Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Основные теоретические положения




Оптимальное число тарелок рассчитывается по эмпирическому соотношению, связывающему оптимальное и минимальное число тарелок []:

(21)

Оптимальное орошение рассчитывается по эмпирическому уравнению, связывающему минимальное и оптимальное орошение []:

(22)

Диаметр ректификационной колонны определяется из уравнения расхода:

(23)

где Dk – внутренний диаметр колонны, м;

V0 – объемный расход пара в колонне, м3/с;

w0 – допустимая скорость пара, м/с.

Допустимая скорость пара в свободном сечении колонны рассчитывается таким образом, чтобы минимизировать унос флегмы паровым потоком на вышерасположенную тарелку []:

(24)

где rж – плотность жидкости, кг/м3;

rп – плотность пара, кг/м3;

С1 – эмпирический коэффициент, зависящий от расстояния между тарелками и поверхностного натяжения жидкости.

Плотность паров рассчитывается по уравнению, выведенному из уравнения состояния идеального газа Менделеева-Клапейрона с учетом коэффициента сжимаемости:

(25)

где r - плотность, кг/м3;

P– среднее давление в колонне, Па;

M – молекулярная масса, кг/моль;

R – универсальная газовая постоянная, Дж/моль·К;

T – средняя температура в колонне, K;

z – коэффициент (фактор) сжимаемости газа.

Фактор сжимаемости является функцией приведенных параметров:

(26)

где - приведенные температура и давление, соответственно.

Для соединений, нормальная температура которых не превышает 235К, используют выражение для расчета критической температуры:

(27)

Для соединений с более высокими нормальными температурами кипения:

(28)

Критическое давление (Па) рассчитывается по уравнению Льюиса:

(29)

где М – средняя молекулярная масса;

Кконстанта, которая для продуктов прямой перегонки нефти равна 6.3 – 6.4

Рассчитываем коэффициент сжимаемости для каждой фракции. Рассчитываем плотность каждой фракции по уравнению (25). Для расчета плотности смеси газов используем принцип аддитивности.

(30)

где rсм - плотность смеси газов, кг/м3;

ri - плотность i-го компонента, кг/м3;

yiобъемная доля i-го компонента в смеси.

 

Плотность фракций при Т=293К приведена в исходных данных. Для пересчета плотности нефтяных фракций и нефтепродуктов с одной температуры на другую пользуются уравнением:

(31)

где rT плотность нефтепродукта при температуре T, кг/м3;

относительная плотность нефтепродукта;

T – средняя температура в колонне, К.

Поверхностное натяжение флегмы рассчитывается в зависимости от плотности жидкости при средней температуре в колонне []:

(32)

где σ – поверхностное натяжение, Н/м.

При значениях σ ≥2*10-2Н/м коэффициент С1 определяется из графика, приведенного на рис.1 При σ<2*10-2Н/м вводят поправку по следующему уравнению:

(33)

где С12 – значение коэффициента С1, найденное из графика (рис.1).

Рисунок 1. Зависимость коэффициента С1 от межтарельчатого расстояния.

С1-1 – кривая максимальных нагрузок для колпачковых тарелок и нормальных нагрузок для провальных, ситчатых и других типов тарелок; С1-2 – кривая нормальных нагрузок для колпачковых тарелок.

Предварительно зададимся межтарельчатым расстоянием hт = 300 - 500мм.

Объемный расход пара считается из массового расхода:

(34)

Массовый расход рассчитываем, исходя из массовой доли отгона, которая связана с мольной долей отгона соотношением:

(35)

где - массовая доля отгона, средняя мольная масса сырья и средняя мольная масса пара, соответственно.

Средние мольные массы потоков находятся по правилу аддитивности:

(36)

Массовый расход пара равен:

(37)

Рассчитав минимальный диаметр колонны, выбираем ближайший больший стандартный диаметр, используя ГОСТ 21944-76, Приложение 3.

Выбор конструкции тарелки проводят по следующим показатеям:

· производительность,

· эффективность при разных рабочих нагрузках,

· гидравлическое сопротивление

· диапазон нагрузок в условиях высокой эффективности,

· механические и конструкционные характеристики (металлоемкость, простота изготовления, монтажа и ремонта и пр.)

Сравнительная характеристика тарелок различных типов представлена в табл.1.

Таблица 1

Тарелка относительная паровая нагрузка (Gn/Lж) к.п.д. тарелки, % рабочий диапазон (Gmax/Gmin) сопротивление тарелки, мм. вод. ст. возможное расстояние между тарелками, мм масса, кг/м2
колпачковая 4-5 45-80 400-800
туннельная (желобчатая) 0.7- 0.8 3-4 50-85 400-600
из S-образных элементов 1.1 -1.2 4-5 45-80 400-800
клапанная 1.2 -1.3 5-8 45-60 300-600
ситчатая 1.2 -1.3 4-5 40-60 400-800
струйная 1. – 1.35 3-4.5 40-70 400-600
решетчатая провальная 1.5 -2.0 1.5-2.5 25-40 200-400

Очевидно, что для выбора типа контактного устройства необходимо знать расход жидкости по колонне. Для зоны выше тарелки питания (укрепляющая секция) расход жидкости будет равен расходу флегмы, а для исчерпывающей части: Ф+ L, где L – расход жидкости после однократного испарения сырья, определенный ранее.

