Расчет ректификации смеси метанол – этанол

1

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:
• Реальное и теоретическое число тарелок в отгонной и укрепляющих частях;
• Диаметр верха и низа колонны и высоту тарельчатой части;
• Расход охлаждающей воды в конденсаторе (температурой воды на выходе из конденсатора задаться);
• 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]): = 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.

Рамм, Планковский. Справочник теплофизических свойстсв органических вещестсв.

Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Издательство «Химия», 1981.

Лащинский А.А, Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. Москва, 1980.