Расчет насадочной ректификационной колонны

Содержание.

 

Условие задачи.

 

Рассчитать тарельчатую  ректификационную колонну непрерывного действия для разделения бинарной смеси вода-уксусная кислота, подаваемой в колонну при температуре равной температуре кипения. Колонна работает под атмосферным давлением. Исходные данные: расход W₁ =4000 кг/ч,  процентные массовые концентрации: исходной смеси a₁ = 30%, дистиллята a₂ = 90%, кубового остатка a₀ = 1%, коэффициент избытка флегмы s = 1,4, давление греющего пара P_гр =6 ата, начальная температура охлаждающей смеси t^’_в = 20⁰C.

Определить:

1. Реальное и теоритическое 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

 

 

 

 
Исходные данные:

W₁= 4000 кг/час =1,11кг/с;

a_o= 1 %;

a₁= 30 %;

a₂=90%;

s = 1,4

P_гр =6 ата

t_в^’= 20 ^oC;

K = 900

t_в^’’= 40 ^oC

• Равновесные данные: 10.584*

 

x%	0	5	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
y%	0	9,2	16,7	30,3	42,5	53	62,6	71,6	79,5	86,4	93	100
t oC	118,1	115,4	113,8	110,1	107,5	105,8	104,4	103,3	102,1	101,3	100,6	100

1.Построение диаграммы X,Y-t и X,Y:

- 2. Пересчет из абсолютных концентраций в мольные.

3. Расчет минимального  флегмового числа.

По диаграмме x-y определяю затем нахожу R_min по формуле(мольную долю воды в паре), равновесную с жидкостью питания, затем нахожу :

4. Расчет рабочего  флегмового числа.

5. Построение рабочей  линии.

6. Расчет КПД тарелок.

(из диаграммы x,y – t).

Все данные берутся  при t₁:

 

  

КПД находим по графику ([2, стр. 302, рис. 7-2]): h = 0,57.

7. Определение числа  тарелок.

8. Расчет потоков дистиллята  и кубового остатка.

кг/с

кг/с

Проверка: W₁ = П +W₀ = 1,11

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 = 100,3 ⁰C.

T₂ = 273,2 + 100,3 = 373,5K.

Справочные данные для  верха колонны берутся для t₂ = 100,3 ⁰C. [2, табл. IV].

б) Расчет диаметра низа колонны.

t₀ находим по диаграмме x,y – t (смотрим по x₀). t₀ = 116,2 ⁰C.

T₀ = 273,2 + 116,2 = 389,4 K.

Справочные данные для  верха колонны берутся для t₀ = 100,2 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.

 

 

13Рсчет средней движущей силы теплопереноса.

12. Расход охлаждающей воды.

13. 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.