Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина"

Нижнетагильский технологический институт (филиал)

Кафедра химии

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

на тему: "Расчет насадочной ректификационной установки непрерывного действия для разделения бинарной смеси метанол-вода"

по дисциплине: "Процессы и аппараты химической технологии"

Выполнил: студент гр. ППФ-160541 ХТ

Костин И.С.

Преподаватель к.х.н., доцент

Ноговицина Е.В.

Нижний Тагил - 2017 г.

Содержание

• Введение
• 1. Расчёт ректификационной колонны
• 1.1 Материальный баланс насадочной ректификационной колонны
• 1.2 Скорость пара и диаметр колонны
• 1.3 Высота насадки
• 1.4 Гидравлическое сопротивление насадки
• 1.5 Тепловой баланс ректификационной колонны
• 2. Расчёт холодильника дистиллята
• 3. Расчёт диаметров штуцеров колонны
• 3.1 Расчёт штуцера для входа исходной смеси
• 3.2 Расчёт штуцера для возврата флегмы
• 3.3 Расчёт штуцера для удаления дистиллята
• 3.4 Расчёт штуцера для выхода кубового остатка
• 3.5 Расчёт штуцера для подачи паров
• Заключение
• Список литературы

Приложение



Введение

Ректификация - один из самых распространённых технологических процессов в химической, нефтеперерабатывающей и во многих других отраслях промышленности.

Ректификация - это процесс разделения бинарных или многокомпонентных паровых, а также жидких смесей на практически чистые компоненты или их смеси, обогащённые легколетучими или тяжелолетучими компонентами. Процесс осуществляется в результате контакта неравновесных потоков пара и жидкости.

Основным элементом ректификационной установки является ректификационный аппарат, представляющий собой ряд ступеней контакта, соединённых в противоточный каскад. Наиболее простое конструктивное оформление противоточного каскада в ректификационном аппарате достигается при движении жидкости от одной ступени контакта к другой под действием силы тяжести. В этом случае контактные устройства (тарелки) располагаются одно над другим и разделительный аппарат выполняется в виде вертикальной тарельчатой колонны.

При ступенчатом осуществлении процесса ректификации в контактных аппаратах контакт пара и жидкости на тарелках может происходить в противотоке, в перекрёстном, в прямом или в смешанном токе фаз. Разделительный эффект, аналогичный многоступенчатому противоточному каскаду, достигается также путём непрерывного контакта фаз при движении их противотоком в слое насадки, т.е. в насадочных ректификационных колоннах.

Современные ректификационные аппараты можно классифицировать в зависимости от технологического назначения, давления и вида внутреннего устройства, обеспечивающего контакт пара и жидкости.

По технологическому назначению ректификационные аппараты подразделяются на колонны атмосферно-вакуумных установок, термического и каталитического крекингов, вторичной перегонки нефтепродуктов, ректификации паров, стабилизации лёгких нефтяных фракций и т.д.

В зависимости от применяемого давления аппараты подразделяются на вакуумные, атмосферные, работающие под давлением.

В зависимости от внутреннего устройства различают аппараты тарельчатые, насадочные, роторные (с вращающимися деталями).

Расчёт аппарата выполняется с целью определения технологического режима процесса, основных размеров аппарата и его внутреннего устройства, обеспечивающих заданную чёткость разделения исходного сырья при заданной производительности. Технологический режим процесса определяется рабочим давлением в аппарате, температурами всех внесённых потоков, удельным расходом тепла (на частичное испарение остатка) и холода (на конденсацию паров в верхней части колонны), флегмовым числом или удельным расходом абсорбента. Основными размерами аппарата являются его диаметр и высота, зависящие главным образом от типа контактного устройства и давления в колонне.



