Влияние на окружающую среду гальвано-покрасочного производства ОАО "Тульский оружейный завод"
Дипломная работа - Экология
Другие дипломы по предмету Экология
она в дистилляте ар=99вес. %, в кубовом остатке аW=1 вес. %
По уравнениям материального баланса, составленным для весовых количеств, получим:
где F - количество поступающей на ректификацию смеси, кг/ч,
P - количество получаемого дистиллята, кг/ч,
W - количество остатка, кг/ч.
Совместным решением этих уравнений находим
Р=459кг/ч=0,128кг/сек, W=4541кг/ч=1,261кг/сек.
. Минимальное и рабочее флегмовое число
На рис. 1.7.1 (приложение 1.7) построена диаграмма равновесия для смеси ацетон - вода при атмосферном давлении. Выражая при помощи уравнения молярного состава смеси составы исходной смеси хF , дистиллята хр и остатка хW в молярных долях, получим:
где М1 и М2 - молярные массы ацетона и воды.
хF=0,033, хр=0,968, хW=0,003
На у-х - диаграмме (рис. приложение ) нанесем точку А с координатами хW= уW =0,003 и точку С с координатами хр= ур =0,968; на кривой равновесия наносим точку В` с абiиссой хF=0,03. Из точки С проводим через точку В` прямую до пересечения с осью ординат, отсекая на ней отрезок b0=0,355. Минимальное флегмовое число находим по формуле:
Рабочее флегмовое число определяем по формуле:
где 1,4 - коэффициент избытка флегмы.
,
Отрезок, отсекаемый рабочей линией укрепляющей части колоны на оси ординат диаграммы равновесия, определяем по формуле:
На рис 1.7.1. (приложение 1.7) построим рабочие линии СВ для укрепляющей части колоны и АВ для иiерпывающей части колоны. Количество поднимающихся паров найдем по формуле:
G=P(R+1) = 495*(2.148+1)=1569кг/ч=0,436кг/сек,
Количество стекающей жидкости в укрепляющей части колоны равно количеству флегмы и определяется по формуле:
Ф=PR=459,18*2,418=1110кг/ч=0,308кг/сек,
По рабочей линии (рис 1.7.1) определяем состав пара в точке В (0,3) соответствующий составу исходной смеси. Находим средний молярный состав пара в верхней части колоны:
и в нижней части колоны:
,
Средний молярный состав пара в колоне:
По t-х-у -диаграмме (рис 1.7.2. приложение 1.7) этому составу соответствует температура 87.
Средняя плотность пара при этих условиях и абсолютном давлении Р= 0,98 (1 ат) по уравнению состояния составляет:
где М=М* хр=58*0,99=57,42 средняя молекулярная масса пара,
R=8314 дж/кмоль*град - универсальная газовая постоянная.
Объемный расход пара составляет:
Плотность жидкости в верхней части колонны при среднем содержании ацетона:
находим по формуле:
где и - плотность НК (ацетона) и ВК (воды).
Плотность жидкости в нижней части колонны при среднем содержании ацетона:
находим:
Средняя плотность жидкости в колонне:
Объемный расход жидкости в верхней части колонны составляет:
Объемный расход жидкости в нижней части колонны равен:
3. Тепловой баланс
На рис 1.7.2 (приложение 1.7) t-х-у- диаграмме находим температуру кипения исходной смеси (хF=0,033) , температуру кипения дистиллята (хр=0,968) и температуру кипения остатка (хW=0,003) .
Расiитаем молярные теплоемкости и теплоты испарения НК и ВК по формулам:
где - молярные теплоемкости компонентов НК и ВК, дж/кмоль*грод;
- теплоты испарения НК и ВК, дж/кмоль:
х - молярная доля НК
Для раiета удельных теплоемкостей и теплот испарения смесей ацетона с водой принимаем следующее значения удельных теплоемкостей и теплот испарения чистых веществ (ацетона и воды):
для ацетона:
для воды:
Раiет на весовые количества:
для дистиллята (флегмы) при ар=0,99
для остатка при аW=0,01
для исходной смеси аF=0,1
Определяем расход тепла на испарение флегмы по формуле:
Находим расход тепла на испарение дистиллята:
Вычислим расход тепла на нагревание остатка:
Общий расход тепла в кубе (без учета потерь в окружающую среду) составляет:
С учетом 5% потерь в окружающую среду общий расход тепла:
Тепловую нагрузку дефлегматора определяем по формуле:
.9.3 Раiет насадочной ректификационной колонны [6]
. Определение оптимальной скорости пара
Вследствие большой разницы между количеством жидкости в иiерпывающей и укрепляющей колоннах, раiет приведем для каждой из этих колонн, учитывая, что колонны будут различного диаметра.
Принимаем насадку из колец размером с эквивалентным диаметром:
где e - свободный объем (e=0,7),
f - удельная поверхность (f=330мРЖ/мi)
Для иiерпывающей колонны:
- плотность жидкости 994,47кг/мi,
- плотность пара 1,88 кг/мi,
- вязкость пара 0,82* н*сек/ мРЖ,
G - расход пара 0,436 кг/сек,
L - расход жидкости 1,697кг/сек.
По этим данным найдем критерий Архимеда по формуле:
и определим по формуле значение
затем оптимальную скорость:
Аналогично для укрепляющей колонны:
- плотность жидкости 846,19кг/мi,
- плотность пара 1,88 кг/мi,
- вязкость пара 0,82* н*сек/ мРЖ,
G - расход