Проектирование установки для производства метилового спирта ректификацией водного раствора под атмосферным давлением

Министерство Образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский Государственный Технологический  институт (технический университет)

Кафедра процессов и аппаратов

                                                                                Факультет: IV

                                                                               Курс: III

 Группа № 494

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Тема:  Ректификация системы метиловый спирт - вода

Студент: Шамордина Надежда Валерьевна

Руководитель: Нестеров А. В.

Дата сдачи курсового проекта:

Оценка за курсовой проект:

                                  Санкт-Петербург 2002

Санкт-Петербургский технологический институт (технический университет)

Кафедра процессов и аппаратов химической технологии

Задание по курсовому проектированию № 11 (1-6)

Спроектировать установку для производства метилового спирта ректификацией водного раствора под атмосферным давлением.

Сделать подробный расчет ректификационной колонны с ситчатыми тарелками и. подогревателя исходной смеси. Дефлегматор, куб-испаритель и холодильник конечного продукта рассчитать приближенно, приняв коэффициенты теплопередачи соответственно:

k_d= б30Вт/м²К, Kw= 920Bт/м^{2 0}K, Κ_x= 780 Вт/м²К.

Выбрать стандартные аппараты, а также остальное вспомогательное оборудование - насосы, емкости, трубопроводы. Для выбора насосов предварительно рассчитать гид­равлическое сопротивление трубопроводов и теплообменника (по заданию преподавате­ля).                                                                     

Сделать чертеж общего вида подогревателя исходного раствора (формат А1) и технологическую схему установки (А2).

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Дата выдачи задания                                                     « 27 » февраля 2002 года

Срок выполнения курсового проекта:

• Сдача пояснительной записки на проверку    с 20 апреля по 20 мая

• Сдача графической части проекта и защита   с 10 мая   по 1 июня

Руководитель курсового проекта,

 Доцент, канд. техн. наук                                                           Нестеров Александр Владимирович.                                             

Студент группы_494___                                                         Шамордина Надежда Валерьевна

                                                            Приложения

Теплофизические свойства жидкого метанола в зависимости от температуры t, ⁰С.

1. Плотность ρ(t), кг/м³ и коэффициент объёмного расширения β (t), 1/K:

 ρ(t) = ρ₀ – ρ₁ · t – ρ_{2 ·} t²                                                                      

где ρ₀ =810; ρ₁ = 0,826; ρ₂ =0,00125.

2. Вязкость μ(t), мПас:

μ₀ = 0,00740; μ₁ = 1279.

3. Теплоёмкость c(t), кДж/(кг∙К):                        c(t)=C₀ + C₁ ∙ t,

где C₀ = 2,41; C­₁ = 0,0026.

4. Теплопроводность λ(t), Вт/(м∙К):                    λ(t) = λ₀ – λ₁ ∙ t,

где λ₀ = 0,209;  λ₁ =0,000203.

5. Поверхностное натяжение жидкостей σ(t), Н/м:

                              σ(t) = σ₀ – σ₁ ∙ t,

где σ₀ = 0,0209; σ₁ =0,0000889.

6. Теплота испарения r(t), кДж/кг:                      r(t) = A ∙ (t_кр – t)^0,38,

где A = 152,64; t_кр = 239,6.

7. Давление насыщенных паров P_нас, Па; температура кипения t_кип, ⁰C:

где a=23,48; b=3627; c=238,7

Теплофизические свойства паров метанола в зависимости от температуры t, ⁰C.

1. Молекулярная масса:                                       M=32 кг/кмоль.

2. Плотность ρ, кг/м³ и коэффициент объёмного расширения β, 1/K

где P – давление, Па, T – температура, K, P₀ = 1,013 ∙ 10⁵ Па, T₀ = 273 K, ρ₀ = 1,429 кг/м³.

3. Вязкость μ ∙ 10⁶  Па ∙ с :                            

где μ₀ = 8,53, C = 634, T – температура, K.

4. Теплоёмкость c_p(t), кДж/(кг∙К):             c_p(t) = С₀ + С₁ ∙ t + C₂ ∙ t² + C₃ ∙ t³,

где C₀ = 1,0309, C₁ = 24,60 ∙ 10^-4, C₂ = 0,7867 ∙ 10^-7, C₃ = -8,918 ∙ 10^-10.

5. Теплопроводность λ(t), Вт/(м ∙ К):               λ(t) = λ₀ + λ₁ ∙ t + λ₂ ∙ t² + λ₃ ∙ t³,

где λ₀ = 0,00504 ∙10^-3, λ₁ = 3,03 ∙ 10^-4, λ₂ = - 9,83 ∙10^-7,  λ₃ = 16,7 ∙ 10^-7.

Теплофизические свойства жидкой воды в зависимости от температуры t, ⁰С.

1. Плотность ρ(t), кг/м³ и коэффициент объёмного расширения β (t), 1/K:

 ρ(t) = ρ₀ – ρ₁ · t – ρ_{2 ·} t²                                                                      

где ρ₀ =1000; ρ₁ = 0,062; ρ₂ =0,00355.

2. Вязкость μ(t), мПас:

μ₀ = 0,00105; μ₁ = 2024.

3. Теплоёмкость c(t), кДж/(кг∙К):                        c(t)=C₀ + C₁ ∙ t+ C₂ ∙ t²,

где C₀ = 4,215; C­₁ = - 0,001376; С₂ = 1,339∙10^-5.

4. Теплопроводность λ(t), Вт/(м∙К):                    λ(t) = λ₀ + λ₁ ∙ t– λ₂ ∙t²,

где λ₀ = 0,5545;  λ₁ =0,000246; λ₂ = - 1,184 ∙ 10^-5.

5. Поверхностное натяжение жидкостей σ(t), Н/м:

                         σ(t) = σ₀ – σ₁ ∙ t,

где σ₀ = 0,0762; σ₁ =0,0000173.

6. Теплота испарения r(t), кДж/кг:                      r(t) = A ∙ (t_кр – t)^0,38,

где A = 265,3; t_кр = 347,3.

7. Давление насыщенных паров P_нас, Па; температура кипения t_кип, ⁰C:

где a=23,23; b=3845; c=228,4

Теплофизические свойства паров воды в зависимости от температуры t, ⁰C.

1. Молекулярная масса:                                       M=18 кг/кмоль.

2. Плотность ρ, кг/м³ и коэффициент объёмного расширения β, 1/K

где P – давление, Па, T – температура, K, P₀ = 1,013 ∙ 10⁵ Па, T₀ = 273 K, ρ₀ = 0,804 кг/м³.

3. Вязкость μ ∙ 10⁶  Па ∙ с :                            

где μ₀ = 8,11, C = 843, T – температура, K.

4. Теплоёмкость c_p(t), кДж/(кг∙К):             c_p(t) = С₀ + С₁ ∙ t + C₂ ∙ t² + C₃ ∙ t³,

где C₀ = 1,861, C₁ = 3,827 ∙ 10^-4, C₂ = 4,231 ∙ 10^-7, C₃ = - 2,0 ∙ 10^-10.

5. Теплопроводность λ(t), Вт/(м ∙ К):               λ(t) = λ₀ + λ₁ ∙ t + λ₂ ∙ t² + λ₃ ∙ t³,

где λ₀ = 17,2 ∙ 10^-3, λ₁ = 0,442 ∙ 10^-4, λ₂ = - 3,48 ∙10^-7,  λ₃ = 0.

                                                                                             Рис. 2.

Рис. 3

Содержание

      Задание на курсовой проект                                                                                                  … 2

      Приложение

      Формулы вычисления теплофизических свойств жидкой

                       воды и паров воды в зависимости от температуры                                         … 3

      Формулы вычисления теплофизических свойств жидкого

                    метанола и паров метанола в зависимости от температуры                         … 4

      Диаграммы y* - x и x,y – t для системы метиловый спирт – вода                                 … 5

      Введение                                                                                                                                   … 7

       Схема ректификационной установки                                                                                 … 8

       Описание технологической установки                                                                                … 9

      1. Материальный баланс ректификационной колонны                                                             … 10

      2. Определение скорости пара и диаметра колонны                                                        … 11

      3.  Гидравлический расчет тарелок                                                                                     … 13

      4. Определение числа тарелок и высоты колонны                                                           …17

     5. Тепловой расчёт установки                                                                                               … 22

      6. Расчёт подогревателя исходной смеси                                                                            … 24

          6.1 Расчёт подогревателя исходной смеси на ЭВМ                                                       … 27

      7. Приблизительный расчёт дефлегматора, куба-испарителя, холо