11

Содержание.

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 P_гр =1,5 ата, начальная температура охлаждающей смеси t^’_в = 18 ⁰C.

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

G_в

t_в^’

П a_д

W

W₁

a₁

G_в

t_в^’’

Д

P_гр

W₀

a₀

С_к T_нас

Исходные данные:

g₁= 4,2 кг/час;

a_o= 1 %;

a₁= 32 %;

a₂= 95 %;

4

P_гр =1,5 ата

t_в^’= 18 ^oC;

K = 900

t_в^’’= 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:

• d_в = 4,8 м

• d_н = 3,8 м

Выбираем диаметр колонны по большему, т.е. d_к = 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.

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.