Процессы и аппараты ректификации

Кубовый остаток:

Относительный мольный расход питания:

Уравнения рабочих линий:

а)  верхней (укрепляющей) части колонны

б)   нижней  (исчерпывающей)  части колонны

 

 

 

 

II. Определение скорости пара и диаметра колонны.

Средние концентрации жидкости:

а)  в верхней части  колонны:

б)  в нижней части колонны

Средние концентрации пара находим по уравнениям рабочих линий: а) в верхней части колонны:

б) в нижней части колонны:

Средние температуры пара :

Средние мольные массы  и плотности пара:

Средняя плотность пара в  колонне:

Диаметр колонны:

III. Гидравлический расчет тарелок.

Принимаем следующие размеры сетчатой тарелки: диаметр отверстий d₀ = 4 мм, высота сливной перегородки h_n = 40 мм. Свободное сечение тарелки (суммарная площадь отверстий) 8 от общей площади тарелки. Площадь, занимаемая двумя сегментными переливными стаканами, составляет 20 от общей площади тарелки.

Рассчитаем гидравлическое сопротивление тарелки в верхней и в нижней части колонны по уравнению:

а) Верхняя часть колонны. Гидравлическое   сопротивление   сухой   тарелки:

Сопротивление, обусловленное  силами поверхностного  натяжения:

Объемный расход жидкости в верхней части колонны:

Периметр сливной перегородки  П:

Решение дает:

Высота парожидкостного слоя  на тарелке (рис.4.2):

Сопротивление парожидкостного слоя:

Общее гидравлическое сопротивление тарелки в  верхней части  колонны:

б) Нижняя часть колонны:

Общее гидравлическое сопротивление  тарелки в нижней части колонны:

 

Рисунок 4.2

 

Проверим, соблюдается ли при расстоянии между тарелками h = 0,3 м необходимое дли нормальной работы тарелок условие

Для тарелок нижней части колонны, у которых гидравлическое сопротивление Ар больше, чем у тарелок верхней части:

Следовательно, вышеуказанное условие соблюдается:

Проверим равномерность  работы тарелок- рассчитаем минимальную скорость пара в отверстиях ₀ min , достаточную для того, чтобы сетчатая тарелка работала  всеми отверстиями:

Рассчитанная скорость ₀ min=7,5 м/с ; следовательно тарелки будут работать всеми отверстиями.

 

IV. Определение числа тарелок и высоты колонны.

а) Наносим на диаграмму  у — х рабочие линии верхней и нижней части колонны и находим число ступеней изменения концентрации. Число тарелок рассчитываем по уравнению:

к. п. д. тарелок:

Число тарелок: в верхней  части  колонны:

в нижней части колонны:

Общее число тарелок п = 26, с запасом п = 30, из них в верхней части колонны 14 и в нижней части 16 тарелок.

 Высота тарельчатой  части колонны:

Общее гидравлическое сопротивление  тарелок:

 

 

V. Тепловой расчет установки.

  Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в дефлегматоре-конденсаторе, находим по уравнению :

  Расход теплоты, получаемой в кубе-испарителе от греющего пара, находим по уравнению :

 Расход теплоты в паровом подогревателе исходной смеси:

 Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в водяном холодильнике дистиллята:

  Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в водяном холодильнике кубового остатка:

 Расход греющего пара, имеющего давление и влажность 5%:

а)   в  кубе-испарителе

б)   в подогревателе  исходной смеси

Всего: 0,8+ 0,19 = 0,9 кг/с или 3,6 т/ч

Расход охлаждающей воды при нагреве ее на 20 °С

   а)  в дефлегматоре

   б)  в водяном холодильнике дистиллята

    в)  в водяном холодильнике кубового остатка

Всего 0,0227 м³/с , или 82 м³/ч.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение.

В процессе проделанной работы была рассчитана ректификационная установка  для разделения смеси бензол-толуол.

Были получены следующие  данные:

Диаметр колонны – 1970 ;

Высота колонны – 8.7 ;

Расход дистиллята - 5064 ;

Расход кубового остатка - 6936 ;

Расход Флегмового числа – 1.95;

Расход греющего пара:

а) в кубе-испарителе – 0.84 ;

б) в подогревателе исходной смеси – 0.23 ;

Всего: 1.07 или 3.9 ;

Расход охлаждающей воды:

а) в дефлегматоре – 0.0194 ;

б) в водяном холодильнике дистиллята – 0.00172 ;

в) в водяном холодильнике кубового остатка – 0.00344 ;

Всего: 0.0246 или 89 ;

Скорость пара в колонне  – 0.58 ;

Число тарелок:

Всего – 26, из них верхних - 12, нижних – 14;

С запасом: всего – 30, из них  верхних – 14, нижних – 16.

 

 

 

 

 

 

Список литературы :

1.Гусев В.П. Процессы  и аппараты химической технологии. Расчет теплообменных аппаратов  / Методические указания к курсовому проектирования для студентов Томского химико-технологического колледжа. – Т.: ТХТК. 1994.- 70 с.

2. Гусев В.П., Гусева Ж.А.. Процессы и аппараты химической  технологии. Физико-химические и  термодинамические свойства веществ  / Методическое пособие к выполнению  курсового проекта по процессам  и аппаратам химической технологии, в 2-х частях / Часть 2. – Т.: ТХТК, 1994. - 69 с. 

3.Дытнерский Ю. И. Основные  процессы и аппараты химической  технологии: пособие по проектированию. — М. : Химия, 1983. — 272 с.

4.Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. Справочник. – Л.: Машгиз, 1970. – 753 с.

5.Иоффе И.Л. Проектирование  процессов и аппаратов химической  технологии. - Л.: Химия, 1991.- 352 с.

6.Справочник химика. Том III: Химическое равновесие и кинетика. Свойства растворов. Электродные процессы. М.: Химия, 1964, 1093с.

7.Брисов Г.С., Брыков В.П., Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию. М.: Химия, 1991. 496с.

8. Касаткин А.Г. Основные процессы  и аппараты химической технологии. М.: Альянс, 2006.-752 с.