Xreferat.com » Рефераты по химии » Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия по разделению смеси хлороформ-бензол

Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия по разделению смеси хлороформ-бензол

ниже предельной:

Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия по разделению смеси хлороформ-бензолм/с, Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия по разделению смеси хлороформ-бензолм/с

Найдем среднюю скорость паров:

Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия по разделению смеси хлороформ-бензолм/с

Ориентировочный диаметр колонны определяют из уравнения расхода:


Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия по разделению смеси хлороформ-бензол


Принимаем средний массовый поток пара в колонне G равным полусумме GB и GH:

G=(5,38+5,89)/2 = 5,64 кг/с

Диаметр колонны:

Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия по разделению смеси хлороформ-бензол м

Рационально принять стандартный диаметр колонны d=1,4 м. При этом действительные рабочие скорости паров в колонне равны:


Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия по разделению смеси хлороформ-бензол


2.3 Высота колонны

ректификация бензол хлороформ колонна смесь

Эквивалентная высота насадки:


Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия по разделению смеси хлороформ-бензол


где s – поверхностное натяжение жидкости, Н/м.

m – тангенс угла наклона равновесной линии.

Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия по разделению смеси хлороформ-бензол

Высота слоя насадки:


Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия по разделению смеси хлороформ-бензол


где Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия по разделению смеси хлороформ-бензол - теоретическое число изменения концентраций (как видно из графика для верха – 9, для низа – 13 шт.)

Принимаем КПД насадки равное 0,7, тогда действительное число изменения концентраций:


Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия по разделению смеси хлороформ-бензол.


Принимаем 32 шт. (13 и 19 шт.)

Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия по разделению смеси хлороформ-бензол

Высоту колонны определим по формуле [5]:

Н К=Нн+(n-1)hp +НСЕП+НКУБ


где hp – высота промежутков между секциями насадок, м;

НСЕП – высота сепарационного пространства, м;

НКУБ – расстояние между днищем колонны и насадкой, м.

Для колонны диаметром d=1,4 м по [5] принимаем:

НСЕП = 1000 мм

НКУБ = 2000 мм

Тогда высота колонны будет равна:

НК=11,84+(32-1)0,3+1+2=24,14 м.


2.4 Гидравлический расчет колонны


Гидравлическое сопротивление насадки Δр:


ΔР=1169U ΔРc


Гидравлическое сопротивление сухой (неорошаемой) насадки:


Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия по разделению смеси хлороформ-бензол


где Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия по разделению смеси хлороформ-бензол - коэффициент сопротивления сухой неорошаемой насадки, зависит от режима движения газа в насадке

Критерий Рейнольдса для газа в верхней и нижней частях колонны соответственно:


Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия по разделению смеси хлороформ-бензол

Следовательно, режим движения турбулентный.

Для турбулентного режима коэффициент сопротивления сухой насадки в виде беспорядочно засыпанных колец Рашига:


Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия по разделению смеси хлороформ-бензол


Гидравлическое сопротивление сухой (неорошаемой) насадки в верхней части колонны:

Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия по разделению смеси хлороформ-бензол Па

Гидравлическое сопротивление сухой (неорошаемой) насадки в нижней части колонны:

Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия по разделению смеси хлороформ-бензол Па

Плотность орошения в верхней и нижней части колонны:


Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия по разделению смеси хлороформ-бензол м3/(м2*с)

Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия по разделению смеси хлороформ-бензол м3/(м2*с)


Гидравлическое сопротивление орошаемой насадки в верхней и нижней части колонны:

Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия по разделению смеси хлороформ-бензол Па

Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия по разделению смеси хлороформ-бензол Па

Общее гидравлическое сопротивление насадки:


ΔР = ΔР.В + ΔР.Н =5706+10030 = 15736 Па.

2.5 Прочностной расчет


По рекомендации [7], принимаем сталь Х18Н10Т, она пригодна для работы при контакте с хлорсодержащими веществами и производными бензола. Коррозия этой стали равномерная, и составляет: w=0,14 мм/год.

