125458 (Ректификация), страница 6

С запасом 10% это будет: .

Выбираем испаритель диаметром 1000 мм с трубами 25*2 мм длиной 3м:

Запас поверхности равен:

%.

1.2.4 Расчет холодильников для охлаждения продуктов ректификации

Охлаждение дистиллята:

Дистиллят выходит из конденсатора при температуре , и его охлаждают воздухом с начальной температурой 10⁰С до 30⁰С.

Примем конечную температуру воздуха также 50⁰С.

t, 0С

55.361

Дистиллят

50 30

воздух

10

F, м2

Найдем среднюю разность температур при противотоке:

.

Тогда средняя температура воздуха и дистиллята:

.

Теплоемкость воздуха и дистиллята при данных температурах:

.

Далее используя уравнение теплового баланса найдем расход воздуха:

.

Плотность воздуха при данной температуре:

Объемный расход воздуха:

Так как подробный расчет не требуется, то по справочным данным принимаем коэффициент теплопередачи , и находим расчетное значение теплообменной поверхности по формуле:

.

С запасом 10% это будет: .

Выбираем теплообменник диаметром 600 мм с трубами 20*2 мм длиной 4м, так как холодильники данного типа не изготавливают:

Запас поверхности равен:

%.

Охлаждение кубового остатка:

Кубовый остаток выходит из испарителя при температуре и его охлаждают воздухом, с начальной температурой 10⁰С, до 30⁰С.

Примем конечную температуру воздуха также 50⁰С.

t, 0С

64.352

кубовый остаток

50 30

воздух

10

F, м2

Найдем среднюю разность температур при противотоке:

.

Тогда средняя температура воздуха и дистиллята:

.

Теплоемкость воздуха и дистиллята при данных температурах:

.

Далее используя уравнение теплового баланса найдем расход воздуха:

.

Плотность воздуха при данной температуре:

Объемный расход воздуха:

Так как подробный расчет не требуется, то по справочным данным принимаем коэффициент теплопередачи , и находим расчетное значение теплообменной поверхности по формуле:

. С запасом 10% это будет: .

Выбираем теплообменник диаметром 1000 мм с трубами 25*2 мм длиной 3м. Запас поверхности равен:

%.

Следует отметить, что в двух последних холодильниках смеси, текущие в трубном пространстве, имеют очень маленькую скорость, зато охлаждающий воздух имеют очень даже невысокую скорость, и также необходимо всего один аппарат.

Вывод

В данном курсовом проекте рассмотрены основные узлы ректификационной установки для непрерывного разделения смеси ацетон-метиловый спирт. Установка имеет производительность: по исходной смеси 6.6 т/ч, по дистилляту 2.37 т/ч, по кубовому остатку 4.23 т/ч.

В состав установки входят:

1. Колонна насадочная высотой 34.8 м, диаметром 1.4 м, насадка - седла Берля 38мм.

Подогреватель исходной смеси: Кожухотрубчатый теплообменник диаметром 325 мм с трубами 25*2 мм, длиной 4м, двухходовой, один (ГОСТ 15120-79).

Конденсатор-дефлегматор: Конденсатор диаметром 1400 мм с трубами 20*2 мм, длиной 6м, двухходовой, четыре шт (ГОСТ 15121-79).

Куб - испаритель: Испаритель диаметром 1000мм с трубами 25*2мм, длиной 3м, один (ГОСТ 15119-79).

Холодильник дистиллята: Теплообменник диаметром 600 мм с трубами 20*2 мм, длиной 4м, один (ГОСТ 15120-79).

Холодильник кубового остатка: Теплообменник диаметром 1000 мм с трубами 25*2 мм, длиной 3м, один (ГОСТ 15120-79).

Расходы теплоносителей:

Горячей воды - 80т/ч.

Воздуха - 52м³/с.

Описание технологической схемы:

Исходная смесь из промежуточной ёмкости Е1 центробежным насосом H1 подаётся в теплообменник T1, где она подогревается до температуры кипения. Нагретая смесь поступает на разделение в середину ректификационной колонны РК, где состав жидкости равен составу исходной смеси.

Стекая вниз по колонне, жидкость взаимодействует с поднимающимся вверх паром, образующимся при кипении кубовой жидкости в испарителе И. Начальный состав пара примерно равен составу кубового остатка, т.е. обеднен легколетучим компонентом. В результате массообмена с жидкостью пар обогащается легколетучим компонентом. Для более полного обогащения верхнюю часть колонны орошают в соответствии с заданным флегмовым числом жидкостью (флегмой), получаемой в дефлегматоре Д путём конденсации пара, выходящего из колонны. Часть конденсата выводится из дефлегматора в виде готового продукта разделения - дистиллята, который охлаждается в теплообменнике Х1 и направляется в промежуточную ёмкость Е2.

Из кубовой части колонны насосом непрерывно выводится кубовая жидкость - продукт, обогащённый труднолетучим компонентом, который охлаждается в теплообменнике X2 и направляется в ёмкость Е3.

Таким образом, в ректификационной колонне осуществляется непрерывный процесс разделения исходной бинарной смеси на дистиллят (с высоким содержанием легколетучего компонента) и кубовый остаток (обогащённый труднолетучим компонентом).

Список литературы

1. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии.10-е изд., перераб. и доп.Л. .: Химия, 1987.576 с.

2. Рамм В.Н. Абсорбция газов.2-е изд., перераб. и доп. М.: Химия, 1976.656 с.

3. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию / Под ред. Ю.И. Дытнерскоо. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Химия, 1991.494 с.

4. Касаткин А.Г. Процессы и аппараты химической технологии.9-е изд., перераб. и доп. М.: Химия, 1973.754 с.

5. Фролов В.Ф. Лекции по курсу “Процессы и аппараты химической технологии". - СПб.: ХИМИЗДАТ, 2003. - 608 с.

6. Александров А.И. ректификационные и абсорбционные установки: Методы расчета и основы конструирования.3-е изд., перераб. и доп. М.: Химия, 1978.280 с.

7. Проектирование тепло - и массообменной аппаратуры химической промышленности. Учебное пособие/ Сост. Яблонский П.А., Озерова Н.В.С. - П. техн. инст. 1993.92 с.

8. Курсовое проектирование по процессам и аппаратам химической технологии. Краткие справочные данные: Метод. указания/ ЛТИ им. Ленсовета. - Л.: 1989.40 с.

9. Конструирование и основные размеры кожухотрубчатых теплообменных аппаратов: Методические указания для студентов дневного и вечернего отделения химико-технологических специальностей. - СПб.: Изд-во СПбГУЭФ, 1999. - 66 с.

10. Марков А.В. Маркова А.В. Неразборные теплообменники “труба в трубе" (конструкции и основные размеры): Метод. указания/ СПб.: СПбГТИ (ТУ), 2001. - 30 с.

11. А.И. Волжинский, В.А. Константинов. Ректификационные насадочные колонны (часть 1): Учебное пособие. - СПб.: СПбГТИ (ТУ), 2003. - 27 с.

Приложения

Приложение 1

⁰С.

Приложение 2

Данная формула предназначена для нахождения значения функции на любом интервале, если эта функция задана в виде табличных значений. Она имеет вид:

,

Где

;

Поясним на примере нахождения равновесной концентрации .

Y = 0.31142

Приложение 3