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

				Gв   tв’

			Gв   tв’’
	W1   a1

               

			W0   a0

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]): 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].

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.