1. Расчёт ректификационной колонны

1.1 Материальный баланс насадочной ректификационной колонны

Тип колонны: насадочная

Исходные данные:

Р_{раб.кол.} = 1 атм (давление колонны);

G_F = 2,0 ^кг/_с (расход исходной смеси метанол - вода);

x_F = 40 % (исходная смесь, содержащая долю низкокипящего компонента);

x_P = 97 % (содержание массовой доли низкокипящего компонента в дистилляте);

х_W = 2 % (содержание массовой доли низкокипящего компонента в кубовом остатке);

Р_П = 0,1 Мпа (давление греющего пара);

t_H = 20єC (начальная температура исходной смеси);

t_К = 25єC (конечная температура продуктов в холодильнике);

t_В = 10єC (начальная температура охлаждающей воды).

Уравнения материального баланса ректификационной колонны непрерывного действия:

G_F = G_P + G_W G_P = G_F - G_W

G_F x_F = G_P x_P + G_W х_W G_P x_P = G_F x_F - G_W х_W

G_F x_F = (G_F - G_W) x_P + G_W х_W

2·0,4 = (2 - G_W)·0,97 + G_W·0,02

G_W = 1,2 ^кг/_с (расход по кубовому остатку)

G_P = G_F - G_W = 2-1,2 = 0,8 ^кг/_с (расход по дистилляту).

Осуществим пересчёт состава фаз из массовых долей в мольные:

.

где М_Н - молекулярная масса низкокипящего компонента (метанол)

М_Н = 32 ^кг/_кмоль;

М_В - молекулярная масса высококипящего компонента (вода)

М_В = 18 ^кг/_кмоль

.

.

.

При соответствующем значении x находим y^* согласно диаграмме равновесной кривой (рис. 1).

Рис. 1. Диаграмма равновесной кривой между жидкостью и паром

х - содержание жидкости;

у - содержание пара.

Y^*_F = 0,639;

y^*_P = 0,979;

y^*_W = 0,067

Минимальное флегмовое число между паром и жидкостью находим по формуле:

,

.

Рабочее флегмовое число находим по формуле:

,

R в · R_min

где в = 1,5 (коэффициент избытка флегмы)

R = 1,5 · 0,845 = 1,2675

Рабочая линия состоит из двух отрезков:

.

Рассчитаем нижнюю часть колонны:

.

где F - относительный мольный расход питания

.

.

Рассчитаем верхнюю часть колонны:

,

.

.

Нанесём рабочие линии нижней и верхней частей колонны на график с диаграммами равновесия между паром и жидкостью в координатах х - у (состав пара и жидкости) (рис. 2).

Рис. 2. Рабочие линии на диаграмме равновесия

Находим N (число ступеней изменения концентраций) графически (рис. 3).

Общее количество ступеней изменения концентраций равно 10.



Рис. 3. Изменение концентраций

Средние массовые расходы (нагрузки) по жидкости для верхней и нижней частей колонны определяют из соотношений:

,

,

где M_P и М_{F -} мольные массы дистиллята и исходной смеси; М_В и М_Н - средние мольные массы жидкости в верхней и нижней частях колонны.

Мольную массу дистиллята в данном случае можно принять равной мольной массе низкокипящего компонента - метанола.

Средние мольные массы жидкости в верхней и нижней частях колонны соответственно равны:

,

,

где М_м и М_в мольные массы метанола и воды; x_ср.в. и x_ср.н. средний мольный состав жидкости в верхней и нижней частях колонны.

,

.

,

.

Тогда,

,

,

Мольная масса исходной смеси равна:

,

.

Средние массовые расходы (нагрузки) по жидкости для верхней и нижней частей колонны равны:

.

.

Средние массовые потоки пара в верхней G_В и нижней G_Н частях колонны соответственно равны:

.

,

Где и - средние мольные массы паров в верхней и нижней частях колонны.

,

,

где и - средний мольный состав смеси в верхней и нижней частях колонны:

,

,

где ,

,

,

.

Следовательно:

,

,

Средние массовые потоки пара в верхней G_В и нижней G_Н частях колонны:

,

.

