Расчет ректификационной колонны для разделения смеси "ацетонтАУуксусная кислота" при атмосферном давлении
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
циент диффузии бинарной смеси при , .
-поверхностные натяжения определяют по уравнению:
(19)
где - поверхностные натяжения исходных веществ при соответствующих температурах, .
-мольные расходы рассчитывают по уравнениям:
где - мольные расходы питания и дистиллята, ;
- флегмовое число.
-массовые расходы рассчитывают по уравнениям:
где - массовые расходы питания и дистиллята, .
-объемные расходы рассчитывают по соотношению:
(20)
2)Для паровой фазы в верхней и нижней частях колонны:
-мольные составы определяют по уравнениям рабочих линий при подстановке в них соответственно :
- уравнение рабочей линии для верхней части (21)
колонны.
- уравнение рабочей линии для нижней (22)
части колонны.
мольные составы определим по формуле (11):
-мольные массы определяют по уравнению (12) при соответствующих значениях :
-массовые составы определяют по уравнению:
-средние температуры определяют по диаграмме при соответствующих значениях :
-плотности смесей определяют по уравнению Клапейрона:
(23)
где - плотность пара при нормальных условиях (=273 К,
), ;
- средняя температура пара, К;
- среднее давление в колонне, мм рт. ст.
-динамические коэффициенты вязкости рассчитывают по приближенной формуле:
(24)
-коэффициенты диффузии рассчитывают по приближенной формуле:
(25)
где - средняя температура пара, К; - среднее давление в колонне, мм рт. ст.
мольный расход пара, который принимается постоянным по высоте колонны, определяют по уравнению:
(26)
где - массовый расход дистиллята,
-массовые расходы определяют по уравнению:
(27)
-объемные расходы пара рассчитывают по соотношению:
(28)
3.4Тепловой расчёт установки
Тепловой баланс ректификационной колонны выражается общим уравнением:
, (29)
где - тепловая нагрузка куба;
-количество теплоты, передаваемой от пара к воде;
- тепловые потери (5%);
-теплоёмкости соответствующие дистилляту, кубовому остатку и исходной смеси;
- температуры соответствующие дистилляту, кубовому остатку и исходной смеси (находим из диаграммы Зависимость температуры от равновесных составов пара и жидкости приложение 1):
Найдем удельную теплоту конденсации паров дистиллята по аддитивной формуле:
,
где - удельная теплота парообразования ацетона и уксусной кислоты при температуре дистиллята .
Определим тепловую нагрузку дефлегматора по формуле:
Определим теплоёмкости смеси по формуле:
,(30)
где - теплоемкости ацетона и уксусной кислоты при
По монограмме для определения теплоемкостей жидкостей определили теплоемкости уксусной кислоты при температурах :
Т.к. экспериментальные данные по удельной теплоемкости ацетона при температурах отсутствуют, воспользуемся соотношением Ватсона (погрешность - 10%):
(31)
где удельная теплоемкость жидкости, ;
коэффициент, значения которого приведены в табл.11;
приведенная температура, определяется по формуле:
(32)
где критическая температура, К.
Критическая температура ацетона
и значение коэффициента
По формуле (32) определим
при температурах :
Теперь по формуле (31) найдем удельные теплоемкости ацетона при температурах :
Затем по формуле (30) рассчитаем удельные теплоёмкости смесей при температурах :
По формуле (29) определим тепловую нагрузку куба:
Определим расход греющего пара в кубе испарителе, имеющего давление и влажность 5%:
где удельная теплота конденсации греющего пара;
- степень сухости;
Расход охлаждающей воды в дефлегматоре при нагреве её на :
где теплоемкость воды при ;
плотность воды при .
3.5Гидравлический расчет
3.5.1Расчет скорости пара и диаметра колонны
Диаметр колонны D по объёмному расходу пара:
(33)
где объемный расход пара,
скорость пара в колонне,
Зададимся и рассчитаем диаметр колонны D:
1,36 м
Результат округлим до ближайшего стандартного значения . при рассчете процесса ректификации, как правило, выбирают один и тот же диаметр колонны для обеих частей: верхней и нижней. Расстояние между тарелками
Гидравлический расчет колпачковых тарелок начинают с определения скорости газа (пара). Однако сначала необходимо рассчитать максимальную скорость газа (пара) по соотношению:
,(34)
где максимальная (предельная) скорость газа (пара), отнесенная к единице площади поперечного сечения колонны,
расстояние между тарелками, м; линейная плотность орошения,
Коэффициент д