Расчет и подбор дефлегматора

В дефлегматоре конденсируется бензол с небольшим количеством уксусной кислоты. Температура конденсации паров дистиллята 80,1^oС. Температуру воды на входе принимаем 19^oС, на выходе 39^oС. Температурная схема будет иметь вид:

 

    80,1       80,1

                         39         19

 

Движущая сила процесса считается формуле (4.10):

 

 

Принимают что коэффициент теплопередачи от конденсирующегося пара органических веществ к воде находится в пределах 300-800Вт/м²∙К[1, стр.159, т.3.4] и берут среднее значение К=550 Вт/м²∙К. И при Q_Dсчитают необходимую площадь теплообменника, по формуле (4.1):

 

 

Из-за того, что расход воды для данного потока слишком большой, рациональней будет поставить 2 холодильника параллельно. И тогда подходящие ТОА будут иметь характеристики: D=1400 мм, F=176 м², l=3м, одноходовые, с трубами 25х2 в количестве n=747, с суммарным запасом 13,91% [2, стр.51, т.2.3].

 

Расчет и подбор холодильника для дистиллята

В холодильнике происходит охлаждение дистиллята от температуры

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

32

конденсации до 25^oС. Температурная схема имеет вид:

 

          80,1       25

                                     39         19

 

Движущая сила процесса считается формуле (4.11):

 

 

Принимают что коэффициент теплопередачи от жидкости типа воды к органическим жидкостям находится в пределах 800-1500 Вт/м²∙К и берут среднее значение К=1150 Вт/м²∙К[1, стр.159, т.3.4]. Площадь ТОА считают по формуле (4.1):

 

 

 

И тогда подходящий ТОА будет иметь характеристики: D=273мм, F=7,5м², l=2м, одноходовой, с трубами 20х2 в количестве n=61, с запасом 18,85% [2, стр.51, т.2.3].

Расчет и подбор холодильника для кубового остатка

В холодильнике кубового остатка происходит охлаждение кубовой жидкости от температуры 117,4^oС до 25^oС. Температурная схема имеет вид:

 

                       117,4       25

                                     39         19

 

Движущая сила процесса считается формуле (4.11):

 

 

Принимают что коэффициент теплопередачи от жидкости типа воды к органическим жидкостям находится в пределах 800-1500 Вт/м²∙К[1, стр.159, т.3.4] и берут среднее значение К=1150 Вт/м²∙К. Площадь ТОА считают по формуле (4.1):

 

 

И тогда подходящий ТОА будет иметь характеристики: D=400 мм,

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

33

F=24 м², l=3м, двухходовой, с трубами 25х2 в количестве n=90, с запасом 8,25% [2, стр.51, т.2.3].

 

Расчет и подбор подогревателя

Идет предварительный нагрев исходной смеси от температуры 19^oС до 88^oС паром, с температурой 139^oС. Температурная схема имеет вид:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

34

                        139       139

                        8819

 

Движущая сила процесса считается формуле (4.11):

 

 

Для данного случая теплообмена (от конденсирующегося водяного пара к кипящей жидкости) принимаем значение среднего коэффициента теплопередачи К_min=230 Вт/м²∙К[1, стр.159, т.3.4]. Тогда поверхность теплообмена определяется по формуле (4.1):

 

 

И тогда подходящий ТОА будет иметь характеристики: D=325 мм, F=22,5 м², l=4м, двухходовой, с трубами 20х2 в количестве n=90, с запасом 11 %.[2, стр.51, т.2.3].

 

Расчет штуцеров

    Размеры штуцеров подбираются из [1, стр.81, т.1.1], значения скоростей потоков берутся приблизительно из [1, стр.9]

Диаметр штуцера, через который отводится пар из колонны в дефлегматор, определяется по формуле (5.1), принимая что скорость отводимого пара в лучшем случае составит 10 м/с:

 

 

Далее следует определить диаметр штуцера для подачи паров высококипящего компонента:

 

 

В этих случаях предпочтительней штуцера брать d₁=d₂=829x8.

 

    Диаметр штуцера, через который будет подаваться исходная смесь,считают по формуле (5.2), при средней скорости подачи жидкости под

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

35

напором 2м/c:

 

 

Штуцер в этом случае имеет размеры d₃=70х3,5.

 

Диаметр штуцера, через который идет флегма, считают по формуле (5.3), при средней скорости подачи жидкости самотеком 0,3 м/c:

 

 

Штуцер в этом случае имеет размеры d₄=219х6.

 

        Диаметр штуцера, через который будет отводиться кубовый остаток, считают по формуле (5.4), при средней скорости движения жидкости самотеком 0,3м/c:

 

 

Штуцер в этом случае имеет размеры d₃=159х7

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

36

Заключение

В результате проведенных расчетов подобрана и подробно рассчитана ректификационнаяустановка для смеси ацетон – метиловый спирт.

Диаметр колонны составляет 1400 мм, высота12,2 м и в ней установлены клапанные тарелки (ТКП), в количестве 24 штук и с расстоянием между тарелками 400 мм. Дополнительные параметры колонны:

 

Свободное сечение колонны 2,01м²   Шаг t=75 мм

Рабочее сечение тарелки 1,47 м²Относит. своб. сеч. тарелки 8,25%

Периметр слива П=1,26 м                   Число клапанов 140

Сечение слива 0,27 м² Число рядов клапанов на поток 10

 

Произведен тепловой расчет всей установки. Вычислен расход греющего пара для кипятильника и подогревателя– 6,1 кг/c. Посчитано количество воды, идущее на конденсацию паров, охлаждение кубового остатка и дистиллята – 18,75 кг/c.

Также рассчитано и подобрано вспомогательное оборудование. А именно кипятильник, дефлегматор, холодильник для дистиллята, холодильник для кубового остатка и подогреватель.

Вычислены и подобраны оптимальные штуцера.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

37

Список использованных источников

1. Романков П.Г., Фролов В.Ф., Флисюк О.М. Методы расчета процессов и аппаратов химической технологии (примеры и задачи): Учеб. Пособие для вузов. - 2-изд., испр. – СПб.: ХИМИЗДАТ, 2009. – 544 с.

2. Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию. – 2-е изд., пер., доп. – М.:ХИМИЯ, 1991. – 496 с.

3. Романков П.Г., Курочкина М.И. Расчетные диаграммы и номограммы по курсу «Процессы и аппараты химической промышленности» - СПб.:ХИМИЯ, 1985.

 

Приложение 1: Определение флегмового числа

 

 

Приложение 2: Зависимость температуры от состава

 

 

 

Приложение 3: Кинетическая кривая