1.2 Скорость пара и диаметр колонны

Предельную фиктивную скорость пара, при которой происходит захлебывание насадочных колонн, определяют по уравнению:

,

где: - предельная фиктивная скорость пара; , - средние плоскости жидкости и пара, ; - вязкость, мПа · с.

Определим скорости захлёбывания для каждой части отдельно.

Найдём плотности жидкости р_хв, р_хн и пара р_ув, р_ун в верхней и нижней частях колонны при средних температурах в них t_в и t_н.

Средние температуры определим по диаграмме t - x,y по средним составам фаз (рис. 4 и 5).

Рис. 4. Средние температуры паров в верхней и нижней частях колонны

При у_ср.в. = 0,76 (t_в = 73,9єС), у_ср.н. = 0,291 (t_н = 94єС).

Рис. 5. Средние температуры жидкости в верхней и нижней частях колонны

При х_ср.в. = 61,1 (t_в = 71,2єС), х_ср.н. = 14,2 (t_н = 84,9єС)

Найдём плотности пара:

,

.

,

.

Плотности жидкостей подчиняется закону аддитивности:

,

где х_об. - объёмная доля компонента в смеси.

В зависимости от температуры плотности жидких метанола и воды следующие:

745 (метанол); 969 (вода).

Вязкость жидких смесей найдём по уравнению:

,

где и - вязкости жидких метанола и воды при температуре смеси.

При t_в = 71,2єС = 0,317 мПа · с

= 0,406 мПа · с

При t_н = 84,9єС = 0,278 мПа · с

= 0,339 мПа · с

Вычислим вязкость жидкости в верхней и нижней частях колонны:

Рассчитаем предельные скорости в верхней и нижней частях колонны.

Для выбранной насадки, т. е. колец Рашига 50*50*5 мм:

удельная поверхность б = 87,5 м ²/м ³;

свободный объём ? = 0,785 м ³/м ³;

насыпная плотность 530 кг/м ³

.

.

.

Примем рабочую скорость на 30 % ниже предельной.

.

.

Диаметр ректификационной колонны определим из уравнения расхода:

.

Диаметры верхней и нижней частей колонны:

.

Стандартный размер обечайки, одинаковый для верхней и нижней частей колонны диаметр (d=1,6 м). При этом действительные рабочие скорости паров в колонне будут равны:

.

.

Что составляет соответственно 66 % и 45,5 %.

1.3 Высота насадки

Высоту насадки H рассчитывают по модифицированному уравнению массопередачи:

,

где - общее число единиц переноса по паровой фазе, - общая высота единицы переноса, м.

Общее число единиц переноса по паровой фазе вычисляют по уравнению:

,

Интеграл вычислим методом графического интегрирования:

,

где М_х и М_у - масштабы осей координат, S - площадь, ограниченная кривой, ординатами y_w, y_p и осью абсцисс.

Данные для графического изображения функции 1/(у^*-у)=f(y) приведены в таблице 1.

Таблица 1. Данные для графического изображения функции 1/(у^*-у)=f(y)

у	у*-у	1/(у*-у)
0,01	0,057	17,5
0,067	0,93	10,8
0,160	0,180	5,6
0,340	0,180	5,6
0,520	0,080	12,5
0,600	0,080	12,5
0,680	0,075	13,3
0,755	0,065	15,4
0,820	0,070	14,3
0,890	0,050	20,0
0,940	0,060	16,7

Для графического определения общего числа единиц переноса в паровой фазе для верхней части колонны в интервале изменения состава пара от у_F до у_P и для нижней - от у_W до у_F нанесем точки из таблицы на график (рис. 6). насадочная ректификационная установка баланс



Рис. 6. Графическое определение общего числа единиц переноса в паровой фазе для верхней части колонны в интервале изменения состава пара от уF до уP и для нижней - от уW до уF

Рассчитанная площадь под кривой соответствует искомому числу единиц переноса для верхней части колонны в интервале изменения состава пара от у_F до у_P и для нижней части колонны от у_W до у_F.

S = 10,7, где S_в = 5,59; S_н = 5,11

М_х и М_у - масштабы осей координат соответственно равны 0,1 и 10, следовательно произведение этих координат равно 1.

.

.

Общую высоту единиц переноса h_оу определим по уравнению аддитивности:

,

где h_x и h_y частные высоты единиц переноса соответственно в жидкой и паровой фазах; m - средний коэффициент распределения в условиях равновесия для соответствующей части колонны.

Отношение нагрузок по пару и жидкости , кмоль/кмоль, для верхней части колонны:

,

для нижней части колонны:

,

,

.

Отношение нагрузок:

.

.

На основании анализа известных уравнений и проведённых по ним сопоставительных расчётов для определения h_x и h_y рекомендуем зависимости, результаты вычислений по которым хорошо согласуются с данными, полученными на практике для колонн d ? 800 мм.

Высота единицы переноса в жидкой фазе:

h_x = 0,258 · Ф · с · · Z ^0,15,

где с и Ф - коэффициенты, определяемые по графику (рис. 7 А и Б).

критерий Прандтля для жидкости;

Z - высота слоя насадки одной секции, которая из условия прочности опорной решетки и нижних слоев насадки, а также из условия равномерности распределения жидкости по насадке не должна превышать 3 м.

Рис. 7. Данные для определения коэффициентов в уравнениях

Высота единицы переноса в паровой фазе:

,

где Ш - коэффициент, определяемый по графику (рис. 7 Б);

критерий Прандтля для пара;

массовая плотность орошения, ;

d - диаметр колонны, м

f₁ = ( - в мПа · с);

f₂ = (1000/с_x)^1,25;

f₃ = (72,8 · 10^-3)^0,8/20 · 10^-3,

т. к. колонна d>800 мм, то рассчитывать h_у будем со степенью 1 вместо 1,24 у величины d.

Для расчёта h_x и h_у нужно определить вязкость паров и коэффициенты диффузии в жидкой D_x и паровой D_y фазах.

Вязкость паров для верхней части колонны:

,

где и - вязкость паров метанола и воды при средней температуре в верхней части колонны определяем по нонограмме (рис. 8), мПа · с;

у_в - средняя концентрация паров:

,

.



Рис. 8. Нонограмма для определения вязкости газов и паров при атмосферном давлении

Следовательно = 1256,7 · 10^-8 Па · с; = 982,9 · 10^-8 м Па · с.

.

Вязкость паров для нижней части колонны:

.

Вязкость паров метанола и воды и при средней температуре в нижней части колонны определяем по нонограмме (рис. 8).

Следовательно = 1314,7 · 10^-8 Па · с; = 1021,5 · 10^-8 м Па · с,

у_н - средняя концентрация паров:

,

.

.

Вязкость паров и равны, следовательно средняя вязкость паров м_у = 0,012 · 10-³ мПа · с.

Коэффициент диффузии в жидкости при средней температуре t(єC) равен:

.

Коэффициенты диффузии в жидкости при при 20^єС можно вычислить по приближенной формуле:

,

где A и B - коэффициенты, зависящие от свойств растворенного вещества и растворителя;

м_х - вязкость жидкости при 20^єС, мПа · с;

?_м и ?_в мольные объёмы компонентов в жидком состоянии при температуре кипения, см ³/моль.

Мольные объёмы веществ при температуре кипения приведены в таблице 2.

Таблица 2. Мольные объёмы некоторых веществ (при температуре кипения)

вещество	см 3/моль
Азот	31,2
Вода	18,7
Метанол	38,6
Хлор	48,4
Пропан	72,0
Бензол	96,5
Толуол	118,4

м_{хм 20} = 0,584 мПа · с (вязкость метанола при t=20єC);

м_{хв 20} = 1 мПа · с (вязкость воды при t=20єC)

Тогда коэффициент диффузии в жидкости для верхней части колонны при 20 ^оС равен:

.

Коэффициент диффузии в жидкости для нижней части колонны при 20 ^оС равен:

.

Температурный коэффициент b определяем по формуле:

,

где м_х и с_х принимаем при температуре 20 єС:

с_{хм 20} = 792 кг/м ³ (плотность метанола при t=20 єC);

с_{хв 20} = 998 кг/м ³ (плотность воды при t=20єC).

Тогда:

.

.

Отсюда:

Для верхней части колонны:

.

Для нижней части колонны:

.

Коэффициент диффузии в паровой фазе может быть вычислен по уравнению:

,

где Т - средняя температура в соответствующей части колонны, К;

Р - абсолютное давление в колонне, Па.

Для верхней части колонны:

.

Для нижней части колонны:

.

Найдём массовую плотность орошения в верхней и нижней частях колонны:

,

.

,

.

Исходя из данных массовой плотности орошения найдём Ф коэффициент по графику (рис. 7 Б).

Ф_в = 0,05,

Ф_н = 0,06.

Зависимость коэффициентов Ш и с определяем по графику (рис. 7 А) от отношения щ/щ_п, %

Ш = 205,

с = 0,7.

Критерий Прандтля для жидкости в верхней части колонны:

.

Критерий Прандтля для жидкости в нижней части колонны:

.

Критерий Прандтля для пара в верхней части колонны:

.

Критерий Прандтля для пара в нижней части колонны:

.

По условию равномерности распределения жидкости Z = 3 м

f_1в =0,846 мПа · с f_1н =0,837 мПа · с.

f_2в = 1,444 f_2н = 1,04.

f₃ = 2,811.

Таким образом, для верхней части колонны:

h_xв = 0,258 · 0,05 · 0,7 · (2,29 ·10⁴)^0,5 · 3^0,15 = 1,61 м.

.

для нижней части колонны:

h_xн = 0,258 · 0,06 · 0,7 · (1,76 ·10⁴)^0,5 · 3^0,15 = 1,69 м.

.

Найдём общую высоту единицы переноса для верхней и нижней частей колонны:

..

.

Значения m_в = 0,559 и m_н = 2,138 определены арифметическим усреднением локальных значений m в интервалах изменения составов жидкости соответственно от x_F до x_P и от x_W до x_F.

Высота насадки в верхней и нижней частях колонны равна:

Н_в = 5,59 · 4,61 = 25,8 м

Н_н = 5,11 · 3,76 = 19,2 м.

Общая высота насадки в колонне:

Н = 25,8 + 19,2 = 45 м.

С учетом того, что высота слоя насадки в одной секции Z = 3 м, общее число секций в колонне составляет 15 (9 - в верхней части и 6 - в нижней).

Общую высоту ректификационной колонны определяют по уравнению:

Н_к = Z · n + (n - 1) · h_p + Z_в + Z_н,

где Z высота насадки в одной секции, м;

n - число секций;

h_p - высота промежутков между секциями насадки, в которой устанавливают распределители жидкости, м;

Z_в и Z_н - соответственно высота сепарационного пространства над насадкой и расстояние между днищем колонны и насадкой, м.

Значения Z_в и Z_н выбирают в соответствии с рекомендациями:

при d = 1,2-2,2 м, Z_в = 1 м; Z_н = 2 м. Высота промежутков между секциями насадки h_p = 0,5 м.

Тогда, Н_к = 3 · 15 + (15-1) · 0, 5 + 1 + 2 = 55 м.



1.4 Гидравлическое сопротивление насадки

Гидравлическое сопротивление насадки ?P находят по уравнению:

.

Гидравлическое сопротивление сухой неорошаемой насадки рассчитывают по уравнению:

,

где - коэффициент сопротивления сухой насадки, зависящий от режима движения газа в насадке.

Эквивалентный диаметр насадки для расчёта гидравлического сопротивления найдём по формуле:

,

где: ? - удельная поверхность;

F_с - свободный объем.