Высота тарельчатой части колонны Н (мм) рассчитывается по уравнению:

(38)

где N – число тарелок;

h – расстояние между тарелками, мм;

s – толщина тарелки, мм.

Таблица 2

Р кр., Па Т прив., К Р прив. Па z ρ паров Масс%/Пл y объемная åyi*ρi ρ смеси
4508000,0000 1,6498 0,0355 0,9636 1,6916 0,0635 0,0536 0,090654 9,503223
3427388,0597 1,4575 0,0467 0,9587 2,5316 0,0474 0,0400 0,101209  
2643402,0619 1,3053 0,0605 0,9532 3,6863 0,0369 0,0311 0,114773  
2697772,2772 1,2283 0,0593 0,9575 3,8212 0,0362 0,0306 0,116833  
2696635,5140 1,1599 0,0593 0,9604 4,0358 0,0418 0,0353 0,14247  
2695304,3478 1,0798 0,0594 0,9639 4,3220 0,0520 0,0439 0,189586  
2588906,2500 1,0100 0,0618 0,9656 4,8022 0,0461 0,0389 0,186721  
2556521,7391 0,9487 0,0626 0,9679 5,1648 0,0387 0,0327 0,168811  
2478278,1457 0,8944 0,0646 0,9695 5,6423 0,0428 0,0361 0,203726  
2443305,9880 0,8202 0,0655 0,9726 6,2202 0,0401 0,0338 0,210365  
2325813,8122 0,7950 0,0688 0,9725 6,7425 0,0457 0,0386 0,260151  
2191477,2727 0,7713 0,0730 0,9720 7,3790 0,0488 0,0412 0,304026  
2088096,7290 0,7490 0,0766 0,9719 7,9764 0,0463 0,0391 0,311967  
1948275,0000 0,7279 0,0821 0,9711 8,8032 0,0570 0,0481 0,423187  
1846613,6719 0,7080 0,0866 0,9708 9,5525 0,0449 0,0379 0,361953  
1733717,5532 0,6846 0,0923 0,9705 10,5261 0,0600 0,0507 0,533199  
1374923,3729 0,5782 0,1164 0,9718 15,6930 0,4368 0,3685 5,783591  
          1,1851 1,0000 9,503223  

Таблица 3

γ ρ Ti ρ T промеж ρ T σ ε мольн yi,моль н. xi,мольн. Mf М G
0,001001 626,4778 5,03E-04 6,90E+02 0,189357 0,195 0,2186 0,0153   1,7910
0,000942 670,9909 2,52E-04       0,1189 0,0127   2,1306
0,000884 715,3039 1,36E-04       0,1114 0,0165   2,5608
0,000866 728,4077 1,28E-04       0,1292 0,0270   2,6664
0,00085 740,8113 1,39E-04       0,0690 0,0189   3,3170
0,00083 755,8157 1,61E-04       0,0723 0,0238   4,5195
0,000808 772,4206 1,28E-04       0,0859 0,0416   4,5568
0,000785 789,8257 1,99E-06       0,0503 0,0402   4,2228
0,00077 801,4291 1,09E-11       0,0398 0,0486   5,1793
0,000754 813,2325 3,52E-17       0,0321 0,0607   5,4442
0,00074 824,3358 1,23E-22       0,0116 0,0306   6,8237
0,00072 839,5402 4,76E-28       0,0140 0,0467   8,1180
0,000709 847,7427 3,34E-33       0,0127 0,0531   8,4102
0,000702 852,9442 1,20E-37       0,0061 0,0323   11,4696
0,000684 866,148 2,22E-41       0,0043 0,0284   9,9584
0,000669 877,7514 2,51E-44       0,0041 0,0338   14,8614
0,000577 947,772 1,69E-46       0,0046 0,0480   174,2940
    1,45E-03       0,9989 1,0003   270,3237

Таблица 4

ε масс F moln G moln G mass V0 м3/час V0 м3/с HT С1 разность w0 Dk
0,072079 53,6394 10,45968 1045,148 109,97824 0,03055 71,6083 0,43004 0,30082

 

Таблица 5

1) N min= 9  
  N opt= 16
  N1=2,73E+00
  N2=1,33E+01
2) Rmin =0,6110757  
  Ropt =1,1749522  
   
3) H=5120
Dmol F mol
40,12193 14515,44

 

Вывод:

В ходе лабораторной работы рассчитали оптимальное число тарелок, оптимальное флегмовое число(табл.5), рассчитали плотность парового потока, плотность потока жидкости(табл.2). Рассчитал вязкость жидкости(табл.3), по графику определили коэффициент С1, рассчитали допустимую скорость пара в колонне и определили диаметр колонны(табл.4), так же выбрали ситчатый тип тарелок ректификационной колонны.

 

 

 


Поможем в написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой





Дата добавления: 2015-06-15; просмотров: 320. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2022 год . (0.037 сек.) русская версия | украинская версия
Поможем в написании
> Курсовые, контрольные, дипломные и другие работы со скидкой до 25%
3 569 лучших специалисов, готовы оказать помощь 24/7