Расчет ректификации смеси метанол этанол

1

			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

			

			

			

Gв



tв’

П aд

W

W1



a1

Gв



tв’’

Д

			

			

			

			

			

			

			

			

			

			

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].

			

180C

400C

64,50C

t0C

t0C

			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.