Колонна ректификации для разделения смеси "Этиловый спирт-ацетон"
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
?асход питания:
Кривую равновесия (см. график 1, х-у) строим по таблице:
t, C% (мол) метилового спиртаВ жидкости, ХВ паре, У56,110010057,1787,591,958,6773,682,760,6758,072,662,8944,463,665,2233,955,566,7227,649,470,1117,537,672.2212,129,775,065,817,378,300
График 1
Кривая равновесия
По графику находим =0,565 при =0,35.
Определяем минимальное число флегмы:
Рабочее число флегмы:
R=1,3Rmin = 1,31,7 = 2,2
Определяем уравнения рабочих линий :
а) Для верхней (укрепляющей) части колонны:
y = 0,688x + 0,291
б) Для нижней (исчерпывающей) части колонны:
y = 1,55x - 0,011
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ПАРА И ДИАМЕТРА КОЛОННЫ
4.1 Средние концентрации НКК в жидкости
В верхней части колонны
В нижней части колонны
[1, стр.258]
4.2 Средние концентрации НКК в паре:
Находим по уравнениям рабочих линий:
В верхней части колонны
В нижней части колонны
4.3 Средние температуры пара определяем по диаграмме t-x,y:
График 2
Диаграмма t-x,y
при у`ср=0,73: t`ср=60,6 0С (Т`ср=t`ср+Т0=333,6 К);
при у``ср=0,28: t``ср=72,6 0С (Т``ср=t``ср+Т0=345,6 К).
4.4 Средние мольные массы и плотности пара:
4.5 Средняя плотность пара в колонне
Температура в верху колонны при хD=0,93 (см. график 2) равняется 56,7 0С, а в кубе-испарителе при хW=0,02 она равна 77 0С (см. рис. 4).
Плотность уксусной кислоты при 56,7 0С: ?сп.=766 кг/м3, ацетона: ?ац=760,6кг/м3.
Принимаем среднюю плотность жидкости в колонне:
4.6 Определение скорости пара в колонне
где С - коэффициент, зависящий от конструкции тарелок, расстояния между тарелками, рабочего давления в колонне, нагрузки колонны по жидкости.
?ж ?п - плотности жидкости и пара, кг/м3.
Т. к. в нашем случае ?ж >> ?п, то формулу можно переписать следующим образом:
По [1, стр.215] принимаем расстояние между тарелками h=460 мм. Для колпачковых тарелок находим значение коэффициента С=0,05. [2, стр.323, рис. 7.2]
Скорость пара в колонне:
Определяем среднюю температуру в колонне:
0С; тогда
Определяем объемный расход проходящего через колонну пара при средней температуре:
ректификационный колонна пар дистиллят
где MD - мольная масса дистиллята, равная:
4.7 Определение диаметра колонны
На основании полученного результата выбираем стандартный диаметр колонны [3, стр. 74, табл.7) D=1400 мм.
Тогда, с учетом выбранного диаметра, скорость пара в колонне будет:
5. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТАРЕЛОК
По [3, стр.74, табл.7] для колонны d=1400 мм выбираем колпачковую однопоточную тарелку ТСК-Р со следующими конструктивными размерами:
свободное сечение колонны 1,54 м2
длина линии барботажа 15,4 м
периметр слива Lсл=1,09 м
площадь слива Fсл= 0,198 м2
свободное сечение тарелки F0=0,162м2
рабочая площадь тарелки, Fp=1,12м2
относительная площадь для прохода паров Fc=10,5%
число колпачков n=49
длина пути жидкости Lж=0,933м
диаметр колпачков dk=100 мм
относительное сечение перелива 13,1 %
высота колпачка hk=55 мм
высота прорези колпачка l=15мм
Рассчитаем гидравлическое сопротивление тарелки в верхней и в нижней части колонны по формуле :
[1, с.228]
?рсух - гидравлическое сопротивление сухой тарелки
?р? - сопротивление обусловленное силами поверхностного натяжения (им пренебрегаем и расчет не приводим) - [1, с.228]
?рпж -сопротивление парожидкостного слоя на тарелке
верхняя часть колонны:
? - коэффициент сопротивления; ? = 4,5 [1, стр.228]
- плотность пара в верхней части колонны ( =2,0 кг/м3)
?0 - скорость пара в прорезях колпачка, м/с
w-скорость пара в колонне
k - отношение плотности пены к плотности чистой жидкости (принимаем 0,5)
- средняя плотность жидкости в колонне ( =763,3 кг/м3)
- высота колпачка; =0,55 м
нижняя часть колонны:
Проверим, соблюдается ли расстояние между тарелками h = 0,46 м, необходимое для нормальной работы тарелок условие:
Следовательно, вышеуказанное условие соблюдается.
6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА ТАРЕЛОК И ВЫСОТЫ КОЛОННЫ
Откладываем на оси абсцисс точки А,В,С, соответствующие составам кубового остатка (xw), исходной смеси (xF) и дистиллята(xD).
Через точки А и С проводим вертикальные прямые до диагонали и находим точки А1 и С1.
Откладываем на оси ординат отрезок ОD, длина которого определяется:
О [1, стр.255]
Через точки С1 и D проводим отрезок С1D, а через точку В-вертикаль и на их пересечении ставим точку В1. Соединяем точки А1 и В1.
С1В1 - линия рабочих концентраций укрепляющей части колонны
А1В1 - линия рабочих концентраций исчерпывающей части колонны
Число теоретических тарелок, nт=17,7
Расчет действительных тарелок рассчитывается по уравнению:
h-среднее КПД тарелок
Для определения среднего КПД тарелок находим коэффициент относительной летучести разделяемых компонентов:
? = Рнкк./Рвкк.
&