Расчет и подбор ректификационной колонны для разделения смеси ацетон-метанол

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Химия


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Московская государственная академия тонкой химической технологии

им. М. В Ломоносова

Кафедра ПАХТ

Расчет ректификационной установки

Студент группы ХТ-301

Нуколов В.Ю.

Преподаватель: Сайфулин Д. М.

Москва 2002

Схема ректификационной установки непрерывного действия

Исходные данные:

Ацетон-Метанол

Ацетон — легко кипящий компонент (ЛКК)

Метанол — тяжело кипящий компонент (ТКК)

W1 = 8000 (кг/час)

а1 = 36.0 (%вес)

а0 = 5.0 (%вес)

а2 = 85 (%вес)

Pгп = 3.0 (ата)

tн = t1

Ma = 58 (г/моль)

Mв = 32 (г/моль)

Материальный баланс процесса

Перевод весовых концентраций в мольные:

X1 = (а1/Ma)/(a1/Ma)+(1-a1/Mв) = 0. 24 мд = 24 (% мольн)

X0 = (а0/Ma)/(a0/Ma)+(1-a0/Mв) = 0. 028 мд = 2.8 (% мольн)

X2 = (а2/Ma)/(a2/Ma)+(1-a2/Mв) = 0. 76 мд = 76 (% мольн)

W1= W0 + П

W1*X1 = W0*X0 + П*X2

1/M1=a1/Ma + (1-a1)/Mв = 0. 0262 => М1 = 38. 17 г/моль

W1[кг/час] = 2. 2[кг/сек]

W1[кмоль/сек] = W1[кг/сек]/M1 = 0. 058 кмоль/сек

W0 = W1*(X2-X1)/(X2-X0) = 0. 041 кмоль/сек

П =W1*(X1-X0/X2-X0) = 0. 017 кмоль. сек

Проверка баланса:

W1 = W0 + П = 0. 058 кмоль/сек => баланс сошелся

Построение рабочих линий процесса

x

0

5

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

-

y

0

10,2

18,6

32

42,8

51,3

58,6

65,6

72,5

80

-

100

80

t

64,5

63,6

62,5

60

58,7

57,6

56,7

56

55,3

55,05

-

56,1

55,03

y = y2/(R + 1) + R/(R + 1) * x (R = W/П)

y = y2/(R + 1) + R/(R + 1) * x y = y2/(R + 1) + R/(R + 1) * x

y = x (I) x = 0 (II)

Решив системы (I) и (II) получим:

x = y2

b = y2/(R + 1)

Rmin = (y2 — y1)/(y1 -x1) = 3 => R = 1.3 * Rmin + 0.3 = 4.2 => b = 0. 15

Определение числа теоретических тарелок в укрепляющей и отгонной колоннах

Nтеор (у. к) = 18

Nтеор (о. к) = 7

Определение числа действительных тарелок

Xср = (X1 + X2)/2 = 0.5 мд

=> Yср = 0. 58 мд

=> tср = 56 0С

?ср (у. к) = (Yср — (Yср * Xср))/(Xср -(Yср * Xср)) = 1. 38

tср = 56 0С => (ПРН)

=> ?ацет = 0. 236 сП; ?мет = 0. 385 сП

?см = (?ацет ^ Xср) * (?мет ^ (1-Xср)) = 0.3 сП

[?ср (у. к) * ?см] = 0. 414

?т (у. к) = 0. 51 — 0. 325 * Lg[?ср (у. к) * ?см] = 0. 63

Nдейств (у. к) = Nтеор (у. к)/ ?т (у. к) = 28.6 принимаем 29

Xср = (X0 + X1)/2 = 0. 134 мд

=> Yср = 0. 24 мд

=> tср =61 0С

?ср (о. к) = (Yср — (Yср * Xср))/(Xср -(Yср * Xср)) = 2. 08

tср = 61 0С => (ПРН)

=> ?ацет = 0. 23 сП; ?мет = 0. 351 сП

?см = (?ацет ^ Xср) * (?мет ^ (1-Xср)) = 0. 33 сП

[?ср (о. к) * ?см] = 0. 69

?т (о. к) = 0. 51 — 0. 325 * Lg[?ср (о. к) * ?см] = 0. 56

Nдейств (о. к) = Nтеор (о. к)/ ?т (о. к) = 12.5 принимаем 13

Определение диаметра колонны

Д = П (R + 1) = 0. 088 кмоль/сек

Д * 22.4 *((273 + t2)/273) * 1/Pраб = (ПDк2)/4 * Wп

Y2 = X2 => t2= 550C

Wп = 0. 059SQR (?ж/?п * hт) hт = 0. 4 м

1/??ж = a2/?ацет + (1 — а2)/?мет = 1. 24 * 10^(-3)

?ж = 808 кг/м3

?п = P/RT = 2.2 кг/м3

Wп = 0. 72 м/сек

Dк (в) = 2. 05 м

Д * 22.4 *((273 + t2)/273) * 1/Pраб = (ПDк2)/4 * Wп

t0= 64. 20C

Wп = 0. 059SQR (?ж/?п * hт) hт = 0. 4 м

1/??ж = a0/?ацет + (1 — а0)/?мет = 1. 25 * 10^(-3)

?ж = 800 кг/м3

?п = P/RT = 1. 18 кг/м3

Wп = 0. 97 м/сек

Dк (н) = 1. 79 м

Dк (в) = 2. 05 м

Dк (н) = 1. 79 м => Dк = 2050 мм

Hраб = (Nдейств — 1) * hт = 16.4 м

Тепловой баланс колонны

Qрект + W1q1 + Wq2 =Дi2 + W0q0

Д = П (R + 1) W = ПR i2 = q2 + r2

Qрект = ПR r2 + Пi2 + W0 q0 -W1q1

t0 = 64. 20C => Cацет = 0. 56 * 4. 19 * 58 = 136.1 кДж/кмоль К

Смет = 0. 65 * 4. 19 * 32 = 87.2 кДж/кмоль К

С0 = Cацет * X0 + Смет * (1- X0) = 88.6 кДж/кмоль К

q0 = C0 * t0 = 5688. 12 кДж/кмоль

r2 = rацет * y2 + rмет(1 — y2)

t2 = 55 0C => rацет = 519.6 кДж/кг

rмет = 1110.4 кДж/кг

r2 = 31 431.8 кДж/кмол

С1 = Сацет * Х1 + Смет (1 — Х1) = 98. 9 кДж/кмоль К

С2 = Сацет * Х2 + Смет (1 — Х2) = 124. 4 кДж/кмоль К

i2 = q2 + r2 = C2 * t2 + r2 = 38 273. 8

q1 = C1 * t1 = 5835.1 кДж/кмоль К

Qрект = 2790 кДж/сек

Qконд = Д * r2 = П * (R +1) * r2 = 2778. 57 кДж/сек

Проверяем: Qрект = Qконд верно

Поверхность кубового кипятильника

Pгп = 3 ата => tгп = 132. 90C

t0 = 64. 20C

?t = tгп — t0 = 68. 70C

Fкуба = Qрект/Куба*?t= 36.9 м2

Dгп = 1. 05* Qрект/r гп = 1. 35

Конденсатор

Gводы = Qконд / (Своды * (tв'' - tв')) = 33. 16 кг/сек

?t = (?1 -?2)/ Ln (?1/?2) = 33.9 0C

F = Qконд / Kконд * ?t = 117 м²

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой