рефераты рефераты
Домой
Домой
рефераты
Поиск
рефераты
Войти
рефераты
Контакты
рефераты Добавить в избранное
рефераты Сделать стартовой
рефераты рефераты рефераты рефераты
рефераты
БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА
рефераты
 
МЕНЮ
рефераты Расчет колонны выделения фракции 120-128 рефераты

БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Расчет колонны выделения фракции 120-128

Расчет колонны выделения фракции 120-128

Санкт-Петербургский государственный технологический институт

(Технический университет)

Кафедра технологии Факультет химической технологии

нефтехимических и органических веществ и

углехимических производств полимерных материалов

Курс 5

Группа 443

Курсовая работа

Тема: «Расчет колонны выделения фракции 120-128»

Студент Николаев Ю.В.

Личная подпись

Руководитель Пекаревский Б.В.

Личная подпись

Оценка

Подпись руководителя

Санкт-Петербург 2008 г.

Содержание

Исходные данные для расчета

1. Определение физико-химических свойств компонентов питания

2. Состав и расходы компонентов питания

3. Состав и расходы компонентов дистиллята

4. Состав и расходы компонентов остатка

5. Расчет мольной доли отгона. Определение составов паровой и жидкой фаз двухфазного питания

6. Определение температур верха и низа колонны

7. Определение флегмового числа

8. Тепловой баланс ректификационной колонны

9. Расчет величин внутренних потоков жидкости и пара в колонне

Предварительный расчет диаметра колонны для укрепляющей секции

Предварительный расчет диаметра колонны для отгонной секции

Литература

Исходные данные

Производительность колонны по сырью: F=214480

Температура ввода сырья: tF=180 ?C

Давление в секции питания: PF=0,25 МПа

Давление наверху колонны: РВ=0,22 МПа

Давление внизу колонны: РН=0,28 МПа

Состав сырья: Фракция XF 102 - 120 0,18

Легко кипящий компонент 120 - 124 0,05

Тяжело кипящий компонент 124 - 128 0,05

128 - 150 0,295

150 - 179 0,425

Содержание легко кипящего компонента в дистилляте:

yD=0,16

Содержание легко кипящего компонента в кубовом остатке:

xW=0,016

1. Определение физико-химических свойств компонентов питания

Фракция

tср, ?C

d20i

кг/м?

ai

d15i

кг/м?

Kw

Mi,

кг/кмоль

xFi

xFi'

102-120

111,0

0,746

9,003*

10^-4

0,751

11,77

106,30

0,180

0,209

120-124

122,0

0,755

9,002*

10^-4

0,760

11,74

112,02

0,050

0,055

124-128

126,0

0,758

9,0015*

10^-4

0,763

11,73

114,25

0,050

0,054

128-150

139,0

0,768

9,000*

10^-4

0,773

11,71

121,60

0,295

0,299

150-179

164,5

0,785

8,998*

10^-4

0,790

11,69

137,03

0,425

0,383

1.1. Определяем относительную плотность компонентов при 20 ?C.

1.2. Определяем относительную плотность компонентов при 15 ?C.

где а - температурная поправка

1.3. Рассчитываем величину характеризующего фактора.

Рассчитываем молекулярные массы узких фракций (по уравнению Войнова).

1.4. Определяем среднюю молекулярную массу питания

MF=123,38 кг/кмоль

1.5. Определяем мольные доли компонентов питания

Состав и расходы компонентов питания

Фракция

xFi

xFi'

fi, кг/час

fi', кмоль/час

102-120

0,180

0,209

38606,4

363,33

120-124

0,050

0,055

10724,0

95,61

124-128

0,050

0,054

10724,0

93,87

128-150

0,295

0,299

63271,6

519,78

150-179

0,425

0,383

91154,0

665,81

Сумма

1

1

214480

1738,40

1.6. Определяем мольный расход питания

F'=F/MF=1738,4 кмоль/час

1.7. Рассчитываем массовые и мольные расходы компонентов питания

1.8.

1.9. Определяем относительную плотность

d15F=0,724+5*8,997*10^-4=0,799 кг/м?

tF=180 ?C => d20iF=0,794 кг/м?