.

Критерий Рейнольдса для газа в верхней и нижней частях колонны соответственно равен:

,

.

,

.

Следовательно, режим движения турбулентный, т. к. показания Re>2300.

Для турбулентного режима коэффициент сопротивления сухой насадки в виде беспорядочно засыпанных колец Рашига находят:

.

Для верхней и нижней частей колонны соответственно получим:

.

.

Гидравлическое сопротивление сухой насадки в верхней и нижней частях колонны:

.

.

Плотность орошения в верхней и нижней частях колонны определим по формулам:

,

.

,

.

Гидравлическое сопротивление орошаемой насадки в верхней и нижней частях колонны:

.

.

Общее гидравлическое сопротивление орошаемой насадки в колонне:

,

.

1.5 Тепловой баланс ректификационной колонны

Произведём ориентировочные расчёты теплообменников:

Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в дефлегматоре:

,

где - удельная теплота конденсации парообразования

,

где - удельная теплота конденсации метанола, при - удельная теплота конденсации воды, при

Удельные теплоты конденсации при данной температуре ориентировочно равны:

= 1098,3 кДж/кг; = 2346,4 кДж/кг.

.

Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в дефлегматоре:

.

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

,

где - коэффициент, учитывающий потери тепла (принимаем 1,03)

- теплоёмкость метанола при

- теплоёмкость воды при

- теплоёмкость исходной смеси при

Теплоёмкости веществ при данных температурах ориентировочно равны:

= 2,7196 кДж/кг · Г

= 4,6024 кДж/кг · Г.

,

где - теплоёмкость метанола при

- теплоёмкость воды при .

Теплоёмкости веществ при данных температурах ориентировочно равны:

= 2,861 кДж/кг · Г

= 4,194 кДж/кг · Г

Тогда,

.

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

.

.

Расход теплоты в паровом подогревателе исходной смеси:

,

где - коэффициент, учитывающий потери тепла (принимаем 1,05)

= 20°C - начальная температура исходной смеси

- теплоёмкость исходной смеси при

,

.

,

где - теплоёмкость метанола при

- теплоёмкость воды при .

Теплоёмкости веществ при данной температуре ориентировочно равны:

.

.

.

.

Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в водяном холодильнике дистиллята:

,

где = 25°C - конечная температура продуктов охлаждения,

- теплоёмкость метанола при

,

.

.

.

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

,

где - теплоёмкость воды при

,

.

Теплоёмкость воды при данной температуре ориентировочно равна:

,

.



2. Расчёт холодильника дистиллята

Необходимую поверхность теплопередачи определяют:

,

где K - коэффициент теплопередачи (принимаем 300 Вт/м ² · K).

Горячий раствор G_P=0,8 кг/с охлаждается от t_1н=65°С до t_1к=25°С.

Холодный раствор G_W=1,2 кг/с имеет t_2н=10°С.

Оба раствора коррозионно-активные жидкости с физико-химическими свойствами близкими к воде. Горячая жидкость при имеет теплоёмкость с ₁=4177 Дж/м · К

Определим тепловую нагрузку:

,

.

Определим t_2к холодного раствора из уравнения теплового баланса:

,

где - теплоёмкость воды при

,

.

с ₂=4185 Дж/м · К.

.

Определим среднелогарифмическую разность температур:

,

.

Определим поверхность теплопередачи:

.



3. Расчёт диаметров штуцеров колонны

Диаметр штуцера зависит от допустимой скорости потока щ и определяется, как и диаметр колонны из уравнения объемного расхода по формуле:

=,

где V - объёмный расход потока;

G - массовый расход потока;

- скорость жидкости (газа), м/с.

Для паров смеси принимаем =20 м/с, для жидкости принимаем =1,5 м/с и для кубового остатка =0,8 м/с.

