ректификационая колонна

Проверим, соблюдается ли при расстоянии между тарелками h=0,3м необходимое для нормальной работы тарелок условие:.(34)Для тарелок в верхней части колонны, у которых гидравлическое сопротивление больше, чем у тарелок в нижней части:.Следовательно, вышеуказанное условие соблюдается.Проверим равномерность работы тарелок - рассчитаем минимальную скорость пара в отверстиях , достаточную для того, чтобы ситчатая тарелка работала всеми отверстиями:,(35).Рассчитанная скорость ≤; следовательно, тарелки будут работать всеми отверстиями.4.5 Определение числа тарелок и высоты колонныРасчет КПД тарелок:а) наносим на диаграмму у-х рабочие линии, где AC–рабочая линия нижней (исчерпывающей) части колонны, а CB–рабочая линия верхней (укрепляющей) части колонны. Находим ступени изменения концентрации nТ: в верхней части колонны ; в нижней части , всего 3 ступеней(рисунок 4).Рисунок 4 – Рабочие линии на диаграмме равновесия и определение числа теоретических тарелокЧисло тарелок рассчитываем по уравнению:.(36)Для определения среднего КПД (коэффициент полезного действия) тарелок находим коэффициент относительной летучести разделяемых компонентов по формуле (37) и динамический коэффициент вязкости смеси μпри средней температуре в колонне, равной 62oC.При этой температуре давление насыщенного пара ацетона мм рт. ст., воды РВ=163,9мм рт. ст., откуда:,(37)Динамический коэффициент вязкости ацетона при t=62oC равен 0,23·10-3Па·с, воды 0,469·10-3Па·с, принимаем:Тогда:По графику (рисунок 5) находим . Длина пути жидкости на тарелке:,(38)По графику (рисунок 6) находим значение поправки на длину пути . Средний КПД тарелок:,(39).Рисунок 5 – Зависимость поправки Δ от длины пути жидкости на тарелке l.Рисунок 6 – Диаграмма для приближенного определения среднего КПД тарелок.Для сравнения считаем средний КПД тарелки по критериальной формуле, полученной путем статистической обработки многочисленных опытных данных для колпачковых и ситчатых тарелок:.(40)Предварительно рассчитаем коэффициент диффузии:.(41)В этом случае ; ;; .Коэффициент диффузииБезразмерные комплексы:,(42),(43)Средний КПД тарелки:Число тарелок:а) в верхней части колонны,(44)б) в нижней части колонны,(45)Общее число тарелок n=6, с запасом n=10, из них в верхней части колонны 6, а в нижней 4 тарелок.Высота тарельчатой части колонны:,(46)Общее гидравлическое сопротивление тарелок:,(47)5 Тепловой расчет установкиРасход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в дефлегматоре-конденсаторе:,(48)Здесь:,(49),где rA и rВ - удельные теплоты парообразования ацетона и воды при 62оС.Расход теплоты, получаемой в кубе-испарителе от греющего пара:,(50)Здесь тепловые потери Qпот. Приняты в размере 3% от полезно затрачиваемой теплоты; удельные теплоемкости взяты соответственно при tP=58,5оС; tW=98,7оС; tF=67оС; температура кипения исходной смеси tFопределена по рисунку 2.Расход теплоты в паровом подогревателе исходной смеси:,(51)Здесь тепловые потери приняты в размере 5%, удельная теплоемкость исходной смеси взята при средней температуре .Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в водяном холодильнике дистиллята:,(52),где удельная теплоемкость дистиллята взята при средней температуре .Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в водяном холодильнике кубового остатка:,(53)где удельная теплоемкость кубового остатка взята при средней температуре.Расход греющего пара, имеющего давление Pабс. =0,2 МПа и влажность 5%: а) в кубе-испарителе:,(54)где rГ.П. =2141·103Дж/кг - удельная теплота конденсации греющего пара.б) в подогревателе исходной смеси:(55)Всего: 0,263+0,056=0,319 кг/с.Расход охлаждающей воды при нагреве ее на 20оС:а) в дефлегматоре:,(56)б) в водяном холодильнике дистиллята:.в) в водяном холодильнике кубового остатка:.Всего: 0,0078 м3/с.6 Механический расчёт6.1 Расчёт толщины обечайкиОпределение допускаемого напряжения:(57)где– коэффициент [3, с. 394];– нормативное допускаемое напряжение [3, с. 394, т. 13.1]..Определение прибавки к расчётным толщинам:(58)где– скорость коррозии или эрозии аппарата;– срок службы аппарата.Определение толщины обечайки:(59)где– давление в колонне, МПа;– диаметр аппарата;– коэффициент прочности сварных швов [3, с. 395, т. 13.3].(60)(61)Принимаем толщину обечайки .Определение толщины крышки (днища):(62)Принимаем толщину крышки (днища) .6.2 Расчёт штуцеровОпределение диаметра штуцера для входа исходной смеси:(63)Принимаем Принимаем штуцер 15-0,6-1-1-100-Ст3пс АТК 24.218.06-90.Определение диаметра штуцера для выхода паров дистиллята:Принимаем Принимаем штуцер 130-0,6-1-1-180-Ст3пс АТК 24.218.06-90.Определение диаметра штуцера для подачи орошения:Принимаем Принимаем штуцер 50-0,6-1-1-150-Ст3пс АТК 24.218.06-90.Диаметр штуцера для выхода кубовой жидкости:Принимаем Принимаем штуцер 100-0,6-1-1-150-Ст3пс АТК 24.218.06-90.Определение диаметра штуцера для возврата паров кубовой жидкости:Принимаем Подбираем штуцер 130-0,6-1-1-180-Ст3пс АТК 24.218.06-90.ЗаключениеВ ходе данного курсового проекта были достигнуты все цели и задачи, поставленные ранее. Был выполнен подробный расчет ректификационной колонны для разделения смеси ацетон - вода подаваемый расход 0,83 кг/с, подобраны и рассчитаны следующие данные:колонна с диаметром D=600мм;высота тарельчатой части колонны 1,8м;общее гидравлическое сопротивление 0,04МПа;ситчатые тарелки, в количестве 10 штук;расстояние между тарелками – 200мм;высота сливного порога – 25мм;диаметр отверстия – 8мм;КПД тарелки – 0,508;производительность дистиллята 0,32 кг/с.Материалом для изготовления колонны выбрана углеродистая сталь ВСт3сп. Определена толщина обечайки и днища 4 мм и условные проходы штуцеров.Список использованной литературыИоффе И. Л., Проектирование процессов и аппаратов химической технологии: Учебник для техникумов. – Л.: Химия, 1991. – 352 с., ил.Словарь русского языка: В 4-х т. / РАН, Ин-т лингвистич. исследований; Под ред. А. П. Евгеньевой. — 4-е изд., стер. — М.: Рус. яз.; Полиграфресурсы, 1999.Дытнерский Ю. И., Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию/Г. С. Борисов, В. П. Брыков, Ю. И. Дытнерский и др. Под ред. Ю. И. Дытнерского, 2-е изд., перераб. и дополн. М.: Химия, 1991. - 496 с. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии/А.Г. Касаткин, 7-е изд. — М.: Государственное научно-техническое издательство химической литературы, 1961. — 832 c.Коган В.Б., Фридман В.М., Кафаров В.В. Равновесие между жидкостью и паром. Кн. 1–2. М.–Л.: Наука, 1966. 640 + 786 с.Краткий справочник физико-химических величин. Изд. 8. Под ред. А.А.Равделя и А.М.Пономаревой, Л.: Химия, 1983 г. С. 16.