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 g1 = 4,2 кг/с, процентные массовые концентрации: исходной смеси a1 = 32%, дистиллята a2 = 95%, кубового остатка a0 = 2%, коэффициент избытка флегмы ????4, давление греющего пара Pгр =1,5 ата, начальная температура охлаждающей смеси t’в = 18 0C.
Определить:
Реальное и теоретическое число тарелок в отгонной и укрепляющих частях;
Диаметр верха и низа колонны и высоту тарельчатой части;
Расход охлаждающей воды в конденсаторе (температурой воды на выходе из конденсатора задаться);
Рассчитать поверхность теплообмена конденсатора.
Схема ректификационной установки
Д
Gв
tв’’
W1
a1
П aд
W
Gв
tв’
Pгр
W0
a0
Ск Tнас
Исходные данные:
g1= 4,2 кг/час;
ao= 1 %;
a1= 32 %;
a2= 95 %;
????4
Pгр =1,5 ата
tв’= 18 oC;
K = 900
tв’’= 40 oC (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 oC |
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 t1:
[2,
стр. 529, рис. V].
[2,
стр.538-539, рис. XIV].
КПД находим по графику ([2, стр. 302, рис. 7-2]): = 0,49.
7. Определение числа тарелок.
8. Расчет потоков дистиллята и кубового остатка.
кг/с
кг/с
Проверка: W1 = 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 0C.
T2 = 273,2 + 65,7 = 338,9 K.
Справочные данные для верха колонны берутся для t2 = 56,3 0C. [2, табл. IV].
б) Расчет диаметра низа колонны.
t0 находим по диаграмме x,y – t (смотрим по x0). t0 = 78,0 0C.
T0 = 273,2 + 78,0 = 351,2 K.
Справочные данные для верха колонны берутся для t0 = 77,2 0C. [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 0C. [2, табл. XLV].
64,50C
t0C
t0C
400C
180C
12 Расчет средней движущей силы теплопереноса.
F
13. Расход охлаждающей воды.
14. Поверхность теплообмена конденсатора.
Список литературы.
Рамм, Планковский. Справочник теплофизических свойстсв органических вещестсв.
Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Издательство «Химия», 1981.
Лащинский А.А, Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. Москва, 1980.