3. Состав и расходы компонентов дистиллята

3.1 Определяем массовый расход дистиллята

D=50641,1 кг/час

3.2 Определяем расход легкого ключевого компонента в дистилляте

d120-124=D*yD=50641,1*0,16=8102,6 кг/час

Фракция

yDi

yDi'

d, кг/час

d', кмоль/час

102-120

0,762

0,772

38606,4

363,33

120-124

0,160

0,154

8102,6

72,33

124-128

0,078

0,074

3932,1*

34,42

128-150

0

0

0

0

150-179

0

0

0

0

Сумма

1

1

50641,1

470,1

3.3. Определяем расход тяжелого ключевого компонента в дистилляте

d(124-128)=50641,1 - (38606,4 + 8102,6)=3932,1

Если в дистилляте присутствуют компоненты более легкие, чем ЛКК, то:

1) их расходы в дистилляте численно равны их расходам в питании

2) суммы их расходов необходимо вычитать из общего расхода дистиллята при определении d ТКК.

3.4. Определяем массовую долю ТКК в дистилляте.

yDткк=dткк/D=3932,1/50641,1=0,078

3.5 Определяем мольные расходы компонентов дистиллята.

di' = di / Mi

Найдем суммарный мольный расход дистиллята D'=?di'=470,10 кмоль/час

3.6. Определяем среднюю молекулярную массу дистиллята.

MD=D/D'=50641,1/470,1=107,72 кг/кмоль

3.7. Определяем относительную плотность

d15=0,753 кг/м?

3.8. Определяем мольные доли компонентов дистиллята

yD'=( yDi*MD)/Mi

4. Состав и расходы компонентов остатка

Фракция

xWi

xWi'

Wi, кг/час

Wi', кмоль/час

102-120

0

0

0

0

120-124

0,016

0,018

2621,4

23,28

124-128

0,042

0,047

6791,9

59,45

128-150

0,386

0,410

63271,6

519,78

150-179

0,556

0,525

91154

665,81

Cумма

1

1

163838,9

1268,3

4.1. Определяем расходы компонентов в кубовом остатке и массовый и мольный расход в остатке в целом

Wi=fi - di Wi'=fi' - di'

W=F - D W'=F' - D'

W=214480 - 50641,1 = 163838,9 кг/час

W'=1738,4 - 470,1 = 1268,3 кмоль/час

4.2. Определяем массовые и мольные доли

xWi = Wi / W

xWi' = Wi' / W'

4.3. Определяем относительную плотность и среднюю молекулярную массу кубового остатка

d15W = 0,782 кг/м?

MW = W/W'=129,2 кг/кмоль

5. Расчет мольной доли отгона. Определение составов паровой и жидкой фаз двухфазного питания

5.1. Рассчитываем величину вспомогательной функции

f(Ti)=f(180+273)=3.96

5.2. Рассчитываем значение давления насыщенных паров узких фракций по формуле Ашворта

Фракция

xFi'

f(Ti)

Pi,МПа

KPi

S

e'=0,3

e'=0,4

e'=0,5

102-120

0,209

5,32

0,478

1,91

0,164

0,153

0,144

120-124

0,055

5,06

0,378

1,51

0,048

0,046

0,044

124-128

0,054

4,97

0,347

1,39

0,048

0,047

0,045

128-150

0,299

4,70

0,262

1,05

0,295

0,293

0,292

150-179

0,383

4,22

0,147

0,59

0,437

0,458

0,482

? 0,992

? 0,997

? 1,007

5.3. Рассчитаем константу фазового равновесия.

