Методические указания 5 страница

Указания к решению

Используя уравнение равновесия, приведенное в литературе [2], найти минимальный расход поглотителя, а затем определить действительный расход с учетом коэффициента избытка поглотителя.

Задача 22

Определить диаметр и высоту насадочной части абсорбера для поглощения компонента А из воздуха водой. Насадка – беспорядочно насыпанные кольца Рашига размером 25х25х3.

Исходные данные

1. Расход воздуха V, м³/ч.

2. Давление воздуха (избыточное) Р, кПа.

3. Температура воздуха t, ⁰С.

4. Концентрация распределяемого компонента в воздухе на входе в аппарат y₁, мольные доли.

5. Концентрация распределяемого компонента в воздухе на выходе из аппарата y₂, мольные доли.

6. Концентрация распределяемого компонента в поглотителе:

на входе в аппарат х₁=0, мольные доли;

на выходе из аппарата х₂, мольные доли.

7. Скорость движения воздуха в общем сечении аппарата w, м/с.

8. Коэффициент массопередачи К_у, кмоль/(м²*ч).

№ п/п	А	V, м3/ч	Р, кПа	t, 0С	y1	y2	х2	w, м/с	Ку, кмоль/(м2*ч)
1.	NH3				0.10	0,003	0,210	0,61	0,40
2.	СО2				0,28	0,005	0,002	0,37	0,40
3.	SО2				0,06	0,006	0,005	0,57	0,50
4.	HСl				0,04	0,003	0,016	1,41	0,45
5.	NH3				0,02	0,002	0,007	1,12	0,35
6.	СО2				0,32	0,006	0,001	0,55	0,55
7.	SО2				0,10	0,005	0,004	0,65	0,50
8.	HСl				0,08	0,004	0,30	0,75	0,45
9.	NH3				0,06	0,005	0,050	0,60	0,40
10.	СО2				0,24	0,004	0,001	0,35	0,58
11.	NH3				0,15	0,003	0,200	0,65	0,50
12.	СО2				0,25	0,006	0,003	0,50	0,50
13.	SО2				0,07	0,007	0,004	0,75	0,60
14.	HСl				0,05	0,008	0,015	1,20	0,40
15.	NH3				0,03	0,003	0,006	1,05	0,38
16.	СО2				0,35	0,007	0,001	0,70	0,60
17.	SО2				0,12	0,006	0,003	0,82	0,58
18.	HСl				0,09	0,005	0,25	1,10	0,40
19.	NH3				0,07	0,007	0,052	0,80	0,45
20.	СО2				0,30	0,003	0,001	0,50	0,60
21.	NH3				0,13	0,004	0,180	0,80	0,60
22.	СО2				0,30	0,007	0,002	0,42	0,55
23.	SО2				0,08	0,008	0,005	0,65	0,65
24.	HСl				0,06	0,007	0,014	1,50	0,42
25.	NH3				0,04	0,004	0,006	0,95	0,36
26.	СО2				0,37	0,005	0,001	0,80	0,63
27.	SО2				0,14	0,007	0,003	0,72	0,60
28.	HСl				0,09	0,009	0,22	0,90	0,48
29.	NH3				0,08	0,008	0,048	0,50	0,50
30.	СО2				0,28	0,004	0,001	0,40	0,55

Указания к решению

Определить необходимую поверхность массопередачи, а затем с учетом характеристик насадки [2], рассчитать объем, занимаемый насадкой, и ее высоту. Если высота насадочной части превышает 20 метров, определить число последовательно установленных скрубберов. Коэффициент смачиваемости насадки принять равным единице.

Задача 23

Определить число действительных тарелок в ректификационной колонне непрерывного действия для разделения бинарной смеси.

Исходные данные

1. Количество исходной смеси G_F, кг/ч.

2. Содержание низкокипящего компонента в исходной смеси Х_F, %.

3. Содержание низкокипящего компонента в дистилляте Y_D, %.

4. Содержание низкокипящего компонента в кубовом остатке Х_W, %.

5. Коэффициент избытка флегмы β.

6. Коэффициент полезного действия колонны η.

№ п/п	А	GF, кг/ч	Концентрация низкокипящего компонента, % масс.	β	η
ХF	YD	ХW
1.	Бензол-толуол					1,3	0,60
2.	Метиловый спирт-вода					1,5	0,65
3.	Вода-уксусная кислота					1,7	0,55
4.	Этиловый спирт-вода					1,1	0,70
5.	Хлороформ-бензол					1,9	0,50
6.	Бензол-толуол					2,0	0,52
7.	Метиловый спирт-вода					2,1	0,73
8.	Вода-уксусная кислота					2,3	0,45
9.	Этиловый спирт-вода					2,2	0,63
10.	Ацетон-вода					2,5	0,58
11.	Бензол-толуол					1,4	0,55
12.	Метиловый спирт-вода					1,8	0,60
13.	Вода-уксусная кислота					1,9	0,58
14.	Этиловый спирт-вода					1,5	0,70
15.	Хлороформ-бензол					2,0	0,60
16.	Бензол-толуол					1,8	0,54
17.	Метиловый спирт-вода					2,2	0,70
18.	Вода-уксусная кислота					2,1	0,48
19.	Этиловый спирт-вода					2,3	0,65
20.	Ацетон-вода					2,6	0,60
21.	Бензол-толуол					1,5	0,65
22.	Метиловый спирт-вода					2,0	0,70
23.	Вода-уксусная кислота					1,6	0,60
24.	Этиловый спирт-вода					1,2	0,80
25.	Хлороформ-бензол					2,2	0,55
26.	Бензол-толуол					2,0	0,60
27.	Метиловый спирт-вода					2,1	0,75
28.	Вода-уксусная кислота					2,2	0,48
29.	Этиловый спирт-вода					1,9	0,58
30.	Ацетон-вода					2,3	0,60

Указания к решению

Расчет провести графическим методом по диаграмме Y-Х (состав пара – состав жидкости).

Данные для построения равновесной линии взять из литературы [2].

Перевести концентрации, заданные в массовых процентах, в мольные доли.

Задача 24

Определить расход греющего пара в кубе ректификационной колонне непрерывного действия при разделении бинарной смеси метиловый спирт-вода. Конденсат греющего пара не охлаждается.

Исходные данные

1. Количество поступающей смеси (питания) G_F, кмоль/с.

2. Состав (содержание низкокипящего компонента, мольные доли):

питания Х_F;

дистиллята Y_D;

остатка Х_W.

3. Коэффициент избытка флегмы β.

4. Давление греющего насыщенного пара Р_п, МПа.

5. Потери тепла ректификационной установкой составляют а, % от тепла, подводимого в кипятильник греющим паром.

№ п/п	GF, кмоль/с	Состав, мольный доли	β	Рп, МПа	а, %
ХF	YD	ХW
1.	1,0	0,15	0,99	0,02	1,2	0,30
2.	2,0	0,20	0,98	0,03	1,3	0,40
3.	2,5	0,25	0,95	0,04	1,5	0,50
4.	3,0	0,30	0,92	0,05	1,7	0,30
5.	1,5	0,25	0,80	0,02	2,2	0,40
6.	2,0	0,20	0,75	0,03	2,3	0,50
7.	2,0	0,15	0,92	0,04	2,2	0,30
8.	3,0	0,20	0,94	0,05	1,8	0,40
9.	1,0	0,25	0,85	0,02	2,1	0,50
10.	1,5	0,30	0,70	0,03	2,5	0,30
11.	1,2	0,20	0,97	0,02	1,3	0,25
12.	1,5	0,24	0,95	0,03	1,4	0,35
13.	2,2	0,25	0,90	0,05	1,8	0,45
14.	2,8	0,28	0,92	0,03	1,7	0,40
15.	2,2	0,28	0,85	0,02	2,1	0,30
16.	1,8	0,19	0,76	0,03	2,5	0,45
17.	1,8	0,15	0,90	0,05	2,0	0,30
18.	2,6	0,18	0,95	0,04	1,6	0,35
19.	1,2	0,20	0,80	0,08	2,2	0,50
20.	1,3	0,25	0,75	0,04	2,5	0,40
21.	1,3	0,14	0,96	0,03	1,4	0,30
22.	1,8	0,16	0,99	0,02	1,3	0,35
23.	2,0	0,23	0,98	0,04	1,8	0,60
24.	3,2	0,32	0,94	0,05	1,8	0,40
25.	2,0	0,22	0,85	0,03	1,9	0,30
26.	2,2	0,21	0,81	0,05	2,4	0,45
27.	2,2	0,14	0,94	0,06	2,0	0,40
28.	2,8	0,20	0,96	0,04	1,5	0,30
29.	1,4	0,23	0,89	0,03	1,8	0,50
30.	1,1	0,28	0,80	0,04	2,1	0,30

Указания к решению

Составить материальный баланс процесса ректификации. Определить минимальное флегмовое число R_min. Состав пара, находящегося в равновесии с поступающей смесью, определить по диаграмме Х-Y (состав жидкости – состав пара в мольных долях), построенной по данным, приведенным в литературе [2].