Толщина стенки аппарата:


Sp=PpD/(2*φ*[σ]-Pp)


где Рр − расчётное давление, МПа


Рр=Р+Рг


где Р − давление в аппарате, МПа;

Рг − гидростатическое давление столба жидкости.

Так как Рг мало по сравнению с Р, его можно не учитывать.

φ-коэффициент прочности сварных швов, φ=0,9

[σ] − нормативное допускаемое напряжение, МПа


[σ]=η*σ*


η − коэффициент, зависящий от вида заготовки.

Для листового проката η=1. σ*=152 МПа, при t=100оС

Откуда [σ]=152 МПа

Расчетная толщина стенки равна:

Sp=0,1*1,4/(2*0,9*152-0,1)=0,000511 м

Исполнительная толщина стенки равна:


S=Sp+C+C0

где С – прибавка на коррозию, которая находится по формуле:


С=T*w


где Т=10 лет − срок эксплуатации аппарата; С0 − округление до ближайшего целого значения.

S=0.000511+0.0014=0.002 м=2 мм

Примем толщину стенки цилиндрической обечайки 6 мм. Крышку и днище выберем эллиптические, так как они являются наиболее распространёнными. По рекомендации [9] (табл. 7.2. стр. 116) подберём крышку и днище нужного размера. При диаметре аппарата D=1400 мм, толщина стенки крышки и днища будет равна Sд=6 мм. Целесообразно принять толщину стенки цилиндрической обечайки, крышки и днища одинаковой и равной 6 мм.


2.6 Выбор опор


Для определения опоры необходимо определить вес аппарата:


G=mKB*g


где: g - ускорение свободного падения равное 9,8 м2/с.

mKB - масса корпуса, наполненного водой.


mKB=mK+mB


где: mK - масса корпуса аппарата (массой тарелок можно пренебречь).

mB - масса воды залитой в аппарат.


Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия по разделению смеси хлороформ-бензол

где V − объем, равный:


V=HK*S


где HK − высота колонны с запасом и с учетом крышки и днища: HK=4,6 м.

S − площадь поперечного сечения аппарата:

S=0,785*d2=0.785*0.82=0.55 м2

Тогда объем колонны будет равен:V=0.55*4,6=2,53 м3. Плотность стали приближенно равна:r=7850 кг/м3. Комплекс kS:


Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия по разделению смеси хлороформ-бензол


где: [s]-нормативное допускаемое напряжение.

j-коэффициент прочности сварных швов равный 0,95

Подставим полученные величины в уравнение (3):

Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия по разделению смеси хлороформ-бензол

Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия по разделению смеси хлороформ-бензолРасчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия по разделению смеси хлороформ-бензол кг.

Масса воды залитой в колонну:


mB = rB*V = 1000*2,53 = 2530 кг


Тогда масса колонны, заполненной водой, будет равна:

mKB=2530+322=2852 кг.

G=2852*9.81=27978 Н.

По рекомендации [9] (стр. 288), принимаем стандартную цилиндрическую опору 3-го типа (с кольцевым опорным поясом ОСТ 26-467-78).

Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия по разделению смеси хлороформ-бензол

Рис. 1. − Конструкция стандартной цилиндрической опоры для

стальных сварных колонных аппаратов. Тип 3 – с кольцевым опорным

поясом


2.7 Расчёт штуцеров


Диаметр штуцеров найдём по формуле:


Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия по разделению смеси хлороформ-бензол


где G - массовый расход жидкости(газа), кг/с;

w - скорость жидкости(газа), м/с;

wж=0,5 м/с; wг=3,5 м/с;

ρ-плотность жидкости газа, кг/м3.

