Расчет установки непрерывной ректификации смеси

[pic 1]

Отчёт по домашней работе

«Расчет установки непрерывной ректификации смеси»

Выполнил студентка:

Брошук П.А.

Группа: ХЕБО-03-17

Преподаватель:

Захаров М.К.

Москва 2020

Задание:

В ректификационную колонну непрерывного действия поступает      L1= 4,0 кг/с бинарной смеси метанол-этанол с концентрацией а1= 0,35 кг/кг. Концентрация метилового спирта в дистилляте должна составить а2= 0,79 кг/кг, а в кубовом остатке – а0= 0,05 кг/кг. Коэффициент избытка флегмы    σ=1,7. Коэффициент полезного действия тарелки η= 0,5. Давление греющего пара  Ргр= 3,9 ат. Температура воды на входе в конденсатор  = 18, на выходе  = 40. Коэффициент теплопередачи в конденсаторе и в кипятильнике, соответственно,  и . Определить:[pic 2][pic 3][pic 4][pic 5][pic 6][pic 7]

1. расход греющего пара и охлаждающей воды (Dгр и Gохл);
2. поверхности теплообмена кипятильника (Fкип) и конденсатора (Fконд).
3. Число теоретических тарелок в колонне (n) и высоту тарельчатой части (Hтар)
4. Диаметр колонны (dk)

1.Подготовка к расчету

1. Перевод массовых концентраций в мольные:

[pic 8]

[pic 9]

[pic 10]

Для дистиллята мольная концентрация:

[pic 11]

        Пересчет концентраций метанола в исходной смеси и кубовом остатке совпадает с приведенными в простой дистилляции:

[pic 12]

[pic 13]

1. Построение диаграммы  и   (по данным фазового равновесия системы метанол-этанол при Р= 760 мм.рт.ст. [3]). [pic 14][pic 15]

[pic 16][pic 17][pic 18]

Рис. 1. Зависимость состава паровой фазы от жидкой фазы

[pic 19]

Рис 2. Зависимость температур кипения и конденсации от состава смеси

1. Схема ректификационной колонны

[pic 20]

Рис. 3. Схема ректификационной колонны

1. Определение числа тарелок n и высоты тарельчатой части колонны Нтар

Порядок расчета: построение рабочей линии укрепляющей части колонны (Rmin, отрезок, отсекаемый на оси ординат,  и точки пересечения рабочей линии укрепляющей части колонны с диагональю с абсциссой х2); построение рабочей линии отгонной части колонны (х1 и х0); определение числа теоретических тарелок в укрепляющей  и отгонной  (может быть дробным) колоннах; определение числа реальных тарелок с учетом к.п.д. тарелки.[pic 21][pic 22][pic 23][pic 24]

[pic 25][pic 26][pic 27][pic 28][pic 29]

Рис. 4. Определение равновесного состава в паровой фазе

[pic 30]

Рабочее флегмовое число:

[pic 31]

Отрезок [pic 32]

[pic 33]

Рис 5. Определение количества теоретических тарелок

Число теоретических тарелок на диаграмме :[pic 34]

[pic 35]

Число реальных (действительных) тарелок (округляем в большую сторону):

[pic 36]

[pic 37]

Всего тарелок: .[pic 38]

Высота тарельчатой части колонны: Нтар= (n – 1)h= (46 – 1)0,4= 18 м,[pic 39]

где h – расстояние между тарелками, принято h= 0,4 м, интервал значений h= 0,250,8 м.[pic 40]