Температуры поступающей смеси t_F и выходящего остатка t_W принять равными температурам их кипения. Температуру уходящего дистиллята t_D принять равной температуре его конденсации. Эти температуры определить в зависимости от составов Х_F, X_W и Y_D по диаграмме t-х-y, построенной по данным, приведенным в литературе [2].

Теплоемкость бинарной смеси, а также теплоту ее парообразования определить по закону аддитивности с учетом состава.

Задача 25

Определить расход экстрагента, выход рафината и экстракта, а также состав экстракта при экстрагировании уксусной кислоты из водного раствора диэтиловым спиртом в одноступенчатой установке (при температуре 25⁰С).

Исходные данные

1. Количество водного раствора уксусной кислоты G_F, кг.

2. Концентрация исходного раствора Х_F, %.

3. Концентрация получаемого рафината Х_R, %.

№ п/п	GF, кг	ХF, %	ХR, %
1.		25,5	1,5
2.		20,2	2,5
3.		22,2	3,0
4.		21,7	1,0
5.		15,0	2,0
6.		35,5	3,5
7.		30,6	1,5
8.		27,0	2,0
9.		40,5	3,0
10.		23,0	1,5
11.		20,8	2,0
12.		18,6	2,5
13.		24,1	3,0
14.		20,4	1,1
15.		15,0	1,5
16.		32,0	3,0
17.		28,6	1,5
18.		25,0	2,0
19.		38,5	2,5
20.		22,0	1,4
21.		23,5	1,5
22.		21,5	2,8
23.		24,2	2,8
24.		20,8	1,5
25.		18,0	2,0
26.		34,0	3,8
27.		29,6	1,8
28.		25,0	2,0
29.		37,5	2,5
30.		24,0	1,5

Указания к решению

Данные по фазовому равновесию системы вода – уксусная кислота – диэтиловый эфир при t=25⁰С взять из литературных источников [2].

Расчет провести в треугольной диаграмме с подробным объяснением хода решения.

Считать, что на экстракцию подается чистый экстрагент, т.е. Х_S=0.

Задача 26

Определить число теоретических ступеней экстрагирования, состав и выход полученных продуктов при экстракции ацетона из воды хлорбензолом в многоступенчатой схеме экстракции при перекрестном токе экстрагента.

Исходные данные

1. Расход исходной смеси G_F, кг/ч.

2. Содержание ацетона в рафинате Х_R, %.

3. Содержание ацетона в исходной смеси Х_F, %.

№ п/п	GF, кг/ч	ХR, %.	ХF, %
1.		1,5	40,5
2.		2,0	45,0
3.		3,5	50,5
4.		3,0	55,0
5.		2,5	60,5
6.		4,0	65,0
7.		5,0	70,5
8.		2,5	50,0
9.		3,0	55,0
10.		4,5	60,5
11.		2,0	45,5
12.		2,5	50,0
13.		4,0	55,5
14.		3,0	60,0
15.		4,5	65,5
16.		5,5	70,5
17.		3,5	55,5
18.		5,0	50,5
19.		1,8	60,0
20.		2,3	65,5
21.		3,8	35,5
22.		3,3	40,0
23.		2,8	45,5
24.		4,3	50,0
25.		5,3	55,5
26.		2,8	60,0
27.		3,3	65,5
28.		3,5	55,0
29.		3,3	50,0
30.		4,5	55,5

Указания к решению

Данные по равновесию системы вода – ацетон – хлорбензол взять из литературы [2].

Расход экстрагента на каждой ступени принять равным массе обрабатываемой смеси. Считать, что на экстракцию поступает чистый экстрагент, т.е. Х_S=0.

Задача 27

Определить выход и состав полученных продуктов, а также число теоретических ступеней экстрагирования при экстракции уксусной кислоты из воды диэтиловым эфиром при температуре 25⁰С в многоступенчатой схеме экстракции в случае противоточного движения экстрагента.

Исходные данные

1. Расход исходной смеси G_F, кг/ч.

2. Содержание уксусной кислоты в исходной смеси Х_F, %.

3. Содержание уксусной кислоты в рафинате Х_R, %.