Диаметр штуцера для ввода исходной смеси равен:


Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия по разделению смеси хлороформ-бензол

Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия по разделению смеси хлороформ-бензол

Принимаем стандартный штуцер d=45 мм (По [9] табл. 10.1, стр. 173)

Диаметр штуцера для отвода пара из верхней части колонны:


Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия по разделению смеси хлороформ-бензол


Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия по разделению смеси хлороформ-бензолмм

Принимаем стандартный штуцер диаметром d=130 мм (По [9] табл. 10.1, стр. 173)

Диаметр штуцера для отвода кубового остатка:


Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия по разделению смеси хлороформ-бензол


Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия по разделению смеси хлороформ-бензол

Возьмём стандартный штуцер диаметром d=45 мм (По [9] табл. 10.1, стр. 173)


2.8 Выбор дефлегматора, кипятильника и насоса для перекачки

исходной смеси


Выбор дефлегматора

Тепловой баланс в дефлегматоре:


P*(R+1)*r=Gв*Ср*(tкон-tнач),


где r=247,6 кДж/кг - теплота парообразования хлороформа;

СВ=4,19 кДж/(кг*К) - теплоёмкость воды;

tнач=40оС − температура воды на входе в дефлегматора;

tкон=28оС − температура воды на выходе из дефлегматора;

Из теплового баланса можем найти расход воды в дефлегматоре:


Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия по разделению смеси хлороформ-бензол


Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия по разделению смеси хлороформ-бензолкг/с

Поверхность теплообмена дефлегматора найдём по формуле:


Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия по разделению смеси хлороформ-бензол


где Q-тепловой поток, Вт.


Q=Gв*Cp*Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия по разделению смеси хлороформ-бензол=5,38*4.19*103*12 = 270 кВт.


к − коэффициент теплоотдачи, который можно ориентировочно принять по [2] (табл. 4.8 на стр. 172)

к~500

Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия по разделению смеси хлороформ-бензолм2

По рекомендации [9] (стр. 344) выберем подходящий теплообменник:

Теплообменник ГОСТ 15122-79 с площадью теплообмена F=50 м2.

Выбор кипятильника

Считаем, что за раз в кипятильнике испаряется 50% кубового остатка. Значит, количество тепла, необходимое для испарения данного количества жидкости будет равно:

Q=W*r/2=0.72*247,6*103/2=89 кВт


Площадь поверхности кипятильника будет равна:


Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия по разделению смеси хлороформ-бензол


где, к − коэффициент теплоотдачи, который можно ориентировочно принять по [2] (табл. 4.8 на стр. 172)

к~1500

Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия по разделению смеси хлороформ-бензолм2

По полученным результатам в справочнике [9] на стр. 345 выберем подходящий кипятильник:

Испаритель вертикальный, исполнение 1.

Выбор насоса

Для перекачки исходной смеси по каталогу [10]:«центробежных химических насосов с проточной частью из металла» выберём подходящий по техническим характеристикам:

Насос типа АХ(0) 40-25-160-А,К,Е,И. Этот насос предназначен для перекачки химически активных жидкостей плотностью до 1850 кг/м3


Список используемой литературы


Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию. / Ю.И. Дытнерский. − 1991.

Примеры и задачи по курсу ПиАХТ. / Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. − 1987.

Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. / А.Г. Касаткин. − 1961.

Основы расчёта и конструирования массообменных колонн. / Тютюнников А.Б., Товажнянский Л.Л., Готлинская А.П. − 1989.

5. Доманский И.В. Машины и аппараты химических производств. / Доманский И.В.

6. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. / А.А. Лащинский, А.Р. Толчинский.

7. Коррозия и защита химической аппаратуры. / Сухотин А.М. – Т. 7.

8. Стабников В.Н. Расчет и конструирование контактных устройств ректификационных и абсорбционных аппаратов. / В.Н. Стабников.

9. Лощинский А.А. Конструирование сварных химических аппаратов: Справочник. / А.А. Лощинский. − 1981.

10. Каталог центробежных химических насосов с проточной частью из металла.

11. Равновесие между жидкостью и паром. / Коган В.Б., Фридман В.М., Кафаров В.В. − 1966.

12. Михалев М.Ф. Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств. / М.Ф. Михалев.

Размещено на

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: