Курсовая: Ректификационная установка непрерывного действия для разделения 4,1 т / ч бинарной смеси ацетон - этанол - текст курсовой. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Курсовая

Ректификационная установка непрерывного действия для разделения 4,1 т / ч бинарной смеси ацетон - этанол

Банк рефератов / Химия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Курсовая работа
Язык курсовой: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 257 kb, скачать бесплатно
Обойти Антиплагиат
Повысьте уникальность файла до 80-100% здесь.
Промокод referatbank - cкидка 20%!

Узнайте стоимость написания уникальной работы

45





РОССИЙСКИЙ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМ. Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА

КАФЕДРА ПРОЦЕССОВ И АППАРАТОВ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ







ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ ПО ПРАЦЕССАМ И АППАРАТАМ НА ТЕМУ :






“Ректификационная установка непрерывного действия

для разделения 4,1 т / ч бинарной смеси

ацетон - этанол”



ПРОЕКТИРОВАЛ СТУДЕНТ

ГРУППЫ П-45

МЕРКУЛОВ ФЕДОР МИХАЙЛОВИЧ





РУКОВОДИТЕЛЬ ПРОЕКТА





ПРОЕКТ ЗАЩИЩЕН С ЦЕНКОЙ___________________________________________














МОСКВА 1997 г.

ВВЕДЕНИЕ

Ректификация — массообменный процесс, который осуществляется в большинстве случаев в противоточных колонных аппаратах с контактными элементами (насадки тарелки) аналогичными используемым в процессе абсорбции. Поэтому методы подход к расчету и проектированию ректификационных и абсорбционных установок имею много общего. Тем не менее ряд особенностей процесса ректификации (различие соотношение нагрузок по жидкости и пару в нижней и верхней частях колонны, переменные по высоте колонны физические свойства фаз и коэффициент распределения, совместное протекание процессов массо- и теплопереноса) осложняет его расчет.

Одна из сложностей заключается в отсутствии обобщенных закономерностей для расчета кинетических коэффициентов процесса ректификации. В наибольшей степени это относится к колоннам диаметром более 800 мм с насадками и тарелками, широко применяемым в химических производствах. Большинство рекомендаций сводится к использованию для расчета ректификационных колонн кинетических зависимостей, полученных при исследовании абсорбционных процессов (в приведенных в данной главе примерах в основном использованы эти рекомендации).


Принципиальная схема ректификационной установки представлена на рис. 1. Исходную смесь из промежуточной емкости 1 центробежным насосом 2 подают в теплообменник 3, где она подогревается до температуры кипения. Нагретая смесь поступает на разделение в ректификацион­ную колонну 5 на тарелку питания, где состав жидкости равен составу исходной смеси хF



























Рис.1 Принципиальная схема ректификационной установки:

  1. ёмкость для исходной смеси ; 2, 9- насосы; 3- теплообменник-подогреватель; 4 - кипятильник;

5- ректификационная колонна; 6- дефлегматор; 7- холодильник дистиллята; 8- ёмкость для сбора дистиллята; 10- холодильник кубовой жидкости; 11- ёмкость для кубовой жидкости.

Стекая вниз по колонне, жидкость взаимодействует с поднимающимся вверх паром, образующимся при кипении кубовой жидкости в кипятильнике 4. Начальный состав пара примерно равен составу кубового остатка хW , т. е. обеднен легколетучим компонентом. В результате массообмена с жидкостью пар обогащается легколетучим компонентом. Для более полного обогащения верхнюю часть колонны орошают в соответствии с заданным флегмовым числом жидкостью (флегмой) состава хР , получаемой в дефлегматоре 6 путем конденсации пара, выходящего из колонны. Часть конденсата выводится из дефлегматора в виде готового продукта разделения - дистиллята, который охлаждается в теплообменнике 7 и направляется в промежуточную емкость 8.

Из кубовой части колонны насосом 9 непрерывно выводится кубовая жидкость - продукт, обогащенный труднолетучим компонентом, который охлаждается в теплообменнике 10 и направ­ляется в емкость 11.

Таким образом, в ректификационной колонне осуществляется непрерывный неравновесный процесс разделения исходной бинарной смеси на дистиллят (с высоким содержанием легколетучего компонента) и кубовый остаток (обогащенный труднолетучим компонентом).

Расчет ректификационной колонны сводится к определению ее основных геометрических размеров - диаметра и высоты. Оба параметра в значительной мере определяются гидродинамическим режимом работы колонны, который, в свою очередь, зависит от скоростей и физических свойств фаз, а также от типа насадки.





















































РАСЧЕТ НАСАДОЧНОЙ РЕКТИФИКАЦИОННОЙ КОЛОННЫ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ


Расчет ректиификационной колоны сводится к определению ее основных геометрических размеров - диаметра и высоты. Оба параметра в значительной мере определяются гидродинамическим режимом работы колоны, который, в свою очередь, зависит от скоростей и физических свойств фаз, а также от типа и размеров насадкок.

Ориентировочный выбор размера насадочных тел можно осуществить исходя из следующих соображений. Чем больше размер элемента насадки, тем больше её свободный объём и, следовательно, выше производительность. Однако вследствии меньшей удельной поверхности эффективность крупных насадок несколько ниже. Поэтому насадку большого размера применяют, когда требуется высокая производительность и сравнительно невысокая степнь чистоты продуктов разделения.

Для данного случая примем насадку из керамических колец Рашига размером 50?50?5 мм. Удельная поверхность насадки а = 87,5 м23, свободный объем e = 0,785 м33 , насыпная плотность 530 кг/м3.

Насадочные колоны могут работать в различных гидродинамических режимах: плёночном, подвисания и эмульгирования. Выберем полёночный режим работы колоны.

Материальный баланс колонны и рабочее флегмовое число

Содержание легколетучего компонента:

- в исходной смеси;

- в дистилляте;

- в кубовом остатке;

т/ч кг/с - производительность по исходной смеси.

Производительность колонны по дистилляту Р кубовому остатку W определим из уравнений материального баланса колонны:

Отсюда находим:

кг/с

кг/с

Нагрузки ректификационной колонны по пару и жидкости определяются рабочим флегмовым числом R; его оптимальное значение Rопт можно найти путём технико-эконо­мического расчета. Используют приближенные вычисления, основанные на определении коэффициента избытка флегмы (орошения) =RRmin . Здесь Rmin- минимальное флегмовое число:

,

где xF и xP- мольные доли легколетучего компонента соответственно в исходной смеси и дистилляте, кмоль/кмоль смеси; yF- концентрация легколетучего компонента в паре, находящемся в равновесии с исходной смесью, кмоль/кмоль смеси.

Один из возможных приближенных методов расчета R заключается в нахождении такого флегмового числа, которому соответствует минимальное произведение N(R+1), пропорциональное объему ректификационной колонны (N - число ступеней изменения концентраций или теоретических тарелок, определяющее высоту колонны, а (R+1)- расход паров и, следовательно, сечение колонны) .

Определим R . Пересчитаем составы фаз из массовых долей в мольные по соотношению

кмоль/кмоль см.

где Mccl4 и Мтол - молекулярные массы соответственно хлороформа и бензола, кг/кмоль.

Аналогично найдем:

кмоль/кмоль см.



кмоль/кмоль см.



- определяем по графику































Тогда минимальное флегмовое число равно:

Задавшись различными значениями коэффициентов избытка флегмы , определим соответствующие флегмовые числа. Графическим построением ступеней изменения концентраций между равновесной и рабочими линиями на диаграмме состав пара y состав жидкости х (рис.2) находим N. Результаты расчетов рабочего флегмового числа представлены на рис.3 и приведены ниже:

Таблица 1

b

1,05

1,5

2,0

2,5

5,0

R

1,974

2,82

3,76

4,7

9,4

N

26

18,5

16

14,5

11

N(R+1)

76,8

70,67

76,16

82,65

114,4














































Условно-оптимальное значение R=3,032

При R=3,032 =1,613



Средние массовые расходы (нагрузки) по жидкости для верхней и нижней частей колонны определяют из соотношений;

Lв=РRМверхр


Lн=PRMнижр+FMниж / МF ,



где МP и MF - мольные массы дистиллята и исходной смеси; МВ и МН - средние мольные массы жидкости в верхней и нижней частях колонны.

Мольную массу дистиллята в данном случае можно принять равной мольной массе легколетучего компонента. Средние мольные массы жидкости в верхней и нижней частях колонны соответственно равны:

Мверхa хср вc(1- хср в),


Мниж= М a хср нc(1- хср н);

где Мa и Мc - мольные массы ацетона и этил. спирта соответственно;

хср в и хср н - средний мольный состав жидкости в верхней и нижней частях колонны:

кмоль/кмоль см.

кмоль/кмоль см.

Тогда


кг/кмоль

кг/кмоль

Мольная масса исходной смеси

кг/кмоль

Подставим рассчитанные величины в выражения для средних массовых расходов, получим:

кг/с

кг/с

Средние массовые потоки пара в верхней GВ и нижней GН частях колонны:

где МВ и МН - средние мольные массы паров в верхней и нижней частях колонны

МВA yср вc(1- yср в)

МН a yср нc(1- yср н) ,

где

Тогда

МВ=580.709+46(1-0.709)=54.508 кг/кмоль


МН=580.238+46(1-0.238)=48.856 кг/кмоль


Подставив численные значения, получим:


кг/c

кг/c

Скорость пара и диаметр колонны

Для ректификационных колон, работающих в плёночном режиме при атмосферном

давлении, рабочую скорость можно принять на 20-30% ниже скорости захлё-бывания.