KPi=Pi/PF PF = 0,25 МПа

5.4. Определяем мольную долю отгона по формуле Трегубова

Фракция

XFi'

XFi

Xi'

Xi

yi'

yi

102-120

0,209

0,180

0,150

0,127

0,287

0,253

120-124

0,055

0,050

0,045

0,040

0,068

0,063

124-128

0,054

0,050

0,046

0,042

0,064

0,061

128-150

0,299

0,295

0,293

0,283

0,308

0,311

150-179

0,383

0,425

0,466

0,508

0,275

0,313

5.5. Определяем мольные доли компонентов в жидкой фазе питания

5.6. Рассчитываем мольные доли компонентов в паровой фазе питания

yi'=Kpi * Xi'

5.7. Определяем средние молекулярные массы жидкой и паровой фаз

Mx= ? Xi'*Mi Mx=125,73 кг/кмоль

My= ? yi'*Mi My=120,57 кг/кмоль

5.8. Определяем относительную плотность

d15x= ? Xi'* d15i = 0,777 кг/м?

d15y= 0,771 кг/м?

5.9 Определяем массовые доли xi и yi

5.10. Определяем массовую долю отгона

e = e'*(My/MF) = 0,435 * (120,57/123,38) = 0,425

6. Определение температуры продуктов в верхнем и нижнем сечении колонны

Давление насыщенных паров узких нефтяных фракций при умеренных давлениях в системе может быть рассчитано по уравнению Ашворта:

Значения вспомогательной функции от рабочей температуры f(Ti) и средних температур выкипания узких фракций f(Tсрi) определяются из соотношения:

Константы фазового равновесия компонентов:

KPi = P0i / P

Температуры верха и низа колонны определяются как корни уравнений численным методом Ньютона - Рафсона:

g (T) = ? (yDi / Ki,в) - 1 = 0,

g (T) = ? (Ki,н ?xi) - 1 = 0

Итерационная формула для определения улучшенного значения корня выглядит следующим образом:

T(r+1) = T(r) - g (T(r))/ g' (T(r)), где r - номер итерации.

Для упрощения расчетов примем:

g' (T) ? [g(T+?T) - g(T)] / ?T, ?T = 0,001?Т

В качестве начального приближения примем значение температуры в секции питания (120 ?С).

6.1. Температура верха колонны

Из условия: Pв = 0,22 МПа

Фракция

f(Ti)

yDi'

r = 1, T(r) = 180 °С

r = 2, T(r) = 118,59°С

Pi, МПа

KPi

yDi'/ KPi

T(r+1)

KPi

yDi'/ KPi

T(r+1)

102-120

5,32

0,72

0,478

2,17

0,3311

0,56

1,2762

120-124

5,06

0,154

0,379

1,72

0,085

0,42

0,3674

124-128

4,97

0,074

0,347

1,58

0,0469

0,38

0,197

?0,4675

118,59°С

1,8406

135,94 °С

Фракция

r = 3, T(r) = 135,94 °С

r = 4, T(r) = 142,6 °С

KPi

yDi'/ KPi

T(r+1)

KPi

yDi'/ KPi

T(r+1)

102-120

0,87

0,8294

1,01

0,7109

120-124

0,66

0,2343

0,77

0,1994

124-128

0,59

0,1248

0,70

0,1059

1,1885

142,6°С

1,0163

143,296°С

Фракция

r = 4, T(r) = 143,296 °С

KPi

yDi'/ KPi

T(r+1)

102-120

1,03

0,6998

120-124

0,79

0,1961

124-128

0,71

0,1042

1,0001

143,3°С

Результаты расчетов

tB = 143,3°С ; f(143,3+273) = 4,611

Фракция

f(Ti)

yDi'

Pi, МПа

KPi

yDi'/ KPi

102-120

5,32

0,72

0,226

1,03

0,7

120-124

5,06

0,154

0,173

0,79

0,196

124-128

4,97

0,074

0,156

0,71

0,104

?

1

1

6.2. Температура низа колонны

Из условия Pн = 0,28 МПа

Фракция

f(Ti)

xWi'

r = 1, T(r) = 180 °С

r = 2, T(r) = 196,24 °С

Pi, МПа

Kpi

xWi'* Kpi

T(r+1)

Kpi

xWi'* Kpi

T(r+1)

120-124

5,06

0,018

0,379

1,35

0,024

2,84

0,0512

124-128

4,97

0,047

0,346

1,24

0,058

2,64

0,1241

128-150

4,70

0,410

0,262

0,94

0,384

2,08

0,8538

150-179

4,22

0,525

0,147

0,52

0,275

1,27

0,6656

?