3.1 Расчёт штуцера для входа исходной смеси

Плотности жидких метанола и воды не равны, поэтому берём вещество с большей плотностью: Р_в = 969 кг/м ³.

.

Берём штуцер внутренним диаметром 40 мм.

3.2 Расчёт штуцера для возврата флегмы

Флегма - жидкость, состоящая практически из чистого метанола, поэтому используем плотность: Р_м = 745 кг/м ³

.

Берём штуцер внутренним диаметром 30 мм.

3.3 Расчёт штуцера для удаления дистиллята

Здесь принимаем плотность пара в верхней части колонны:

Р_ув = 1 кг/м ³

.

Берём штуцер внутренним диаметром 220 мм.

3.4 Расчёт штуцера для выхода кубового остатка

Кубовый остаток - это жидкость, практически состоящая из воды, поэтому принимаем плотность: Р_в = 969 кг/м ³.

.

Берём штуцер внутренним диаметром 40 мм.

3.5 Расчёт штуцера для подачи паров

Здесь принимаем плотность пара в нижней части колонны:

Р_ун = 0,73 кг/м ³

G_н = 1,25 кг/с - средний массовый поток пара в нижней части колонны.

.

Берём штуцер внутренним диаметром 330 мм.



Заключение

В ходе работы по исходным значениям был проведён расчёт процесса ректификации и ректификационной насадочной колонны.

Рассчитаны основные показатели работы и размеры колонны.

Общее количество ступеней изменения концентраций составило 15 (9 ступеней в верхней части колонны и 6 ступеней в нижней части колонны).

Диаметр колонны равен 1,6 м, высота колонны - 55 м.

Высота сепарационного пространства над насадкой Z_в = 1 м; расстояние между днищем колонны и насадкой Z_н = 2 м. Высота промежутков между секциями насадки h_p = 0,5 м.

Общее гидравлическое сопротивление орошаемой насадки в колонне равно ?Р = 3225 Па.

Выполнены ориентировочные расчёты теплообменников:

- расход теплоты в дефлегматоре Q_Д = 2107,7 кВт;

- расход теплоты в кубе-испарителе Q_К = 2251,1 кВт;

- расход теплоты в паровом подогревателе Q_П = 469,3 кВт;

- расход теплоты в холодильнике дистиллята Q_ХД = 86,2 кВт;

- расход теплоты в холодильнике кубового остатка Q_ХК = 367,4 кВт

Расчётная площадь поверхности теплопередачи теплообменника холодильник дистиллята составила F = 16,75 м ².

Выполнены расчёты внутренних диаметров штуцеров:

- штуцер для подачи исходной смеси - 40 мм;

- штуцер для возврата флегмы - 30 мм;

- штуцер для удаления дистиллята - 220 мм;

- штуцера для удаления кубового остатка - 40 мм;

- штуцер для подачи паров метанола - 330 мм.



Список литературы

1. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии: учебник для вузов: В 2 ч. / Ю.И. Дытнерский. - 3-е изд. - М.: Химия, 2002.

2. Колонные аппараты: Каталог. - М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1987. - 28 с.

3. Коган В.Б., Фридман В.М., Кофаров В.В. Равновесие между жидкостью и паром. - М.: Наука, 1966. - 900 с.

4. Основные процессы и аппараты химической технологии: пособие по проектированию / ред. Ю.И. Дытнерский. - 4-е изд. - М.: Альянс, 2008. - 493 с.

5. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры: справочник / А.А. Лащинский, А.Р. Толчинский. - 3-е изд., стер. - М.: Альянс, 2008. -752 с.

6. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. - Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. - 10-е изд. Л.: Химия, 1987. -560 с.



Приложение

Рис. Схема ректификационной установки: 1 - ёмкость для исходной смеси; 2 - подогреватель; 3 - колонна; 4 - кипятильник; 5 - дефлегматор; 6 - делитель флегмы; 7 - холодильник; 8 - сборник дистиллята; 9 - сборник кубового остатка

Размещено на Allbest.ru