Придельную фиктивную скорость пара, при которой происходит захлёбывание колонны находим по формуле:

[1,c 127]

Определим недостающие параметры:


a) По диаграмме t-x-y : для пара tн = 73.4°C tв = 61.1°C

для жидкости tн = 70.4°C tв = 60°С

б)Тогда


кг/м3


кг/м3

ra = 746 кг/м3

rc = 754 кг/м3


кг/м3

кг/м3


или


Вязкости :

lgmx = xcplgma + (1-xcp)lgmc ma=0.23 мПа c mc=0.591 мПа с

m=0.326 мПа с m=0.447 мПа с

Для выбранной насадки, т.е. колец Рашига мм :

Удельная поверхность а = 87.5 м23

Сбодный объём e = 0.785 м33

Насыпная плотность 530 кг/м3

Предельная скорость паров :

wпв = 2.24 м/с

Аналогично :

wпн = 2.00 м/с

Принемаем рабочую скорость на 30% ниже предельной :

wв = 1.57м/с

wн = 1.40 м/с

Ориентировочный диаметр колонны определяют из уравненную расхода:

Как правило, несмотря на разницу в рассчитанных диаметрах укрепляющей и исчерпывающей частей колонны (вследствие различия скоростей и расходов паров), изготовляют колонну единого диаметра, равного большему из рассчитанных.

м

м

Выберем стандартный диметр обечайки колонны из таблицы стандартных диаметров:

dст=1 м

При этом рабочая скорость пара :






Расчет высоты насадки


Решение графическое :

m - средний коэффициент распределения в условиях равновесия

mcpв = 2.2369

mcpв = 1.3736

Результаты вычисления площади криволинейной трапеции :

n = 13.11

n = 5.15





Общую высоту едениц переноса найдем по уравнению аддитивности :

Отношение нагрузок по пару и жидкости :

для верха


для низа

где


Высота едениц переноса в жидкой фазе :


Ф и с - коэффиценты, оприделяемые по зависимости от плотности орошения Ls и w/wп [1, c129 ]

L = 1.496 кг/м2 ч

L = 27366 кг/м2 ч


Фв = 0.067 Фн = 0.075


(w/wп )в = 50% сн = 1.08 yв = 210


(w/wп )н = 53% сн = 1.08 yн = 210


z - высота слоя насадки до 3 м


Pасчет коэффициента молекулярной диффузии в жидкой Dx и паровой Dy фазах.

Коэффициент диффузии в жидкости при средней температуре t (в °С) равен:

Dx =Dx 20[1+b(t-20)]

в(20 0С)=0.322 мПас

н (20 0С)=0.119мПас


Мольные объемы в жидком состоянии при температуре кипения:

V a=59.2 см3моль Vc=74 см3моль





Коэффициент диффузии в жидкости Dx 20 при 20 ° C:

[1, c129]

где А, В- коэффициенты, зависящие от свойств растворенного вещества и растворителя,

х- вязкость жидкости при 20 °С, мПас.

Тогда коэффициент диффузии в жидкости для верхней части колонны при 20 0С равен:

Для нижней части колонны:


Температурный коэффициент b определяют по формуле:

где х и х принимают при температуре 20 0С.

a= 791 кгм3 c= 789 кгм3

Тогда для верхней части колонны:

Для нижней части колонны:

Отсюда

Dx =Dx 20[1+b(t-20)] [1, c129]

Для верхней части колонны:


Dх в=5.3110-9[1+0.0123(60-20)]= 7.9210-9 м2с


Для нижней части колонны:


Dх н =1.86310-9[1+0.01606(70.4-20)]= 6.0410-9 м2с




Высота едениц переноса в паровой фазе :

[1, c129]





m = 0.0089 мПа с m = 0.0097 мПа с

r = 1.9884 кг/м3 r = 1.7189 кг/м3


Коэффициент диффузии в паровой фазе может быть вычислен по уравнению:

[1, c129]

где T - средняя температура в соответствующей части колонны, К; P - абсолютное давление в колонне, Па.


Тогда для верхней части колонны:


Для нижней части колонны:









sв = sа = 0.01875 H/м

sн = sc = 0.01903 H/м



м


м



м

м


м - 8 секций

м - 2 секции


H = 30.7 м - 10 cекций


Высоту ректификационной колонны определим по формуле

Hк =nz+( n - 1)  hp + zв + zн, [1, c130]

где h - расстояние между тарелками, м; zв и zн - расстояние соответственно между
верхней тарелкой и крышкой колонны и между днищем колонны и нижней тарелкой, м. Выбор значении zв и zн производится по таблице. Подставив, получим:

м

Гидравлическое сопротивление насадки


[1, c130]


[ 1, c11]


Плотность орашения :

м32 с

м32 с




Полное гидравлическое сопротивление ректификационной колонны













Расчёт теплообменных аппаратов


Расчёт пластинчатого теплообменника - подогревателя



Выбрать тип, рассчитать и подобрать нормализованный конструкции пластинчатого теплообменника для подогрева G2= F = 1.1389 кг  с органической жидкости от температуры t=25°C до t=65.6°C. При средней температуре t2=0.5(25+65.6)=45.3°C ;c2= 2632 Дж / кгК.

Для подогрева использовать насыщенный водяной пар давлением 0.4 Мпа. Температура конденсации t1=142.9°C. Характеристики конденсации при этой температуре:r1=2141000 Дж кг.

Тепловая нагрузка аппарата составит:

Q= 1.05G2c2( t - t) = 1.051.13892632(65.6-25) = 127787 Вт [3, c519]

Расход пара определим из уравнения теплового баланса:

кг/с [2, c349]

Средняя разность температур:

Коэффициенты теплопередачи в пластинчатых теплообменниках выше, чем их ориентировочные значения. Примем Kор= 1250 Вт  м2К. Тогда ориентировочное значение требуемой поверхности составит:




























































Теплообменник, поверхностью F = 1.5 м2 , подходит с запасом = 46.28 %.












Расчёт кожухотрубчатого конденсатора (дефлегматора)


Рассчитать и подобрать нормализованный вариант конструкции кожухотрубчатого конденсатора смеси паров органической жидкости и паров воды (дефлегматора) для конденсации G1 = P = 1.59 кг  с паров. Удельная теплота конденсации смеси

r1= 534300 Дж/кг, температура конденсации 56.6°С. Физико-химические свойства конденсата при температуре конденсации 1= 0.162 Вт / м К; 1= 748.8 кг  м3;

1= 0.0000251 Пас. Тепло конденсации отводить водой с начальной температурой t= 20 °С.

Примем температуру воды на выходе из конденсатора t= 40°С.

c2 =4190 Дж / кгК

Тепловая нагрузка аппарата составит:

Q= G1r1 = 1.59534300 = 903943.3 Вт [2, c349]

Расход воды:

кг/с

Средняя разность температур:

Примем Kор= 600 Вт  м2К. Тогда ориентировочное значение требуемой поверхности составит:
























Задаваясь числом Re2= 15000, определим соотношение n /z для конденсатора из труб диаметром dн= 202 мм:

,

где n - общее число труб;

z - число ходов по трубному пространству:

d - внутренний диаметр труб, м.

Уточнённый расчёт поверхности теплопередачи. В соответствии с табличными значениями соотношение n /z принимает наиболее близкое к заданному значению у конденсаторов с диаметром кожуха D = 400 мм, диаметром труб 202 мм, числом ходов z = 2 и общим числом труб n = 166.

n /z = 166  2 = 83.

Наиболее близкую к ориентировочной поверхность теплопередачи имеет нормализованный аппарат с длиной труб L = 6 м; F = 63 м2 . Действительное число Re2 равно:

Коэффициент теплоотдачи к воде определим по уравнению:

,



Вт / м2 К;

Коэффициент теплоотдачи от пара компенсирующегося на пучке горизонтально расположенных труб, определим по уравнению:

Вт / м2 К;

Сумма термических сопротивлений стенки труб из нержавеющей стали и загрязнения со стороны воды и пара равна:

Коэффициент теплопередачи:

Вт / м2 К;


Требуемая поверхность теплопередачи:

Конденсатор с длиной труб 3 м и поверхностью 3.5 м2 подходит с запасом:


Гидравлическое сопротивление р2 рассчитывается по формуле:

Коэффициент трения по формуле равен:


Скорость воды в штуцерах:

Гидравлическое сопротивление:




















Расчёт кожухотрубчатого испарителя


Рассчитать и подобрать нормализованный вариант конструкции кожухотрубчатого испарителя ректификационной колонны с получением G2= W= 1.425 кг  с паров водного раствора органической жидкости. Кипящая при небольшом избыточном давлении и температуре t2= 78°С жидкость имеет следующие физико-химические характеристики: 2=737 кг/м3; 2=0.000448 Пас; 2=17.510-3 нм; с2=3218 Дж/кгК; 2=0.169 Вт/м К; r2= 846240 Джкг. Плотность при атмосферном давлении по=1.6984 кг/м3, плотность паров над кипящей жидкостью п=1.6984 кг/м3.

В качестве теплоносителя использовать насыщенный водяной пар давлением 0.4 Мпа.

Удельная теплота конденсации r1=2141000 Джкг, температура конденсации t1=142.9°С.

Физико-химические характеристики конденсации при этой температуре:

1=926 кг / м3 ; 1 = 0.000196 Пас ; 1= 0.685 Вт / мК

Тепловая нагрузка аппарата:

Вт

Расход греющего пара определим из уравнения теплового баланса:

кг/с

Средняя разность температур:

tср= t1 - t2= 1429 - 78 = 64.9°С.

В соответствии с табличным значением примем ориентировочное значение коэффициента теплопередачи Kор=1400 Вт/м2К. Тогда ориентировочное значение требуемой поверхности составит:

В соответствии с табличной поверхностью, близкую к ориентировочной, может иметь теплообменник с высотой труб l=2 м, Dкожуха=400 мм, dтруб=252 мм, общим числом труб = 100, числом ходов =2.























































Требуемая поверхность составит F = 13.5 м2

В выбранном теплообменнике запас поверхности:










Расчёт холодильника кубовой жидкости (кожухотрубчатого теплообменника).


Рассчитать и подобрать нормализованный кожухотрубчатый теплообменник для теплообмена между двумя растворами. Горячий раствор в количестве

G2= W= 0.7193 кг  с охлаждается от t= 78°С до t=25°С . Начальная температура воды равна t= 20 0С. Горячая жидкость при средней температуре t1=51.5°С имеет следующие физико-химические характеристики: 1=766.5 кг/м3; 1=0.178 Вт/мК; 1=0.000746 Пас; с1=2927 Дж/кгК. Холодная жидкость температуре t2=30 °С имеет следующие физико-химические характеристики: 2=986 кг/м3; 2=0.662 Вт/мК; 2=0.000804 Пас; с2=4190 Дж/кгК.


Тепловая нагрузка аппарата:

Q= G1с1(t- t)=0.71932927(78 - 25)=111586 Вт.

Расход охлаждающей воды:

кг/с

Определение средне-логарифмической разности температур:

.

Ориентировочный выбор теплообменника:

Примем ориентировочное значение коэффициента теплопередачи Kор=800 Вт/м2К. Тогда ориентировочное значение требуемой поверхности теплообмена составит:


Поправку для средне-логалифмической разности температур определим по уравнению:





Подбираем теплообменник:

Lтруб=4 м, dтруб=252 мм, Dкожуха=400 мм, F =31 м2, число труб= 100, число ходов=2






































Требуемая поверхность составит F = 28.43м2.

В выбранном теплообменнике запас поверхности:










Расчёт холодильника дистиллята (кожухотрубчатого теплообменника)


Рассчитать и подобрать нормализованный кожухотрубчатый теплообменник для теплообмена между двумя растворами. Горячий раствор в количестве

G2= P= 0.4196 кг  с охлаждается от t= 56.6°С до t=25°С . Начальная температура холодного раствора равна t= 20 °С. Горячая жидкость при средней температуре t1= 40.8°С имеет следующие физико-химические характеристики:с1=2292.5 Дж/кгК. Холодная жидкость температуре t2=30 °С имеет следующие физико-химические характеристики: 2=996 кг/м3; 2=0.618 Вт/мК; 2=0.000804 Пас; с2=4190 Дж/кгК.


Тепловая нагрузка аппарата:

Q= G1с1(t- t)=0.41962292.5(56.6 - 25)=30397 Вт.

Расход охлаждающей воды:

кг/с

Определение средне-логарифмической разности температур:

.

Ориентировочный выбор теплообменника:

Примем ориентировочное значение коэффициента теплопередачи Kор=800 Вт/м2К. Тогда ориентировочное значение требуемой поверхности теплообмена составит:



Подбираем теплообменник:

Lтруб=3 м, dтруб=202 мм, Dкожуха=400 мм, F=31 м2, число ходов=2























































Требуемая поверхность составит F = 25.61 м2.

В выбранном теплообменнике запас поверхности:









Расчёт ёмкости для исходной смеси и продуктов разделения


, где

G - расход жидкости, кг  с.

 = 2 часа = 23600 = 7200 сек - время.

 - плотность жидкости, кг  м3.

 = 0.8 - коэффициент заполнения.

  1. Ёмкость для исходной смеси:

  1. Ёмкость для сбора дистиллята:

  1. Ёмкость для кубовой жидкости:


Расчёт и выбор насоса


Подобрать насос для перекачивания исходной смеси ацетон- этанол при температуре 20 °С из открытой ёмкости в аппарат, работающий под избыточным давлением 0.1 Мпа. Расход жидкости 1.1389 кгс. Геометрическая высота подъёма жидкости 15 м. Длина трубопровода на линии всасывания 15 м, на линии нагнетания 40 м.

Проверить возможность установки насоса на высоте 4 м над уровнем жидкости в ёмкости.

Выбор трубопровода

Для всасывающего и нагнетательного трубопровода примем одинаковую скорость течения жидкости, равную 2 мс. Тогда диаметр равен:

Выбираем стальную трубу наружным диаметром 38 мм, толщиной стенки

2 мм (по таблице). Внутренний диаметр трубы d = 0.034 м. Фактическая скорость воды в трубе:

м/с

Примем, что коррозия трубопровода незначительна.

Определение потерь на трение местные сопротивления

т.е. режим течения турбулентный. Примем абсолютную шероховатость равной =210-4 м. Тогда:

Далее получим:

Таким образом, в трубопроводе имеет место смешанное трение, и расчет  следует проводить по формуле:

Определим сумму коэффициентов местных сопротивлений:

сумма коэффициентов во всасывающей линии

вс=0.5+1+1.12+30.830.92=6

сумма коэффициентов в нагнетательной линии

н=0.5+1+1.12+24.8=13.3

Потерянный напор во всасывающей и нагнетательной линии находим по формуле:

Общие потери напора:

hп=hп вс+hп наг=1.9+2.83=4.73

Выбор насоса.

Находим потребный напор насоса по формуле:


Такой напор при заданной производительности обеспечивается одноступенчатыми центробежными насосами. Учитывая широкое распространение этих насосов в промышленности ввиду достаточно высокого к.п.д., компактности и удобства комбинирования с электродвигателями, выбираем для последующего рассмотрения именно эти насосы.

Полезную мощность насоса определим по формуле:

Nп=gQH = 9.832.61.1389 = 363.9 Вт = 0.364 кВт

Примем пер=1 и н=0.6 (для центробежного насоса средней производительности), найдём по формуле мощность на валу двигателя:

кВт




По таблице устанавливаем, что заданной подаче и напору более всего соответствует центробежный насос марки Х20/53, для которого при оптимальных условиях работы Q=5.510-3 м3/с, Н=34.4 м, н=0.5. Насос обеспечен электродвигателем ВА 0-52-2 номинальной мощностью Nн=13 кВт, дв=0.87. Частота вращения вала n = 48.3 с-1.

Определение предельной высоты всасывания

Рассчитаем запас напора на кавитацию:

hз=0.3(Qn2)2/3=0.3(1.44510-348.32)2/3=0.6744 м

По таблицам давлений насыщенного пара найдём, что при 20 °С pt=12025 Па.

Примем, что атмосферное давление равно р1=105 Па, а диаметр всасывающего патрубка равен диаметру трубопровода. Тогда по формуле найдём:

Таким образом, расположение насоса на высоте 4 м над уровнем жидкости в ёмкости вполне возможно.

Выбираем насос:

Выбор насоса для отвода кубового остатка и дистиллята

Таблица 4

Q расчетное, м3

Марка

Q , м3

Н, м

n, с-1

н

Электродвигатель







тип

Nн,кВт

1.Qкуб.ост=0.719/785

=0.9210-3

Х 8/18

2.410-3

11.3

48.3

0.4

АО2-31-2

3

2.Qдист=0.42/785 =

=5.3510-4

Х2/25

4.210-4

25

50

-

АОЛ-12-2

1.1


Расчёт конденсатоотводчика


Для отвода конденсата и предотвращения проскока пара в линию отвода конденсата, теплообменные аппараты, обогреваемые насыщенным водяным паром, должны снабжаться конденсатоотводчиками. Расчёт поплавкового конденсатоотводчика состоит в определении диаметра условного прохода Dу по максимальному коэффициенту пропускной способности R.

Требуемое значение коэффициента пропускной способности определяют в зависимости от расхода водяного конденсата G (в т/ч) и перепада давления р (в МПа) между давлением пара и давлением в линии отвода конденсата:

р=0.4-0.1=0.3 МПа

  1. Конденсатоотводчик для кипятильника:

G=0.447 кг/с3.6 = 1.61 т/ч

т/ч

Dу=25 мм

  1. Конденсатоотводчик для подогревателя:

G=0.06 кг/с3.6 = 0.22 т/ч

т/ч

Dу=20 мм


Определение толщины тепловой изоляции


Толщину тепловой изоляции и находят из равенства удельных тепловых потоков через слой изоляции от поверхности изоляции в окружающую среду:

где в=9.3+0.058tст2 - коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляционного материала в окружающую среду, Вт/м2К ; tст2 - температура изоляции со стороны окружающей среды; для аппарата, работающего в закрытом помещении, tст2= 40°С ; tст1=142.9 °С - температура изоляции со стороны аппарата. Ввиду незначительного термического сопротивления стенки аппарата по сравнению с термическим сопротивлением слоя изоляции, tст1 принимают равной температуре греющего пара tг1 ; tв=20 °С - температура окружающей среды; и - коэффициент теплопроводности изоляционного материала, Вт/мК.

Рассчитаем толщину тепловой изоляции:

в=9.3+0.05840 = 11.62 Вт/м2К

В качестве материала для тепловой изоляции выберем совелит (85% магнезия

и 15% асбеста), имеющий коэффициент теплопроводности и=0.09 Вт/мК. Тогда получим:


Расчёт аппарата на прочность


  1. Расчёт толщины обечайки.