0,742

196,24

1,69

199,3

r = 3, T(r) = 199,3 °С

r = 1, T(r) = 194,71 °С

r = 1, T(r) = 194,53°С

Kpi

xWi'* Kpi

T(r+1)

Kpi

xWi'* Kpi

T(r+1)

Kpi

xWi'* Kpi

T(r+1)

1,92

0,0346

1,77

0,0319

1,77

0,0318

1,78

0, 834

1,64

0,0769

1,63

0,0766

1,37

0,5613

1,26

0,5147

1,25

0,5130

0,8

0,4181

0,72

0,3799

0,72

0,3785

?

1,097

194,71

1,0034

194,53

1

194,53

Результаты расчетов TН = 194,5°С ; f(194,5+273) = 3,737

Фракция

f(Ti)

xWi'

Pi, МПа

KPi

xWi'*KPi

120-124

5,06

0,018

0,495

1,77

0,032

124-128

4,97

0,047

0,456

1,63

0,07

128-150

4,70

0,410

0,350

1,25

0,513

150-179

4,22

0,525

0,202

0,72

0,379

?

1

1

7. Определение флегмового числа

Рн = 0,28 МПа Рв = 0,22 МПа РF = 0,25 МПа

tн = 194,5 ?C tв = 143,3 ?C tF = 180 ?C

7.1 Определяем значения коэффициентов относительной летучести

Фракция

?iв

?iн

?iF

?i

102-120

3,81

3,06

3,24

3,36

120-124

2,95

2,45

2,56

2,65

124-128

2,68

2,26

2,36

2,43

128-150

1,96

1,73

1,78

1,82

150-179

1

1

1

1

Находим среднее геометрическое значение коэффициентов относительной летучести

7.2. Определяем значения вспомогательного параметра уравнения Андервуда

? ?i* XFi' / (?i - ?) = e'

Корень уравнения будем оттискивать на участке 2,65< ? <2,43

Зададимся значениями ?: 2, 3. И найдем при этих значениях величину

? ?i* XFi' / (?i - ?) = e'

e'(2) = 0,516 + 0,224 + 0,305 - 3,023 - 0,383 = - 2,36.

e'(3) = 1,951 - 0,416 - 0,23 - 0,461 - 0,192 = 0,65

? = 2,94

7.3. Определяем минимальное флегмовое число

Rmin = 6,176 - 1,407 - 0,353 - 1 = 3,42

7.4. Определяем min и рабочее число теоретических тарелок

Nmin = 0,735/0,038 - 1 = 18,34

Рабочее число

N =(0,4+18,34)/(1-0,4) = 31,23

Рассчитываем min и рабочее число тарелок для укрепляющей секции.

Nmin(укр) = 6,96

Nукр = (0,4 + 6,96)/(1 - 0,4) = 12,27

Для отгонной секции

Nотг = 18,96

8. Тепловой баланс

Фаза

d15i

t, ?C

i, кДж/кг

Расход, кг/час

Q, кДж/час

Приход тепла

Питание:

Пар

Жидкость

Пар + жидкость

Доп. в куб

П

Ж

ПЖ

0,771

0,777

180

180

696,7

408,2

530,8

214480

11,40*10^7

11,45*10^7

Расход тепла

Дистиллят

Остаток

Доп. сверху

Ж

Ж

0,753

0,782

0,753

143,3

194,5

80

325,4

446,4

169,0

50641,1

163838,9

1,65*10^7

7,30*10^7

13,9*10^7

8.1. Рассчитываем энтальпии основных потоков

8.2. Рассчитываем энтальпию парожидкостного питания

Температура холодного острого орошения - 80 ?C. Потери в окружающую среду принимаем 5% от общего количества расходуемого тепла и с учетом этого находим дополнительное количество тепла, которое следует подвести в куб колонны

QВ = 1,05*(QD + QW + Qd - QF) = 11,45*10^7 кДж/час

9. Расчет величин внутренних потоков жидкости и пара в колонне (в массовых долях)

Укрепляющая секция

Gв = D*(R + 1) = 50641,1*5,97 = 302327,4 кг/час

Lв = Gв - D = 251686,3 кг/час

Отгонная секция

Gн = Qв/(itн(пара) - itн(жидкости)) = 11,45*10^7/(725,6 - 446,4) = 410100,3 кг/час

Lн = Gн + W = 573939,2 кг/час

10. Предварительный расчет диаметра колонны

10.1. Укрепляющая часть колонны

Выбор типа тарелки.

