объемный расход жидкости в нижней части колонны:

Подпор жидкости над сливной планкой:

 

изм
лист
№ документа  
подпись
дата
лист
 
РК 27.01.00.00.000 РР  
 
Сопротивление слоя жидкости на тарелке:

 

Сопротивление орошаемой тарелке:

 

Суммарное сопротивление всех тарелок:

Проверка работоспособности тарелок

 

Она проводится по величине межтарельчатого уноса жидкости или по пропускной способности переливного устройства.

Тарелка работает устойчиво при

-высота слоя вспененной жидкости в переливном кармане, м; -вылет ниспадающей струи, м; -максимальная ширина переливного кармана, м.

 

 

- относительная плотность вспененной жидкости для слабо- и средне-вспенивающихся жидкостей приняли равным -высота слоя невспененной жидкости в сливном устройстве:

∆ - градиент уровня жидкости, для клапанных тарелок принимаем ∆ = 0,005[9, с. 287];

сопротивление движению жидкости в перетоке:

-скорость жидкости в минимальном сечении переливного кармана:

 

 

изм
лист
№ документа  
подпись
дата
лист
 
РК 27.01.00.00.000 РР  
 

для средне- и слабопенящихся жидкостей;

 

-скорость всплывания пузырей грибообразной форм:

-средний коэффициент поверхностного натяжения жидкости при средней температуре в колонне:

- для ацетона при tСР= 78,570С, [4, с 526]

- для толуола при tСР= 78,570С, [4, с. 527]

Вылет струи:

м

 

Рабочая скорость пара в отверстии тарелки не должна быть меньше минимальной скорости пара в отверстии тарелки, обеспечивающей беспровальную работу клапанной тарелки:

14,48 >3,22 м/с

0,446<0,4+0,05 (0,446<0,45)

0,0331<0,1009

Т.к. условие выполняется, тарелки работают устойчиво.

 

Изм.ю\
Лист
№ документа  
Подпись
Дата
Лист
 
РК 27.01.00.00.000 РР
Разраб.  
Мубаракова Г.И.  
Проверил.  
Гарипов М.Г.
 
 
 
 
 
 
Ректификационная колонна. Тепловой расчет установки  
Лит.
Листов
 
НХТИ гр. 1102
 
Тепловой расчет установки

5.1 Расход тепла, отдаваемого парами воде при конденсации в дефлегматоре:

- теплота конденсации паров:

=524 . 103 Дж/кг при , [6, с 375]

=395. 103 Дж/кг при , [6, с 372]

 

5.2 Расход тепла, получаемого кубовой жидкостью от греющего пара в кипятильнике:

при

при

при

Снк и Свк удельные массовые теплоемкости НК и ВК при температуре tв, tн , tF.

[3, с 562]; tF определяем по диаграмме t – x,y по хF (приложение, рис 2).

5.3 Расход тепла в паровом подогревателе питания:

при

и удельные массовые теплоемкости НК и ВК при температуре tср [3,с 562].

5.4 Расход тепла, отдаваемого дистиллятом воде в холодильнике:


 

изм
лист
№ документа  
подпись
дата
лист
 
РК 27.01.00.00.000 РР  
 
при

5.5 Расход тепла, принимаемого водой от кубового остатка в холодильнике:

при

Расход греющего пара с давлением Рабс=4 атм. и степенью сухости X=95%

а) в кипятильнике

=2141 . 103 Дж/кг удельная массовая теплота конденсации греющего пара при давлении 4 атм. [3,с 550]

 

б) в подогревателе питания:

 

Всего пара 0,2761+0,1007=0,3768 кг/с или 1,356 т/ч

 

Расход охлаждающей воды при нагреве её на 20 0С

а) в дефлегматоре:

- теплоемкость воды при 200C [3,с 537]

 

б) в холодильнике дистиллята:

 

в) в холодильнике кубового остатка:

Всего воды 5,8711+0,4848+2,201= 8,5569 кг/с или 30,805 т/ч

Изм.ю\
Лист
№ документа  
Подпись
Дата
Лист
 
РК 27.01.00.00.000 РР
Разраб.  
Мубаракова Г.И  
Проверил.  
Гарипов М.Г.
 
 
 
 
 
 
Ректификационная колонна. Расчёт диаметров штуцеров  
Лит.
Листов
 
НХТИ гр. 1102
 
Расчёт диаметров штуцеров

Диаметры штуцеров находим по объемному расходу Q жидкости или пара и максимально-допустимой скорости в штуцерах потока жидкости (газа).

