| 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 0
С
ср(у.к) = (Yср – (Yср * Xср))/(Xср –(Yср * Xср)) = 1.38
tср = 56 0
С => (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 0
С
ср(о.к) = (Yср – (Yср * Xср))/(Xср –(Yср * Xср)) = 2.08
tср = 61 0
С => (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 = (ПDк^2)/4 * Wп
Y2
= X2
=> t2
= 550
C
Wп = 0.059SQR(ж/п * hт) hт = 0.4м
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 = (ПDк^2)/4 * Wп
t0
= 64.20
C
Wп = 0.059SQR(ж/п * hт) hт = 0.4м
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 = 2050мм
Hраб = (Nдейств – 1) * hт = 16.4 м
Тепловой баланс колонны
Qрект + W1
q1
+ Wq2
=Дi2
+ W0
q0
Д = П(R + 1) W = ПR i2
= q2
+ r2
Qрект = ПR r2
+ Пi2
+ W0
q0
–W1
q1
t0
= 64.20
C => 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 0
C => rацет
= 519.6 кДж/кг
rмет
= 1110.4 кДж/кг
r2
= 31431.8 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
= 38273.8
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 = 132.90
C
t0
= 64.20
C
t = tгп - t0
= 68.70
C
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 0
C
F = Qконд / Kконд * t = 117м2
|