К тарельчатым массообменным устройствам предъявляются следующие основные требования: низкая металлоемкость; высокая производительность, высокая эффективность (т.е. высокий коэффициент полезного действия практической тарелки); малое гидравлическое сопротивление тарелки; широкий диапазон устойчивой работы (тарелка должна эффективно работать как при больших, так и при малых нагрузках по жидкости и пару).

Для данной колонны выбираются клапанные прямоточные тарелки. Клапанные тарелки являются барботажными. Главными конструктивными элементами клапанных тарелок являются перфорированное основание тарелки и клапаны, в нерабочем состоянии перекрывающие отверстия в основании тарелки, а под действием потока пара поднимающиеся на некоторую высоту, которая определяется их массой или ограничителями подъема.

Клапанные тарелки, благодаря регулируемому сечению, обеспечивают высокую эффективность в широком диапазоне нагрузок. К их достоинствам относятся также почти полное отсутствие «провала» жидкости на нижележащую тарелку и малый унос жидкости паром, поднимающимся не вертикально, а наклонно к плоскости тарелки.

Примем расстояние между клапанными тарелками для верха колонны Н=800мм, высоту сливной перегородки hс=50мм, ориентировочную величину динамического подпора жидкости над сливной перегородкой ?hd=50мм.

Расчет скорости паров в точке захлебывания.

Линейная скорость паров в точке «переброса» жидкости рассчитывается по уравнению:

где ? - поверхностное натяжение на границе пар - жидкость при рабочих условиях; - плотность пара, кг/м3.

где Tkr - псевдокритическая температура, К,

?l - плотность жидкости при средней температуре укрепляющей секции колонны (84.5 ?С)

?l = (0.772 - 0.000515*143.3)*1000 = 698.201 кг/м3

Tkr = 204.6 + 273

Тогда поверхностное натяжение равно дин/см

Плотность пара при температуре укрепляющей части колонны

?v = 7.665 кг/м3

Тогда скорость паров в точке захлебывания

= 1.34 м/с

Расчет рабочей площади тарелки.

Объемная нагрузка по пару в верхнем сечении колонны:

где Gmas - массовая нагрузка по парам в данном сечении колонны.

V = 302327.4/(3600?7.665) = 10.956 м3/с.

Рабочая площадь тарелки рассчитывается по уравнению:

Sp = 1.269/(0.9 ? 1.722) = 0.819 м2

Расчет допустимой скорости жидкости в сливном устройстве.

Допустимая скорость жидкости в сливном устройстве:

Для случая малого пенообразования const = +300 мм, тогда

Wdop = (H + const) ? 10-3/5 = (800+300) ? 10-3/5= 0.22 м/с.

Расчет площади сливных устройств.

Площадь сливных устройств:

где Q - объемная нагрузка по жидкости в произвольном сечении укрепляющей секции колонны.

Lmas - массовая нагрузка по жидкости в данном сечении колонны.

Q = 251686.3/3600 ? 698.201 = 0.1 м3/с.

Ssl = 0.1 /(0.9 ? 0.22) = 0.506 м2

Диаметр и основные геометрические размеры согласно ГОСТ.

