Расчет ректификационной установки непрерывного действия с разработкой ректификационной колонн

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 31 Июля 2014 в 19:54, курсовая работа

Краткое описание

Современная промышленность требует все больше чистых и особо чистых материалов. Поэтому производство становится еще более важным, сложным и дорогостоящим, а технологиям по разделению веществ и их очистке от примесей уделяется все большее внимание.
Наиболее распространенной промышленной технологией разделения является ректификация.
Ректификация известна с начала девятнадцатого века, как один из важнейших технологических процессов.

Содержание

Введение
Основные сведения о процессе ректификации.
Технологическая схема ректификационной установки с описанием организации процесса ректификации.
Расчет процесса ректификации и определение основных технологических параметров.
Расчет и выбор основных конструктивных параметров ректификационной колонны.
Заключение.
Литература.

Прикрепленные файлы: 1 файл

ПиАкурсач.doc

— 1.52 Мб (Скачать документ)

 

и проводим эту линию АВ при условии, что точка А лежит на диагонали диаграммы у —х и соответствует х= xd.

Вид равновесной и рабочей линии для нашего процесса представлены

на рисунке 6.

Отрезок рабочей линии DC для исчерпывающей нижней части колонны проводим из точки С, на диагонали диаграммы с координатой xw до пересечения с линией для укрепляющей верхней части колонны в точке D с координатой .

Значения температур принимаем равными температуре кипения водно-спиртовой смеси соответствующей концентрации (Приложение 1).

Значение теплоёмкости для водно-спиртовой смеси с массовой концентрацией спирта приближённо можно найти по формуле

,

Здесь

са = 2,67 кДж/кг

К - массовая теплоёмкость спирта;

сь = 4,19 кДж/кг

К - массовая теплоёмкость воды.

 кДж/кг

К;

 кДж/кг

К;

 кДж/кг

К.

Потери теплоты в окружающую среду составляют 3...5 % от затрат теплоты на сам процесс и таким образом общий расход теплоты можно рассчитать по формуле

;

 

 

 

Расход греющего пара находится по формуле

=738,682

где,

  и - энтальпия насыщенного пара и энтальпия конденсата. Эти значения находят по таблицам воды и водяного пара для соответствующего давления (Приложение 4).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Расчет основных размеров ректификационной колонны

К основным размерам ректификационной колонны относятся ее диаметр D и рабочая высота Н.

Диаметр колонны определяем из условия обеспечения рабочей скорости пара в колонне по формуле

 

где,

- объемный расход пара в колоне

- рабочая скорость пара м/с.

Предельно допустимую скорость пара находят по эмпирической формуле

=0,05

Где,

 и  - средние плотности соответственно жидкости и пара в колонне.

Среднюю плотность жидкости в колонне рассчитываем как полусумму плотности жидкости  перегонном кубе и дистиллята.

Плотность жидкой смеми находим, учитывая массовые доли компонентов по формуле

где,

а –массовая доля спирта, %;

 и  - плотность спирта и воды при соответствующе температуре, кг/.

 

 

Определяем плотность кубового остатка по графику =956; и  плотность дистиллята =756

Значение плотности жидкой смеси для соответствующей концентрации и температуры можно найти по графику (Приложение 3.).

Среднюю плотность пара, принимаем что над поверхностью жидкости в кубе пар имеет такую же мольную концентрацию как и кубовый остаток , а пар на выходе конце

 

 

 

=0,05

Рабочую скорость пара в колонне можно принять

=

 

=0,77

Объемный расход пара , можно найти приближенно по формуле

 

,

 

 

 

где,

  - средняя температура пара в колонне.

 

Рабочую высоту колонны рассчитываем по формуле

 

 

где,

- действительное число тарелок;

- расстояние между тарелками, м.

Действительное число тарелок находим сначала, определив графическим методом теоретическое количество тарелок .

Теоретическое количество тарелок находят, построив в пространстве между ступеньками между действительной и равновесной линий концентрации для системы жидкость – пар ( рис.3). При этом принимается, что на каждой тарелке достигается состояние равновесия и число ступеней равно количеству теоретических тарелок. Действительное число тарелок

 

 

где,

  - КПД тарелок, который принимают в пределах

Минимальное допустимое расстояние между тарелками принимают из условия обеспечения гидравлического затвора, т.е.

