Содержание.
Условие задачи. 2
Схема ректификационной установки 3
Исходные данные:
3
Равновесные данные:
4
1. Построение диаграмм x-y и x,y - t по равновесным данным. 4
Диаграмма 1 4
Диаграмма 2 4
2. Пересчет из абсолютных концентраций в мольные. 4
3. Расчет минимального флегмового числа. 5
4. Расчет рабочего флегмового числа. 5
5. Построение рабочей линии. 5
6. Расчет КПД тарелок. 5
7. Определение числа тарелок. 6
8. Расчет потоков дистиллята и кубового остатка. 5
9. Расчет габаритов колонны 6
а) Расчет для верха колонны. 6
б) Расчет диаметра низа колонны. 7
10. Расчет высоты тарельчатой части. 7
11. Расход тепла, отдаваемого охлаждающей воде в дефлегматоре-конденсаторе. 8
12. Расчет средней движущей силы теплопереноса. 7
13. Расход охлаждающей воды. 7
14. Поверхность теплообмена конденсатора. 8
Список литературы 9
Условие задачи.
Рассчитать тарельчатую ректификационную колонну непрерывного действия для разделения бинарной смеси метанол – этанол
, подаваемой в колонну при температуре равной температуре кипения. Колонна работает под атмосферным давлением. Исходные данные
:
расход
g
1
= 4,2 кг/с
, процентные массовые концентрации: исходной смеси
a
1
= 32%
, дистиллята
a
2
= 95%
, кубового остатка
a
0
= 2%
, коэффициент избытка флегмы
4
, давление греющего пара
P
гр
=1,5 ата
, начальная температура охлаждающей смеси
t
’
в
= 18 0
C
.
Определить:
1. Реальное и теоретическое число тарелок в отгонной и укрепляющих частях;
2. Диаметр верха и низа колонны и высоту тарельчатой части;
3. Расход охлаждающей воды в конденсаторе (температурой воды на выходе из конденсатора задаться);
4. Рассчитать поверхность теплообмена конденсатора.
Схема ректификационной установки
|
|
|
|
|
|
Исходные данные:
g1
= 4,2
кг
/
час
;
ao
= 1 %;
a1
= 32 %;
a2
= 95 %;
4
P
гр
=1,5
ата
t
в
’
= 18
o
C;
K = 900
t
в
’’
= 40
o
C (
задаемся)
;
· Равновесные данные:
| x% | 0 | 5 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 |
| y% | 0 | 7,4 | 14,3 | 27,1 | 39,6 | 51,5 | 62,5 | 72,3 | 79,8 | 86,6 | 93,2 | 100 |
| t o
C |
78,3 | 77,2 | 76,5 | 75,0 | 73,6 | 72,2 | 70,8 | 69,4 | 68,2 | 66,9 | 65,9 | 64,5 |
1. Построение диаграмм
x-y и x,y - t по равновесным данным.
Диаграмма 1
Диаграмма 2
2. Пересчет из абсолютных концентраций в мольные.
3. Расчет минимального флегмового числа.
4. Расчет рабочего флегмового числа.
5. Построение рабочей линии.
6. Расчет КПД тарелок.
(из диаграммы x,y – t).
Все данные берутся при
t
1
:
[2, стр. 529, рис. V].
[2, стр.538-539, рис. XIV].
КПД находим по графику ([2, стр. 302, рис. 7-2]): h
= 0,49
.
7. Определение числа тарелок.
8. Расчет потоков дистиллята и кубового остатка.
кг/с
кг/с
Проверка:
W
1
= П +W0
= 4,2
9. Расчет габаритов колонны
С – коэффициент, зависящий от конфигурации тарелок, С = f(h). Принимаем
h = 0,4 мм, тогда С = 0,044. [2, стр. 301].
а) Расчет для верха колонны.
T2
= 273,2 + t2
t2
находим по диаграмме x,y – t (смотрим по x2
). t2
= 65,7 0
C
.
T2
= 273,2 + 65,7 = 338,9 K.
Справочные данные для верха колонны берутся для t2
= 56,3 0
C
.
[2,
табл.
IV].
б) Расчет диаметра низа колонны.
t0
находим по диаграмме x,y – t (смотрим по x0
). t0
= 78,0 0
C
.
T0
= 273,2 + 78,0 = 351,2 K.
Справочные данные для верха колонны берутся для t0
= 77,2 0
C
.
[2,
табл.
IV].
Так как,
Далее смотрим каталог:
· dв
= 4,8 м
· dн
= 3,8 м
Выбираем диаметр колонны по большему, т.е. dк
= 3,8 м.
10. Расчет высоты тарельчатой части.
11. Расход тепла, отдаваемого охлаждающей воде в дефлегматоре-конденсаторе.
Значения удельных теплот конденсации ацетона и этанола берутся при t2
= 65,7 0
C. [2
, табл.
XLV
].
|
|
|
|
|
12 Расчет средней движущей силы теплопереноса.
|
13
. Расход охлаждающей воды.
1
4. Поверхность теплообмена конденсатора.
Список литературы.
1. Рамм, Планковский. Справочник теплофизических свойстсв органических вещестсв.
2. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Издательство «Химия», 1981.
3. Лащинский А.А, Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. Москва, 1980.