На основании проведенных расчетов выбираем следующие параметры клапанной однопоточной колонны:

Диаметр колонны Dk = 5000 мм

Длина пути жидкости на тарелке Lt = 1.455 м

Площадь поперечного сечения колонны Sk = 19.625 м2

Периметр слива В = 6.44 м

Площадь прохода паров S0 = 2.98 м2

Рабочая площадь тарелки Sp = 14.32 м2

Площадь сливных устройств Ssl = 2.48 м2

Зазор между сливом и приемной перегородкой b = 0.06 м

Зазор под сливным стаканом а = 0.08 м

10.2. Отгонная часть колонны

Предварительный расчет диаметра колонны для отгонной части колонны практически аналогичен расчету для укрепляющей части. Расчет скорости паров в точке захлебывания. Линейная скорость паров в точке «переброса» жидкости рассчитывается по уравнению:

?l = (d20 - 0.000515 ?t)?1000 = (0.783 - 0.000515?194.5)?1000=702.833 кг/м3

Поверхностное натяжение равно

? = 9.562 дин/см

Плотность пара при температуре отгонной секции колонны:

?v = 9.308 кг/м3

Тогда скорость паров в точке захлебывания:

= 1.232 м/с.

Расчет рабочей площади тарелки.

Объемная нагрузка по пару в верхнем сечении колонны:

где Gmas - массовая нагрузка по парам в данном сечении колонны.

V = 410100.3/(3600?9.308) = 12.238 м3/с.

Рабочая площадь тарелки рассчитывается по уравнению:

Sp = 11.04 м2

Расчет допустимой скорости жидкости в сливном устройстве.

Допустимая скорость жидкости в сливном устройстве:

Для случая малого пенообразования const = +300 мм, тогда

Wdop = (H + const) ? 10-3/5 = 0.22 м/с.

Расчет площади сливных устройств.

Площадь сливных устройств:

где Q - объемная нагрузка по жидкости в произвольном сечении укрепляющей секции колонны.

Lmas - массовая нагрузка по жидкости в данном сечении колонны.

Q = 573939.2/3600 ? 702.833= 0.227 м3/с.

Ssl = 0.227/(0.9 ? 0.22) = 1.146 м2

Диаметр и основные геометрические размеры согласно ГОСТ.

На основании проведенных расчетов выбираем следующие параметры клапанной однопоточной колонны:

Диаметр колонны Dk = 5000 мм

Длина пути жидкости на тарелке Lt = 1.45 м

Площадь поперечного сечения колонны Sk = 19.625 м2

Периметр слива В = 6.44 м

Площадь прохода паров S0 = 2.98 м2

Рабочая площадь тарелки Sp = 14.32м2

Площадь сливных устройств Ssl = 2.48 м2

Зазор между сливом и приемной перегородкой b = 0.06 м

Зазор под сливным стаканом а = 0.08 м

Проверочный гидравлический расчет выбранной тарелки

Укрепляющая часть колонны.

1. Определение минимальной нагрузки по жидкости и проверка на отсутствие конусообразования.

Удельная нагрузка по жидкости:

Lv = Q ? 3600/B = 0.1?3600/6.44 = 55.975 м2/ч

Динамический подпор жидкости над сливной перегородкой:

?hd = 2.84? Lv2/3 = 2.84?55.975 2/3 = 42 мм

Минимально допустимая величина для клапанных тарелок ?hd ?13 мм. Условие выполняется.

2. Определение величины уноса жидкости парами.

Отношение объемного расхода паров к рабочей площади тарелки:

Wp = V/Sp = 0.765 м/с

Высота пены на тарелках:

Zf = 342 м

Условие Zf < Н выполняется.

3. Расчет удельного уноса жидкости:

е0 = (1.72?(83.3? Wp/(Н - Zf))1.38)/? = (1.72 ?(83.3?0.765/(800 - 342)1.38)/8.976 = 0.013

4. Расчетный объемный расход жидкости с учетом уноса:

Qp = (Q + е0? Gmas/ (?l?3600))?3600 = 365.934 м3/ч

5. Проверка на захлебывание сливного устройства.

Отношение скорости жидкости в сливе к площади слива:

Wl = Qp / (3600? Ssl) =365.934/(3600?2.48) = 0.041 м/с

Условие Wl ? Wdop выполняется.

Отношение скорости жидкости под сливным стаканом к поперечному сечению зазора:

Wc = Qp/(B?a?3600) =365.934/(6.44?0.08?3600)= 0.197 м/с

Условие Wc < 0.45 выполняется.

