Колонна ректификации для разделения смеси "Этиловый спирт-ацетон"
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
nbsp;
И динамический коэффициент вязкости исходной смеси ? при tср = 66,60С:
Давление насыщенного пара ацетона: Рац = 930 мм.рт.ст.,
Этанола: Рсп = 430 мм.рт.ст. [2, стр. 570, рис. 23 ]
? = 930/430 = 2, 16
Динамический коэффициент вязкости при 66,6 0С: [2, стр.516, табл. 9]
?ац = 0,22 сП,
?сп = 0,539 сП
?см = 0,35•0,22 + 0,650,539 = 0,43 сП
Тогда
По графику [2, стр. 323, рис.7.4] находим ? = 0,48
Общее число тарелок n = 17,7/0,48=36,9 => берем 40 тарелок, из них 25 - в верхней части колонны и 15 - в нижней части.
Высота тарельчатой части колонны:
Нт = (n - 1)•h = (40 - 1)0,46 = 17,94 м
Общее гидравлическое сопротивление тарелок:
?р = ?рnB + ?рnH = 25•746,5 + 15696,7 = 29113 Па
7. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС УСТАНОВКИ
7.1 Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в дефлегматоре-конденсаторе
rD - удельная теплота конденсации паров в дефлегматоре
GD - массовый расход дистиллята
R - рабочее флегмовое число
rнк,вк - удельные теплоты конденсации спирта и ацетона при t=66 ?С [2, стр.541, табл XLV]
rСП =869,85103 Дж/кг
rАЦ = 512,69103 Дж/кг
7.2 Расход теплоты, получаемой в кубе-испарителе от греющего пара:
[2, стр.562, рис.9]
tD = 56,7 0C CD = 0,554,19103 = 2304,5 Дж/кгК
tW = 65 0C СW = 0,574,19103 = 2388,3 Дж/кгК
tF = 77 0C СF = (1-ХF) CW+CDXF = (1-0,35) 2388,3+2304,50,35=2358,97 Дж/кгК
Тепловые потери примем 3% от полезно затрачиваемой теплоты:
7.3 Расход теплоты в паровом подогревателе исходной смеси:
7.4 Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в водяном холодильнике кубового остатка:
7.5 Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в водяном холодильнике дистиллята:
7.6 Расход греющего пара, имеющего давление 1 кгс/см2 и влажность 5%:
В кубе-испарителе:
=2264103 Дж/кг - удельная теплота конденсации [2, стр 550,таблица LVII]
В подогревателе исходной смеси:
Всего: 0,76+0.09=0,85 кг/с=3,06 т/ч
.7 Расход охлаждающей воды при нагреве ее на 200С:
В дефлегматоре:
В водяном холодильнике дистиллята:
В водяном холодильнике кубового остатка:
Всего: 0,02+0,002+0,0005=0,0225 м3/с=81 м3/ч
8. МЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ АППАРАТА
Проводим выбор и проверку крышки и днища обечайки аппарата.
Выбираем сталь марки 12Х18Н10Т
8.1 Выбор обечайки
Расчет толщины стенки обечайки:
Выбираем обечайку гладкую цилиндрическую со штуцерами. Принимаем толщину стенки 10 мм [4,стр.211]
Определяем Р, действующее на стенку и днище в нижней части колонны.
Т.к. колонна работает под атмосферным давлением, принимаем для расчетов давление столба воды
- высота колонны; h ? 23 м
r=998 кг/м3
- внутреннее давление, т.к. колонна работает под атмосферным давлением, принимаем для расчетов давление столба воды;
= = 9989,8123 = 0,225МПа
? - коэффициент прочности сварных швов; ? = 0,9
Для стали 12Х18Н10Т при t = 800С:
[?] = 154 МПа - допускаемое напряжение
Т.к. минимальная толщина стенки при заданном диаметре равна 10 мм, а при рабочем мы получили 1,14 мм, то принимаем толщину стенки аппарата ( с запасом) 10мм
8.2 Выбор днища и крышки
Днище выбираем из той же стали, что и обечайку. Толщина стенки днища равна толщине стенки колонны, т. е. 10 мм
где R - радиус кривизны днища;
R = D - для эллиптических днищ с Н = 0,25D;
Н = 350 мм (высота днища)
R = D2/4Н = 1400 мм.
Т.к. минимальная толщина стенки при заданном диаметре равна 10 мм, а при рабочем мы получили 1,14 мм, то принимаем толщину стенки днища и крышки 10мм
8.3 Расчет условного диаметра фланцев
Условный диаметр рассчитываем исходя из объемного расхода и рекомендуемой скорости движения среды. Рекомендуемые скорости приведены [2, стр 17, табл 1.1 ]
Так как давление в аппарате атмосферное выбираем тип фланцев - плоские приварные.
Материал фланцев: сталь Ст20
8.3.1 Для отвода дистилята:
Дистиллят представляет собой водяной пар. Скорость перемещения V = 20 м/с. Массовый расход дистиллята равен 3304,35 кг/ч. Плотность пара в верхней части колонны равна 2,0 кг/м3. Тогда объемный расход пара будет равен G = 3304,35/2,0 = 1652,2 м3/ч
Принимаем DУ = 175 мм
S = ?r2 = 22686 мм2
Прокладка-резина
8.3.2 Для подвода флегмы:
Рекомендуемая скорость для жидкости V = 1 м/с. Расход флегмы определяем по флегмовому числу
ф=GDR=3076,68/2,2=1398,5 кг/ч
Принимаем Dу = 32 мм
S=803,8 мм2
8.3.3 Для входа пж смеси:
Т.к количество поступившего пара из колонны равно количеству пара ушедщего из колонны в виде дистиллята, то площади этих штуцеров равны. В данном случаи для равномерного распределения пара, принимаем два штуцера
S = 22686/2 = 11343 мм2
Принимаем Dу = 125 мм
8.3.4 Для подвода исходной смеси:
V = 1 м/с
GF=8000 кг/ч ; rп=1,85 => GF=8000/1,85=4324,3 кг/ч
rж=763,3 кг/м3 => GF=4324,3/763,3=5,7 кг/ч
Принимаем DУ = 50 мм
S=1590 мм2
8.3.5 Для отвода кубового остатка:
V = 1 м/с
Gw=4695,65 кг/ч;
Принимаем Dу = 40 мм
S=962 мм2
ПО НАЙДЕННЫМ ДИАМЕТРАМ ПОДБИРАЕМ СТАНДАРТНЫЕ ШТУЦЕРА.
9. ВЫБОР ТЕПЛООБМЕННИКОВ
Выбор теплообменников будем осуществлять исходя из условия обеспечени?/p>