где,

- гидравлическое сопротивление  тарелки, Па;

- средняя плотность жидкости  в колонне, кг/

- ускорение свободного падения, м/

Сопротивление колпачковых тарелок рассчитывается в соответствии с методическими уравнениями

 

где,

  - сопротивление неорошаемой  тарелки, Па;

- статическое сопротивление  столба жидкости, Па.

В свою очередь

 

 

где,

  - коэффициент сопротивления неорошаемой тарелки

- скорость пара в отверстиях  тарелки, м/с;

- средняя плотность пара, кг/

Скорость пара в отверстиях тарелки

=

=

где,

  - уточненное после корректировки диаметра колонны значение рабочей  скорости, м/c;

- относительная площадь отверстий  тарелки 

Cтатическое  сопротивление столба жидкости

=(

 

где,

  - высота погружения  прорезей колпачка, м;

 высота открытия прорезей  колпачка, = 2/3

(здесь - высота прорезей  колпачка, м;

- подпор жидкости над сливной  перегородкой, м;

- средняя плотность жидкости  в колонне, кг/;

g- ускорение свободного падения, м/

 

Высота погружения прорезей принимают равной

Высоту прорезей колпачка принимают в соответствии с их технической характеристикой (Приложнение 7).

Подпор жидкости над сливной перегородкой рассчитывается по значению расхода жидкости на единицу длины сливной перегородки

,

c

где,

  - средний расход жидкости в колонне,

- длина сливной линии  перегородки, м.

Средний расход жидкости находим как полусумму расхода для верхней (укрепляющей) и нижней (исчерпывающей) части колонны

 

где,

  - плотность дистиллята при температуре кипения, кг/;

- плотность кубового остатка  при температуре кипения, кг

Длина сливной линии перегородки является конструктивным размером колпачковой тарелки, и ее величину можно принять равной

 

 

Диаметры патрубков для ввода исходной смеси, пара из выносного кипятильника и вывода пара и кубового остатка из колонны рассчитываются по формуле

,

где,

  - диаметр соответствующего патрубка, м;

- массовый расход соответствующего  компонента, кг/с;

- плотность соответствующего  компонента, кг/

- скорость течения компонента  в патрубке, м/c

При этом массовый расход составляет:

Для исходной смеси =

=

 

Для кубового остатка =

=
=0,27.

 

Для вывода пара из колонны

.

 

Диаметр патрубка для ввода пара из кипятильника можно принять одинаковым, как и для вывода пара из колонны, поскольку объемный расход пара по колонне практически неизменен.

Скорость течения для пара применяется:

Для пара

Для жидкости

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

В данной курсовой работе рассмотрена тема разделения смесей с помощью процесса ректификации.  Была выбрана наиболее эффективная ректификационная колонна с колпачковыми тарелками. Приведена и разработана технологическая схема ректификационной установки с описанием организации процесса ректификации. Выполнен расчет материального баланса,

флегмового числа, основных размеров колонны – высоты, диаметра. Рассчитан тепловой баланс колонны и расход тепла. Изучен технологический процесс ректификационной колонны.

 В курсовой работе представлены  чертежи: технологическая схема ректификационной установки непрерывного действия; основной аппарат ректификационная колонна.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

 

  1. Кавецкий I .Д., Васильев Б.В 11роцессы и аппараты пищевой технологии. - М: Колос. 2000. - 551 с.
  2. Кавецкий Г'.Д. Расчёт ректификационной установки непрерывного действия: Учебное пособие по выполнению курсового проекта. -

М. :МГЗИПП, 1998.-22с.

  1. Процессы и аппараты пищевых производств: учеб. для вузов/А.Н. Остриков и др. ; под ред. А.Н.Острикоза. -СПб. : ГИОРД, 2012. -616с.
  2. Харламов С.В. Практикум по расчету и конструированию машин и аппаратов пищевых производств: Учебн. пособие. - Л.: Агропромиздат, 1991. - 256 с.
  3. http://diplomnaya.sokolbank.ru/himiya/proekt-rektifikatchionnoiy-ustanovki-neprerivnogo-deiystviya-dlya-razdeleniya-smesi-metiloviiy---etiloviiy-spirt.html
  4. http://otherreferats.allbest.ru/manufacture/00100432_0.html
  5. http://turboreferat.ru/construction/rektifikacionnaya-kolonna/179759-900033-page1.html
  6. http://www.webkursovik.ru/kartgotrab.asp?id=-101015

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Информация о работе Расчет ректификационной установки непрерывного действия с разработкой ректификационной колонн