6. Проверка на захлебывание тарелки.

Удельная нагрузка по жидкости и динамический подпор жидкости с учетом уноса:

Lv = Qp/B =56.822 м2/ч

?hd = 2.84? Lv2/3 = 42 мм

Скорость паров в точке переброса:

= 1.368 м/с

Объемная нагрузка по пару в точке переброса:

Vper = ? Sp = 1.368*14.32 = 19.588 м3/с

Условие V=10.956< Vper выполняется.

Проверка на отсутствие провала жидкости.

Скорость паров в режиме провала для клапанных тарелок:

W0pr =(0.00253? Lv+0.16)v(?l/?v)= 3.185 м/с

Объемный расход паров на нижней границе эффективной работы тарелки:

Vpr = W0pr?Sp = 9.492 м/с

Условие Vpr < V выполняется

Минимальная нагрузка по пару в устойчивом режиме работы:

Vmin = 0.15?S0v(?l/?v) = 4.243м3/с

Условие Vmin< V выполняется.

Отгонная часть колонны.

Для низа колонны проверочный расчет проводится аналогично верхней части колонны.

1. Определение минимальной нагрузки по жидкости и проверка на отсутствие конусообразования.

Удельная нагрузка по жидкости:

Lv = Q ? 3600/B =126.803 м2/ч

Динамический подпор жидкости над сливной перегородкой:

?hd = 2.84? Lv2/3 = 2.84?126.803 2/3 = 72 мм

Минимально допустимая величина для клапанных тарелок ?hd ?13 мм. Условие выполняется.

2. Определение величины уноса жидкости парами.

Отношение объемного расхода паров к рабочей площади тарелки:

Wp = V/Sp = 0.855м/с

Высота пены на тарелках:

Zf = 502мм

Условие Zf < Н выполняется.

3. Расчет удельного уноса жикости:

е0 = (1.72?(83.3? Wp/(Н - Zf))1.38)/? = (1.72 ?(83.3?0.855/(800 - 502)1.38)/9.562 = 0.025

4. Расчетный объемный расход жидкости с учетом уноса:

Qp = (Q + е0? Gmas/ (?l?3600))?3600 = 831.155 м3/ч

5. Проверка на захлебывание сливного устройства.

Отношение скорости жидкости в сливе к площади слива:

Wl = Qp / (3600? Ssl) =831.155 /(3600?2.48) = 0.093м/с

Условие Wl ? Wdop выполняется.

Отношение скорости жидкости под сливным стаканом к поперечному сечению зазора:

Wc = Qp/(B?a?3600) =831.155/(6.44?0.08?3600)= 0.488 м/с

Условие Wc < 0.45 выполняется.

6. Проверка на захлебывание тарелки.

Удельная нагрузка по жидкости и динамический подпор жидкости с учетом уноса:

Lv = Qp/B =129.061 м2/ч

?hd = 2.84? Lv2/3 = 73 мм

Скорость паров в точке переброса:

= 1.191м/с

Объемная нагрузка по пару в точке переброса:

Vper = ? Sp = 17.057 м3/с

Условие V=12.238< Vper выполняется.

7. Проверка на отсутствие провала жидкости.

Скорость паров в режиме провала для клапанных тарелок:

W0pr =(0.00253? Lv+0.16)v(?l/?v)= 4.488 м/с

Объемный расход паров на нижней границе эффективной работы тарелки:

Vpr = W0pr?Sp = 13.375 м/с

Условие Vpr < V не выполняется

Минимальная нагрузка по пару в устойчивом режиме работы:

Vmin = 0.15?S0v(?l/?v) = 0.19 м3/с

Условие Vmin< V выполняется.

11. Построение диаграммы производительности тарелки.

Укрепляющая часть колонны.

1. Предельная нагрузка по жидкости из допустимой скорости жидкости в сливе:

Qs1 = 3600?Wdop1?Ssl = 3600?0.22?2.48 = 1964.16 м3/с

Qs2 = 3600?Wc?B?a =3600?0.197?6.44? 0.08 = 365.38 м3/с

Меньшее из значений наносим на ось абсцисс и проводим через эту точку вертикальную линию, ограничивающую пропускную способность слива по жидкости.

