Расчет ректификации смеси метанол этанол

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 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

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:

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]): h = 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].

12 Расчет средней движущей силы теплопереноса.

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.