Исполнительную толщину тонкостенной гладкой цилиндрической обечайки, нагруженной внутренним избыточным давлением, рассчитывают по формуле:

D - внутренний диаметр обечайки, м

[]- напряжение на растяжение для материала обечайки. Для стали Х18Н10Т []=134 мН/м2

 - коэффициент, учитывающий ослабление обечайки из-за сварного шва,

 = 0.95.

ГОСТ 1 м =10 мм.

  1. Расчёт толщины днища.

Считаем толщину стенки днища.

Вместо коэффициента ослабления из-за шва, возьмём коэффициент ослабления  = 0.9. Тогда толщина стенки эллиптического или полусферического днища равна:



Расчёт оптимального диаметра трубопровода


Внутренний диаметр трубопровода круглого сечения рассчитывают по формуле:

  1. Трубопровод подачи исходной смеси из подогревателя в колонну:

Выбираем трубопровод по ГОСТу  563.5 мм - Х18Н10Т.

Штуцер Dу - 49 мм.

  1. Трубопровод подачи кубового остатка в кипятильник:

Выбираем трубопровод по ГОСТу  453.5 мм - Х18Н10Т.

Штуцер Dу - 38 мм.

3. Трубопровод отвода оборотной воды из холодильника -1:

Выбираем трубопровод по ГОСТу  563.5 мм - Х18Н10Т.

Штуцер Dу - 49 мм.

  1. Трубопровод подвода исходной смеси из ёмкости -1 к подогревателю:

Выбираем трубопровод по ГОСТу  323.0 мм - Х18Н10Т.

Штуцер Dу - 26 мм.

  1. Трубопровод подачи дистиллята из распределителя в холодильник -2:

Выбираем трубопровод по ГОСТу  323.0 мм - Х18Н10Т.

Штуцер Dу - 26 мм.


6. Трубопровод подачи дистиллята из холодильника -2 в ёмкость -3:

Выбираем трубопровод по ГОСТу  323.0 мм - Х18Н10Т.

Штуцер Dу - 26 мм.

7. Трубопровод отвода оборотной воды из дефлегматора:

Выбираем трубопровод по ГОСТу  764.0 мм - Ст3сп.

Штуцер Dу - 67 мм.

8. Трубопровод подачи оборотной воды в холодильник -1:

Выбираем трубопровод по ГОСТу  563.5 мм - Х18Н10Т.

Штуцер Dу - 49 мм.

9. Трубопровод подачи паров дистиллята из колонны в дефлегматор:

Выбираем трубопровод по ГОСТу  563.5 мм - Х18Н10Т.

Штуцер Dу - 49 мм.

10 Трубопровод, соединяющий распределитель и колонну:

Выбираем трубопровод по ГОСТу  563.5 мм - Х18Н10Т.

Штуцер Dу - 49 мм.

11. Трубопровод подачи пара к подогревателю и кипятильнику:

Выбираем трубопровод по ГОСТу  222.0 мм - Х18Н10Т.

Штуцер Dу - 18 мм.

12. Трубопровод подачи кубовой жидкости из холодильника -1 в ёмкость -2:

Выбираем трубопровод по ГОСТу  453.5 мм - Х18Н10Т.

Штуцер Dу - 38 мм.











Контроль и автоматическое регулирование


  1. Ёмкость Е1, Е2, Е3:


L - уровень, параметр, измеряемый первичным преобразователем или прибором.

I - показания, функция, выполняемая прибором.

А - сигнализация.




Это прибор для измерения уровня, установлен на щите, буквы Н и L означают сигнализацию верхнего и нижнего уровней.

  1. Трубопровод с1 от ёмкости Е1 до подогревателя:


Q - величина, характеризующая качество (состав, концентрация).

R - регистрация, функция выполняемая приборами по отображению информации.

I - показания.

  1. Трубопровод -Т7- подогреватель -с1-:

На трубопроводе -Т7- установлен механизм, который при прекращении подачи энергии или управляющего сигнала оставляет регулирующий орган в неизменном положении.


TIRC

T - прибор для измерения температуры.

I - показания.

R - функция регистрации.

C - функция, выполняемая приборами по формированию сигнала (регулирование, управление).

  1. Трубопровод подогреватель -C1- КР:


FICA

F - измеряемый параметр, расход.

I - показания.

C - функция, выполняемая приборами по формированию сигнала

A - сигнализация, функция, выполняемая приборами по отображению информации.


Также установлен механизм


  1. Трубопровод -Т7- (ВР2) - верх-низ РК:



PDIC

P -давление, вакуум-измеряемый параметр.

D - плотность-измеряемый параметр.

I - показания.