2. Построение линии захлебывания тарелки.

Произвольно выбираются два значения нагрузки по жидкости и для них рассчитываются значения

Lv, ?hd, Wpper и Vper.

Возьмем Q1 = Qp = 365.934м3/ч, тогда V1 = 1.22 м3/с

Q2 = 50 м3/ч, тогда

Lv = 50/1.12 = 44.6 м2/ч

?hd = 2.84 = 35.8 мм

Wpper = 1.61?0.110.5 ? 9.0480.2 = 2.9 м/с

Vper = 2.9 ?1.1 = 3.19 м3/с

V2 = 3.19 м3/с

Через точки [Q1,V1] и [Q2,V2] проведем линию захлебывания.

3. Построение линии, ограничивающей зону эффективной работы тарелки.

При тех же выбранных нагрузках по жидкости Q1 и Q2 рассчитываются нагрузки по пару в режиме провала

Vpr = 0.368 м/с.

Для Q1 Vpr = 0.368 м3/с, для Q2:

W0pr =(0.00253? 44.6+0.16)v(676.482/4.625)= 3.3 м/с

Vpr = W0pr ? S0 = 3.3?0.121 = 0.4 м3/с

4. Построение линии, ограничивающей свободу устойчивости работы тарелки.

Рассчитанное ранее значение Vmin = 0.19 м3/с наносится на ось ординат и через полученную точку проводим горизонтальную прямую.

5. Построение линии минимальных нагрузок по жидкости.

Минимальная нагрузка по жидкости рассчитывается по уравнению:

Qmin = Lvmin?В = 10?0.19 = 1.9 м3/ч

Для клапанных тарелок Lvmin = 10 м2/ч

Точка Qmin наносится на ось абсцисс и проводится прямая, параллельная оси ординат.

На диаграмму производительности тарелки наносится рабочая точка М с координатами, равными рабочим нагрузкам

Qp = 26.786 м3/ч, V = 1.26 м3/с.

Рабочая точка находится в области удовлетворительной работы тарелки. Приложение 1.

Аналогично строится диаграмма для отгонной части колонны.

12. Расчет высоты ректификационной колонны

Полная высота колонны рассчитывается по уравнению:

Hk = h1 + (Nykp - 1) ?H + h2 +(Nотг - 1) ?H + h3 + h4,

где h1 - расстояние от верхнего днища до первой ректификационной тарелки, h1 = 0.5 Dk;

Nykp, Nотг - число тарелок в укрепляющей и отгонной секциях;

h2 - высота секции питания, h2 = 1м;

h3 - высота между нижней тарелкой и нижним днищем;

h4 - высота опорной части колонны, h4 = 4м.

Величина h3 рассчитывается с учетом необходимого запаса жидкости на случай прекращения подачи сырья в колону. Необходимый для этого объем нижней части колонны рассчитывается по формуле:

VH = Vw??,

где ? - необходимый запас времени = 0.25 ч.

Vw - объемный расход кубового остатка, м3/ч

Vw = W/ ?w = 163838.9/702.833 = 233.11 м3/ч

Vн = 233.11?0.25 = 58.28 м3

h3 = 4?Vн/(?Dk2) = 4?58.28 /(3.14?5 2 ) = 2.96 м

Hk = 0.5?5 +(20 - 1)?0.8+1+(30 - 1)?0.8+2.96+4 = 48.86 м

Литература

1. Пекаревский Б.В., Гайле А.А. Расчет ректификационных колонн. СПб., 2007.

2. Дытнерский Ю.И. и др. Основные процессы и аппараты химической технологии. М., 2008.

3. Соколов Р.Б., Волков А.К. Алгоритм поиска проектных решений при разработке конструкций химических аппаратов. СПб., 1998.

РЕКЛАМА

рефераты НОВОСТИ рефераты
Изменения
Прошла модернизация движка, изменение дизайна и переезд на новый более качественный сервер


рефераты СЧЕТЧИК рефераты

БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА
рефераты © 2010 рефераты