Скорость выбираем из ориентированного интервала [3, с.17]

Поток жидкости при движении самотеком:

Для флегмы, кубовой жидкости и кубового остатка принимаем ; поток жидкости в напорных трубопроводах: ; для исходной смеси принимаем газы при атмосферном или близком к нему давлении в трубопроводах для выходящих из колонны паров и парожидкостной смеси принимаем

1.Диаметр штуцера для ввода в колонну питания:

При температуре питания tF = 71,000 С по справочникам определяем:

а) плотность жидкого НК = 731,4 кг/м3 [6, c 427]

б) плотность жидкого ВК = 818,7 кг/м3 [6, c 348]

Плотность питания:

Объемный расход питания:

Выбираем диаметр штуцера по ближайшим стандартным диаметрам. По

таблице 10.2. [6, с. 175] d=50 мм.


 

изм
лист
№ документа  
подпись
дата
лист
 
РК 27.01.00.00.000 РР  
 
2. Диаметр штуцера для подачи флегмы:

Массовый расход флегмы:

Объемный расход флегмы:

= 748 кг/м3 при =57,140 C [6, c 247]

Выбираем стандартный диаметр d=50 мм.

[6, с. 175]

 

3. Диаметр штуцера для вывода паров из колонны:

Массовый расход паров:

Плотность паров:

Объемный расход паров:

Выбираем стандартный диаметр dу=150 мм.

[6, с. 175]

 

4. Диаметр штуцера для вывода кубовой жидкости из колонны:

Средняя мольная масса питания:

Мольный расход питания:


 

 

изм
лист
№ документа  
подпись
дата
лист
 
РК 27.01.00.00.000 РР  
 
Мольный расход флегмы:

Мольный расход кубовой жидкости:

Массовый расход кубовой жидкости:

Объемный расход кубовой жидкости:

= 790 кг/м3 при tн = 1000С, [6, c 348]

Выбираем стандартный диаметр dу=125 мм.

[6, с. 175]

 

5. Диаметр штуцера для выхода кубового остатка:

Объемный расход кубового остатка:

= 790 кг/м3 при tн = 1000 С, [4, c 512]

Выбираем стандартный диаметр dу=100 мм.

[6, с. 175]

 

6. Диаметр штуцера для ввода парожидкостной смеси в куб колонны:

Массовый расход парожидкостной смеси:

Плотность паров:

 

 

изм
лист
№ документа  
подпись
дата
лист
 
РК 27.01.00.00.000 РР  
 
где Рн – абсолютное давление в кубе колонны

Рн б+∆Р, Па

Рб=101325 Па; ∆Р=14389 Па; Р0=101325 Па

Объемный расход парожидкостной смеси:

Выбираем стандартный диаметр dу=150 мм.

[6, с. 175]

 

Определяем диаметры штуцеров для теплоносителей – водяного пара и воды.

7. Диаметр штуцера для подогревателя питания:

Плотность пара при абсолютном давлении 4 атм. ρП=2,12 кг/м3

Объемный расход пара:

Выбираем стандартный диаметр dу=150 мм.

[6, с. 175]

 

8. Диаметр штуцера для кипятильника:

Объемный расход пара:

Выбираем стандартный диаметр dу=80 мм.

[5, с. 175]

 

9. Диаметр штуцера для холодильника дистиллята:

Плотность воды принимаем ρВ=1000 кг/м3


 

изм
лист
№ документа  
подпись
дата
лист
 
РК 27.01.00.00.000 РР  
 
Объемный расход воды:

 

Выбираем стандартный диаметр dу=25 мм.

[6, с. 175]

 

10. Диаметр штуцера для дефлегматора:

Объемный расход воды:

Выбираем стандартный диаметр dу=80 мм.

[6, с. 175]

 

11. Диаметр штуцера для холодильника кубового остатка:

Объемный расход воды:

Выбираем стандартный диаметр dу=50 мм.

[6, с. 175]

 

 

Изм.ю\
Лист
№ документа  
Подпись
Дата
Лист
 
РК 27.01.00.00.000 ПЗ
Разраб.  
Мубаракова Г.И.  
Проверил.  
Гарипов М.Г.
 
 
 
 
 
 
Ректификационная колонна. Подбор стандартных деталей  
Лит.
Листов
 
НХТИ гр. 1102
 
Подбор стандартных деталей


1 | 2 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.093 сек.)