C - функция, выполняемая приборами по формированию выходного сигнала.

На трубопроводе -Т7- установлен механизм (ВР2).


6. Трубопровод -В4- (отвод к Д ) - верх РК:


PIC

P -давление, вакуум-измеряемый параметр.

I - показания.

C -регулирование, управление.


На отводе -В4- к Д установлен механизм (ВР5).


  1. Трубопровод для отвода кубовой жидкости:


к Х1

LC

13

L - уровень, измеряемый параметр.

С - регулирование, управление.

На этой линии установлен механизм (ВР8) перед входом в Х1.


QR

Q - величина, характеризующая качество (концентрация).

R - радиоактивность.

  1. Трубопровод после Х1 в ёмкость Е2:

FI

F - измеряемый параметр, расход.

I - показания.

  1. Трубопровод -В4 (вода) в Х1 и трубопровод из Х1 в Е2:



TIC

T - температура, измеряемый параметр.

I - показания.

C - регулирование, управление.

На трубопроводе -с1- установлен механизм (ВР9).


  1. Вода из трубопровода -В4- в Х2 и дистиллят в Е3:


TIC

T - температура, измеряемый параметр.

I - показания.

C - регулирование, управление.


На трубопроводе из -В4- в Х2 установлен механизм (ВР7).


  1. Трубопровод -Д1- в Х2 из распределителя (Р):


LC


L - уровень, измеряемый параметр.

С - регулирование, управление.

На трубопроводе установлен механизм (ВР6).


12.

F - расход, измеряемый параметр.

С - регулирование, управление.




F - расход, измеряемый параметр.

I - показания.

С - регулирование, управление.



Q - величина, характеризующая качество.

R - радиоактивность.

С - регулирование, управление.

FFIC - расход - прибор для его измерения, регистрации и автоматического регулирования.







Список используемой литературы




1.Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию под ред. Ю.И. Дытнерского. -М.: Химия,1987.


2.Павлов К.Ф., Романков П.Т., Косков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. -Л.: Химия,1987.


3.Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1971.


4.Справочник химика. Т2.- М-Л: Госхимиздат, 1963


5.Альперт Л.З. Основы проектирования химических установок .- М.: Высшая школа, 1976


6.Коган В.Б., Фридман В.М., Кафаров В.В. Равновесие между жидкостью и паром. - М-Л: Наука, 1986.


7.Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчёта химической аппаратуры .- Л.: Машиностроение, 1970.

.













1Авиация и космонавтика
2Архитектура и строительство
3Астрономия
 
4Безопасность жизнедеятельности
5Биология
 
6Военная кафедра, гражданская оборона
 
7География, экономическая география
8Геология и геодезия
9Государственное регулирование и налоги
 
10Естествознание
 
11Журналистика
 
12Законодательство и право
13Адвокатура
14Административное право
15Арбитражное процессуальное право
16Банковское право
17Государство и право
18Гражданское право и процесс
19Жилищное право
20Законодательство зарубежных стран
21Земельное право
22Конституционное право
23Конституционное право зарубежных стран
24Международное право
25Муниципальное право
26Налоговое право
27Римское право
28Семейное право
29Таможенное право
30Трудовое право
31Уголовное право и процесс
32Финансовое право
33Хозяйственное право
34Экологическое право
35Юриспруденция
36Иностранные языки
37Информатика, информационные технологии
38Базы данных
39Компьютерные сети
40Программирование
41Искусство и культура
42Краеведение
43Культурология
44Музыка
45История
46Биографии
47Историческая личность
 
48Литература
 
49Маркетинг и реклама
50Математика
51Медицина и здоровье
52Менеджмент
53Антикризисное управление
54Делопроизводство и документооборот
55Логистика
 
56Педагогика
57Политология
58Правоохранительные органы
59Криминалистика и криминология
60Прочее
61Психология
62Юридическая психология
 
63Радиоэлектроника
64Религия
 
65Сельское хозяйство и землепользование
66Социология
67Страхование
 
68Технологии
69Материаловедение
70Машиностроение
71Металлургия
72Транспорт
73Туризм
 
74Физика
75Физкультура и спорт
76Философия
 
77Химия
 
78Экология, охрана природы
79Экономика и финансы
80Анализ хозяйственной деятельности
81Банковское дело и кредитование
82Биржевое дело
83Бухгалтерский учет и аудит
84История экономических учений
85Международные отношения
86Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
87Финансы
88Ценные бумаги и фондовый рынок
89Экономика предприятия
90Экономико-математическое моделирование
91Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Оглядываясь назад, понимаю, что на самом деле я оптимист. Всегда получается еще хуже, чем я предполагал.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, курсовая по химии "Ректификационная установка непрерывного действия для разделения 4,1 т / ч бинарной смеси ацетон - этанол", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2017
Рейтинг@Mail.ru