Розрахунок дефлегматора

б)  нижньої (вичерпуюючої) частини ректифікаційної колони: 

     

3. Середні концентрації рідини:

а)  для верхньої частини колони: 

б) для нижньої  частини колони: 

4. Визначаємо  середні концентрації для парів  за рівняннями робочих ліній:

а)  для верхньої частини ректифікаційної колони: 

б) для нижньої  частини ректифікаційної колони: 
 

 

5. Середні температури  парів визначаємо за діаграмою t – x, у:

а) при                                

б) при                                      

6. Середні мольні маси і густини парів:

а)

  

б)

  

     

7. Визначаємо  середню густину парів в колоні:

 
 
     

8. Визначаю  середню густину рідини в колоні. За допомогою діаграми знаходжу температуру у верху і низу колони.

Температура у верху колони при 

     Температура в кубі колони при  дорівнює

     Густина рідкого  і при

        .

     [2.с.512] “Густина рідких речовин розчинів в залежності від температури ”.

     Густина суміші дорівнює: 

при  , ,

Приймаємо середню  густину рідини в колоні: 

     

9. Визначаємо  швидкість руху парів в колоні за формулою:

 

   де:  – коефіцієнт, який залежить від конструкції тарілок, віддалі між тарілками, робочого тиску в колоні,навантаження колони по рідині.

           і   - густини рідини і парів,  

      Згідно  каталога – довідника “Колонні апарати” приймаємо відстань між тарілками h = 400мм.

     Для клапанних тарілок знаходимо  коефіцієнт С за графіком  С = 0,057. 

     

10. Об’ємну витрату парів, що проходять через колону при середній температурі:

 

Визначаємо  за формулою : 

- мольна маса дистиляту, яка дорівнює: 
 

     

11. Діаметр колони визначаю за формулою:

 

де:  - витрата парів в колоні,

       - швидкість руху парів в колоні.

   Згідно  каталога – довідника “Колонні апарати” приймаю діаметр колони . уточнюємо швидкість руху парів в колоні по прийнятому діаметрі: 

     

12. Визначення  числа тарілок і висоти колони.

     Наносимо  на діаграму у – х робочі лінії  верхньої і нижньої частини ректифікаційної  колони та знаходимо число зміни  ступенів концентрації (тобто число  теоретичних тарілок n_т).

Число теоретичних тарілок згідно графіка  становитиме:

     у верхній частині колони: 9

     у нижній частині колони: 6

Дійсне  число тарілок розраховуємо за формулою:  

де:   - число теоретичних тарілок;

       - коефіцієнт корисної дії тарілки.

ККД приймається  в границі 

Число тарілок у верхній частині  колони: 

Число тарілок у нижній частині колони: 

     Приймаємо 2 тарілки на запас, які монтуються у секції живлення.

Всього  тарілок в колоні: 

     Висота  тарільчатої частини ректифікаційної колони визначається за формулою: 

де:   – відстань між тарілками, м

Загальну  висоту колони визначаємо за формулою: 

де:  - висота тарільчатої частини колони,м; 

        – відстань між верхньою тарілкою і кришкою колони,м;

      - відстань між днищем  і нижньою кришкою,  м.

Значення  і вибираємо у відповідності з рекомендаціями [3.с. 235].

Для колони діаметром    
 
 
 

            
 

       

  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   

4. Механічний  розрахунок

     Мета: визначення товщини стінки корпусу апарату, еліптичних кришки і днища.

1. Товщину стінки корпуса колони визначаємо, як для апарату, який працює під внутрішнім тиском, за формулою:

 

де:  - розрахунковий тиск, Мпа.

Розрахунковий тиск для визначення стінки на міцність і стійкість є робочим тиском, тобто 

             - внутрішній діаметр  колони,

             - коефіцієнт міцності  зварного шва, він приймається рівним , як для стикового шва з двостороннім проваром;

             - допустиме напруження  матеріалу, Мпа. Приймаю 152;

             - поправка на корозію,  м. Приймаю С  = 0,002м.

Товщина корпусу колони рівна: 

По  рекомендації приймаємо товщину стінки корпуса з запасом або

З врахуванням  вітрових навантажень приймаємо  товщину корпусу 

2. Товщину стінки еліптичної кришки (днища) визначаємо за формулою:

 

    - радіус кривизни, для еліптичної кришки (днища),  

     По  вище вказаній рекомендації приймаємо  товщину кришки (днища) з запасом: 

     З врахуванням вітрових навантажень  приймаємо товщину кришки і днища  

     

     

5. Конструктивний  розрахунок

     Мета: Визначення діаметрів штуцерів. 

     Діаметри  патрубків стандартних штуцерів визначаємо за формулою: 

де:   - діаметр штуцера, м;

          – об’ємна витрата потоку,

           – швидкість потоку в штуцері,

Швидкості (пари, рідини, конденсату) в штуцері  приймаємо за даними таблиці 9 .

1. Визначаємо діаметр штуцера для входу суміші “сірковуглецю – чотирьоххлоритстого вуглецю”.

Густина суміші при визначаю за формулою: 

де:  - масова доля ;

           і - густина відповідно, і

Густина і при , відповідно, дорівнюють:

     . 

Об’ємна витрата суміші “сірковуглець – чотирьоххлористий вуглець”, в штуцері дорівнює: 

Швидкість руху суміші в штуцері приймаємо  = 1,5.

Діаметр штуцера дорівнює: 
 

приймаємо діаметр штуцера 40мм.

2. Визначаю діаметр штуцера для виходу парів з колони.

     Маса  парів, які виходять із колони дорівнює (див. матеріального балансу).

Густина парів у верхній частині ректифікаційної  колони

      (див. технологічний  розрахунок).

Швидкість руху парів приймаємо  = 20

Об’ємна витрата парів в штуцері: 

Діаметр штуцера для виходу парів: 

Приймаємо діаметр штуцера 200мм.

3. Визначаю діаметр штуцера для виходу з колони кубового залишку.

Маса  кубового залишку дорівнює .  Густина і при відповідно дорівнюють:

          

: 

Об’ємна витрата кубового залишку в штуцері: 

Швидкість руху кубового залишку приймаю  = 0,5

Діаметр штуцера для виходу кубового залишку:

Приймаю стандартний діаметр 

4. Визначаю діаметр штуцера для флегми. Маса флегми, яка поступає в колону, дорівнює (див.таблицю матеріального балансу).

Густина флегми при : 

При температурі  густина і , відповідно, дорівнюють:        .

Об’ємна витрата флегми в штуцері: 

Швидкість руху флегми в штуцері приймаємо  = 0,6 . 

Приймаю стандартний діаметр . 
 
 
 
 

  
 

6. Вибір стандартних елементів

 
        

1. Вибір штуцерів [4.с.175] згідно ОСТ26 – 1404 – 76 вибираю тип штуцера: стандартні, стальні, фланцеві тонкостінні. Основні розміри штуцерів наведені в таблиці 1.

Рис.1. Стандартний штуцер. 

         

2. Вибір фланців  [4.с.214] згідно ГОСТ1255 – 67 вибираю тип фланців: стандартні, стальні, плоскі приварні із з’єднувальним виступом.